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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題六 選考部分 第14講 機械振動和機械波 光提升訓(xùn)練 1.(xx揚州市高三調(diào)研)(1)關(guān)于下列四幅圖中所涉及物理知識的論述中，正確的是________。 圖1 A.甲圖中，沙漠中的“蜃景”現(xiàn)象是光的衍射現(xiàn)象引起的 B.乙圖中，演示簡諧運動的圖象實驗中，若勻速拉動木板的速度較大，則由圖象測得簡諧運動的周期較大 C.丙圖中，可利用薄膜干涉檢查樣品的平整度 D.丁圖中，由圖可知當驅(qū)動力的頻率f跟固有頻率f0相差越小，振幅越大 (2)如圖2所示，S1、S2是兩個相干波源，它們振動同步且振幅相同。實線和虛線分別表示某一時刻兩列波的波峰和波谷。a、b、c、d四點中振動減弱的點為________，經(jīng)四分之一周期，不在平衡位置的點為________。 圖2 (3)如圖圖3所示，一透明介質(zhì)制成的直角三棱鏡，頂角∠A＝30，一束光由真空垂直射向AC面，經(jīng)AB面射出后的光線偏離原來方向15。已知光在真空中的傳播速度為c。求： 圖3 ①該介質(zhì)對光的折射率； ②光在介質(zhì)中的傳播速度。 解析　(1)沙漠中的“蜃景”現(xiàn)象是光的折射現(xiàn)象引起的，A錯誤；沙擺做簡諧運動的周期與拉板的快慢無關(guān)，B錯誤；可利用薄膜干涉形成的干涉條紋疏密是否均勻檢查樣品的平整度，C正確；驅(qū)動力的頻率f跟固有頻率f0越接近，振幅越大，D錯誤。 (2)a質(zhì)點處是兩列波波峰與波谷疊加的地方，振動始終是最弱的，圖示時刻在平衡位置，以后將處于平衡位置不動；b質(zhì)點處是兩列波波峰與波峰疊加的地方，但隨著時間推移，可以是波谷與波谷疊加的地方，但振動始終是最強的；c質(zhì)點處是兩列波波谷與波谷疊加的地方，但隨著時間推移，可以是波峰與波峰疊加的地方，但振動始終是最強的；d處是平衡相遇點，由于振動方向相同，因此是振動加強點，所以振動減弱的點只有a；圖示時刻a、d在平衡位置，b在波峰，c在波谷，再過后的時刻a、b、c三個質(zhì)點都將處于各自的平衡位置，但d不在平衡位置。 (3)①光在AB面發(fā)生折射時的光路圖如圖，由幾何知識知：i＝45，r＝30。 根據(jù)折射定律得n＝＝＝ ②v＝＝＝ c 答案　(1)CD　(2)a　d　(3)①　②c 2.(xx鹽城市高三質(zhì)量檢測)(1)觀看xx年底熱門3D立體電影《少年派的奇幻漂流》時所帶的特制眼鏡實際上是一對偏振片。立體電影技術(shù)的理論基礎(chǔ)是________。 A.光的傳播不需要介質(zhì) B.光是橫波 C.光能發(fā)生衍射 D.光有多普勒效應(yīng) (2)一個等腰直角三棱鏡的截面ABC如圖4甲所示，一細束綠光從AB面的P點沿平行底面BC方向射入棱鏡后，經(jīng)BC面反射，再從AC面的Q點射出，且有PQ∥BC(圖中未畫光在棱鏡內(nèi)的光路)。若棱鏡對綠光的折射率是，則綠光在棱鏡中的傳播速度是________m/s；如果將一束藍光沿同樣的路徑從P點射人三棱鏡，也有光線從AC射出，請在圖乙中定性作出出射光線(虛線表示綠光的出射光線)。 圖4 (3)一列簡諧波沿x軸傳播，t＝0時刻的波形如圖5，此時質(zhì)點P振動方向為＋y，6 s后P第一次處于波谷，求簡諧波傳播的速度大小和方向。 圖5 解析　(1)偏振片式立體電影技術(shù)的原理是光的偏振，利用的是橫波的特點，B正確。 (2)在介質(zhì)中光的傳播速度為v＝＝m/s＝m/s，因藍光的折射率大于綠光的折射率，所以其偏折程度更大，光路圖如圖所示。 (3)由P點的振動方向可以判斷波沿－x方向傳播 由題圖知，P點由平衡位置向上運動，第一次到達波谷用時為T＝6 s，得周期T＝8 s 波長4 m，則v＝＝m/s＝0.5 m/s。 答案　(1)B (2)108　光路圖見解析 (3)0.5 m/s?。瓁方向 3.(1)下列說法中正確的是________。 A.同種介質(zhì)中，光的波長越短，傳播速度越快 B.