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1、2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題八 振動(dòng)和波動(dòng) 光及光的本性課時(shí)作業(yè)
一、選擇題
1.(多選)如圖所示為在光滑水平面上的彈簧振子,彈簧形變的最大限度為20 cm,圖示P位置是彈簧處于自然伸長時(shí)振子的位置.若將振子向左壓縮彈簧5 cm后由靜止釋放,經(jīng)0.2 s振子第一次回到P位置.關(guān)于該振子,下列說法正確的是( )
A.該振子的振動(dòng)頻率為8 Hz
B.若將振子從P位置向右拉動(dòng)10 cm后由靜止釋放,經(jīng)0.2 s振子第一次回到P位置
C.振子在做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過程中,振子的機(jī)械能不變
D.在P位置給振子任意一個(gè)向左或向右的初速度,只要最大位移不超過20 cm,振子總是經(jīng)0.2 s速度就減
2、為0
解析:由題意得,該振子振動(dòng)周期為T=0.2×4 s=0.8 s,故f=1.25 Hz,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;T=0.8 s為振子的固有周期,與振幅無關(guān),將振子向右拉動(dòng)10 cm后由靜止釋放,經(jīng)T=0.2 s振子第一次回到P位置,選項(xiàng)B正確;振子在做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過程中,振子與彈簧系統(tǒng)的機(jī)械能不變,而振子的機(jī)械能(動(dòng)能)周期性變化,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;在P位置給振子任意一個(gè)向左或向右的初速度,只要最大位移不超過20 cm,總是經(jīng)T=0.2 s,振子到達(dá)最大位移處,速度減為0,選項(xiàng)D正確.
答案:BD
2.平靜湖面?zhèn)鞑ブ涣兴娌?橫波),在波的傳播方向上有相距3 m的甲、乙兩小木塊隨波上下運(yùn)動(dòng),測得兩小木
3、塊每分鐘都上下30次,甲在波谷時(shí),乙在波峰,且兩木塊之間有一個(gè)波峰.這列水面波( )
A.頻率是30 Hz B.波長是3 m
C.波速是1 m/s D.周期是0.1 s
解析:兩小木塊每分鐘上下30次,即每分鐘完成30個(gè)周期性運(yùn)動(dòng),周期T= s=2 s,頻率f==0.5 Hz,波長λ= m=2 m,波速v=λf=2×0.5 m/s=1 m/s,C正確,A、B、D錯(cuò)誤.
答案:C
3.(多選)如圖所示為一列在均勻介質(zhì)中沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在某時(shí)刻的波形圖,波速為3 m/s,則下列說法正確的是( )
A.質(zhì)點(diǎn)P此時(shí)刻的振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向
B.質(zhì)點(diǎn)P的振幅比質(zhì)點(diǎn)Q的
4、振幅小
C.波的頻率為0.25 Hz
D.質(zhì)點(diǎn)P、Q的平衡位置間距為6.5 m
E.從圖示時(shí)刻開始,再經(jīng) s,質(zhì)點(diǎn)P、Q的位移第一次相等
解析:波沿x軸正方向傳播,此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P左側(cè)的點(diǎn)在其下方,故其振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向,選項(xiàng)A正確;質(zhì)點(diǎn)P的振幅與質(zhì)點(diǎn)Q的振幅相同,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;波的周期T==4 s,頻率為0.25 Hz,選項(xiàng)C正確;由三角函數(shù)關(guān)系可知,質(zhì)點(diǎn)Q平衡位置的橫坐標(biāo)為4.5 m,質(zhì)點(diǎn)P平衡位置的橫坐標(biāo)為11 m,則質(zhì)點(diǎn)P、Q平衡位置間距為6.5 m,選項(xiàng)D正確;從題圖所示時(shí)刻開始,由質(zhì)點(diǎn)P、Q平衡位置間距和波長的大小關(guān)系可知,當(dāng)x=6.25 m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)傳到質(zhì)點(diǎn)P處時(shí),質(zhì)點(diǎn)P、
5、Q的位移第一次相等,經(jīng)過時(shí)間為Δt== s= s,選項(xiàng)E錯(cuò)誤.
