高三物理二輪復(fù)習(xí)（通用版）對(duì)應(yīng)練習(xí)-振動(dòng)和波動(dòng) 光學(xué) word版含解析

課前診斷——振動(dòng)和波動(dòng)光學(xué)1．(1)(多選)一振動(dòng)周期為T，位于x＝0處的波源從平衡位置開(kāi)始沿y軸正方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，該波源產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，波速為v，關(guān)于在x＝eq\f(3vT,2)處的質(zhì)點(diǎn)P，下列說(shuō)法正確的是________。A．質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)周期為T，速度的最大值為vB．若某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P的速度方向沿y軸負(fù)方向，則該時(shí)刻波源速度方向沿y軸正方向C．質(zhì)點(diǎn)P開(kāi)始振動(dòng)的方向沿y軸正方向D．當(dāng)P開(kāi)始振動(dòng)后，若某時(shí)刻波源在波峰，則質(zhì)點(diǎn)P一定在波谷E．若某時(shí)刻波源在波谷，則質(zhì)點(diǎn)P也一定在波谷(2)如圖所示，某種透明材料做成的三棱鏡，其橫截面是邊長(zhǎng)為a的等邊三角形，現(xiàn)用一束寬度為a的單色平行光束，以垂直于BC面的方向正好入射到該三棱鏡的AB及AC面上，結(jié)果所有從AB、AC面入射的光線進(jìn)入后恰好全部直接到達(dá)BC面。求：(ⅰ)該材料對(duì)此平行光束的折射率；(ⅱ)這些直接到達(dá)BC面的光線從BC面折射而出后，如果照射到一塊平行于BC面的屏上形成光斑，則當(dāng)屏到BC面的距離d滿足什么條件時(shí)，此光斑分為兩條？解析：(1)質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)周期與O點(diǎn)振動(dòng)周期相同，也為T。但其振動(dòng)速度與波速不同，故A錯(cuò)誤。x＝eq\f(3vT,2)＝eq\f(3,2)λ，P與O是反相點(diǎn)，若某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P的速度方向沿y軸負(fù)方向，則該時(shí)刻波源速度方向沿y軸正方向，故B正確。根據(jù)波的特點(diǎn)：簡(jiǎn)諧波傳播過(guò)程中，質(zhì)點(diǎn)的起振方向都與波源的起振方向相同，故質(zhì)點(diǎn)P開(kāi)始振動(dòng)的方向沿y軸正方向，故C正確。P與O是反相點(diǎn)，故若某時(shí)刻波源在波峰，則質(zhì)點(diǎn)P一定在波谷，故D正確，E錯(cuò)誤。(2)(ⅰ)由于對(duì)稱性，我們考慮從AB面入射的光線，這些光線在棱鏡中是平行于AC面的，由對(duì)稱性和幾何知識(shí)可得，光線進(jìn)入AB面時(shí)的入射角α和折射角β分別為：α＝60°，β＝30°則材料的折射率為n＝eq\f(sinα,sinβ)＝eq\r(3)。(ⅱ)如圖O為BC中點(diǎn)，緊靠B點(diǎn)從BC面射出的光線與直線AO交于D，由圖可知：當(dāng)光屏放在D點(diǎn)右側(cè)時(shí)，根據(jù)對(duì)稱性，光屏上形成兩條光斑。由幾何關(guān)系有OD＝eq\f(a,2)tanβ＝eq\f(\r(3),6)a所以當(dāng)光屏到BC距離d超過(guò)eq\f(\r(3),6)a時(shí)，光斑分為兩條。答案：(1)BCD(2)(ⅰ)eq\r(3)(ⅱ)大于eq\f(\r(3),6)a2．(超級(jí)全能生26省聯(lián)考)(1)(多選)關(guān)于光在傳播過(guò)程中所表現(xiàn)的現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是________。A．雨后天空出現(xiàn)的彩虹是光的衍射現(xiàn)象B．白光通過(guò)分光鏡在光屏上形成的彩色光帶是光的色散現(xiàn)象C．涂有增透膜的照相機(jī)鏡頭呈淡紫色，說(shuō)明增透膜增強(qiáng)了對(duì)淡紫色的透色程度D．夜間觀看到天邊星座的位置比實(shí)際位置偏高，這是光的折射現(xiàn)象E．利用紅外線進(jìn)行遙感主要是因?yàn)榧t外線的波長(zhǎng)長(zhǎng)，容易發(fā)生衍射(2)一列沿x軸傳播的簡(jiǎn)諧橫波，其周期為T，某時(shí)刻的波形圖像如圖中的實(shí)線所示，再經(jīng)t＝0.2s的波形圖如圖中的虛線所示。求：(ⅰ)若t小于T，則此列波的波速為多大？(ⅱ)若t大于T，則此列波的波速為多大？