泊松亮斑有力地支持了光的微粒說，楊氏干涉實驗有力地支持了光的波動說 C.某同學(xué)在測單擺的周期時將全振動的次數(shù)多記了一次，則測出的周期偏小 D.靜止在地面上的人觀察一條沿自身長度方向高速運動的桿，觀察到的長度比桿靜止時的短 (2)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，在t＝0時刻波剛好傳播到x＝6 m處的質(zhì)點A，如圖6所示，已知波的傳播速度為48 m/s。請回答下列問題： 圖6 ①從圖示時刻起再經(jīng)過________s，質(zhì)點B第一次處于波峰； ②寫出從圖示時刻起質(zhì)點A的振動方程為________cm。 (3)如圖7所示，某種透明液體的折射率為n，在液面下深為h處有一點光S，現(xiàn)用一不透光的圓形薄板置于液面，其圓心O在S的正上方。要使觀察者從液面上任一位置都不能看到點光S，則該圓形薄板的半徑R至少為多大？ 圖7 解析　(1)光在真空中傳播速度相等，A項錯誤；泊松亮斑有力地支持了光的波動說，楊氏干涉實驗有力地支持了光的波動說，B項錯誤；某同學(xué)在測單擺的周期時將全振動的次數(shù)多記了一次，測出的周期T＝偏小，C項正確；根據(jù)相對論知識判斷D項正確。 (3)由圖中幾何關(guān)系得sin θ＝sin C＝，sin C＝，解得R＝。 答案　(1)CD　(2)①0.5?、趛＝－2sin 12πt (3) 4.(1)以下是有關(guān)波動和相對論內(nèi)容的若干敘述中正確的有________。 A.單擺的擺球振動到平衡位置時，所受的合外力為零 B.光速不變原理是：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的 C.兩列波相疊加產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，則振動加強區(qū)域與減弱區(qū)域交替變化 D.彈簧振子的位移隨時間變化的表達式是x＝sin 2πt，則在0.3 s～0.4 s的時間內(nèi)，振子的速率在增大 (2)如圖8所示，一列簡諧橫波沿＋x方向傳播。已知在t＝0時，波傳播到x軸上的B質(zhì)點，在它左邊的A質(zhì)點位于負最大位移處；在t＝0.6 s時，質(zhì)點A第二次出現(xiàn)在正的最大位移處。 圖8 ①這列簡諧波的周期是________s，波速是________m/s。 ②t＝0.6 s時，質(zhì)點D已運動的路程是________m。 (3)如圖9所示，由紅、紫兩種單色光組成的光束，由半圓形玻璃磚圓心O點射入。不斷調(diào)整入射角直至紫光剛好不從上表面出射，此時入射角為θ，紅光的折射角為i，已知半圓形玻璃磚半徑為R，真空中的光速為c。 圖9 ①畫出此時各色光的光路圖并標出名稱； ②求出紫光在玻璃磚中傳播的時間。 解析　(1)單擺的擺球振動到平衡位置時，繩子拉力大于擺球的重力，所受的合外力不等于零，故A錯誤；光速不變原理是相對論的基本假設(shè)之一，即真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，注意是慣性系，故B正確；兩列波相疊加產(chǎn)生干涉現(xiàn)象時，振動加強區(qū)域與減弱區(qū)域間隔出現(xiàn)，這些區(qū)域位置不變，故C錯誤；在0.3～0.4 s時間內(nèi)振子向平衡位置運動速率增大，故D正確，故選BD。 (2)①由題，t＝0.6 s時，質(zhì)點A第二次出現(xiàn)在正向最大位移處，則有1.5T＝t，得到周期為T＝0.4 s，由圖讀出波長為λ＝2 m，則波速為v＝＝＝5 m/s。 ②由圖看出，B和D的距離等于一個波長，則波從圖示位置傳到D點的時間為一個周期，即t＝1T＝0.4 s，則在t＝0.6 s時，質(zhì)點D已經(jīng)振動的時間為Δt＝0.6 s－0.4 s＝0.2 s＝0.5T，則0到0.6 s，質(zhì)點D已運動的路程是：s＝2A＝25 cm＝0.1 m。 (3)①因玻璃對紫光的折射率大于對紅光的折射率，由臨界角公式sin C＝知，紫光的臨界角較小，紫光剛好不從MN表面出射時，發(fā)生了全反射，而紅光不發(fā)生全反射，能從MN表面射出，在MN下表面，兩種色光都有反射，作出光路圖如圖所示。 ②由題意知，紫光的臨界角等于θ，則紫光的折射率n紫＝ 紫光在玻璃中的傳播速度v紫＝ 紫光在玻璃中的傳播時間t＝＝。 答案　(1)BD　(2)①0.4　5?、?.1　(3)①見解析 ② 5.(1)下列說法中正確的是________。 A.光的偏振現(xiàn)象說明光是縱波 B.全息照相利用了激光相干性好的特性 C.光導(dǎo)纖維傳播光信號利用了光的全反射原理 D.光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光從紅光改為紫光，則相鄰亮條紋間距一定變大 (2)如圖10所示，一彈簧振子在M、N間沿光滑水平桿做簡諧運動，坐標原點O為平衡位置，MN＝8 cm。從小球經(jīng)過圖中N點時開始計時，到第一次經(jīng)過O點的時間為0.2 s，則小球的振動周期為________s，振動方程的表達式為x＝________cm。 圖10 (3)兩束平行的細激光束，垂直于半圓柱玻璃的平面射到半圓柱玻璃上，如圖11所示。已知其中一條光線沿直線穿過玻璃，它的入射點是O；另一條光線的入射點為A，穿過玻璃后兩條光線交于P點。已知玻璃截面的圓半徑為R，OA＝，OP＝R。求玻璃材料的折射率。 圖11 解析　(1)光是橫波，光的雙縫干涉條紋間距Δx＝λ，紫光比紅光波長短，則Δx變小，所以A、D項錯誤。 (3)作出光路圖如圖所示，其中一條光線沿直線穿過玻璃，可知O點為圓心，另一條光線沿直線進入玻璃，在半圓面上的入射點為B，入射角設(shè)為θ1，折射角設(shè)為θ2。 則sin θ1＝＝ 得θ1＝30 因OP＝R，由幾何關(guān)系知BP＝R，則折射角θ2＝60 由折射定律得玻璃的折射率為n＝＝＝＝1.73 答案　(1)BC　(2)0.8　4cos t　(3)1.73 6.(xx淮安市高三模擬)(1)下列說法中正確的有____________。 A.光速不變原理是：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的 B.變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場 C.在光的雙縫干涉實驗中，若僅將人射光由紅光改為綠光，則干涉條紋間距變寬 D.聲源與觀察者相對靠近，觀察者所接收的頻率大于聲源發(fā)出的頻率 圖12 (2)一列簡諧橫波以1 m/s的速度沿x軸正方向傳播，t＝0時刻波形如圖12所示。在x＝1.0 m處有一質(zhì)點M，該波傳播到M點需要的時間t＝________s，波動周期T＝________s；若在x＝2.0 m處的波源產(chǎn)生了頻率等于2.0 Hz且沿x軸負方向傳播的簡諧橫波，則這兩列波相遇時________(填“能”或“不能”)發(fā)生干涉，其原因是____________________。 (3)如圖13所示，光線a從某種玻璃射向空氣，在它們的界面MN上發(fā)生反射和折射，反射光線b和折射光線c剛好垂直，已知此時人射角為iB，求： 圖13 ①玻璃的折射率n； ②若要光線c消失，入射角iC應(yīng)為多大？ 解析　(1)真空中的光速在不同的慣性參考系中都相同，是相對論的基本假設(shè)之一；若電場(或磁場)均勻變化，產(chǎn)生的是穩(wěn)定的磁場(或電場)；由于綠光波長較小，由干涉條紋寬度與波長關(guān)系Δx＝λ可知，在光的雙縫干涉實驗中，僅將入射光由紅光改為綠光，則干涉條紋間距變窄；由多普勒效應(yīng)可知，聲源與觀察者相對靠近，觀察者所接收的頻率大于聲源發(fā)出的頻率，選項B、C錯誤，A、D正確。 (2)從0時刻起，波傳至x＝1.0 m處需要時間Δt＝＝s＝0.6 s；由圖象可知波長λ＝0.4 m，則周期為T＝＝0.4 s，頻率為f＝＝2.5 Hz；由于頻率不同，該波與頻率等于2.0 Hz的波不能發(fā)生干涉。 (3)①由折射定律及幾何關(guān)系可知 玻璃的折射率n＝＝cot iB ②當入射角等于或大于臨界角時，折射光線將消失 故有sin iC≥＝taniB 解得sin iC≥tan iB 答案　(1)AD (2)0.6　0.4　不能　頻率不同 (3)①cot iB　②sin iC≥tan iB