高中物理高考一輪復(fù)習(xí)一輪復(fù)習(xí) 2023屆高三專(zhuān)題復(fù)習(xí)二十三 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 光

專(zhuān)題二十三機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光三、對(duì)點(diǎn)速練三、對(duì)點(diǎn)速練一、選擇題，每題有3個(gè)選項(xiàng)正確。1．如圖所示為同一地點(diǎn)的兩單擺甲、乙的振動(dòng)圖象，下列說(shuō)法中正確的是()A．甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)相等B．甲擺的振幅比乙擺大C．甲擺的機(jī)械能比乙擺大D．甲擺的周期比乙擺大E．在t＝s時(shí)有正向最大加速度的是乙擺【答案】ABE【解析】可從題圖上看出甲擺振幅大，B正確；由題圖知兩擺周期相等，則擺長(zhǎng)相等，因兩擺球質(zhì)量關(guān)系不明確，無(wú)法比較它們的機(jī)械能的大小，A正確，C、D錯(cuò)誤；t＝s時(shí)乙擺球在負(fù)的最大位移處，故有正向最大加速度，E正確。2．如圖甲所示為一彈簧振子自由振動(dòng)(即做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng))時(shí)的位移隨時(shí)間變化的圖象，圖乙為該彈簧振子在某外力的作用下做受迫振動(dòng)時(shí)的位移隨時(shí)間變化的圖象，則下列說(shuō)法中正確的是()A．由圖甲可知該彈簧振子的固有周期為4sB．由圖乙可知彈簧振子的固有周期為8sC．由圖乙可知外力的周期為8sD．如果改變外力的周期，在接近4s的附近該彈簧振子的振幅較大E．如果改變外力的周期，在接近8s的附近該彈簧振子的振幅較大【答案】ACD【解析】圖甲是彈簧振子自由振動(dòng)時(shí)的圖象，由圖甲可知，其振動(dòng)的固有周期為4s，A正確，B錯(cuò)誤；圖乙是彈簧振子在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)圖象，彈簧振子的振動(dòng)周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期，即8s，C正確；當(dāng)固有周期與驅(qū)動(dòng)力的周期相等時(shí)，其振幅最大，驅(qū)動(dòng)力的周期越接近固有周期，彈簧振子的振幅越大，D正確，E錯(cuò)誤。3．如圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖，圖乙為介質(zhì)中x＝2m處的質(zhì)點(diǎn)P以此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)的振動(dòng)圖象。下列說(shuō)法正確的是()A．這列波的傳播方向是沿x軸正方向B．這列波的傳播速度是20m/sC．經(jīng)過(guò)s，質(zhì)點(diǎn)P沿x軸的正方向傳播了3mD．經(jīng)過(guò)s，質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向E．經(jīng)過(guò)s質(zhì)點(diǎn)Q距平衡位置的距離小于質(zhì)點(diǎn)P距平衡位置的距離【答案】ABE【解析】由題中甲、乙兩圖可知，該波向x軸正方向傳播，A正確；由題圖甲知波長(zhǎng)λ＝4m，由題圖乙知周期T＝s，則波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4,m/s＝20m/s，B正確；質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，只在其平衡位置附近振動(dòng)，C錯(cuò)誤；經(jīng)過(guò)s＝eq\f(1,2)T，質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向，D錯(cuò)誤；經(jīng)過(guò)s＝1eq\f(3,4)T，質(zhì)點(diǎn)P到達(dá)波峰，而質(zhì)點(diǎn)Q在波谷與平衡位置之間，故E正確。4．一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)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3m．已知任意振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)連續(xù)2次經(jīng)過(guò)平衡位置的時(shí)間間隔為s，下列說(shuō)法正確的是()A．波速為4m/sB．波的頻率為HzC．x坐標(biāo)為15m的質(zhì)點(diǎn)在t＝s時(shí)恰好位于波谷D．