2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題能力訓(xùn)練 專題十五 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光學(xué)1.(1)(多選)(5分)(xx·寧夏銀川一中一模)一列簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波形如圖所示,此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P的速度為v,經(jīng)過0.2 s后它的速度大小、方向第一次與v相同,再經(jīng)過1.0 s它的速度大小、方向第二次與v相同,則下列判斷中正確的是。 A.波沿x軸正方向傳播,且波速為10 m/sB.波沿x軸負(fù)方向傳播,且波速為10 m/sC.質(zhì)點(diǎn)M與質(zhì)點(diǎn)Q的位移大小總是相等、方向總是相反D.若某時(shí)刻N(yùn)質(zhì)點(diǎn)到達(dá)波谷處,則Q質(zhì)點(diǎn)一定到達(dá)波峰處E.從圖示位置開始計(jì)時(shí),在3 s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)M偏離平衡位置的位移y=-10 cm(2)(10分)(xx·江蘇揚(yáng)州高三期末)一塊直角三棱鏡,頂角A為30°。一束激光從AC邊入射,剛好能垂直AB邊射出,入射方向如圖所示,求該激光在棱鏡中的傳播速度。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)2.(1)(多選)(5分)如圖所示,有一列傳播的簡(jiǎn)諧橫波,x=0與x=1 cm處的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象分別如圖中實(shí)線與虛線所示。則這列波的。 A.波長(zhǎng)一定是4 cmB.周期一定是4 sC.振幅一定是2 cmD.傳播速度一定是1 cm/s(2)(10分)如圖所示,AOB是截面為扇形的玻璃磚的橫截面,其頂角=75°,今有一束單色光線在橫截面內(nèi)從OA的中點(diǎn)E沿垂直O(jiān)A的方向射入玻璃磚,一部分光線經(jīng)AB面反射后恰好未從OB面射出,不考慮多次反射作用。試求玻璃磚的折射率n。3.(xx·山東青島一模)(1)(多選)(5分)下列說法中正確的是。 A.光速不變?cè)碇赋龉庠谡婵罩袀鞑ニ俣仍诓煌瑧T性參考系中都是相同的B.變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)C.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若僅將入射光由紅光改為綠光,則干涉條紋間距變寬D.聲源與觀察者相對(duì)靠近時(shí),觀察者所接收的頻率大于聲源振動(dòng)的頻率(2)(10分)如圖所示,一透明半圓柱體折射率為n=2,半徑為R、長(zhǎng)為l。一平行光束從半圓柱體的矩形表面垂直射入,從部分柱面射出。求該部分柱面的面積S。4.(1)(多選)(5分)如圖是一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的圖象,經(jīng)過 t=1.2 s時(shí),恰好第三次重復(fù)出現(xiàn)圖示的波形。根據(jù)以上信息,下面各項(xiàng)能確定的是。 A.波的傳播速度的大小B.經(jīng)過t=0.3 s時(shí)間,質(zhì)點(diǎn)P通過的路程C.t=0.6 s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P的速度方向D.t=0.9 s時(shí)刻的波形(2)(10分)如圖為某種透明介質(zhì)的截面圖,AOC為等腰直角三角形,BC為半徑R=10 cm 的圓弧,AB與水平屏幕MN垂直并接觸于A點(diǎn),由紅光和紫光兩種單色光組成的復(fù)色光射向圓心O,在AB分界面上的入射角i=45°,結(jié)果在水平屏幕MN上出現(xiàn)兩個(gè)亮斑。已知該介質(zhì)對(duì)紅光和紫光的折射率分別為n1=,n2=。在水平屏幕MN上出現(xiàn)的亮斑是什么顏色?求兩個(gè)亮斑間的距離。5.(xx·山東青島高三一模)(1)(多選)(5分)一列橫波沿 x軸傳播,傳播方向未知,t時(shí)刻與t+0.4 s時(shí)刻波形相同,兩時(shí)刻在x軸上-33 m 的區(qū)間內(nèi)的波形如圖所示。下列說法中正確的是。 A.該波最大速度為10 m/sB.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的最小頻率為2.5 HzC.在t+0.2 s時(shí)刻,x=3 m處的質(zhì)點(diǎn)正在經(jīng)過x軸D.若波沿x軸正方向傳播,處在坐標(biāo)原點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)會(huì)隨波沿正方向運(yùn)動(dòng)(2)(10分)如圖所示,橫截面為圓周的柱狀玻璃棱鏡AOB,有一束單色光垂直于OA面C點(diǎn)經(jīng)玻璃磚AB面折射后與OB延長(zhǎng)線相交于P點(diǎn),已知玻璃磚半徑R=5 cm,CO之間的距離 d1=3 cm,P到O的距離d2=14.5 cm。