解析：(1)雨后天空出現(xiàn)的彩虹是光的折射現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；白光通過(guò)分光鏡在光屏上形成的彩色光帶是由于不同色光折射率不同而產(chǎn)生的色散現(xiàn)象，故B正確；照相機(jī)鏡頭所涂增透膜的厚度是綠光在薄膜中的波長(zhǎng)的eq\f(1,4)，從薄膜前后表面反射的綠光發(fā)生干涉相互抵消，即大部分通過(guò)增透膜和鏡頭，紅色和紫色光反射后則不發(fā)生干涉，所以人眼看到鏡頭呈淡紫色，故C錯(cuò)誤；夜間觀看到天邊星座的位置比實(shí)際位置高，這是光的折射現(xiàn)象，故D正確；波長(zhǎng)越長(zhǎng)，越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，利用紅外線進(jìn)行遙感是因?yàn)榧t外線的波長(zhǎng)大，容易發(fā)生衍射，故E正確。(2)(ⅰ)t小于T，波傳播的距離小于一個(gè)波長(zhǎng)。若波向右傳播，t＝0.2s內(nèi)傳播的距離是x1＝1.5m，波速為：v1＝eq\f(x1,t)＝eq\f(1.5,0.2)m/s＝7.5m/s；若波向左傳播，t＝0.2s內(nèi)傳播的距離是x2＝0.5m，波速為：v2＝eq\f(x2,t)＝eq\f(0.5,0.2)m/s＝2.5m/s；(ⅱ)若t大于T：若波向右傳播，t＝0.2s內(nèi)傳播的距離是：x3＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(3,4)))λ，(n＝1,2,3，…)波速為：v3＝eq\f(x3,t)＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(3,4)))×2,0.2)＝10eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(3,4)))＝(10n＋7.5)m/s，(n＝1,2,3，…)若波向左傳播，t＝0.2s內(nèi)傳播的距離是：x4＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,4)))λ，(n＝1,2,3，…)波速為：v4＝eq\f(x4,t)＝10eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,4)))＝(10n＋2.5)m/s，(n＝1,2,3，…)。答案：(1)BDE(2)(ⅰ)向右傳播：7.5m/s向左傳播：2.5m/s(ⅱ)向右傳播：(10n＋7.5)m/s，(n＝1,2,3，…)向左傳播：(10n＋2.5)m/s，(n＝1,2,3，…)3．(南平質(zhì)檢)(1)(多選)彩虹產(chǎn)生的原因是光的色散，如圖所示為太陽(yáng)光射到空氣中小水珠時(shí)的部分光路圖，其中a、b為兩種單色光，以下說(shuō)法正確的是________。A．a(chǎn)、b光在水珠中傳播的波長(zhǎng)都比各自在真空中傳播的波長(zhǎng)要長(zhǎng)B．水珠對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率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．在水珠中a光的傳播速度小于b光的傳播速度E．a(chǎn)、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(2)一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝2.0s時(shí)的波形如圖甲所示，圖乙是這列波中質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像。(ⅰ)求這列波的波速和傳播方向；(ⅱ)求0到2.0s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程。解析：(1)根據(jù)公式v＝λf，及v＝eq\f(c,n)，光在水中傳播的波長(zhǎng)小于光在真空中傳播的波長(zhǎng)，故A錯(cuò)誤；根據(jù)光路圖知，太陽(yáng)光進(jìn)入水珠時(shí)a光的偏折程度大，則a光的折射率大于b光的折射率，故B正確；折射率小，則頻率小，波長(zhǎng)大，則知a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)，根據(jù)干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ知，a光干涉條紋的間距比b光干涉條紋的間距窄，故C錯(cuò)誤；a光的折射率較大，由v＝eq\f(c,n)分析可知，在同一玻璃中光線a的傳播速度較小，故D正確；a、b光在同一介質(zhì)中，因a光的折射率較大，依據(jù)sinC＝eq\f(1,n)，可知，a光的臨界角較小，當(dāng)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，故E正確。