【高考復(fù)習(xí)指導(dǎo)】2022屆高三物理二輪復(fù)習(xí)限時規(guī)范訓(xùn)練-專題十五-振動和波-光

專題十五振動和波光限時規(guī)范訓(xùn)練[單獨成冊](時間：45分鐘)1．(2021·高考重慶卷)(1)虹和霓是太陽光在水珠內(nèi)分別經(jīng)過一次和兩次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球來說明．兩束平行白光照射到透亮?????玻璃球后，在水平的白色桌面上會形成MN和PQ兩條彩色光帶，光路如圖所示．M、N、P、Q點的顏色分別為()A．紫、紅、紅、紫 B．紅、紫、紅、紫C．紅、紫、紫、紅 D．紫、紅、紫、紅(2)下圖為一列沿x軸正方向傳播的簡諧機械橫波某時刻的波形圖，質(zhì)點P的振動周期為0.4s．求該波的波速并推斷P點此時的振動方向．解析：(1)光在水珠中折射時，折射率越大，折射角越大，故選項A正確．(2)由題圖知波的波長λ＝1.0m，又周期T＝0.4s則該波的波速v＝eq\f(λ,T)＝2.5m/s波向x軸正方向傳播，依據(jù)靠近振源的質(zhì)點帶動后面的質(zhì)點振動，可以推斷P點沿y軸正方向振動．答案：(1)A(2)該波的波速：2.5m/sP點此時的振動方向：沿y軸正方向2.(2021·高考新課標(biāo)全國卷Ⅱ)(1)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光的波長小于b光的波長C．玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率D．若轉(zhuǎn)變光束的入射方向使θ角漸漸變大，則折射光線a首先消逝E．分別用a、b光在同一個雙縫干涉試驗裝置上做試驗，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O的波源發(fā)出的簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿水平x軸傳播，P、Q為x軸上的兩個點(均位于x軸正向)，P與O的距離為35cm，此距離介于一倍波長與二倍波長之間．已知波源自t＝0時由平衡位置開頭向上振動，周期T＝1s，振幅A＝5cm.當(dāng)波傳到P點時，波源恰好處于波峰位置；此后再經(jīng)過5s，平衡位置在Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置．求：①P、Q間的距離；②從t＝0開頭到平衡位置在Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置時，波源在振動過程中通過的路程．解析：(1)通過光路圖可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃磚對a光的折射率大于b光的折射率，選項C錯誤．a(chǎn)光的頻率大于b光的頻率，波長小于b光的波長，選項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A正確．入射角增大時，折射率大的光線首先發(fā)生全反射，a光首先消逝，選項D正確．做雙縫干涉試驗時，依據(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E錯誤．(2)①由題意，O、P兩點間的距離與波長λ之間滿足OP＝eq\f(5,4)λ①波速v與波長的關(guān)系為v＝eq\f(λ,T)②在t＝5s的時間間隔內(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＝133cm④②Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置時，波源運動的時間為t1＝t＋eq\f(5,4)T⑤波源從平衡位置開頭運動，每經(jīng)過eq\f(T,4)，波源運動的路程為A.由題給條件得t1＝25×eq\f(T,4)⑥故t1時間內(nèi)，波源運動的路程為s＝25A＝125cm答案：(1)ABD(2)①133cm②125cm3．