第2講振動和波動光限訓(xùn)練通高考 科學(xué)設(shè)題拿下高考高分 (45分鐘)1.(1)(2018河南重點中學(xué)聯(lián)考)一列簡諧橫波在t0時的波形圖如圖中的實線所示，t0.1 s時的波形圖如圖中的虛線所示若該波傳播的速度為10 m/s，則_At0時質(zhì)點a沿y軸正方向運動B這列波沿x軸正方向傳播C這列波的周期為0.4 sD從t0時刻開始質(zhì)點a經(jīng)0.2 s通過的路程為0.4 mEx2 m處質(zhì)點的振動方程為y0.2sin(5t)m(2)半徑為R、折射率為n的半球形玻璃磚，截面如圖所示，O為圓心，相同頻率的單色光束a、b相互平行，從不同位置射入玻璃磚，光線a在O點恰好發(fā)生全反射求：a光發(fā)生全反射的臨界角C；光束a、b在玻璃磚底產(chǎn)生的兩個光斑間的距離OB.解析：(1)由題圖可知波長4 m，則波的周期為T0.4 s，選項C正確；由題意知，波傳播的時間為0.1 sT，所以波傳播的距離是，根據(jù)波形的平移可知，波的傳播方向沿x軸負(fù)方向，選項B錯誤；波沿x軸負(fù)方向傳播，故t0時，質(zhì)點a沿y軸負(fù)方向運動，選項A錯誤；從t0時刻開始經(jīng)0.2 s時，經(jīng)過的時間是半個周期，a通過的路程等于2個振幅，即0.4 m，選項D正確；t0時刻x2 m處的質(zhì)點從平衡位置沿y軸負(fù)方向運動，其位移表達式為yAsin t0.2sin 5t m0.2sin(5t)m，選項E正確(2)a光在O點恰好發(fā)生全反射，有n，其中n，解得C45由中的結(jié)論和幾何關(guān)系可知，b光射入玻璃磚時的入射角i45，設(shè)折射角為r由折射定律有n，解得r30根據(jù)幾何關(guān)系有OBRtan r，解得OBR.答案：(1)CDE(2)45R2(1)關(guān)于機械振動與機械波的說法中正確的是_A機械波的頻率等于振源的振動頻率B機械波的傳播速度與振源的振動速度相等C質(zhì)點振動的方向總是垂直于波傳播的方向D在一個周期內(nèi)，沿著波的傳播方向，振動在介質(zhì)中傳播一個波長的距離E機械波在介質(zhì)中傳播的速度由介質(zhì)本身決定(2)如圖所示，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點處有一點光源當(dāng)船頭P點距B點水平距離s4 m時，射向船頭P點的光剛好被浮標(biāo)擋住，且船尾端C點后方水面完全沒有光線射出測得PA、BA與豎直方向的夾角分別為53和37，忽略船吃水深度，求船的長度L的取值范圍(sin 530.8，cos 530.6)解析：(1)機械波的頻率與振源的振動頻率相等，A正確；機械波的傳播速度與振源的振動速度無關(guān)，B錯誤；波分橫波與縱波，縱波的質(zhì)點振動方向與波的傳播方向在同一條直線上，C錯誤；由v可知，沿波的傳播方向，振動在介質(zhì)中傳播一個波長的距離，D正確；機械波在介質(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點水面剛好沒有光線射出時，則sin 根據(jù)幾何關(guān)系sin 解得船最短時L2 m故船的長度LL2 m答案：(1)ADE(2)L2 m3.(1)如圖所示，O1O2是半圓柱形玻璃體的對稱面和紙面的交線，A、B是關(guān)于O1O2軸等距且平行的兩束不同單色細光束，從玻璃體右方射出后的光路如圖所示，MN是垂直于O1O2放置的光屏，沿O1O2方向不斷左右移動光屏，可在屏上得到一個光斑P.