取tan 74°=3.5,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:該玻璃磚的折射率。該單色光向A平移距離OB至少多遠(yuǎn)時(shí),它將不能從AB面直接折射出來。6.(1)(多選)(5分)(xx·貴州八校聯(lián)盟高三第二次聯(lián)考)下列說法中正確的是。 A.光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若僅將入射光從紅光改為紫光,則相鄰亮條紋間距一定變小B.做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體,經(jīng)過同一位置時(shí),加速度可能不同C.在受迫振動(dòng)中,驅(qū)動(dòng)力的頻率不一定等于物體的固有頻率D.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí),要在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片以增加透射光的強(qiáng)度E.在波的傳播方向上兩相鄰的相對(duì)平衡位置的位移始終相同的質(zhì)點(diǎn)間距離等于波長(zhǎng)(2)(10分)如圖所示,ABC是三棱鏡的一個(gè)截面,其折射率為n=1.5。現(xiàn)有一細(xì)束平行于截面的光線沿MN方向射到棱鏡的AB面上的N點(diǎn),AN=NB=2 cm,入射角的大小為i,且sin i=0.75。已知真空中的光速c=3.0×108 m/s,求:光在棱鏡中傳播的速率。此束光進(jìn)入棱鏡后從棱鏡射出的方向和位置。(不考慮AB面的反射)參考答案1.答案:(1)ADE(2)1.7×108 m/s解析:(1)由題圖讀出波長(zhǎng)=12 m,根據(jù)已知條件分析得到周期T=1.2 s,由公式v=10 m/s,而且圖示時(shí)刻P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向,則該列波沿+x方向傳播,故選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;圖示時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)M與質(zhì)點(diǎn)Q的位移大小相等、方向相反,但它們平衡位置之間的距離不是半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,位移不是總是相反,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)N與Q平衡位置間相距半個(gè)波長(zhǎng),振動(dòng)情況總是相反,N質(zhì)點(diǎn)到達(dá)波谷處,Q質(zhì)點(diǎn)一定到達(dá)波峰處,故選項(xiàng)D正確;波的周期T=1.2 s,從圖示位置開始計(jì)時(shí),n=2.5,在3 s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)M偏離平衡位置的位移y=-10 cm,故選項(xiàng)E正確。(2)欲求傳播速度,則必須先求折射率,折射率可通過幾何知識(shí)求得,即過入射點(diǎn)作法線,找到入射角與折射角,通過折射率公式計(jì)算得出,即棱鏡折射率n=;又n=,所以v= m/s=1.7×108 m/s。2.答案:(1)BC(2)解析:(1)本題考查振動(dòng)圖象和波的關(guān)系以及波的周期、頻率、波長(zhǎng)之間的關(guān)系,意在考查考生對(duì)這些知識(shí)的識(shí)記、理解和應(yīng)用。讀圖可知,波的振幅、周期和質(zhì)點(diǎn)的振幅、周期相同,因此選項(xiàng)B、C正確;再根據(jù)x=0與x=1 cm 處的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象可知兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)間相差T+nT,距離相差+n,因此波長(zhǎng)是一系列解,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)v=可得,波速也應(yīng)該是一系列解,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。(2)因E點(diǎn)為OA的中點(diǎn),所以入射角=30°=75°臨界角C=180°-2-=45°OB面恰好發(fā)生全反射,則sin C=解得n=。3.答案:(1)AD(2)解析:(1)根據(jù)狹義相對(duì)論的基本假設(shè)知,光速不變?cè)碇赋龉庠谡婵罩袀鞑ニ俣仍诓煌瑧T性參考系中都是相同的,所以選項(xiàng)A正確;均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng),所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若僅將入射光由紅光改為綠光,波長(zhǎng)變短,根據(jù)x=知,條紋間距變窄,所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)多普勒效應(yīng)知,聲源與觀察者相對(duì)靠近時(shí),觀察者所接收的頻率大于聲源振動(dòng)的頻率,故選項(xiàng)D正確。