x坐標(biāo)為22m的質(zhì)點(diǎn)在t＝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17m的質(zhì)點(diǎn)恰好位于波谷【答案】BDE【解析】任意振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)連續(xù)兩次通過(guò)平衡位置的時(shí)間間隔為s，則eq\f(1,2)T＝s，解得T＝s，f＝eq\f(1,T)＝Hz，選項(xiàng)B正確；由題圖知：該波的波長(zhǎng)λ＝4m，波速v＝eq\f(λ,T)＝5m/s，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；畫(huà)出t＝s時(shí)的波形圖如圖所示，因15m＝3λ＋eq\f(3,4)λ，故x坐標(biāo)為15m的質(zhì)點(diǎn)與x＝3m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(huà)出t＝s時(shí)的波形圖如圖所示，因22m＝5λ＋eq\f(1,2)λ，故x＝22m處的質(zhì)點(diǎn)與x＝2m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＝17m處質(zhì)點(diǎn)平衡位置間距離Δx＝14m＝3λ＋eq\f(1,2)λ，故兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)相反，選項(xiàng)E正確。5．我國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)正式測(cè)定：2023年10月19日09時(shí)15分在山西臨汾市襄汾縣（北緯度，東經(jīng)度）發(fā)生級(jí)地震，震源深度5千米。地震波既有橫波，也有縱波，某監(jiān)測(cè)站截獲了一列沿x軸負(fù)方向傳播的地震橫波，在ts與（t＋）s兩個(gè)時(shí)刻x軸上－3km～3km區(qū)間內(nèi)的波形圖分別如圖中實(shí)線和虛線所示，則下列說(shuō)法正確的是()A．x=km處質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的最大距離是2AB．該地震波的最大周期為sC．該地震波最小波速為5km/sD．從波源開(kāi)始振動(dòng)到波源遷移到地面最長(zhǎng)需要經(jīng)過(guò)1s時(shí)間E．從t時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，x＝2km處的質(zhì)點(diǎn)比x＝km處的質(zhì)點(diǎn)先回到平衡【答案】BCE【解析】各振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的最大距離等于振幅；由圖Δt=nT+T/4，Δx=（nλ+1）m，得T=(4n+1)s（n=0，1，2…），v=（5nλ+5）m/s（n=0，1，2…）；波源不會(huì)遷移；t時(shí)刻，x＝2km處的質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，回到平衡位置用時(shí)四分之一周期，x＝km處的質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，回到平衡位置用時(shí)超過(guò)四分之一周期。6．如圖所示，實(shí)線為空氣和水的分界面，一束藍(lán)光從空氣中的A點(diǎn)沿AO1方向(O1點(diǎn)在分界面上，圖中O1點(diǎn)和入射光線都未畫(huà)出)射向水中，折射后通過(guò)水中的B點(diǎn)。圖中O點(diǎn)為A、B連線與分界面的交點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是()A．O1點(diǎn)在O點(diǎn)的右側(cè)B．藍(lán)光從空氣中射入水中時(shí)，速度變小C．若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，則折射光線有可能通過(guò)B點(diǎn)正下方的C點(diǎn)D．若沿AO1方向射向水中的是一束紅光，則折射光線有可能通過(guò)B點(diǎn)正上方的D點(diǎn)E．若藍(lán)光沿AO方向射向水中，則折射光線有可能通過(guò)B點(diǎn)正上方的D點(diǎn)【答案】BCD【解析】據(jù)折射定律，知光由空氣斜射入水中時(shí)入射角大于折射角，則畫(huà)出光路圖如圖所示，知O1點(diǎn)應(yīng)在O點(diǎn)的左側(cè)，故A錯(cuò)；光從光疏介質(zhì)(空氣)進(jìn)入光密介質(zhì)(水)中時(shí)，速度變小，故B對(duì)；紫光的折射率大于藍(lán)光，所以折射角要小于藍(lán)光的，則可能通過(guò)B點(diǎn)正下方的C點(diǎn)，故C對(duì)；若是紅光，折射率小于藍(lán)光，折射角大于藍(lán)光的，則可能通過(guò)B點(diǎn)正上方的D點(diǎn)，故D對(duì)；若藍(lán)光沿AO方向射入，據(jù)折射定律，知折射光線不可能過(guò)B點(diǎn)正上方的D點(diǎn)，故E錯(cuò)。7．彩虹是由陽(yáng)光進(jìn)入雨滴，先折射一次，然后在雨滴的背面反射，最后離開(kāi)水滴時(shí)再折射一次形成的．