2018届高考物理二轮复习训练：16 振动和波动 光及光的

训练16振动和波动光及光的本性

1．(8分)(2016·北京卷)如图所示，弹簧振子在M、N之间做简谐运动．以平衡位置O 为原点，建立Ox轴，向右为x轴正方向．若振子位于N点时开始计时，则其振动图象为()

解析：本题考查简谐振动的图象，意在考查学生的理解能力．

由题意，向右为x轴的正方向，振子位于N点时开始计时，因此t＝0时，振子的位移为正的最大值，振动图象为余弦函数，A项正确．

答案：A

2．(8分)(2016·天津卷)右图是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则()

A．在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大

B．从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大

C．照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大

D．若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大

解析：本题综合考查光的干涉图样、光电效应、全反射、能级跃迁及其相关的知识点，意在考查学生从光的干涉图样中获取信息的能力和灵活运用相关知识分析解决问题的能力．根据题图给出的经过同一双缝干涉装置得到光的干涉图样可知，b光的干涉条纹间距大于a光的干涉条纹间距．由双缝干涉条纹间距公式Δx＝Lλ/d可知，b光的波长大于a光的波长．由波长与频率、光速关系式λ＝c/f可知，b光的频率小于a光的频率．同种均匀介质对b光的折射率小于对a光的折射率，根据n＝c/v可知，在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的传播速度小，选项A错误．由全反射临界角公式sin C＝1/n，可知从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角小，选项B错误．饱和光电流与照射光的频率无直接关系，因此选项C错误．若两光均由氢原子能级跃迁产生，根据玻尔理论，产生a光的能级能量差较大，选项D正确．

答案：D

3．(16分) (2016·北京卷)激光束可以看做是粒子流，其中的粒子以相同的动量沿光传播方向运动．激光照射到物体上，在发生反射、折射和吸收现象的同时，也会对物体产生作用．光镊效应就是一个实例，激光束可以像镊子一样抓住细胞等微小颗粒．一束激光经S点后被分成若干细光束，若不考虑光的反射和吸收，其中光束①和②穿过介质小球的光路如图所示．图中O点是介质小球的球心，入射时光束①和②与SO的夹角均为θ，出射时光束均与SO平行．请在下面两种情况下，分析说明两光束因折射对小球产生的合力的方向．

a．光束①和②强度相同；

b．光束①比②的强度大．

解析：本题主要考查动量定理的矢量应用，意在考查学生的理解和应用能力．

a．仅考虑光的折射，设Δt时间内每束光穿过小球的粒子数为n，每个粒子动量的大小

为p .

这些粒子进入小球前的总动量为p 1＝2np cos θ

从小球出射时的总动量为p 2＝2np

p 1、p 2的方向均沿SO 向右

根据动量定理得FΔt ＝p 2－p 1＝2np (1－cos θ)>0

可知，小球对这些粒子的作用力F 的方向沿SO 向右；根据牛顿第三定律，两光束对小球的合力的方向沿SO 向左．

b ．建立如图所示的Oxy 直角坐标系．

x 方向：

根据a 同理可知，两光束对小球的作用力沿x 轴负方向．

y 方向：

设Δt 时间内，光束①穿过小球的粒子数为n 1，光束②穿过小球的粒子数为n 2，n 1>n 2. 这些粒子进入小球前的总动量为p 1y ＝(n 1－n 2)p sin θ

从小球出射时的总动量为p 2y ＝0

根据动量定理得F y Δt ＝p 2y －p 1y ＝－(n 1－n 2)p sin θ

可知，小球对这些粒子的作用力F y 的方向沿y 轴负方向，根据牛顿第三定律，两光束对小球的作用力沿y 轴正方向．

所以两光束对小球的合力的方向指向左上方．

4．(8分)(2016·

天津卷)在均匀介质中坐标原点O 处有一波源做简谐运动，其表达式为y ＝5sin π2

t (m)，它在介质中形成的简谐横波沿x 轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x ＝12 m 处，波形图象如图所示，则( )