(2)半圓柱體的橫截面如圖所示,OO'為半徑,設(shè)從A點(diǎn)入射的光線在B點(diǎn)處恰好滿足全反射條件,入射角恰好等于臨界角C則由折射定律得n=2得=30°,由幾何關(guān)系得OBA=則有光線從柱面射出的柱面面積S=2·R·l=Rl。4.答案:(1)ABD(2)在AM處出現(xiàn)的亮斑是紅色,在AN處出現(xiàn)的亮斑是紅色與紫色的混合色(5+10) cm解析:(1)經(jīng)過t=1.2 s時(shí)恰好第三次重復(fù)出現(xiàn)題圖所示的波形,則該波的周期為0.6 s,由題圖可知波長(zhǎng)為 8 m,可求得波速為 m/s,選項(xiàng)A正確;經(jīng)過0.3 s,即半個(gè)周期,質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路程為振幅的2倍,為20 cm,選項(xiàng)B正確;由于波的傳播方向未知,故無法確定0.6 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)方向,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;經(jīng)過0.9 s,即一個(gè)半周期,波形與半個(gè)周期后的波形相同,與題圖所示波形相反,選項(xiàng)D正確。(2)設(shè)紅光和紫光的臨界角分別為C1、C2。由 sin C1=,得C1=60°同理,C2=45°,且i=45°=C2<C1,所以紫光在AB面發(fā)生全反射,而紅光在AB面一部分折射,一部分反射,由幾何關(guān)系可知,反射光線與AC垂直,所以在AM處產(chǎn)生的亮斑P1為紅色,在AN處產(chǎn)生的亮斑P2為紅色與紫色的混合色。如圖所示,設(shè)折射角為r,由折射定律得n1=解得sin r=由幾何關(guān)系可知tan r=解得AP1=5 cm由幾何關(guān)系可得OAP2為等腰直角三角形,得AP2=10 cm所以P1P2=(5+10) cm。5.答案:(1)BC(2)1.333.75 cm解析:(1)由題意知,波長(zhǎng)為4 m,而最大周期為0.4 s,因此最小速度為10 m/s,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;最小頻率為2.5 Hz,選項(xiàng)B正確;通過平衡位置的質(zhì)點(diǎn),經(jīng)半個(gè)周期一定又通過平衡位置,而最大周期為0.4 s,因此t+0.2 s一定是半周期的整數(shù)倍,因此選項(xiàng)C正確;無論波向哪個(gè)方向傳播,坐標(biāo)原點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)不會(huì)隨波遷移,只能在平衡位置附近往復(fù)運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。(2)由光路圖可知sin r=0.6,r=37°ODE=53°=d2-RsinODE=10.5 cmtanEDP=3.5故EDP=74°i=180°-ODE-EDP=53°n=1.33設(shè)單色光入射點(diǎn)到OB距離為dd=Rsin Csin C=解得d=3.75 cm。6.答案:(1)ACE(2)2.0×108 m/s垂直于AC射出,出射點(diǎn)距C點(diǎn) cm解析:(1)根據(jù)公式x=,入射光的波長(zhǎng)減小,相鄰亮條紋間距一定變小,選項(xiàng)A正確;做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體,每次經(jīng)過同一位置時(shí),加速度一定相同,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;物體做受迫振動(dòng)時(shí),其驅(qū)動(dòng)頻率跟固有頻率無關(guān),選項(xiàng)C正確;拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí),往往在鏡頭前加一個(gè)偏振片以過濾櫥窗玻璃的反射光,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;根據(jù)波長(zhǎng)的定義,在波的傳播方向上兩相鄰的相對(duì)平衡位置的位移始終相同的質(zhì)點(diǎn)間距離等于波長(zhǎng),可知選項(xiàng)E正確。(2)光在棱鏡中傳播的速率v=2.0×108 m/s。設(shè)此束光從AB面射入棱鏡后的折射角為r,由折射定律,n=,解得r=30°。顯然光線從AB面射入棱鏡后的折射光線NP平行于底邊AC,由圖中幾何關(guān)系可得,光線入射到BC面上入射角=45°,光線從棱鏡側(cè)面發(fā)生全反射時(shí)的臨界角為C,則sin C=,C<45°。所以光線射到棱鏡側(cè)面BC時(shí)將發(fā)生全反射,由圖可知光線將沿垂直于底面AC方向由圖中Q點(diǎn)射出棱鏡。CQ=PQ=ANsin 60°= cm。