新課標(biāo)2025版高考物理二輪復(fù)習(xí)專題七振動(dòng)和波動(dòng)光精練含解析

PAGE7-振動(dòng)和波動(dòng)光(45分鐘)[刷基礎(chǔ)]1．(多選)下列說法正確的是()A．豎直的彈簧振子的回復(fù)力，由彈簧的彈力供應(yīng)B．單擺振動(dòng)的周期，肯定等于它的固有周期C．機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，假如波速變大，波長肯定變大D．在干涉現(xiàn)象中，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位移可能比振動(dòng)減弱點(diǎn)的位移小解析：彈簧振動(dòng)的回復(fù)力，由沿振動(dòng)方向的合力供應(yīng)，假如是沿豎直方向振動(dòng)的彈簧振子，其回復(fù)力由重力和彈簧彈力的合力供應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)單擺做受迫振動(dòng)時(shí)，它振動(dòng)的周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期，不肯定等于它的固有周期，B項(xiàng)錯(cuò)誤；機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，頻率不變，假如波速變大，由λ＝eq\f(v,f)可知，波長肯定就變大，C項(xiàng)正確；在干涉現(xiàn)象中，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位移某時(shí)會(huì)變?yōu)榱?，D項(xiàng)正確．答案：CD2．(多選)圖甲表示一列簡諧橫波在t＝20s時(shí)的波形圖，圖乙是該列波中的質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖象，由甲、乙兩圖中所供應(yīng)的信息可知下列說法正確的是()A．該波的波長為1.5mB．該波的振幅為0.1cmC．該波的傳播速度為0.5m/s，速度沿－x軸方向D．P質(zhì)點(diǎn)在t＝1.25s時(shí)沿＋y軸方向運(yùn)動(dòng)解析：由圖象可知，該波的波長為1.0m，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；該波的振幅為0.1cm，選項(xiàng)B正確；周期為T＝2s，則v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(1,2)m/s＝0.5m/s，t＝20s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P向上振動(dòng)，可知波向－x方向傳播，選項(xiàng)C正確；由振動(dòng)圖象可知，P質(zhì)點(diǎn)在t＝1.25s時(shí)沿－y軸方向運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：BC3．(多選)一列簡諧橫波沿著x軸正方向傳播，M、N、P為x軸上的三點(diǎn)，其坐標(biāo)分別為xM＝4m、xN＝6m，xP＝11m，t＝0時(shí)刻波形如圖所示，且質(zhì)點(diǎn)M剛好起先振動(dòng)，再經(jīng)過1s，質(zhì)點(diǎn)P第一次到達(dá)波峰，則由此可知()A．t＝1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)N的振動(dòng)速度為10m/sB．質(zhì)點(diǎn)M起先振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向C．質(zhì)點(diǎn)N的振動(dòng)周期為0.4sD．當(dāng)質(zhì)點(diǎn)M處在波峰時(shí)，質(zhì)點(diǎn)N肯定在波谷解析：由圖可知此時(shí)質(zhì)點(diǎn)M的振動(dòng)方向向下，故質(zhì)點(diǎn)M起先振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向，故B正確；質(zhì)點(diǎn)P從起先振動(dòng)到第一次到達(dá)波峰，須要eq\f(3,4)T，由圖可知λ＝4m，xMP＝7m＝(1＋eq\f(3,4))λ，則有(1＋eq\f(3,4)＋eq\f(3,4))T＝1s，解得T＝0.4s，故C正確；質(zhì)點(diǎn)M與N相距eq\f(λ,2)，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)M處在波峰時(shí)，質(zhì)點(diǎn)N肯定在波谷，故D正確；t＝1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)N的在平衡位置向下振動(dòng)，但無法求出質(zhì)點(diǎn)N向下振動(dòng)的速度，故A錯(cuò)誤．答案：BCD4．(多選)△OMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面，ON＝OM，a、b兩束可見單色光(關(guān)于OO′)對(duì)稱，從空氣垂直射入棱鏡底面MN，在棱鏡側(cè)面OM、ON上反射和折射的狀況如圖所示，則下列說法正確的是()A．