(2021·衡水中學(xué)高三調(diào)研)(1)(多選)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，圖1是波傳播到x＝5m的M點的波形圖，圖2是質(zhì)點N(x＝3m)從今時刻開頭計時的振動圖象，Q是位于x＝10m處的質(zhì)點．下列說法正確的是________．A．這列波的波長是4mB．這列波的傳播速度是1.25m/sC．M點以后的各質(zhì)點開頭振動時的方向都沿－y方向D．質(zhì)點Q經(jīng)過8s時，第一次到達波峰E．在0～16s內(nèi)，質(zhì)點Q經(jīng)過的路程為11m(2)如圖所示，MN為豎直放置的光屏，光屏的左側(cè)有半徑為R、折射率為eq\r(3)的透亮?????半球體，O為球心，軸線OA垂直于光屏，O至光屏的距離OA＝eq\f(3\r(3),2)R.一細束單色光垂直射向半球體的平面，在平面的入射點為B，OB＝eq\f(1,2)R，求：①光線從透亮?????半球體射出時，出射光線偏離原方向的角度．②光線在光屏形成的光斑到A點的距離．解析：(1)由題圖知，該波的波長為4m，周期為4s，因此波速v＝eq\f(λ,T)＝1m/s，故A正確，B錯誤；由于波沿x正方向傳播，由同側(cè)法知M點的起振方向沿y軸的負方向，依據(jù)各質(zhì)點的起振方向全都知，M點以后的各質(zhì)點開頭振動時的方向都沿y軸的負方向，C正確；質(zhì)點Q第一次到達波峰所需的時間t＝eq\f(s,v)＝eq\f(10－2,1)s＝8s，D正確；由于經(jīng)過5s，Q才開頭振動，再經(jīng)過11s，質(zhì)點Q經(jīng)過的路程為x＝eq\f(11s,T)·4A＝1.1m，E錯誤．(2)①如圖所示，由折射定律，有n＝eq\f(sinθ,sini)＝eq\r(3)其中i＝30°解得θ＝60°所以出射光線偏離原方向α＝60°－30°＝30°②由幾何學(xué)問，有CD＝R，OD＝eq\r(3)R所以AD＝eq\f(\r(3),2)R所以AE＝ADtanα＝eq\f(R,2)答案：(1)ACD(2)見解析4．(2022·陜西八校聯(lián)考)(1)(多選)關(guān)于波的現(xiàn)象，下列說法正確的有________．A．當(dāng)波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，頻率不會發(fā)生變化B．光波從空氣中進入水中后，更簡潔發(fā)生衍射C．波源沿直線勻速靠近一靜止接收者，則接收者接收到波信號的頻率會比波源頻率低D．不論機械波、電磁波，都滿足v＝λf，式中三個參量依次為波速、波長、頻率E．電磁波具有偏振現(xiàn)象(2)如圖所示，AOB是由某種透亮?????物質(zhì)制成的eq\f(1,4)圓柱體橫截面(O為圓心)，折射率為eq\r(2)，今有一束平行光以45°的入射角射向柱體的OA平面，這些光線中有一部分不能從柱體的AB面上射出，設(shè)凡射到OB面的光線全部被吸取，也不考慮OA面的反射，求圓柱體AB面上能射出光線的部分占AB表面的幾分之幾．解析：(1)波在傳播過程中波速和波長會變化，始終不變的量是頻率，A正確；光從空氣中進入水中后，波長減小，更不簡潔發(fā)生衍射，B錯誤；依據(jù)多普勒效應(yīng)可知，當(dāng)波源與觀看者之間的相對距離減小，則接收到波信號的頻率上升，C錯誤；公式v＝fλ適用任何波，D正確；電磁波是橫波，橫波具有偏振現(xiàn)象，E正確．(2)從O點射入的光線，折射角為γ，依據(jù)折射定律，有：n＝eq\f(sin45°,sinγ)，解得：γ＝30°設(shè)從某位置P點入射的光線，折射到AB弧面上的Q點時，在Q點的入射角恰等于臨界角C，有：sinC＝eq\f(1,n)代入數(shù)據(jù)得：C＝45°△PQO中α＝180°－90°－C－γ＝15°所以能射出光線區(qū)域?qū)?yīng)的圓心角β＝90°－α－γ＝45°能射出光線的部分占AB面的比例為eq\f(45°,90°)＝eq\f(1,2)答案：(1)ADE(2)見解析5．