2022屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題七 物理選考 考點(diǎn)2 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光學(xué)限時(shí)集訓(xùn)限時(shí)45分鐘1(2018·長(zhǎng)沙一模)(1)(多選)下列說(shuō)法中正確的是A水中的氣泡看上去比較明亮是因?yàn)橛幸徊糠止獍l(fā)生了衍射現(xiàn)象B雷達(dá)發(fā)射的電磁波是由均勻變化的電場(chǎng)或磁場(chǎng)產(chǎn)生的C拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，可在鏡頭前加一個(gè)偏振片來(lái)減弱櫥窗玻璃表面的反射光D紅色和藍(lán)色的激光在不同介質(zhì)中傳播時(shí)波長(zhǎng)可能相同E狹義相對(duì)論認(rèn)為：真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的(2)如圖824所示點(diǎn)S為振源，其頻率為20 Hz，所產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧橫波向右傳播，波速為40 m/s，P、Q是波傳播途中的兩點(diǎn)，已知SP 3.0 m，SQ 3.5 m。圖824判斷當(dāng)S通過(guò)平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，P、Q兩點(diǎn)的位置及運(yùn)動(dòng)方向。以S通過(guò)平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，作出經(jīng)過(guò)t0.087 5 s時(shí)波的圖象，并標(biāo)出S、P和Q三點(diǎn)的位置。解析(1)水中的氣泡看起來(lái)比較明亮是因?yàn)橛幸徊糠止獍l(fā)生了全反射現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；均勻變化的電場(chǎng)或磁場(chǎng)只能產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)或電場(chǎng)，是不能形成電磁波的，雷達(dá)發(fā)射的電磁波一定是由周期性變化的電場(chǎng)或磁場(chǎng)產(chǎn)生的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，可在鏡頭前加一個(gè)偏振片來(lái)減弱櫥窗玻璃表面的反射光，選項(xiàng)C正確；紅色和藍(lán)色激光頻率不同，在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)波速不同，波長(zhǎng)不同，而紅色和藍(lán)色激光在不同介質(zhì)中傳播時(shí)波長(zhǎng)可能相同，選項(xiàng)D正確；狹義相對(duì)論認(rèn)為真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的，選項(xiàng)E正確。(2)該波的波長(zhǎng)為2 mSP3.0 m1.5，故點(diǎn)P通過(guò)平衡位置向下運(yùn)動(dòng)SQ3.5 m1.75 ，故點(diǎn)Q在波峰，向下運(yùn)動(dòng)該波的周期為T0.05 s，t0.087 5 s1.75T，作圖如圖所示答案(1)CDE(2)見解析2(2018保定調(diào)研)(1)(多選)關(guān)于機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波的說(shuō)法中正確的是A機(jī)械波的頻率等于振源的振動(dòng)頻率B機(jī)械波的傳播速度與振源的振動(dòng)速度相等C質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的方向總是垂直于波傳播的方向D在一個(gè)周期內(nèi)，沿著波的傳播方向，振動(dòng)在介質(zhì)中傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離E機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度由介質(zhì)本身決定(2)如圖825所示，水面上船的正前方A處有一浮標(biāo)，水面下方深度H2 m的B點(diǎn)處有一點(diǎn)光源。當(dāng)船頭P點(diǎn)距B點(diǎn)水平距離S 4 m時(shí)，射向船頭P點(diǎn)的光剛好被浮標(biāo)擋住，且船尾端C點(diǎn)后方水面完全沒有光線射出。測(cè)得PA、BA與豎直方向的夾角分別為53°和37°，忽略船吃水深度，求船的長(zhǎng)度L。(sin 53°0.8，cos 53°0.6)圖825解析(1)機(jī)械波的頻率是振源的振動(dòng)頻率，A正確；機(jī)械波的傳播速度與振源的振動(dòng)速度無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤；波分橫波與縱波，縱波的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一條直線上，C錯(cuò)誤；由v可知，沿波的傳播方向，振動(dòng)在介質(zhì)中傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離，D正確；機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度由介質(zhì)本身決定，E正確。(2)光路如圖所示，水的折射率n當(dāng)C點(diǎn)水面剛好沒有光線射出時(shí)，則sin 根據(jù)幾何關(guān)系sin 解得船最短時(shí)L2 m故船的長(zhǎng)度LL2 m。