高考物理二轮复习 振动和波动 光学课时达标自测(含试题,含详解)

【三维设计】2014年高考物理二轮复习 振动和波动 光学课时达标
自测（含2013试题，含详解）
1．(2013·江苏高考)如图1所示的装置，弹簧振子的固有频率是4 Hz 。

现匀速转动把手，给弹簧振子以周期的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为 1 Hz ，则把手转动的频率为( )
A ．1 Hz
B ．3 Hz
C ．4 Hz
D ．5 Hz 图1 解析：选A 因把手每转动一周，驱动力完成一次周期性变化，即把手转动频率即为驱动力的频率。

弹簧振子做受迫振动，而受迫振动的频率等于驱动力的频率，与振动系统的固有频率无关，故A 正确。

2．(2013·重庆高考)一列简谐横波沿直线传播，某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6 m ，且这两质点之间的波峰只有一个，则该简谐波可能的波长为( )
A ．4 m 、6 m 和8 m
B ．6 m 、8 m 和12 m
C ．4 m 、6 m 和12 m
D ．4 m 、8 m 和12 m
解析：选C 本题考查简谐横波的波长计算，意在考查考生对基础知识的掌握情况。

质
点间沿波的传播方向的距离可确定波长，由题意得两质点间的距离可能为12λ、λ、32
λ，通过计算不难得到C 项正确；A 、B 、D 项错误。

3．(2013·厦门期末)下列四幅图的有关说法中正确的是( )
图2
A ．图①中，由两个简谐运动的图像可知：两个质点的振动频率不相等
B ．图②中，当球与水平横梁之间存在摩擦的情况下，球的振动不是简谐运动
C ．图③中，两列水波在水面上相遇叠加时，必然能形成如图的干涉图样
D ．图④中，当简谐波向右传播时，质点A 此时的速度方向沿y 轴正方向
解析：选B 图①中，由两个简谐运动的图像可知：两个质点的振动频率相等，选项A 错误；图②中，当球与水平横梁之间存在摩擦的情况下，球的振动不是简谐运动，选项B 正确；图③中，两列频率相同的水波在水面上相遇叠加时，必然能形成如图的干涉图样，而
两列频率不同的水波在水面上相遇叠加时，不能形成如图的干涉图样，选项C 错误；图④中，当简谐波向右传播时，质点A 此时的速度方向沿y 轴负方向，选项D 错误。

4．(2013·天津高考)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图3，O 点
为圆心，OO ′为直径MN 的垂线。

足够大的光屏PQ 紧靠玻璃砖右侧且
垂直于MN 。

由A 、B 两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O 点，
入射光线与OO ′夹角θ较小时，光屏NQ 区城出现两个光斑，逐渐增
大θ角，当θ＝α时，光屏NQ 区域A 光的光斑消失，继续增大θ
角，当θ＝β时，光屏NQ 区域B 光的光斑消失，则( ) 图3
A ．玻璃砖对A 光的折射率比对
B 光的大
B ．A 光在玻璃砖中传播速度比B 光的大
C ．α＜θ＜β时，光屏上只有1个光斑
D ．β＜θ＜π2时，光屏上只有1个光斑 解析：选AD 本题考查光的反射、折射、全反射规律的应用，意在考查考生对光的传播规律的灵活应用。

当θ较小时，屏上NQ 区域有两个光斑，这是两种单色光折射后折射程度不同的结果，当θ＝α时NQ 区域A 光消失，说明A 光发生了全反射，A 光发生全反射的
临界角为α，同理，B 光发生全反射的临界角为β，由于β＞α，由n ＝1sin C
可知，B 光的折射率小，A 项正确；由v ＝c n
可知，B 光在半圆形玻璃砖中传播速度较大，B 项错误；α＜θ＜β时，NQ 区域只有一个光斑，而由于光的反射，在NP 区域还有一个光斑，β＜θ＜π2
时，两种单色光全部发生全反射，在NQ 区域没有光斑，在NP 区域有一个由全反射形成的光斑，D 项正确。

5．(2013·温州八校联考)某横波在介质中沿x 轴传播，图甲为t ＝0.25 s 时的波形图，图乙为P 点(x ＝1.5 m 处的质点)的振动图像，那么下列说法正确的是( )
图4
A ．该波向右传播，波速为2 m/s
B ．质点L 与质点N 的运动方向总相反
C ．t ＝0.75 s 时，质点M 处于平衡位置，并正在往y 轴正方向运动
D ．t ＝1.25 s 时，质点K 向右运动了2 m
解析：选ABC 波长为4 m ，周期为2 s ，该波向右传播，波速为2 m/s ，选项A 正确；
质点L 与质点N 相距半个波长，质点L 与质点N 的运动方向总相反，选项B 正确；t ＝0.75 s 时，质点M 处于平衡位置，并正在往y 轴正方向运动，选项C 正确；t ＝1.25 s 时，质点K 位于波谷，选项D 错误。