根據(jù)該光路圖，下列說法正確的是_A該玻璃體對A光的折射率比對B光的折射率小BA光的頻率比B光的頻率高C在該玻璃體中，A光比B光的波長長D在真空中，A光的波長比B光的波長長EA光從空氣進入該玻璃體后，其頻率變高(2)從坐標(biāo)原點產(chǎn)生的簡諧橫波分別沿x軸正方向和負(fù)方向傳播，t0時刻的波形圖如圖所示，此時波剛好傳播到M點，x1 m處的質(zhì)點P的位移為10 cm，再經(jīng)t0.1 s，質(zhì)點P第一次回到平衡位置求波源的振動周期；從t0時刻起經(jīng)多長時間位于x81 m處的質(zhì)點N(圖中未畫出)第一次到達波峰位置？并求出在此過程中質(zhì)點P運動的路程解析：(1)通過玻璃體后，A光的偏折程度比B光的小，則該玻璃體對A光的折射率比對B光的折射率小，而折射率越大，光的頻率越高，則A光的頻率比B光的頻率低，由cf知，A光的波長比B光的長，故A、D正確，B錯誤；根據(jù)v可知，A光在玻璃體中的速度較大，則在玻璃體中，A光的波長比B光的波長長，故C正確；光由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時頻率不變，故E錯誤(2)波在0.1 s內(nèi)傳播了1 m，波速v10 m/s由題圖可知1020sin(2)，則該波的波長12 m故波源的振動周期為T1.2 s.t0時刻，坐標(biāo)原點左側(cè)第一個波峰位于x03 m處，設(shè)經(jīng)時間t，N點第一次到達波峰位置，則t7.8 s6.5T，在此過程中質(zhì)點P運動的路程為s6.540.2 m5.2 m.答案：(1)ACD(2)1.2 s7.8 s5.2 m4(1)如圖甲所示，在一條張緊的繩子上掛幾個擺當(dāng)a擺振動的時候，通過張緊的繩子給其他各擺施加驅(qū)動力，使其余各擺也振動起來，此時b擺的振動周期_(選填“大于”“等于”或“小于”)d擺的周期圖乙是a擺的振動圖象，重力加速度為g，則a的擺長為_(2)如圖所示，有一截面是直角三角形的棱鏡ABC，A30.它對紅光的折射率為n1，對紫光的折射率為n2.在距AC邊d處有一與AC平行的光屏，現(xiàn)由以上兩種色光組成的很細的光束垂直AB邊射入棱鏡紅光和紫光在棱鏡中的傳播速度之比為多少？為了使紅光能從AC面射出棱鏡，n1應(yīng)滿足什么條件？若兩種光都能從AC面射出，求在光屏MN上兩光點間的距離解析：(1)a擺振動起來后，通過水平繩子對b、c、d三個擺施加周期性的驅(qū)動力，使b、c、d三擺做受迫振動，三擺做受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，則三擺的振動周期相同由題中圖乙可知T2t0，再根據(jù)T2 可知，a擺擺長L.(2)v紅，v紫，故由幾何關(guān)系知，為使紅光射出，則臨界角C>30sin C>，解得n1<2由光路的可逆性和折射定律得n1，n2xd(tan r2tan r1)d()答案：(1)等于(2)n1<2d()5(1)如圖所示，O點為振源，10 m，t0時刻O點由平衡位置開始振動，產(chǎn)生向右沿直線傳播的簡諧橫波圖乙為從t0時刻開始描繪的質(zhì)點A的振動圖象，則下列說法正確的是_A振源的起振方向向下B該波的周期為5 sC該波的傳播速度為2 m/sD該波的波長為5 mE該波很容易穿過寬度為1 m的小孔(2)如圖所示，AOB為扇形玻璃磚，一細光束照射到AO面上的C點，入射光線與AO面的夾角為30，折射光線平行于OB邊，圓弧的半徑為R，C點到BO面的距離為，ADBO，DAO30，光在空氣中的傳播速度為c，求：玻璃磚的折射率及光線在圓弧面上出射時的折射角；光在玻璃磚中傳播的時間解析：(1)A點的起振方向與O點起振方向相同，由圖乙讀出5 s時刻波傳播到A點，A點的振動方向沿y軸正方向，所以振源的起振方向向上，故A錯誤；由圖乙看出，周期T10 