高三物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時集訓(xùn) 第1部分 專題突破篇 專題16 振動和波動 光及光的本性-人教版高三物理試題

專題限時集訓(xùn)(十六)振動和波動光及光的本性(建議用時：40分鐘)1．(1)(5分)對如圖10所示的圖片、示意圖或?qū)嶒?yàn)裝置圖，下列判斷準(zhǔn)確無誤的是________．(選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分，每選錯1個扣3分，最低得分為0分)圖10A．甲圖是小孔衍射的圖樣，也被稱為“泊松亮斑”B．乙圖是薄膜干涉的應(yīng)用，用來檢測平面的平整程度C．丙圖是雙縫干涉原理圖，若P到S1、S2的路程差是半波長的的偶數(shù)倍，則P處是亮紋D．丁圖是薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置圖，在附有肥皂膜的鐵絲圈上，出現(xiàn)豎直干涉條紋E．戊圖是振動圖象，其振幅為8cm，振動周期為4s(2)(10分)如圖11所示，△ABC為一直角三棱鏡的截面，一束單色平行光束斜射向AB面，經(jīng)三棱鏡折射后在AC面水平平行射出．①以圖中三條光線代表光束，畫出三條光線經(jīng)棱鏡折射的光線示意圖；②若棱鏡的折射率為eq\r(3)，求入射光線與AB面的夾角θ.圖11【解析】(1)題圖甲是小孔衍射的圖樣，但不是“泊松亮斑”，故A錯．題圖丁是薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置圖，但其干涉條紋應(yīng)為水平的，故D錯．(2)①光路圖如圖甲所示甲乙②由圖乙可知eq\f(sinα,sinβ)＝neq\f(sin60°,sinγ)＝n又n＝eq\r(3)解得γ＝30°由圖中幾何關(guān)系可知β＝30°解得α＝60°則θ＝30°.【答案】(1)BCE(2)①見解析②30°2．(1)(5分)一列簡諧橫波沿x軸正向傳播，t＝0時的波的圖象如圖12所示，質(zhì)點(diǎn)P的平衡位置在x＝8m處．該波的周期T＝0.4s．下列說法正確的是________．(選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分．每選錯1個扣3分，最低得分為0分)圖12A．該列波的傳播速度為20m/sB．在0～1.2s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)過的路程是24mC．t＝0.6s時質(zhì)點(diǎn)P的速度方向沿y軸正方向D．t＝0.7s時質(zhì)點(diǎn)P位于波谷E．質(zhì)點(diǎn)P的振動方程是y＝10sin5πt(cm)(2)(10分)一湖面上有一伸向水面的混凝土觀景臺，圖13所示是其截面圖，觀景臺下表面恰好和水面相平，A為觀景臺右側(cè)面在湖底的投影，水深h＝4m．在距觀景臺右側(cè)面x＝4m處有一可沿豎直方向移動的單色點(diǎn)光源S，在該光源從距水面高3m處向下移動到接近水面的過程中，觀景臺水下被照亮的最遠(yuǎn)距離為AC，最近距離為AB，且AB＝3m．求：圖13①該單色光在水中的折射率；②AC的距離．【解析】(1)由波的圖象易知，λ＝8m，由v＝eq\f(λ,T)＝20m/s，選項(xiàng)A正確；s＝eq\f(t,T)×4A＝1.2m，選項(xiàng)B錯誤；沿波的傳播方向，“上坡下，下坡上”，故t＝0時質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動方向沿y軸正方向，經(jīng)過0.6s，相當(dāng)于eq\f(3,2)T，再次回到平衡位置，速度方向沿y軸負(fù)方向，選項(xiàng)C錯誤；經(jīng)過0.7s，相當(dāng)于eq\f(7,4)T，質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動到波谷位置，選項(xiàng)D正確；角速度ω＝eq\f(2π,T)，質(zhì)點(diǎn)P的振動方程y＝10sinωt(cm)＝10sineq\f(2π,T)t(cm)＝10sin5πt(cm)，選項(xiàng)E正確．(2)①如圖所示，點(diǎn)光源S在距水面高3m處發(fā)出的光在觀景臺右側(cè)面與水面交接處折射到水里時，被照亮的距離為最近距離AB，則：由于n＝eq\f(sini,sinr)所以，水的折射率n＝eq\f(\f(x,\r(32＋x2)),\f(AB,\r(AB2＋h2)))＝eq\f(4,3).②點(diǎn)光源S接近水面時，光在觀景臺右側(cè)面與水面交接處折射到水里時，被照亮的距離為最遠(yuǎn)距離AC，此時，入射角為90°，折射角為臨界角C則：n＝eq\f(sin90°,sinC)＝eq\f(\r(AC2＋h2),AC)＝eq\f(4,3)解得：AC＝eq\f(12,7)eq\r(7)m(或AC＝4.5m)．