形成示意圖如圖所示，一束白光L由左側(cè)射入雨滴，a、b是白光射入雨滴后經(jīng)過(guò)一次反射和兩次折射后的其中兩條出射光(a、b是單色光)。下列關(guān)于a光與b光的說(shuō)法中正確的是()A．雨滴對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率B．a(chǎn)光在雨滴中的傳播速度小于b光在雨滴中的傳播速度C．用同一雙縫干涉儀做光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光條紋間距大于b光條紋間距D．a(chǎn)光、b光在雨滴中傳播的波長(zhǎng)都比各自在真空中傳播的波長(zhǎng)要長(zhǎng)E．若a光、b光在同一介質(zhì)中，以相同的入射角由介質(zhì)射向空氣，若b光能夠發(fā)生全反射，則a光也一定能夠發(fā)生全反射【答案】ABE【解析】從光的折射光路可知，a光折射率大，即na＞nb，選項(xiàng)A對(duì)；根據(jù)n＝eq\f(c,v)，折射率越大，在介質(zhì)中的傳播速度越小，即a光在雨滴中傳播速度小，選項(xiàng)B對(duì)；折射率越大，頻率越高，波長(zhǎng)越短，即a光波長(zhǎng)短，雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，由Δx＝eq\f(lλ,d)知波長(zhǎng)越長(zhǎng)條紋間距越寬，所以a光雙縫干涉條紋間距窄，選項(xiàng)C錯(cuò)；光在兩種介質(zhì)表面發(fā)生折射時(shí)，頻率不變，從空氣進(jìn)入雨滴，傳播速度變小，所以波長(zhǎng)變小，選項(xiàng)D錯(cuò)；光線從介質(zhì)到空氣，發(fā)生全反射的臨界角sinC＝eq\f(1,n)，即a光全反射的臨界角小，當(dāng)b光能夠發(fā)生全反射時(shí)，已經(jīng)超過(guò)了a光的臨界角，a光也一定能夠發(fā)生全反射，選項(xiàng)E對(duì)。8．列說(shuō)法正確的是()A．光波在介質(zhì)中傳播的速度與光的頻率無(wú)關(guān)B．雨后路面上的油膜形成的彩色條紋是由光的干涉形成的C．楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)兩縫間的距離以及擋板和屏的距離一定時(shí)，紅光干涉條紋的相鄰條紋間距比藍(lán)光干涉條紋的相鄰條紋間距小D．光的偏振特征說(shuō)明光是橫波E．狹義相對(duì)論認(rèn)為在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的【答案】BDE【解析】光的傳播速度由介質(zhì)的本身性質(zhì)與頻率共同決定，所以光波在介質(zhì)中傳播的速度與光的頻率有關(guān)，故A錯(cuò)誤；油膜形成的彩色條紋，是由膜的前后表面反射光，進(jìn)行光的疊加，形成的干涉條紋，故B正確；根據(jù)光的干涉條紋間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ，因?yàn)榧t光的波長(zhǎng)比藍(lán)光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，則紅光干涉條紋的相鄰條紋間距比藍(lán)光干涉條紋的相鄰條紋間距大，故C錯(cuò)誤；光的偏振振動(dòng)方向?qū)τ趥鞑シ较虻牟粚?duì)稱(chēng)性叫做偏振，它是橫波區(qū)別于其他縱波的一個(gè)最明顯的標(biāo)志，即光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種橫波而不是縱波，故D正確；狹義相對(duì)論認(rèn)為，在不同的慣性參考系中一切物理規(guī)律都是相同的，故E正確。二、解答題，按題目要求解答。計(jì)算題解答時(shí)應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位。9．在“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。(1)以線狀白熾燈為光源，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了調(diào)節(jié)并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后，總結(jié)出以下幾點(diǎn)：A．燈絲和單縫及雙縫必須平行放置B．干涉條紋與雙縫垂直C．干涉條紋疏密程度與雙縫寬度有關(guān)D．干涉條紋間距與光的波長(zhǎng)有關(guān)以上幾點(diǎn)中你認(rèn)為正確的是________。(2)當(dāng)測(cè)量頭中的分劃板中心刻線對(duì)齊某干涉條紋線時(shí)，手輪上的示數(shù)如圖乙所示，該讀數(shù)為_(kāi)_______mm。(3)如果測(cè)量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上，如圖丙所示．則在這種情況下測(cè)量干涉條紋的間距Δx時(shí)，測(cè)量值________(選填“大于”“小于”或“等于”)實(shí)際值?！