高考物理二轮复习专题十四振动和波动光及光的波动性限时集训

专题限时集训(十四) 振动和波动光及光的波动性(对应学生用书第143页)(建议用时：40分钟)1．(12分)(2020·南通模拟)(1)(多选)下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是__________．图14­20A．图A中，若匀速拉动木板的速度较大，则由图象测得简谐运动的周期较大B．由图B可知，系统的固有频率为f0C．频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，这种现象叫做波的干涉D．泊松亮斑是小孔衍射形成的图样(2)某横波在介质中沿x轴正方向传播，t＝0时刻时波源O开始振动，振动方向沿y轴负方向，图示14­21为t＝0．7 s时的波形图，已知图中b点第二次出现在波谷，则该横波的传播速度v＝__________m/s；从图示时刻开始计时，图中c质点的振动位移随时间变化的函数表达式为__________m．图14­21(3)一半径为R的14球体放置在水平面上，球体由折射率为3的透明材料制成．现有一束位于过球心O 的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图14­22所示．已知入射光线与桌面的距离为3R2．求出射角．【导学号：17214207】图14­22【解析】(1)演示简谐运动的图象实验中，若匀速拉动木板的速度较大，会导致图象的横标变大，但对应的时间仍不变，简谐运动的周期与单摆的固有周期相同，A项错误；由图可知当驱动力的频率f跟固有频率f 0相同时，才出现共振现象，振幅才最大，跟固有频率f 0相差越大，振幅越小，B 项正确；频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，这种现象叫做波的干涉，C 项正确；泊松亮斑是光绕过圆形挡板后衍射形成的图样，D 项错误．(2)由题意知：T 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫T 4＋T ＝0．7 s ，得该波的周期为T ＝0．4 s 由图知波长为λ＝4 m ，则波速为v ＝λT＝10 m/s 横波在介质中沿x 轴正方向传播，图示时刻c 质点沿y 轴负方向振动，则c 质点的振动位移随时间变化的函数表达式为y ＝－Asin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT t ＝－0．03sin 2π0．4t ＝－0．03sin 5πt(m)． (3)设入射光线与14球体的交点为C ，连接OC ，OC 即为入射点的法线．因此，图中的角α为入射角．过C 点作球体水平表面的垂线，垂足为B ．依题意，有：∠COB＝α又由几何关系得sin α＝32① 设光线在C 点的折射角为β，由折射定律得：sin αsin β＝3② 由①②式得：β＝30°③由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角γ(见图)为30°．由折射定律得：sin θsin γ＝3④ 因此sin θ＝32，解得θ＝60° 【答案】 (1)BC (2)10 y ＝－0．03sin 5πt (3)60°2．(12分)(1)(多选)下列说法中正确的是________．A ．交通警通过发射超声波测量车速，利用了波的干涉原理B ．电磁波的频率越高，它所能携带的信息量就越大，所以激光可以比无线电波传递更多的信息C ．单缝衍射中，缝越宽，条纹越亮，衍射现象也越明显D ．地面上测得静止的直杆长为L ，则在沿杆方向高速飞行火箭中的人测得杆长应小于L(2)如图14­23甲所示是一列沿x 轴正方向传播的简谐横波在t ＝0时刻的波形图，已知波的传播速度v ＝1 m/s ，则0．5 m 处质点在1 s 时的位移为________cm ，x ＝1 m 处的质点做简谐运动的表达式y ＝________cm ．甲 乙图14­23(3)直角玻璃三棱镜的截面如图14­23乙所示，一条光线从AB 面入射，ab 为其折射光线，图中α＝60°．已知这种玻璃的折射率n ＝2．试求： ①ab 光线在AC 面上有无折射光线？(要有论证过程)②ab 光线经AC 面反射后，再经BC 面折射后的光线与BC 面的夹角．【解析】 (1)交通警通过发射超声波利用了多普勒效应测量车速．故A 错误，电磁波的频率越高，它所能携带的信息量就越大，激光是可见光，其频率比无线电波高，则激光可以比无线电波传递更多的信息，故B 正确．单缝衍射中，缝越宽，衍射现象越不明显，故C 错误．根据相对论尺缩效应可知，地面上测得静止的直杆长为L ，在沿杆方向高速飞行火箭中的人测得杆长应小于L ，故D 正确．(2)波长λ＝2 m ，则周期T ＝λv ＝21s ＝2 s ，则0．5 m 处质点在1 s 时运动到下方最大位移处，x ＝－5 cm ．