答案(1)ADE(2)2 m3(2018·武漢調(diào)研)如圖826所示，一玻璃三棱鏡置于空氣中，一束光經(jīng)折射后分為兩束單色光a、b，則圖826Aa光的頻率大于b光的頻率B玻璃對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率Ca光在玻璃中的傳播速度大于b光在玻璃中的傳播速度D當(dāng)a、b兩束光從玻璃射入真空時(shí)，a光發(fā)生全反射的臨界角小于b光發(fā)生全反射的臨界角Ea、b兩束光分別通過(guò)同一雙縫干涉裝置形成的干涉條紋，相鄰暗條紋間距b光的較大(2)一列簡(jiǎn)諧橫波在介質(zhì)中沿x軸正向傳播，已知波長(zhǎng)滿足：15 cm<<30 cm，O和A是介質(zhì)中平衡位置分別位于x0和x35 cm處的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)。t0時(shí)開始觀測(cè)，此刻簡(jiǎn)諧波已經(jīng)傳播過(guò)了A質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)O位于波峰，位移為y5 cm；t0.3 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)O第二次回到平衡位置，此刻質(zhì)點(diǎn)A恰好到波峰處。求：簡(jiǎn)諧波的周期、波長(zhǎng)和波速；質(zhì)點(diǎn)A的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式。解析(1)由圖可知，玻璃對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率，根據(jù)折射率與光的頻率關(guān)系可知，a光的頻率大于b光的頻率，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；由折射率與光速的關(guān)系n可知，折射率大的傳播速度小，所以a光在玻璃中的傳播速度小于b光在玻璃中的傳播速度，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由全反射臨界角sin C可知，折射率大的發(fā)生全反射的臨界角小，所以當(dāng)a、b兩束光從玻璃射入真空時(shí)，a光發(fā)生全反射的臨界角小于b光發(fā)生全反射的臨界角，選項(xiàng)D正確；由波長(zhǎng)與頻率成反比可知，a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)，由雙縫干涉條紋間距公式x可知，a、b兩束光分別通過(guò)同一雙縫干涉裝置形成的干涉條紋，相鄰暗條紋間距b光的較大，選項(xiàng)E正確。(2)由題意可知：T0.3 sn0.35 m(n0,1,2)解得：T0.4 s由題給條件得：0.20 m因v可得：v0.50 m/s質(zhì)點(diǎn)A振動(dòng)的圓頻率：5(rad/s)振幅：A0.05 m，初相：質(zhì)點(diǎn)A的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為：y0.05 sin (5t)(m)或y0.05 cos (5t)(m)。答案(1)ADE(2)0.4 s0.20 m0.50 m/sy0.05 sin (5t)(m)或y0.05 cos (5t)(m)4(2018鄭州質(zhì)檢)(1)如圖827所示，一簡(jiǎn)諧橫波在某區(qū)域沿x軸傳播，實(shí)線a為t0時(shí)刻的波形圖線，虛線b為t0.5 s時(shí)刻的波形圖線，虛線b與x軸交點(diǎn)P的坐標(biāo)為xP1 m。下列說(shuō)法正確的是圖827At0時(shí)刻P質(zhì)點(diǎn)的位移為5 cmB這列波的傳播速度大小可能為30 m/sC這列波的波源振動(dòng)頻率可能為2.5 HzDt1.5 s時(shí)刻P點(diǎn)一定處于波谷位置E若該波遇到寬度為6 m的障礙物能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象(2)如圖828所示，ABG為一透明材料制成的柱形光學(xué)元件的橫截面，該種材料的折射率n，AG是一半徑為R的圓弧，O為圓弧面圓心，ABGO構(gòu)成正方形，在O處有一點(diǎn)光源。從點(diǎn)光源射入圓弧AG的光線，進(jìn)入透明材料后首次射向AB或BG界面時(shí)，有一部分不能從AB或BG界面直接射出。下面的問題只研究進(jìn)入透明材料后首次射向AB或BG界面的光線，已知AB面上的P點(diǎn)到A點(diǎn)的距離為R。求：圖828從P點(diǎn)射出的光線的折射角；AB和BG截面上沒有光線射出部分的總長(zhǎng)度。答案BDE(2)(2)R5(2018·東北三省模擬)(1)(多選)下列說(shuō)法中正確的是A做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，離開平衡位置的位移相同時(shí)，加速度也相同B做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)四分之一個(gè)周期，所通過(guò)的路程一定是一倍振幅C變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)D雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若只減小雙縫到光屏間的距離，兩相鄰亮條紋間距將變大E聲波從空氣傳入水中時(shí)頻率不變，波長(zhǎng)變長(zhǎng)(2)如圖829所示，橫截面為半圓形的某種透明柱體介質(zhì)，截面ABG的半徑R10 cm，直徑AB與水平屏幕MN垂直并與A點(diǎn)接觸。由紅光和紫光兩種單色光組成的復(fù)色光沿半徑方向射向圓心O，已知該介質(zhì)對(duì)紅光和紫光的折射率分別為n1、n2。圖829求紅光和紫光在介質(zhì)中傳播的速度比；若逐漸增大復(fù)色光在O點(diǎn)的入射角，使AB面上剛好只有一種色光射出，求此時(shí)入射角的大小及屏幕上兩個(gè)亮斑的距離。解析(1)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)位移相同時(shí)，由Fkx可知回復(fù)力相同，又由牛頓第二定律可知a，則加速度相同，A正確。根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性知，一個(gè)周期內(nèi)的路程一定是四倍振幅，但四分之一周期內(nèi)的路程不一定是一倍振幅，與質(zhì)點(diǎn)的初始位置有關(guān)，B錯(cuò)誤。