敬鸢浮?1)ACD(2)(3)大于【解析】(1)為使屏上的干涉條紋清晰，燈絲與單縫和雙縫必須平行放置，所得到的干涉條紋與雙縫平行；由Δx＝eq\f(L,d)λ可知，條紋的疏密程度與雙縫間距離d、光的波長(zhǎng)λ、雙縫到屏的距離L有關(guān)，所以A、C、D選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤．(2)固定刻度讀數(shù)為mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為，所以測(cè)量結(jié)果為mm＋×mm＝mm.(3)測(cè)量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上，由幾何知識(shí)可知測(cè)量頭的讀數(shù)大于條紋間的實(shí)際距離。10．一透明柱狀介質(zhì)，如圖所示，其橫截面為扇形AOC，O為圓心，半徑為R，圓心角為90°，AC關(guān)于OB對(duì)稱(chēng)，一束足夠?qū)捚叫杏贠B的單色光由OA和OC面射入介質(zhì)，介質(zhì)折射率為，要使ABC面上沒(méi)有光線射出，至少在O點(diǎn)左側(cè)垂直O(jiān)B放置多高的遮光板？（不考慮ABC的反射）【解析】光線在OA面上的E點(diǎn)發(fā)生折射，入射角為45°，折射角為β由，解得折射光線射向球面AC，在D點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，入射角為α，則在三角形OED中，由正弦定理有所以擋板高度解得：由對(duì)稱(chēng)性可知擋板最小的高度為。11．一個(gè)三棱柱由某種透明材料制作而成，為測(cè)量此材料折射率，現(xiàn)將三棱柱置于坐標(biāo)紙上，如圖三角形ABC為其橫截面，頂點(diǎn)坐標(biāo)為A(0，150mm)、B(－200mm，0)、C(200mm，0)。在紙上a、b兩點(diǎn)插針，視線透過(guò)AC面觀察a、b的像，并先后插上c、d兩針使它們都擋住a、b的像。測(cè)得四針位置坐標(biāo)a(－350mm，33mm)、b(－250mm，33mm)、c(200mm，99mm)、d(300mm，99mm)。(1)請(qǐng)確定經(jīng)過(guò)a、b的光線入射到BC面上時(shí)入射點(diǎn)的坐標(biāo)；(2)請(qǐng)計(jì)算此材料折射率?！窘馕觥?1)根據(jù)題意做出光路如圖，設(shè)光路在D點(diǎn)的入射角、折射角為α1、α2，在F點(diǎn)的入射角、折射角為β1、β2，由折射定律有：eq\f(sinα1,sinα2)=\f(sinβ2,sinβ1)=n由幾何關(guān)系sinα1=sinβ2=α2=β1又因△ABC為等腰三角形且∠B=∠C，可知△BDE∽△CFE，根據(jù)D、F縱坐標(biāo)可得兩三角形長(zhǎng)度比例為1:3，故BE=100mm，所以E點(diǎn)坐標(biāo)為(－100mm，0)。(2)作DG⊥x軸，易求得BD=55mm，BG=44mm，GE=56mm，DE=65mm從而可求得，代入上面折射定律可得n=eq\f(52,25)。12．如圖所示，t＝0時(shí)，位于原點(diǎn)O處的波源，從平衡位置(在x軸上)開(kāi)始沿y軸正方向做周期T＝s、振幅A＝4cm的簡(jiǎn)諧振動(dòng)。該波源產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，當(dāng)平衡位置坐標(biāo)為(9m，0)的質(zhì)點(diǎn)P剛開(kāi)始振動(dòng)時(shí)，波源剛好位于波谷。(1)質(zhì)點(diǎn)P在開(kāi)始振動(dòng)后的Δt＝s內(nèi)通過(guò)的路程是多少？(2)該簡(jiǎn)諧波的最大波速是多少？(3)若該簡(jiǎn)諧波的波速為v＝12m/s，質(zhì)點(diǎn)Q的平衡位置坐標(biāo)為(12m，0)(圖中未畫(huà)出)。請(qǐng)寫(xiě)出以t＝s時(shí)刻為新的計(jì)時(shí)起點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)方程?！窘馕觥?1)由于質(zhì)點(diǎn)P從平衡位置開(kāi)始振動(dòng)，且Δt＝s＝5eq\f(1,4)T，故在Δt＝s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程s＝21A＝84cm。(2)設(shè)該簡(jiǎn)諧波的波速為v，兩質(zhì)點(diǎn)O、P間的距離為Δx由題意可得Δx＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(3,4)))λ＝9m(n＝0,1,2，…)所以v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(180,4n＋3)m/s(n＝0,1,2，…)當(dāng)n＝0時(shí)，該簡(jiǎn)諧波的波速最大，vm＝60m/s。(3)簡(jiǎn)諧波從波源傳到(12m，0)點(diǎn)所用時(shí)間t1＝eq\f(12,12)s＝1s再經(jīng)t2＝t－t1＝