质点振动的振幅A ＝5 cm ，ω＝2πT ＝π rad/s，根据y ＝Asin(ωt＋φ)知，x ＝1 m 处的质点的振动方程为y ＝5sin πt cm．(3)①临界角C 满足：sin C ＝1n，则C ＝45° 入射角β＝60°＞C所以在AC 面上发生全反射，即无折射光线．②反射光线在BC 面上的入射角为30°由折射定律有BC 面上的折射角rsin r sin 30°＝n ，则r ＝45° 所以折射光线与BC 面的夹角角为45(注：135°也算正确)．【答案】 (1)BD (2)－5 5sin πt (3)见解析 45°3．(12分)(2020·江苏徐州高三考前模拟)(1)下列说法正确的是__________．A ．超声波的频率比普通声波的频率大，更容易发生衍射现象B ．市场上加工烤鸭的远红外烤箱，其加热作用主要是靠紫外线来实现的C ．光从一种介质进入另一种介质时，折射角的大小只取决于两种介质的性质D ．根据狭义相对论，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时要小一些(2)一列横波沿x 轴正方向传播，在介质中只存在34波长的波形．某时刻恰好到达坐标原点处，如图14­24所示．此波传到x ＝20 cm 的P 点时，处于原点O 的质点所通过的路程为________cm ，该时刻的位移是________cm ．图14­24(3)如图14­25所示，折射率n ＝3的半圆形玻璃砖半径R ＝20 cm ，屏幕MN 与玻璃砖的直径AB 垂直，A 点刚好与屏幕接触，激光束a 以入射角i ＝30°射向玻璃砖的圆心O 点，在屏幕上形成两个光斑，求这两个光斑之间的距离．【导学号：17214208】图14­25【解析】 (1)因普通声波的波长比超声波长，则普通声波比超声波更易发生衍射，A 项错误；红外线有明显的热效应，远红外烤箱根据红外线具有热效应特点制成的，B 项错误；折射角与两种介质的性质和光的频率都有关系，C 项错误；根据l ＝l 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2知，一条沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度小，D 项正确．(2)根据图象可知，波长λ＝4 cm ，振幅A ＝2 cm ，x ＝20 cm ＝5λ，则此波传到x ＝20 cm 的P 点时原点O 点振动了5个周期，O 点静止在平衡位置，位移为0，所通过的路程为：s ＝5×4A＝40 cm ．(3)作出光路如图所示，折射光线为OC ，由折射定律有sin αsin i ＝n 解得折射角α＝60°两个光斑CD 间距离L ＝R(tan 60°＋tan 30°)＝4315m ． 【答案】 (1)D (2)40 0 (3)4315m 4．(12分)(2020·江苏扬州四模)(1)下列说法正确的是__________．A ．声波与无线电波都是机械振动在介质中的传播B ．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于光的衍射造成的C ．狭义相对论认为时间与空间、物体的运动无关D ．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关(2)如图14­26所示，一个14透明球体放置在水平面上，一束蓝光从A 点沿水平方向射入球体后经B 点射出，最后射到水平面上的C 点．已知∠BOC＝30°，∠BCO＝30°，该球体对蓝光的折射率为__________；若换用一束红光同样从A 点水平射向该球体，则它从球体射出后落到水平面上形成的光点与C 点相比，位置__________(选填“偏左”“偏右”或“不变”)．图14­26(3)如图14­27所示，一列简谐波在均匀介质中传播，图甲表示t ＝0时刻的波形图，图乙表示图甲中质点D 从t ＝0时刻开始的振动图象．试求：甲 乙图14­27①这列波传播的速度和方向；②t＝2．5 s 时，质点P 偏离平衡位置的位移．【导学号：17214209】【解析】 (1)声波是机械波，无线电波是电磁波，选项A 错误；水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于光的干涉造成的，选项B 错误；狭义相对论认为时间与空间、物体的运动有关，选项C 错误；根据狭义相对论的光速不变原理可知，选项D 正确．(2)具体光路图如下：根据几何关系得，入射角α＝30°，β＝60°根据折射定律得，n ＝sin βsin α＝3； 红光的折射率比蓝光小，则光线射出后偏折程度减小，即β变小，所以从球体射出后落到水面上形成的光点与C 点相比，位置偏右．(3)①由甲图知波长λ＝6 m ，由乙图知周期T ＝4 s所以波速v ＝λT＝1．5 m/s 传播方向为沿x 轴负方向．②质点P 的简谐运动方程为y ＝10sin π2t(cm) 所以t ＝2．5 s 时，y ＝－5 2 cm ．