【答案】(1)ADE(2)①eq\f(4,3)②4.5m3．(2016·長春市質(zhì)檢)(1)(5分)如圖14甲所示的彈簧振子(以O(shè)點(diǎn)為平衡位置在B、C間振動)，取水平向右的方向?yàn)檎褡与x開平衡位置的位移的正方向，得到如圖乙所示的振動曲線，由曲線所給的信息可知，下列說法正確的是________．(選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分，每選錯1個扣3分，最低得分為0分)甲乙圖14A．t＝0時，振子處在B位置B．振子振動的周期為4sC．t＝4s時振子相對平衡位置的位移為10cmD．t＝2.5s時振子相對平衡位置的位移為5cmE．如果振子的質(zhì)量為0.5kg，彈簧的勁度系數(shù)為20N/cm，則振子的最大加速度大小為400m/s2(2)(10分)如圖15所示為一透明的圓柱體的橫截面，其半徑為R，透明圓柱體的折射率為n，AB是一條直徑．今有一束平行光沿平行AB方向射向圓柱體．求：經(jīng)透明圓柱體折射后，恰能經(jīng)過B點(diǎn)的入射光線的入射點(diǎn)到AB的垂直距離．圖15【解析】(1)由題圖乙可知零時刻振子位移為－10cm，則所對應(yīng)的位置為B，故A正確．由題圖乙可知振子振動周期為4s，故B正確．t＝4s時，振子偏離平衡位置的位移為－10cm，故C錯誤．t＝2.5s時振子的位移由y＝10coseq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)t＋π))可知為5eq\r(2)cm，故D錯誤．當(dāng)振子偏離平衡位置最大時，振子受合力最大，產(chǎn)生的加速度也最大，由F＝kx＝ma，所以a＝eq\f(20×10,0.5)m/s2＝400m/s2，故E正確．(2)設(shè)入射角為i，折射角為r，入射光線離AB的距離為h，由折射定律：eq\f(sini,sinr)＝n由幾何關(guān)系：sini＝eq\f(h,R)，sinr＝eq\f(h,2Rcosr)解得：cosr＝eq\f(n,2)，sinr＝eq\r(1－\f(n2,4))又因?yàn)椋簊ini＝2sinr·cosr＝eq\f(h,R)解得：h＝eq\f(nR\r(4－n2),2).【答案】(1)ABE(2)eq\f(nR\r(4－n2),2)4．(1)(5分)關(guān)于光現(xiàn)象及其應(yīng)用，下列說法正確的是________．(選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分，每選錯1個扣3分，最低得分為0分)A．白光只有通過三棱鏡的折射，才能產(chǎn)生光的色散現(xiàn)象B．光經(jīng)過大頭針尖兒時，大頭針尖兒邊緣輪廓會模糊不清，這是光的衍射現(xiàn)象C．光導(dǎo)纖維利用全反射的原理，其內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率D．拍攝玻璃櫥窗中的物品時，為消除玻璃表面反射光的干擾，需要在照相機(jī)鏡頭前加裝偏振片，該裝置利用的是薄膜干涉原理E．利用光的干涉現(xiàn)象可以檢查平面的平整度(2)(10分)一列簡諧橫波，沿波的傳播方向依次有P、Q兩點(diǎn)，平衡位置相距5.5m，其振動圖象如圖16所示，實(shí)線為P點(diǎn)的振動圖象，虛線為Q點(diǎn)的振動圖象．圖16①如圖17是t＝0時刻波形的一部分，若波沿x軸正向傳播，試在給出的波形上用黑點(diǎn)標(biāo)明P、Q兩點(diǎn)的位置，并寫出P、Q兩點(diǎn)的坐標(biāo)(橫坐標(biāo)用λ表示)；②求波的最大傳播速度．圖17【解析】(2)①正確標(biāo)出P、Q兩點(diǎn)的位置如圖所示P(0,0)．由題意可求得Q點(diǎn)離開平衡位置振動的時間，0.05＝0.1sineq\f(2π,1)t，解得t＝eq\f(1,12)s，波從O點(diǎn)傳播到Q點(diǎn)的時間為eq\f(11,12)s，則Q點(diǎn)的橫坐標(biāo)為eq\f(11,12)λ，即Qeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(11λ,12)，5)).②由圖象可知，該波的周期T＝1s由P、Q的振動圖象可知，P、Q之間的距離是eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(11,12)))λ＝5.5m當(dāng)n＝0時，λ值最大此時對應(yīng)波速最大，v＝eq\f(λ,T)＝6m/s【答案】(1)BCE(2)①見解析圖P(0,0)、Qeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(11λ,12)，5))②6m/s5．