答案:ACD
4.(多選)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0時(shí)刻的波形如圖所示,質(zhì)點(diǎn)P的x坐標(biāo)為3 m.已知任意振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)連續(xù)2次經(jīng)過平衡位置的時(shí)間間隔為0.4 s.下列說法正確的是( )
A.波速為4 m/s
B.波的頻率為1.25 Hz
C.x坐標(biāo)為15 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.6 s時(shí)恰好位于波谷
D.x坐標(biāo)為22 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.2 s時(shí)恰好位于波峰
E.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P位于波峰時(shí),x坐標(biāo)為17 m的質(zhì)點(diǎn)恰好位于波谷
解析:任意振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)連續(xù)兩次通過平衡位置的過程所用時(shí)間為半個(gè)周期,即T=0.4 s,T=0.8
6、s,f==1.25 Hz,選項(xiàng)B正確;由題圖知,該波的波長λ=4 m,波速v==5 m/s,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;
畫出t=0.6 s時(shí)波形圖如圖所示,因15 m=3λ+λ,故x坐標(biāo)為15 m的質(zhì)點(diǎn)與x=3 m處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況一樣,即在平衡位置向下振動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;
畫出t=0.2 s時(shí)波形圖如圖所示,因22 m=5λ+λ,故x=22 m處的質(zhì)點(diǎn)與x=2 m處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況一樣,即在波峰位置,選項(xiàng)D正確;
因質(zhì)點(diǎn)P與x=17 m處質(zhì)點(diǎn)平衡位置間距離Δx=14 m=3λ+λ,故兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)相反,選項(xiàng)E正確.
答案:BDE
5.如圖所示為一橫截面為直角三角形的三棱鏡,∠B=90°,∠C=
7、30°.一束與AB邊成θ=30°角的光線射入AB面,在棱鏡中經(jīng)過BC邊一次反射后從AC邊射出,出射光線的折射角為60°.則這種材料的折射率為( )
A. B.
C. D.2
解析:作出光路圖如圖所示,根據(jù)幾何關(guān)系和折射定律有n==,可得:i=30°,n=,故B正確.
答案:B
6.(多選)如圖,一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚,
在玻璃磚底面上的入射角為θ,經(jīng)折射后射出a、b兩束光線.則( )
A.在玻璃中,a光的傳播速度小于b光的傳播速度
B.在真空中,a光的波長小于b光的波長
C.玻璃磚對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率
D.若改變光束的入射方向使
8、θ角逐漸變大,則折射光線a首先消失
E.分別用a、b光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn),a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距
解析:由題圖知,從玻璃磚射出時(shí),入射角相同,a光的折射角大于b光的折射角,玻璃磚對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率,a光在玻璃中的傳播速度比b光的小,a光的頻率比b光的大,在真空中,a光的波長較短,a光形成的干涉條紋間距較小,選項(xiàng)A、B正確,C、E錯(cuò)誤;a光的全反射臨界角較小,當(dāng)入射角θ增大時(shí),a光先發(fā)生全反射,折射光線先消失,選項(xiàng)D正確.
答案:ABD
7.虹和霓是太陽光在水珠內(nèi)分別經(jīng)過一次和兩次反射后出射形成的,可用白光照射玻璃球來說明.兩束平行白光照射到
9、透明玻璃球后,在水平的白色桌面上會(huì)形成MN和PQ兩條彩色光帶,光路如圖所示,M、N、P、Q點(diǎn)的顏色分別為( )
A.紫、紅、紅、紫 B.紅、紫、紅、紫
C.紅、紫、紫、紅 D.紫、紅、紫、紅
解析:對(duì)同一個(gè)介質(zhì)來說,紅光折射率最小,偏折程度最小,由圖可知,N、P為紅,M、Q為紫,A正確.