【答案】 (1)D (2) 3 偏右 (3)①1．5 m/s 传播方向为沿x 轴负方向 ②－5 2 cm5．(12分)(1)(多选)下列关于光现象的说法正确的是( )A ．用光导纤维传播信号是利用了光的全反射B ．照相机镜头在阳光下呈现淡紫色是光的干涉现象C ．偏振光可以是横波，也可以是纵波D ．全息照相利用了激光方向性好的特点(2)一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，在t ＝0时刻波刚好传播到x ＝6 m 处的质点A ，如图14­28甲所示，已知波的传播速度为48 m/s ．请回答下列问题：①从图示时刻起再经过________s ，质点B 第一次处于波峰；②写出从图示时刻起质点A 的振动方程为y ＝______________cm ．(3)如图14­28乙为一块直角三棱镜，顶角A 为30°．一束激光沿平行于BC 边的方向射向直角边AB ，并从AC 边射出，出射光线与AC 边夹角也为30°．则该激光在棱镜中的传播速度为多少？(结果保留两位有效数字)甲 乙图14­28【解析】 (1)光导纤维传播信号利用了光的全反射原理，故A 正确；照相机的镜头呈现淡紫色是光的干涉现象，因为可见光有“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫”七种颜色，而膜的厚度是唯一的，所以只能照顾到一种颜色的光让它完全进入镜头，一般情况下都是让绿光全部进入的，这种情况下，你在可见光中看到的镜头反光其颜色就是淡紫色，因为反射光中已经没有了绿光，故B 正确；光的偏振现象说明光是一种横波，故C 错误；全息照相利用了激光的频率相同的特点，故D 错误．(2)①B 点离x ＝0处波峰的距离为Δx＝24 m ，当图示时刻x ＝0处波峰传到质点B 第一次处于波峰，则经过时间为t ＝Δx v ＝2448 s ＝0．5 s ． ②波的周期为T ＝λv ＝848 s ＝16s ，图示时刻，A 点经过平衡位置向下运动，则从图示时刻起质点A 的振动方程为y ＝－Asin 2πTt ＝－2sin 12πt cm． (3)由几何关系得：β＝∠A ＝30°，α＝90°－30°＝60°折射率n ＝sin αsin β＝ 3 激光在棱镜中传播速度v ＝c n ＝3×1083m/s ＝1．7×108 m/s 【答案】 (1)AB (2)①0．5 ②－2sin 12πt (3)1．7×108 m/s6．(12分)(2020·江苏南京高三二模)(1)(多选)下列说法正确的是__________．A ．用标准平面检查光学平面的平整程度利用了光的干涉现象B ．一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分解为各种单色光是光的衍射现象C ．在高速运动飞船中的人看到地面任意两点距离均变短D ．红光在水中传播的速度大于紫光在水中传播的速度(2)如图14­29所示，一列沿＋x 方向传播的简谐横波在t ＝0时刻刚好传到x ＝6 m 处，已知波速v ＝10 m/s ，则图中P 点开始振动的方向沿__________(选填“＋y”或“－y”)方向，在x ＝21 m 的点在t ＝__________s 第二次出现波峰．图14­29(3)如图14­30所示，某复合光经过半圆形玻璃砖后分成a 、b 两束光，其中光束a 与法线的夹角为60°，光束b 与法线的夹角为45°，已知光在真空中的速度c ＝3．0×108m/s ．则：图14­30①a 光在玻璃中的传播速度是多少？②入射光绕O 点逆时针至少再旋转多大角度就无折射光？【解析】 (1)用标准平面检查光学平面的平整程度利用了光的薄膜干涉现象，A 项正确； 白光通过玻璃三棱镜折射后分解为各种单色光是因为玻璃对各种色光的折射率不同而使色光分开的色散现象，B 项错误；在高速运动的飞船中的人只能看到沿运动方向地面任意两点间的距离变短，垂直运动方向地面两点间的距离不变，C 项错误；由n ＝c v 和n 红<n 紫知v 红>v 紫，D 项正确． (2)波沿＋x 方向传播，由波动中波的传播方向和质点振动方向的关系知，P 点开始振动方向沿＋y 方向，由波的图象知波长λ＝4 m ，波的周期T ＝λv ＝0．4 s ．在x ＝21 m 的点经时间t ＝Δx v ＋T ＝21－510s ＋0．4 s ＝2 s ，第二次出现波峰．(3)①对a 光由折射定律sin 60°sin 30°＝n a ① 又v a ＝c n a② 联立①②式代入数值解得v a ＝1．73×108 m/s ．③②对b 光由折射定律得sin 45°sin 30°＝n b ④ 入射光线O 点逆时针转动α角时，b 光在O 点刚好发生全反射，有sin 90°sin30°＋α＝n b ⑤ 联立④⑤式解得α＝15°．⑥【答案】 (1)AD (2)＋y 2 (3)①1．73×108 m/s ②15°高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。