（新課標(biāo)）2023年高考物理一輪復(fù)習(xí)第十四章機(jī)械振動與機(jī)械波光電磁波與相對論章末熱點(diǎn)集訓(xùn)

PAGEPAGE1第十四章機(jī)械振動與機(jī)械波光電磁波與相對論章末熱點(diǎn)集訓(xùn)對振動圖象與波動圖象的理解及應(yīng)用(高考全國卷Ⅱ)圖甲為一列簡諧橫波在t＝0.10s時刻的波形圖，P是平衡位置在x＝1.0m處的質(zhì)點(diǎn)，Q是平衡位置在x＝4.0m處的質(zhì)點(diǎn)；圖乙為質(zhì)點(diǎn)Q的振動圖象，以下說法正確的選項(xiàng)是A．在t＝0.10s時，質(zhì)點(diǎn)Q向y軸正方向運(yùn)動B．在t＝0.25s時，質(zhì)點(diǎn)P的加速度方向與y軸正方向相同C．從t＝0.10s到t＝0.25s，該波沿x軸負(fù)方向傳播了6D．從t＝0.10s到t＝0.25s，質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為30E．質(zhì)點(diǎn)Q簡諧運(yùn)動的表達(dá)式為y＝0.10sin10πt(國際單位制)[解析]由y－t圖象可知，t＝0.10s時質(zhì)點(diǎn)Q沿y軸負(fù)方向運(yùn)動，選項(xiàng)A錯誤；由y－t圖象可知，波的振動周期T＝0.2s，由y－x圖象可知λ＝8m，故波速v＝eq\f(λ,T)＝40m/s，根據(jù)振動與波動的關(guān)系知波沿x軸負(fù)方向傳播，那么波在0.10s到0.25s內(nèi)傳播的距離Δx＝vΔt＝6m，選項(xiàng)C正確；t＝0.25s時，波形圖如下圖，此時質(zhì)點(diǎn)P的位移沿y軸負(fù)方向，而回復(fù)力、加速度方向沿y軸正方向，選項(xiàng)B正確；Δt＝0.15s＝eq\f(3,4)T，質(zhì)點(diǎn)P在其中的eq\f(1,2)T內(nèi)路程為20cm，在剩下的eq\f(1,4)T內(nèi)包含了質(zhì)點(diǎn)P通過最大位移的位置，故其路程小于10cm，因此在Δt＝0.15s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P通過的路程小于30cm，選項(xiàng)D錯誤；由y－t圖象可知質(zhì)點(diǎn)Q做簡諧運(yùn)動的表達(dá)式為y＝0.10·sineq\f(2π,0.2)t(m)＝0.10·sin10πt(m)，選項(xiàng)E正確．[答案]BCE1.(高考福建卷)在均勻介質(zhì)中，一列沿x軸正向傳播的橫波，其波源O在第一個周期內(nèi)的振動圖象如右圖所示，那么該波在第一個周期末的波形圖是()解析：選D.由波的形成規(guī)律可知，一個周期內(nèi)x＝0處，質(zhì)點(diǎn)剛好完成一次全振動，結(jié)合振動圖象知，質(zhì)點(diǎn)在平衡位置向下運(yùn)動；x＝eq\f(1,4)λ(λ為該波波長)處，質(zhì)點(diǎn)振動了eq\f(3,4)個周期，質(zhì)點(diǎn)位于正向最大位移處；x＝eq\f(3,4)λ處的質(zhì)點(diǎn)，振動了eq\f(1,4)個周期，質(zhì)點(diǎn)位于負(fù)向最大位移處．選項(xiàng)D正確．波動多解問題的求解(2022·河北邢臺質(zhì)檢)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，圖甲是t＝0時刻的波形圖，圖乙和圖丙分別是x軸上某兩處質(zhì)點(diǎn)的振動圖象．由此可知，這兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置之間的距離可能是()A．eq\f(1,3)mB.eq\f(2,3)mC．1mD.eq\f(4,3)mE.eq\f(8,3)m[解析]題圖乙所示質(zhì)點(diǎn)在t＝0時在正向最大位移處，圖丙所示質(zhì)點(diǎn)在t＝0時，y＝－0.05m，運(yùn)動方向沿y軸負(fù)方向，結(jié)合波形圖找到對應(yīng)的點(diǎn)，如下圖，假設(shè)題圖乙所示質(zhì)點(diǎn)為圖中左側(cè)波峰上的點(diǎn)，那么兩點(diǎn)距離為eq\f(4,3)m，選項(xiàng)D正確；假設(shè)題圖乙所示質(zhì)點(diǎn)為圖中右側(cè)波峰上的點(diǎn)，那么兩點(diǎn)距離為eq\f(2,3)m，選項(xiàng)B正確．考慮到空間周期性，那么x＝nλ＋eq\f(4,3)(m)或x＝nλ＋eq\f(2,3)(m)(n＝0、1、2…)，因此E正確．[答案]BDE2．如圖，一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，振幅為2cm，波速為2m/s，在波的傳播方向上兩質(zhì)點(diǎn)a、b的平衡位置相距0.4m(小于一個波長)，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)a在波峰位置時，質(zhì)點(diǎn)b在x軸下方與x軸相距1cm的位置A．