6．(2013·济南模拟)(1)一列简谐横波沿x 轴传播，某时刻它的波形如图5甲所示。

经过时间0.1 s ，这列波的波形如图乙所示，则这列波的波速可能是________。

图5
A ．1.2 m/s
B ．2.4 m/s
C ．3.6 m/s
D ．4.8 m/s
(2)如图6所示，半圆形玻璃砖的半径为R ，直径AB 边竖直，一单色光束
从玻璃砖的某一点水平射入玻璃砖，入射角θ1＝60°，玻璃砖对该单色光的
折射率为n ＝3。

已知光在真空中的速度为c ，求光束经玻璃砖折射后第一次
到AB 边所需要的时间。

图6
解析：(1)经Δt ＝0.1 s ，波形图由图甲变为图乙，则Δt ＝nT ＋12
T ，由图可知，λ＝24 cm ＝0.24 m ，由v ＝λT 可得：v ＝0.242n ＋10.2
m/s ＝1.2(2n ＋1) m/s ，(n ＝0、1、2、3……)，故A 、C 正确。

(2)由光的折射定律得：n ＝
sin θ1sin θ2
解得：θ2＝30°
设光第一次到AB 边在玻璃中的传播距离为x ，由几何关系可得： 2x cos θ2＝R ，得x ＝R 2cos θ2＝33
R ， 又光在玻璃中的传播速度v ＝c
n ，所以光在玻璃中的传播时间t ＝x v ＝
33R ·n c ＝R c 。

答案：(1)AC (2)R c
7．(湖北八校联考)(1)下列说法正确的是________。

A ．由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是绿光
B ．光的双缝干涉实验中，在光屏上的某一位置会时而出现明条纹时而出现暗条纹
C ．泊松亮斑支持了光的波动说
D ．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场，向外传播就形成了电磁波
E ．只有横波才能产生干涉现象
(2)如图7所示，实线和虚线分别是沿x 轴传播的一列
简谐横波在t ＝0和t ＝0.06 s 时刻的波形图。

已知在t ＝0
时刻，x ＝1.5 m 处的质点向y 轴正方向运动。

①判断该波的传播方向；
②若3T <t ＝0.06 s<4T ，求该波的波速。

图7
解析：(1)由sin C ＝1n 可知，绿光在水中的临界角小，因此在增大入射角时先发生全反射而消失，A 正确；光的干涉现象中，光屏上某点加强则始终加强，不会时而明时而暗，B 错误；泊松亮斑是波动说的有利证据，C 正确；均匀变化的磁场产生稳定的电场，不会形成电磁波，D 错误；纵波也能发生干涉，如声音的干涉等，E 错误。

(2)①该波向x 轴正方向传播。

②若3T <t ＝0.06 s<4T ，则t ＝(3＋34
)T T ＝0.016 s 由公式v ＝λT ，代入数据解得v ＝1.20.016
＝75 m/s 答案：(1)AC (2)①沿x 轴正方向 ②75 m/s
8．(2013·烟台模拟)(1)一列简谐横波在t ＝0时刻的波形如图8所示，质点P 此时刻沿－y 方向运动，经过0.2 s 第一次回到平衡位置，则________。

图8
A ．该波沿－x 方向传播
B ．波的周期为0.2 s
C ．波的传播速度为15 m/s
D ．质点Q 的振动方程为y ＝5cos 5πt cm
图9
(2)半径为R 的半球形介质截面如图9所示，O 为圆心，同一频率的单色光a 、b 相互平行，从不同位置进入介质，光线a 在O 点恰好产生全反射。

光线b 的入射角为45°，求：
①介质的折射率；
②光线a 、b 的射出点O 与O ′之间的距离。

解析：(1)P 此时刻沿－y 方向振动，波沿－x 方向传播，A 正确；Δt ＝T 2
得T ＝0.4 s ，B 错误；由λ＝6 m ，v ＝λT
得，v ＝15 m/s ，C 正确；质点Q 的振动方程为y ＝5cos 5πt cm ，D 正确。

(2)①a 光线刚好发生全反射，临界角C ＝45°，n ＝1sin C ＝ 2 ②对b 光线用折射定律sin i sin r
＝n 可求得折射角r ＝30° O 与O ′之间的距离Δx ＝R tan 30°＝
33
R 答案：(1)ACD (2)① 2 ②33R。