s5 s5 s，故B正確；由圖乙看出，波從O點傳到A點的時間為5 s，傳播距離為10 m，則波速為v2 m/s，則波長為vT25 m10 m，故C正確，D錯誤；因為1 m比波長10 m小得多，所以該波很容易穿過寬度為1 m的小孔，故E正確(2)光路如圖所示，由于折射光線CE平行于OB，因此光線在圓弧面上的入射點E到BO的距離也為，則光線在E點的入射角滿足sin ，解得30，由幾何關(guān)系可知，COE90，因此光線在C點的折射角r30，由折射定律知，玻璃磚的折射率為n，由于光線在E點的入射角為30，根據(jù)折射定律可知，光線在E點的折射角為60.由幾何關(guān)系可知CE，光在玻璃磚中傳播的速度v，因此光在玻璃磚中傳播的時間t.答案：(1)BCE(2)606.(1)如圖為a、b兩束單色光分別經(jīng)過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣，則下列說法正確的是 _.A在同種均勻介質(zhì)中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度B在真空中，a光的波長大于b光的波長C從同種介質(zhì)射入真空時，逐漸增大入射角，則a光的折射光線首先消失D照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應(yīng)時，a光的飽和電流一定大E若兩光均由氫原子能級躍遷產(chǎn)生，產(chǎn)生b光的能級能量差大(2)如圖所示，a、b、c、d是均勻介質(zhì)中x軸上的四個質(zhì)點，相鄰兩點間的間距依次為2 m、4 m和6 m一列簡諧橫波以2 m/s的波速沿x軸負(fù)向傳播，在t0時刻到達質(zhì)點d，質(zhì)點d由平衡位置開始豎直向下運動，t6 s時質(zhì)點c第一次到達最高點，質(zhì)點的振幅為6 mm，求：在t6 s時質(zhì)點b的位移；當(dāng)質(zhì)點a第一次振動到正向最大位移處時，質(zhì)點d經(jīng)過的路程解析：(1)根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式x，知a光條紋間距大，則a光的波長較長根據(jù)f知，a光的頻率較小，則折射率小，根據(jù)v知，a光在介質(zhì)中的傳播速度較大，選項A、B正確；根據(jù)sin C可知，a光的臨界角較大，則從同種介質(zhì)射入真空時，逐漸增大入射角時，b光先發(fā)生全反射，其折射光線首先消失，選項C錯誤；照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應(yīng)時，飽和電流與光強有關(guān)，故無法比較飽和電流的大小，選項D錯誤；a光的頻率較小，則光子能量較小，若兩光均由氫原子能級躍遷產(chǎn)生，產(chǎn)生b光的能級能量差大，選項E正確(2)已知在t0時刻波到達質(zhì)點d，質(zhì)點d由平衡位置開始豎直向下運動，其波的前段波形如圖：t6 s時，波向左傳播的距離為12 m，波的前端到達a質(zhì)點位置，此時質(zhì)點c第一次到達最高點，所以a、c間的距離恰好是四分之三個波長，則波長8 m，又b、c間距離為4 m，所以質(zhì)點b的位移為6 mm.當(dāng)質(zhì)點a開始振動時波已傳播6 s，再經(jīng)歷四分之三周期，質(zhì)點a振動到正向最大位移處，T4 s，質(zhì)點a第一次振動到最高點時，質(zhì)點d已運動的時間為t6 s3 s9 s，由題意知A6 mm，質(zhì)點d的路程為s4A54 mm.答案：(1)ABE(2)6 mm54 mm