答案:A
8.如圖,一束光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分為兩束單色光a、b,波長分別為λa、λb,該玻璃對(duì)單色光a、b的折射率分別為na、nb,則( )
A.λa<λb,na>nb B.λa>λb,na<nb
C.λa<λb,na<nb D.λa>λb,na>nb
解析:從題圖中可以
10、看出,單色光b經(jīng)玻璃后偏折明顯,說明玻璃對(duì)單色光b的折射率較大,可知b的波長短,B正確.
答案:B
二、非選擇題
9.某同學(xué)利用單擺測量重力加速度。
(1)為了使測量誤差盡量小,下列說法正確的是________.
A.組裝單擺須選用密度和直徑都較小的擺球
B.組裝單擺須選用輕且不易伸長的細(xì)線
C.實(shí)驗(yàn)時(shí)須使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動(dòng)
D.?dāng)[長一定的情況下,擺的振幅盡量大
(2)如圖所示,在物理支架的豎直立柱上固定有擺長約1 m的單擺.實(shí)驗(yàn)時(shí),由于僅有量程為20 cm、精度為1 mm的鋼板刻度尺,于是他先使擺球自然下垂,在豎直立柱上與擺球最下端處于同一水平面的位置做一標(biāo)記點(diǎn),測
11、出單擺的周期T1;然后保持懸點(diǎn)位置不變,設(shè)法將擺長縮短一些,再次使擺球自然下垂,用同樣方法在豎直立柱上做另一標(biāo)記點(diǎn),并測出單擺的周期T2;最后用鋼板刻度尺量出豎直立柱上兩標(biāo)記點(diǎn)之間的距離ΔL.用上述測量結(jié)果,寫出重力加速度的表達(dá)式g=________.
解析:(1)應(yīng)選用密度較大且直徑較小的擺球,A錯(cuò).在擺動(dòng)中要盡力保證擺長不變,故應(yīng)選用不易伸長的細(xì)線,B對(duì).?dāng)[動(dòng)中要避免單擺成為圓錐擺,擺球要在同一豎直面內(nèi)擺動(dòng),C對(duì).?dāng)[動(dòng)中擺角要控制在5°以內(nèi),所以D錯(cuò).
(2)設(shè)兩次擺動(dòng)時(shí)單擺的擺長分別為L1和L2,則T1=2π,T2=2π,則ΔL=(T-T),因此,g=.
答案:(1)BC (2)
12、
10.(1)一漁船向魚群發(fā)出超聲波,若
魚群正向漁船靠近,則被魚群反射回來的超聲波與發(fā)出的超聲波相比________.
A.波速變大 B.波速不變
C.頻率變高 D.頻率不變
(2)用2×106 Hz的超聲波檢查膽結(jié)石,該超聲波在結(jié)石和膽汁中的波速分別為2 250 m/s和1 500 m/s,則該超聲波在結(jié)石中的波長是膽汁中的________倍.用超聲波檢查膽結(jié)石是因?yàn)槌暡ǖ牟ㄩL較短,遇到結(jié)石時(shí)________(選填“容易”或“不容易”)發(fā)生衍射.
解析:(1)超聲波的波速由介質(zhì)決定,介質(zhì)不變,則波速不變,B項(xiàng)正確;當(dāng)魚群向漁船靠近時(shí),由于多普勒效應(yīng),被魚群反射回來的超聲波頻率高于波源發(fā)出的頻率,C正確.
(2)由于波長、波速、頻率三者的關(guān)系為v=λf,而同一超聲波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)頻率不變(不發(fā)生多普勒效應(yīng)),則波長之比等于波速之比,所以該超聲波在結(jié)石中的波長是膽汁中的=1.5倍;發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是縫、孔的寬度和障礙物的尺寸與波長相差不多,或小于波長.因?yàn)槌暡ǖ牟ㄩL較短,所以遇到結(jié)石不容易發(fā)生衍射.
答案:(1)BC (2)1.5 不容易