此波的周期可能為0.6sB．此波的周期可能為1.2sC．從此時刻起經(jīng)過0.5s，b點(diǎn)可能在波谷位置D．從此時刻起經(jīng)過0.5s，b點(diǎn)可能在波峰位置解析：選ACD.根據(jù)波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)的振動方向的關(guān)系可知：t＝0時刻，b質(zhì)點(diǎn)在－1cm處，既可能沿y軸正方向運(yùn)動也可能沿y軸負(fù)方向運(yùn)動；該波的波長λ滿足：eq\f(λ,4)<0.4m，即λ<1.6m，T<0.8s，又λ>0.4m，T>0.2s，所以A正確，B錯誤；同理可知C、D均正確．對折射定律的理解及應(yīng)用(2022·高考江蘇卷)人造樹脂是常用的眼鏡鏡片材料．如下圖，光線射在一人造樹脂立方體上，經(jīng)折射后，射在桌面上的P點(diǎn)．光線的入射角為30°，OA＝5cm，AB＝20cm，BP＝12cm，求該人造樹脂材料的折射率n[解析]設(shè)折射角為γ，由折射定律知：eq\f(sin30°,sinγ)＝n由幾何關(guān)系知：sinγ＝eq\f(BP－OA,OP)且OP＝eq\r(〔BP－OA〕2＋AB2)代入數(shù)據(jù)得n＝eq\f(\r(449),14)≈1.5.[答案]eq\f(\r(449),14)(或1.5)3.(高考江蘇卷)Morpho蝴蝶的翅膀在陽光的照射下呈現(xiàn)出閃亮耀眼的藍(lán)色光輝，這是因?yàn)楣庹丈涞匠岚虻镊[片上發(fā)生了干預(yù).電子顯微鏡下鱗片結(jié)構(gòu)的示意圖如下.一束光以入射角i從a點(diǎn)入射，經(jīng)過折射和反射后從b點(diǎn)出射.設(shè)鱗片的折射率為n,厚度為d,兩片之間空氣層厚度為h.取光在空氣中的速度為c，求光從a到b所需的時間t.解析：設(shè)光在鱗片中的折射角為γ，折射定律sini＝nsinγ在鱗片中傳播的路程l1＝eq\f(2d,cosγ)，傳播速度v＝eq\f(c,n)，傳播時間t1＝eq\f(l1,v)解得t1＝eq\f(2n2d,c\r(n2－sin2i))同理，在空氣中的傳播時間t2＝eq\f(2h,ccosi)那么t＝t1＋t2＝eq\f(2n2d,c\r(n2－sin2i))＋eq\f(2h,ccosi).答案：eq\f(2n2d,c\r(n2－sin2i))＋eq\f(2h,ccosi)對全反射現(xiàn)象的分析計(jì)算(2022·高考海南卷)一半徑為R的半圓柱形玻璃磚，橫截面如下圖．玻璃的全反射臨界角為γeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(γ<\f(π,3))).與玻璃磚的底平面成eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)－γ))角度、且與玻璃磚橫截面平行的平行光射到玻璃磚的半圓柱面上．經(jīng)柱面折射后，有局部光(包括與柱面相切的入射光)能直接從玻璃磚底面射出．假設(shè)忽略經(jīng)半圓柱內(nèi)外表反射后射出的光，求底面透光局部的寬度．[解析]如下圖，設(shè)光線從A點(diǎn)沿半徑方向射入半圓柱形玻璃磚，恰好與法線重合，折射光線恰好射入圓心O處，由圖中幾何關(guān)系，可知該光線在O點(diǎn)的入射角恰好等于臨界角而發(fā)生全反射．由幾何光路可知：從eq\o(BA,\s\up8(︵))局部射入的光線在BO界面發(fā)生全反射，無光線射出，從eq\o(AC,\s\up8(︵))局部射入的光線在OD界面有光線射出．由全反射條件知∠OCD＝γ由幾何關(guān)系，可知∠COD＝γ，∠CDO＝π－2γ即eq\f(sinγ,OD)＝eq\f(sin〔π－2γ〕,R)得OD＝eq\f(R,2cosγ).[答案]eq\f(R,2cosγ)4.(高考海南卷)如下圖，矩形ABCD為一水平放置的玻璃磚的截面，在截面所在平面有一細(xì)束激光照射玻璃磚，入射點(diǎn)距底面的高度為h，反射光線和折射光線與底面所在平面的交點(diǎn)到AB的距離分別為l1和l2，在截面所在平面內(nèi)，改變激光束在AB面上入射點(diǎn)的高度與入射角的大小，當(dāng)折射光線與底面的交點(diǎn)到AB的距離為l3時，光線恰好不能從底面射出，求此時入射點(diǎn)距離底面的高度H.解析：設(shè)玻璃磚的折射率為n，入射角和反射角為θ1，折射角為θ2，由光的折射定律n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)根據(jù)幾何關(guān)系有sinθ1＝eq\f(h,\r(leq\o\al(2,1)＋h2))，sinθ2＝eq\f(h,\r(leq\o\al(2,2)＋h2))因此求得n＝eq\r(\f(leq\o\al(2,2)＋h2,leq\o\al(2,1)＋h2))根據(jù)題意，折射光線在某一點(diǎn)剛好無法從底面射出，此時發(fā)生全反射，設(shè)在底面發(fā)生全反射時的入射角為θ3，有sinθ3＝eq\f(1,