(1)如圖所示，一個半徑為R的eq\f(1,4)透亮?????球體放置在水平面上，一束藍光從A點沿水平方向射入球體后經(jīng)B點射出，最終射到水平面上的C點．已知OA＝eq\f(R,2)，該球體對藍光的折射率為eq\r(3).則它從球面射出時的出射角β＝________；若換用一束紫光同樣從A點射向該球體，則它從球體射出后落到水平面上形成的光點與C點相比，位置________(選填“偏左”“偏右”或“不變”)．(2)如圖所示是一列簡諧橫波上A、B兩質(zhì)點的振動圖象，兩質(zhì)點平衡位置間的距離Δx＝4.0m，波長大于3.0m，求這列波的傳播速度．解析：(1)依據(jù)OA＝eq\f(R,2)可知入射角為30°，由折射定律可得它從球面射出時的出射角β＝60°.若換用一束紫光同樣從A點射向該球體，由于紫光的折射率大于藍光的折射率，則它從球體射出后落到水平面上形成的光點與C點相比，位置偏左．(2)由振動圖象可知，質(zhì)點振動周期T＝0.4s①若該波從質(zhì)點A傳到質(zhì)點B，取t＝0時刻分析，質(zhì)點A經(jīng)平衡位置向上振動，質(zhì)點B處于波谷，則Δx＝nλ＋eq\f(1,4)λ(n＝0、1、2、3…)所以該波波長為λ＝eq\f(4Δx,4n＋1)＝eq\f(16,4n＋1)m(n＝0、1、2、3…)由于有λ＞3.0m的條件，所以取n＝0、1當(dāng)n＝0時，λ1＝16m，波速v1＝eq\f(λ1,T)＝40m/s當(dāng)n＝1時，λ2＝3.2m，波速v2＝eq\f(λ2,T)＝8.0m/s②若該波從質(zhì)點B傳到質(zhì)點A，取t＝0時刻分析，質(zhì)點A經(jīng)平衡位置向上振動，質(zhì)點B處于波谷，Δx＝nλ＋eq\f(3,4)λ(n＝0、1、2、3…)所以該波波長為λ＝eq\f(4Δx,4n＋3)＝eq\f(16,4n＋3)m(n＝0、1、2、3…)由于有λ＞3.0m的條件，所以取n＝0當(dāng)n＝0時，λ3＝eq\f(16,3)m，波速v3＝eq\f(λ3,T)＝eq\f(40,3)m/s答案：(1)60°偏左(2)見解析6.(2021·高考山東卷)(1)(多選)如圖，輕彈簧上端固定，下端連接一小物塊，物塊沿豎直方向做簡諧運動．以豎直向上為正方向，物塊簡諧運動的表達式為y＝0.1sin(2.5πt)m.t＝0時刻，一小球從距物塊h高處自由落下；t＝0.6s時，小球恰好與物塊處于同一高度．取重力加速度的大小g＝10m/s2.以下推斷正確的是________．A．h＝1.7mB．簡諧運動的周期是0.8sC．0.6s內(nèi)物塊運動的路程為0.2mD．t＝0.4s時，物塊與小球運動方向相反(2)半徑為R、介質(zhì)折射率為n的透亮?????圓柱體，過其軸線OO′的截面如圖所示．位于截面所在的平面內(nèi)的一細束光線，以角i0由O點入射，折射光線由上邊界的A點射出．當(dāng)光線在O點的入射角減小至某一值時，折射光線在上邊界的B點恰好發(fā)生全反射．求A、B兩點間的距離．解析：(1)由物塊簡諧運動的表達式y(tǒng)＝0.1sin(2.5πt)m知，ω＝2.5πrad/s，T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,2.5π)s＝0.8s，選項B正確；t＝0.6s時，y＝－0.1m，對小球：h＋|y|＝eq\f(1,2)gt2，解得h＝1.7m，選項A正確；物塊0.6s內(nèi)路程為0.3m，t＝0.4s時，物塊經(jīng)過平衡位置向下運動，與小球運動方向相同．故選項C、D錯誤．(2)當(dāng)光線在O點的入射角為i0時，設(shè)折射角為r0，由折射定律得eq\f(sini0,sinr0)＝n①設(shè)A點與左端面的距離為dA，由幾何關(guān)系得sinr0＝eq\f(R,\r(d\o\al(2,A)＋R2))②若折射光線恰好發(fā)生全反射，則在B點的入射角恰好為臨界角C，設(shè)B點與左端面的距離為dB，由折射定律得sinC＝eq\f(1,n)③由幾何關(guān)系得