(1)(5分)光纖是現(xiàn)代通訊普遍使用的信息傳遞媒介，現(xiàn)有一根圓柱形光纖，光信號從光纖一端的中心進(jìn)入，并且沿任意方向進(jìn)入的光信號都能傳遞到另一端．下列說法正確的有________．(填正確答案標(biāo)號．選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分．每選錯1個扣3分，最低得分為0分)圖18A．光從空氣進(jìn)入光纖時傳播速度變小B．光導(dǎo)纖維利用了光的偏振原理C．光導(dǎo)纖維利用了光的全反射原理D．光纖材料的折射率可能為1.2E．光纖材料的折射率可能為eq\r(2)(2)(10分)如圖19所示，一列簡諧橫波在沿x軸方向傳播的過程中，波形由實(shí)線變?yōu)樘摼€用時Δt＝0.5s，假設(shè)該列波的周期為T，并且滿足3T＜Δt＜4T.圖19(i)求此列波傳播速度的可能值．(ii)如果沒有3T<Δt＜4T的限制，且波的傳播速度為v＝74m/s，判斷此列波的傳播方向.【導(dǎo)學(xué)號：37162089】【解析】(1)光從空氣進(jìn)入光纖時傳播速度變小，A正確；光導(dǎo)纖維利用了光的全反射原理，B錯誤，C正確；設(shè)光的入射角為i，折射角為r，根據(jù)折射定律得eq\f(sini,sinr)＝n，當(dāng)入射角i趨于90°時，折射角r最大，此時光在內(nèi)側(cè)面的入射角最小，只要能保證此時光在側(cè)面恰好發(fā)生全反射，即能保證所有入射光都能發(fā)生全反射，即sin(90°－r)＝eq\f(1,n)，聯(lián)立可得n＝eq\r(2)，只要折射率大于或等于eq\r(2)就能使所有的光都能發(fā)生全反射，E正確，D錯誤．(2)(ⅰ)當(dāng)該簡諧橫波沿x軸正方向傳播時，傳播時間Δt＝k1T＋eq\f(3,8)T(k1＝0,1,2，…)由于3T＜Δt＜4T，因此k1＝3，故Δt＝3T＋eq\f(3,8)T由波形圖知λ＝8m，波速v＝eq\f(λ,T)，解得v＝54m/s當(dāng)該簡諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播時，傳播時間Δt＝k2T＋eq\f(5,8)T(k2＝0,1,2，…)由3T＜Δt＜4T可知k2＝3故Δt＝3T＋eq\f(5,8)T，波速v＝eq\f(λ,T)，解得v＝58m/s.(ⅱ)波速大小為74m/s時，波在Δt時間內(nèi)傳播的距離Δx＝vΔt＝74×0.5m＝37m＝4λ＋eq\f(5,8)λ，所以波沿x軸負(fù)方向傳播．【答案】(1)ACE(2)(i)54m/s或58m/s(ⅱ)負(fù)方向6．(1)(5分)如圖20所示，一束由兩種色光混合的復(fù)色光沿PO方向射向一上下表面平行的厚玻璃磚的上表面，得到三束光線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，若玻璃磚的上下表面足夠?qū)挘铝姓f法正確的是________．(填正確答案標(biāo)號．選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分．每選錯1個扣3分，最低得分為0分)．圖20A．光束Ⅰ仍為復(fù)色光，光束Ⅱ、Ⅲ為單色光B．玻璃對光束Ⅲ的折射率大于對光束Ⅱ的折射率C．改變α角，光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行D．通過相同的雙縫干涉裝置，光束Ⅱ產(chǎn)生的條紋寬度要大于光束Ⅲ的E．在真空中，光束Ⅱ的速度等于光束Ⅲ的速度(2)(10分)如圖21所示，一質(zhì)點(diǎn)O在垂直于x軸方向上做簡諧運(yùn)動，形成沿x軸正方向傳播的機(jī)械波，在t＝0時刻，質(zhì)點(diǎn)O開始從平衡位置向上運(yùn)動，經(jīng)0.4s第一次形成圖示波形．①再經(jīng)多長時間，位于x＝5m處的質(zhì)點(diǎn)B可以第一次到達(dá)波峰位置？②當(dāng)B第一次到達(dá)波峰位置時，求位于x＝2m處的質(zhì)點(diǎn)A通過的總路程．圖21【解析】(1)光束Ⅰ為復(fù)色光在玻璃磚上表面的反射光，光束Ⅱ、Ⅲ為復(fù)色光先在玻璃上表面折射，再在玻璃磚下表面反射，然后再在玻璃磚上表面折射出去的光線，因而選項(xiàng)A正確；玻璃磚對光束Ⅱ的折射率大于玻璃磚對光束Ⅲ的折射率，選項(xiàng)B錯誤；改變α角，光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行，選項(xiàng)C正確；光束Ⅱ的波長較短，因而形成的干涉條紋較窄，選項(xiàng)D錯誤；