(2)(ⅰ)由題圖可知，λ＝8cm，T＝4s，波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(8cm,4s)＝2cm/s由振動(dòng)圖像可知，t＝2.0s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P向下振動(dòng)，由上下坡法可知，該波向右傳播。(ⅱ)質(zhì)點(diǎn)的周期T＝4s,0到2.0s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)eq\f(1,2)周期，通過(guò)的路程為2振幅，所以質(zhì)點(diǎn)經(jīng)歷的路程：S＝2A＝2×6cm＝12cm。答案：(1)BDE(2)(ⅰ)2cm/s方向向右(ⅱ)12cm4．(全國(guó)乙卷)(1)(多選)某同學(xué)漂浮在海面上，雖然水面波正平穩(wěn)地以1.8m/s的速率向著海灘傳播，但他并不向海灘靠近。該同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個(gè)波峰到第10個(gè)波峰通過(guò)身下的時(shí)間間隔為15s。下列說(shuō)法正確的是________。A．水面波是一種機(jī)械波B．該水面波的頻率為6HzC．該水面波的波長(zhǎng)為3mD．水面波沒(méi)有將該同學(xué)推向岸邊，是因?yàn)椴▊鞑r(shí)能量不會(huì)傳遞出去E．水面波沒(méi)有將該同學(xué)推向岸邊，是因?yàn)椴▊鞑r(shí)振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移(2)如圖，在注滿水的游泳池的池底有一點(diǎn)光源A，它到池邊的水平距離為3.0m。從點(diǎn)光源A射向池邊的光線AB與豎直方向的夾角恰好等于全反射的臨界角，水的折射率為eq\f(4,3)。(ⅰ)求池內(nèi)的水深；(ⅱ)一救生員坐在離池邊不遠(yuǎn)處的高凳上，他的眼睛到池面的高度為2.0m。當(dāng)他看到正前下方的點(diǎn)光源A時(shí)，他的眼睛所接受的光線與豎直方向的夾角恰好為45°。求救生員的眼睛到池邊的水平距離(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。解析：(1)水面波是一種機(jī)械波，說(shuō)法A正確。根據(jù)題意得周期T＝eq\f(15,9)s＝eq\f(5,3)s，頻率f＝eq\f(1,T)＝0.6Hz，說(shuō)法B錯(cuò)誤。波長(zhǎng)λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(1.8,0.6)m＝3m，說(shuō)法C正確。波傳播過(guò)程中，傳播的是振動(dòng)形式，能量可以傳遞出去，但質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移，說(shuō)法D錯(cuò)誤，說(shuō)法E正確。(2)(ⅰ)如圖，設(shè)到達(dá)池邊的光線的入射角為i，依題意，水的折射率n＝eq\f(4,3)，光線的折射角θ＝90°。由折射定律有nsini＝sinθ①由幾何關(guān)系有sini＝eq\f(l,\r(l2＋h2))②式中，l＝3.0m，h是池內(nèi)水的深度。聯(lián)立①②式并代入題給數(shù)據(jù)得h＝eq\r(7)m≈2.6m。③(ⅱ)設(shè)此時(shí)救生員的眼睛到池邊的距離為x。依題意，救生員的視線與豎直方向的夾角為θ′＝45°。由折射定律有nsini′＝sinθ′④式中，i′是光線在水面的入射角。設(shè)池底點(diǎn)光源A到水面入射點(diǎn)的水平距離為a。由幾何關(guān)系有sini′＝eq\f(a,\r(a2＋h2))⑤x＋l＝a＋h′⑥式中h′＝2m。聯(lián)立③④⑤⑥式得x＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3\r(\f(7,23))－1))m≈0.7m。⑦答案：(1)ACE(2)(ⅰ)2.6m(ⅱ)0.7m5.(全國(guó)卷Ⅱ)(1)(多選)如圖，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為θ，經(jīng)折射后射出a、b兩束光線。則________。A．在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度B．在真空中，a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)C．玻璃磚對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率D．若改變光束的入射方向使θ角逐漸變大，則折射光線a首先消失E．