在棱鏡中a光束的折射率小于b光束的折射率B．在棱鏡中，a光束的傳播速度小于b光束的傳播速度C．若a、b兩光束從棱鏡中射向空氣，則b光束的臨界角比a光束的臨界角小D．用同樣的裝置做雙縫干涉試驗(yàn)，a光束的條紋間距小解析：a、b兩光在側(cè)面上的入射角相同，但是b光發(fā)生全反射，說明b光的臨界角小于a光的臨界角，依據(jù)sinC＝eq\f(1,n)知，a光的折射率小，故A、C正確．依據(jù)v＝eq\f(c,n)知，a光的折射率小，則a光在棱鏡中的傳播速度大，故B錯(cuò)誤．a(chǎn)光的折射率小，其波長長，依據(jù)干涉條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ知，a光的干涉條紋寬度大，故D錯(cuò)誤．答案：AC5．(2024·高考全國卷Ⅱ)聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，在鋼鐵中的傳播速度為4900m/s.一平直橋由鋼鐵制成，某同學(xué)用錘子敲擊一下橋的一端發(fā)出聲音，分別經(jīng)空氣和橋傳到另一端的時(shí)間之差為1.00s．橋的長度為________m．若該聲波在空氣中的波長為λ，則它在鋼鐵中的波長為λ的________倍．解析：設(shè)聲波在鋼鐵中的傳播時(shí)間為t，由L＝vt知，340(t＋1.00)＝4900t，解得t＝eq\f(17,228)s，代入L＝vt中解得橋長L＝365m聲波在傳播過程中頻率不變，依據(jù)v＝λ?知，聲波在鋼鐵中的波長λ′＝eq\f(v鐵λ,v聲)＝eq\f(245,17)λ.答案：365eq\f(245,17)6．如圖所示，一束復(fù)色光射到三棱鏡上，從三棱鏡另一面射出兩單色光A、B，兩種色光中折射率較小的是________；假如增大入射角，則先發(fā)生全反射的是________；假如A、B兩種光運(yùn)用同一裝置做雙縫干涉試驗(yàn)，條紋間距較大的是________．解析：由題圖可知，B光折射率較大，B光的頻率大，A光折射率較小，A光的頻率?。捎贐光的折射率較大，B光的全反射臨界角較小，假如增大入射角，則B光先發(fā)生全反射．在同種介質(zhì)中，A光的波長比B光的波長長，假如A、B兩種光運(yùn)用同一裝置做雙縫干涉試驗(yàn)，依據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ知，條紋間距較大的是A光．答案：ABA7．(2024·高考全國卷Ⅱ)如圖，△ABC是始終角三棱鏡的橫截面，∠A＝90°，∠B＝60°.一細(xì)光束從BC邊的D點(diǎn)折射后，射到AC邊的E點(diǎn)，發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點(diǎn)射出．EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中點(diǎn)．不計(jì)多次反射．(1)求出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角；(2)為實(shí)現(xiàn)上述光路，棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍？解析：(1)光線在BC面上折射，由折射定律有sini1＝nsinr1①式中，n為棱鏡的折射率，i1和r1分別是該光線在BC面上的入射角和折射角．光線在AC面上發(fā)生全反射，由反射定律有i2＝r2②式中i2和r2分別是該光線在AC面上的入射角和反射角．光線在AB面上發(fā)生折射，由折射定律有nsini3＝sinr3③式中i3和r3分別是該光線在AB面上的入射角和折射角．由幾何關(guān)系得i2＝r2＝60°，r1＝i3＝30°④F點(diǎn)的出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角為δ＝(r1－i1)＋(180°－i2－r2)＋(r3－i3)⑤由①②③④⑤式得δ＝60°⑥(2)光線在AC面上發(fā)生全反射，光線在AB面上不發(fā)生全反射，有nsini2≥nsinC＞nsini3⑦式中C是全反射臨界角，滿意nsinC＝1⑧由④⑦⑧式知，棱鏡的折射率n的取值范圍應(yīng)為eq\f(2\r(3),3)≤n＜2⑨答案：(1)60°(2)eq\f(2\r(3),3)≤n＜2[刷綜合]8．如圖所示，一束平行單色光照耀到半圓形玻璃磚的平面上，入射光線的方向與玻璃磚平面成45°角，玻璃磚對(duì)該單色光的折射率為eq\r(2)，入射到A點(diǎn)的光線折射后，折射光線剛好射到圓弧的最低點(diǎn)B，照耀到C點(diǎn)的光線折射后在圓弧面上的D點(diǎn)剛好發(fā)生全反射，半圓形玻璃磚的半徑為R，求：(1)在B點(diǎn)的光線反射與折射后，反射光線與折射光線間的夾角大小；(2)OA間的距離及∠CDO的大?。