均勻變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)，均勻變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)；周期性變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)，周期性變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，C正確。雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中得到的條紋間距應(yīng)為x，若只減小雙縫到光屏間的距離，兩相鄰亮條紋間距將變小，D錯(cuò)誤；聲波由空氣進(jìn)入水中，頻率不變，波速變大，由波速公式vf得，聲波的波長(zhǎng)變長(zhǎng)，E正確。(2)折射率n故紅光和紫光在介質(zhì)中傳播的速度比增大入射角，紫光先發(fā)生全反射，其折射光線消失，設(shè)紫光的臨界角為C，有：sin C所以C45°此時(shí)入射角iC45°光路圖如圖所示紅光入射角為i，有n1可得sin r兩亮斑PQ的間距dR代入數(shù)據(jù)得d(105) cm。答案(1)ACE(2)45° (105) cm6(2018·福建質(zhì)檢)(1)如圖830甲，P、Q是均勻介質(zhì)中x軸上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，間距10 m。一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正向傳播，t0時(shí)到達(dá)質(zhì)點(diǎn)P處(其后P的振動(dòng)圖象如圖乙)，t2 s時(shí)到達(dá)質(zhì)點(diǎn)Q處。則A波長(zhǎng)為2 mB波速為5 m/sCt2 s時(shí)，P的振動(dòng)方向沿y方向Dt2 s時(shí)，Q的振動(dòng)方向沿y方向E23 s，Q運(yùn)動(dòng)的路程為12 cm圖830(2)電視機(jī)遙控器中有一半導(dǎo)體發(fā)光二極管，它發(fā)出頻率為3.3×1014 Hz的紅外光，用來(lái)控制電視機(jī)的各種功能。已知這種發(fā)光二極管的發(fā)光面AB是直徑為2 mm的圓盤，封裝在折射率n2.5的半球形介質(zhì)中，其圓心位于半球的球心O點(diǎn)，如圖831所示。設(shè)真空中的光速c3.0×108 m/s。圖831求這種紅外光在該半球形介質(zhì)中的波長(zhǎng)；要使發(fā)光面上邊緣的點(diǎn)發(fā)出的紅外光，第一次到達(dá)半球面時(shí)都不會(huì)發(fā)生全反射，介質(zhì)半球的半徑R至少應(yīng)為多大？ 解析(1)由圖乙可知機(jī)械波的傳播周期為T2 s。由于t0時(shí)機(jī)械波傳到質(zhì)點(diǎn)P，t2 s時(shí)機(jī)械波傳到質(zhì)點(diǎn)Q，則說(shuō)明P、Q兩點(diǎn)之間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)，即10 m，A錯(cuò)誤；由波速公式r m/s5 m/s，B正確；t0時(shí)質(zhì)點(diǎn)P沿y軸的正方向振動(dòng)，說(shuō)明波源的起振方向沿y軸的正方向，則t2 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q剛好開始振動(dòng)，其振動(dòng)方向沿y軸的正方向，D正確；經(jīng)過(guò)一個(gè)完整的周期后，質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)方向與t0時(shí)的振動(dòng)方向相同，即沿y軸的正方向，C錯(cuò)誤；23 s為半個(gè)周期，則質(zhì)點(diǎn)Q通過(guò)的路程為振幅的兩倍，即12 cm，E正確。(2)根據(jù)v，n代入數(shù)據(jù)得3.6×107 m光路圖如圖，由幾何知識(shí)知，由發(fā)光面邊緣發(fā)出的光與AB垂直時(shí)，入射角i最大。若這條光線不發(fā)生全發(fā)射，則所有光線均不會(huì)發(fā)生全反射，即nsin isin C又sin i代入數(shù)據(jù)得R2.5 mm，即半徑R至少為2.5 mm。答案(1)BDE(2)3.6×107 m2.5 mm7(波的疊加)甲、乙兩列簡(jiǎn)諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿x軸正向和負(fù)向傳播，波速均為v25 cm/s。兩列波在t0時(shí)的波形曲線如圖832所示。求圖832(1)t0時(shí)，介質(zhì)中偏離平衡位置位移為16 cm的所有質(zhì)點(diǎn)的x坐標(biāo)；(2)從t0開始，介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為16 cm的質(zhì)點(diǎn)的時(shí)間。解析(1)t0時(shí)，在x50 cm處兩列波的波峰相遇，該處質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移為16 cm。兩列波的波峰相遇處的質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移均為16 cm。從圖線可以看出，甲、乙兩列波的波長(zhǎng)分別為150 cm，260 cm 甲、乙兩列波波峰的x坐標(biāo)分別為x150k11，k10，±1，±2， x250k22，k20，±1，±2， 由式得，介質(zhì)中偏離平衡位置位移為16 cm的所有質(zhì)點(diǎn)的x坐標(biāo)為x(50300n)cm，n0，±1，±2， (2)只有兩列波的波谷相遇處的質(zhì)點(diǎn)的位移為16 cm。t0時(shí)，兩波波谷間的x坐標(biāo)之差為x 式中，m1和m2均為整數(shù)。將式代入式得x10(6m25m1)5 由于m1、m2均為整數(shù)，相同傳播的波谷間的距離最小為x05 cm 從t0開始，介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為16 cm的質(zhì)點(diǎn)的時(shí)間為t 代入數(shù)據(jù)得t0.1 s。答案(1)x(50300n)cm，n0，±1，±2，(2)0.1 s