分別用a、b光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn)，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距(2)平衡位置位于原點(diǎn)O的波源發(fā)出的簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中沿水平x軸傳播，P、Q為x軸上的兩個(gè)點(diǎn)(均位于x軸正向)，P與O的距離為35cm，此距離介于一倍波長(zhǎng)與二倍波長(zhǎng)之間。已知波源自t＝0時(shí)由平衡位置開(kāi)始向上振動(dòng)，周期T＝1s，振幅A＝5cm。當(dāng)波傳到P點(diǎn)時(shí)，波源恰好處于波峰位置；此后再經(jīng)過(guò)5s，平衡位置在Q處的質(zhì)點(diǎn)第一次處于波峰位置。求：(ⅰ)P、Q間的距離；(ⅱ)從t＝0開(kāi)始到平衡位置在Q處的質(zhì)點(diǎn)第一次處于波峰位置時(shí)，波源在振動(dòng)過(guò)程中通過(guò)的路程。解析：(1)通過(guò)光路圖可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃磚對(duì)a光的折射率大于b光的折射率，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。a光的頻率大于b光的頻率，波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)，選項(xiàng)B正確。由n＝eq\f(c,v)知，在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度，選項(xiàng)A正確。入射角增大時(shí)，折射率大的光線首先發(fā)生全反射，a光首先消失，選項(xiàng)D正確。做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ得a光的干涉條紋間距小于b光的干涉條紋間距，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。(2)(ⅰ)由題意，O、P兩點(diǎn)間的距離與波長(zhǎng)λ之間滿足OP＝eq\f(5,4)λ①波速v與波長(zhǎng)的關(guān)系為v＝eq\f(λ,T)②在t＝5s的時(shí)間間隔內(nèi)，波傳播的路程為vt。由題意有vt＝PQ＋eq\f(λ,4)③式中，PQ為P、Q間的距離。由①②③式和題給數(shù)據(jù)，得PQ＝133cm。④(ⅱ)Q處的質(zhì)點(diǎn)第一次處于波峰位置時(shí)，波源運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1＝t＋eq\f(5,4)T⑤波源從平衡位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，每經(jīng)過(guò)eq\f(T,4)，波源運(yùn)動(dòng)的路程為A。由題給條件得t1＝25×eq\f(T,4)⑥故t1時(shí)間內(nèi)，波源運(yùn)動(dòng)的路程為s＝25A＝125cm。⑦答案：(1)ABD(2)(ⅰ)133cm(ⅱ)125cm6．(全國(guó)丙卷)(1)(多選)由波源S形成的簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中向左、右傳播。波源振動(dòng)的頻率為20Hz，波速為16m/s。已知介質(zhì)中P、Q兩質(zhì)點(diǎn)位于波源S的兩側(cè)，且P、Q和S的平衡位置在一條直線上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之間的距離分別為15.8m、14.6m。P、Q開(kāi)始振動(dòng)后，下列判斷正確的是________。A．P、Q兩質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向始終相同B．P、Q兩質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向始終相反C．當(dāng)S恰好通過(guò)平衡位置時(shí)，P、Q兩點(diǎn)也正好通過(guò)平衡位置D．當(dāng)S恰好通過(guò)平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，P在波峰E．當(dāng)S恰好通過(guò)平衡位置向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，Q在波峰(2)如圖，玻璃球冠的折射率為eq\r(3)，其底面鍍銀，底面的半徑是球半徑的eq\f(\r(3),2)倍；在過(guò)球心O且垂直于底面的平面(紙面)內(nèi)，有一與底面垂直的光線射到玻璃球冠上的M點(diǎn)，該光線的延長(zhǎng)線恰好過(guò)底面邊緣上的A點(diǎn)，求該光線從球面射出的方向相對(duì)于其初始入射方向的偏角。解析：(1)簡(jiǎn)諧橫波的波長(zhǎng)λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(16,20)m