馕觯?1)光線在平面上發(fā)生折射，設(shè)入射角為i，折射角為r，由折射定律可知n＝eq\f(sini,sinr)，求得sinr＝eq\f(sini,n)＝eq\f(1,2)，r＝30°，在A點(diǎn)發(fā)生折射的光線在B點(diǎn)處發(fā)生反射和折射，反射角為30°，依據(jù)對(duì)稱性可知，折射角為45°，因此反射光線和折射光線的夾角為60°＋45°＝105°；(2)由幾何關(guān)系知，AO＝Rtan30°＝eq\f(\r(3),3)R，由于在C點(diǎn)入射的光線折射后在D點(diǎn)剛好發(fā)生全反射，連接OD，則sin∠CDO＝sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(2),2)，∠CDO＝45°.答案：(1)105°(2)eq\f(\r(3),3)R45°9．一般常見材料的折射率都為正值(n>0)，現(xiàn)針對(duì)某些電磁波設(shè)計(jì)的人工材料，其折射率可為負(fù)值(n<0)，稱為負(fù)折射率材料，電磁波通過空氣與這種材料的界面時(shí)，電磁波傳播規(guī)律仍舊不變，入射角和折射角的大小關(guān)系仍遵從折射定律(此時(shí)折射角取負(fù)值)，但折射波線與入射波線位于法線的同一側(cè)．現(xiàn)有一束電磁波從空氣中以i＝60°的角度射入由負(fù)折射率材料制成、厚度d＝10cm的長方體并從下表面射出，已知該材料對(duì)電磁波的折射率n＝－eq\r(3)，電磁波在真空中的速度c＝3×108m/s.(1)大致畫出電磁波穿過該材料的示意圖；(2)求電磁波穿過該材料時(shí)的傳播時(shí)間．解析：(1)光路圖如圖所示．(2)由折射定律n＝eq\f(sini,sinr)可以知道，sinr＝eq\f(sini,n)＝eq\f(sin60°,－\r(3))＝－eq\f(1,2)計(jì)算得出折射角r＝－30°故該電磁波在介質(zhì)中傳播方向剛好與入射方向垂直.由幾何關(guān)系知，折射光線在介質(zhì)中傳播的距離x＝eq\f(d,|cosr|)≈11.55cm在介質(zhì)中傳播的速度為v＝eq\f(c,|n|)則電磁波通過該材料所用的時(shí)間為t＝eq\f(x,v)≈6.67×10－10s.答案：(1)光路圖見解析(2)6.67×10－10s10．如圖所示，P、M為一截面為等腰梯形的透亮棱鏡ABCD的兩條棱邊的中點(diǎn)，AB＝BC＝AD＝2l，棱鏡底角∠ADC＝60°，EF為平行于CD的光屏，兩束相同單色光同時(shí)垂直CD分別從P、M豎直射入棱鏡，已知從P點(diǎn)射入的光從CD邊射出時(shí)與CD的夾角為30°，且光屏上只有一個(gè)點(diǎn)(不考慮光在界面的反射)，c(1)該單色光在棱鏡中的折射率n及從P點(diǎn)射入的光在棱鏡中傳播的時(shí)間；(2)光屏EF到CD邊的距離．解析：(1)因?yàn)閺腃D邊射出的光線與CD邊夾角為30°，則從CD邊射出光線的折射角為60°，由對(duì)稱性可知，光線第一次的折射角與其次次的入射角相等，即第一次的折射角α＝30°由折射定律可得n＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)從P點(diǎn)射入的單色光在棱鏡中傳播的時(shí)間為t＝eq\f(xPN,v)＝eq\f(l,\f(c,n))＝eq\f(\r(3)l,c)(2)光屏上只有一個(gè)點(diǎn)，即從P、M兩點(diǎn)射入的兩束相同單色光在EF上重合，設(shè)光屏EF到CD的距離為x，由幾何關(guān)系可得x＝ltan30°＝eq\f(\r(3),3)l.答案：(1)eq\r(3)eq\f(\r(3)l,c)(2)eq\f(\r(3),3)l11．一列簡諧波沿x軸正方向傳播，該波在t＝1.0s時(shí)的圖象如圖甲所示，介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖象如圖乙所示．求：(1)該列簡諧波的波速v；(2)在0～10s時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)M的路程s和位移大?。馕觯?1)由題圖甲得波長λ＝4m由題圖乙得周期T＝1.0s波速v＝eq\f(λ,T)＝4m/s.(2)由題圖乙可知質(zhì)點(diǎn)P從t＝0.5s起先振動(dòng)該波由質(zhì)點(diǎn)P傳播到質(zhì)點(diǎn)M所需時(shí)間t＝eq\f(x,v)＝5s所以在0～10s時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)M振動(dòng)了Δt＝4.5s因?yàn)閚＝eq\f(Δt,T)＝4.5路程s＝4A×n＝4×0.2×4.5m＝3.6m0～10s時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)M的位移為0.答案：(1)4m/s(2)3.6m012．如圖所示，一列簡諧橫波沿x軸傳播，t1＝0和t2＝0.05s時(shí)的波形圖分別為圖示的實(shí)線和虛線，質(zhì)點(diǎn)P是介質(zhì)中的一點(diǎn)，且在0時(shí)刻的坐標(biāo)為(4m,0)．(1)若周期大于0.05s，求波速；(2)若周期小于0.05s，并且波速為600m/s，求質(zhì)點(diǎn)P在0～0.05s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移大小和路程．解析：(1)由圖可知波長λ＝8m，在一個(gè)周期內(nèi)，如波沿x軸正方向傳播，則在0.05s內(nèi)向右傳播了eq\f(1,4)λ＝2m；由v＝eq\f(\f(1,4)λ,