A ．此后再经6 s 该波传播到x ＝24 m 处

B ．M 点在此后第3 s 末的振动方向沿y 轴正方向

C ．波源开始振动时的运动方向沿y 轴负方向

D ．此后M 点第一次到达y ＝－3 m 处所需时间是2 s

解析：本题考查波的传播、简谐运动表达式的理解、波的图象的理解、波速的计算及其相关的知识点，意在考查学生灵活运用相关知识分析解决问题的能力．

由题中波的图象可知，该波的波长λ＝8 m ，由波源简谐运动的表达式y ＝5sin π2t (m)可知，ω＝π2 rad/s ，周期T ＝2πω＝4 s ，波速v ＝λT

＝2 m/s.此后再经6 s ，该波再向前传播的距离s ＝v t ＝2×6 m ＝12 m ，即再经6 s ，该波传播到x ＝12 m ＋12 m ＝24 m 处，选项A 正确．题中

波的图象上此时M 点向下振动，在此后的第3 s 末(即经过3T 4

)的振动方向沿y 轴正方向，选项B 正确．由题图为某时刻波刚好传播到x ＝12 m 时的波的图象可知，波源开始振动时的方向沿y 轴正方向，选项C 错误．题图中M 点振动方向向下，此后M 点第一次到达y ＝－3 m 处所需的时间小于半个周期，即小于2 s ，选项D 错误．

答案：AB

5．(20分)(1)关于光在科学技术、生产和生活中的应用，下列说法正确的是( )

A ．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象

B ．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象

C ．在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象

D ．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象

(2)如图所示，一玻璃三棱柱竖直放在水平桌面上，其底面A 1B 1C 1是边长a ＝12 cm 的等

边三角形，柱高L ＝12 cm.现在底面的中心O 处放置一点光源，不考虑三棱柱内的反射光，玻璃的折射率为2，求三个侧面的发光的总面积．

解析：(1)选项A 是利用光的干涉现象，选项B 是利用光的色散现象，选项C 是利用光的全反射现象，选项D 是利用光的薄膜干涉现象，故D 正确．

(2)因光源在底面的中点，可知光源到三个侧面的距离相等，根据几何知识可知光源到

三个侧面的距离为36a .根据折射定律，sin C ＝1n ＝12＝22

，求得临界角C ＝45°.根据几何知识可求每个侧面的发光的面积为半径为36a 圆面积的一半．三个侧面的发光面积为S ＝32π(36

a )2＝18π cm 2.

答案：(1)D (2)18π cm 2

6．(16分)(1)平静湖面传播着一列水面波(横波)，在波的传播方向上有相距3 m 的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两小木块每分钟都上下30次，甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰．这列水面波( )

A ．频率是30 Hz

B ．波长是3 m

C ．波速是1 m/s

D ．周期是0.1 s

(2)图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a 、b 两质点的横坐标分别为x a ＝2 m 和x b ＝6m ，图乙为质点b 从该时刻开始计时的振动图象．下列说法正确的是( )

A ．该波沿＋x 方向传播，波速为1 m/s

B ．质点a 经过4 s 振动的路程为4 m

C ．此时刻质点a 的速度沿＋y 方向

D ．质点a 在t ＝2 s 时速度为零 解析：(1)由于小木块每分钟振动30次，因此周期为T ＝6030 s ，频率为：f ＝1T

＝0.5 Hz ，故A 、D 错；又因为甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰，所以32

λ＝s AB ，解得波长λ＝2 m ．波速v ＝λT

＝1 m/s ，B 错、C 对 . (2)由题图甲可知，该波的波长为8 m ，由题图乙可知，波振动的周期为8 s ，并且质点

b 在开始计时时刻沿＋y 轴方向运动，则该波沿－x 方向传播，且波速v ＝λT ＝88

m/s ＝1 m/s ，故选项A 错误；质点a 经4 s 振动半个周期，振动的路程为两个振幅，即振动的路程为2A