2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題六 自選模塊 第1講 振動(dòng)與波動(dòng) 光課時(shí)演練知能提升

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1、2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題六 自選模塊 第1講 振動(dòng)與波動(dòng) 光課時(shí)演練知能提升 1．(1)(xx·高考浙江卷改編)關(guān)于下列光學(xué)現(xiàn)象，說法正確的是(單選)(　　) A．水中藍(lán)光的傳播速度比紅光快 B．光從空氣射入玻璃時(shí)可能發(fā)生全反射 C．在岸邊觀察前方水中的一條魚，魚的實(shí)際深度比看到的要深 D．分別用藍(lán)光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用藍(lán)光時(shí)得到的條紋間距更寬 (2)甲、乙兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿x軸正向和負(fù)向傳播，波速均為v＝25 cm/s.兩列波在 t＝0時(shí)的波形曲線如圖所示．求： ①t＝0時(shí)，介質(zhì)中偏離平衡位置位移為16 cm的所有質(zhì)點(diǎn)的x坐標(biāo)；

2、②從t＝0開始，介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為－16 cm的質(zhì)點(diǎn)的時(shí)間． 解析：(1)在介質(zhì)中，紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫各色光隨著頻率的增大，其折射率也增大，根據(jù)v＝知，水中藍(lán)光的傳播速度比紅光慢，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，才可能發(fā)生全反射，光從空氣射入玻璃時(shí)，不會發(fā)生全反射，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．在岸邊觀察水中的魚，視深h′＝，故視深h′小于魚的實(shí)際深度h，選項(xiàng)C正確；藍(lán)光比紅光的波長短，由干涉條紋寬度Δx＝λ知，用紅光時(shí)得到的條紋間距比藍(lán)光的寬，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． (2)①t＝0時(shí)，在x＝50 cm處兩列波的波峰相遇，該處質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移為16 cm.兩列波的波峰相遇處的質(zhì)點(diǎn)偏

3、離平衡位置的位移均為16 cm. 從圖線可以看出，甲、乙兩列波的波長分別為 λ1＝50 cm，λ2＝60 cm① 甲、乙兩列波波峰的x坐標(biāo)分別為 x1＝50＋k1λ1，k1＝0，±1，±2，…② x2＝50＋k2λ2，k2＝0，±1，±2，…③ 由①②③式得，介質(zhì)中偏離平衡位置位移為16 cm的所有質(zhì)點(diǎn)的x坐標(biāo)為 x＝(50＋300n)cm，n＝0，±1，±2，…④ ②只有兩列波的波谷相遇處的質(zhì)點(diǎn)的位移為－16 cm.t＝0時(shí)，兩列波波谷間的x坐標(biāo)之差為 Δx′＝－⑤ 式中，m1和m2均為整數(shù)．將①式代入⑤式得 Δx′＝10×(6m2－5m1)＋5 由于m1、m2均為整

4、數(shù)，波谷間的距離最小為 Δx′0＝5 cm 從t＝0開始，介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為－16 cm的質(zhì)點(diǎn)的時(shí)間為t＝ 代入數(shù)值解得t＝0.1 s. 答案：(1)C　(2)①x＝(50＋300n)cm，n＝0，±1，±2，…?、?.1 s 2．(1)對如圖所示的圖片、示意圖或?qū)嶒?yàn)裝置圖，下列判斷準(zhǔn)確無誤的是(單選)(　　) A．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 D．丁圖是波的振動(dòng)圖象，其振幅為16 cm，振動(dòng)周期為4 s (2)

5、如圖所示，△ABC為一直角三棱鏡的截面，其一個(gè)底角為30°，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)棱鏡折射的光路示意圖； ②若棱鏡的折射率為，求入射光線與AB面的夾角θ. 解析：(1)題圖甲是小孔衍射的圖樣，但不是“泊松亮斑”，故A錯(cuò)．題圖丙是薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置圖，但其干涉條紋應(yīng)為水平的，故C錯(cuò)．題圖丁是波的振動(dòng)圖象，其振幅為8 cm，振動(dòng)周期為4 s，故D錯(cuò)． (2)①光路圖如圖甲所示 ②由圖乙可知＝n ＝n 又n＝ 解得γ＝30° 由圖中幾何關(guān)系可知β＝30° 解得α＝60° 則θ＝30

6、°. 答案：(1)B　(2)①見解析?、?0° 3．(1)如圖甲為一列簡諧橫波在t＝2 s時(shí)的波形圖，圖乙為媒質(zhì)中平衡位置在x＝1.5 m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，P是平衡位置為x＝2 m的質(zhì)點(diǎn)．下列說法不正確的是(單選)(　　) A．波速為0.5 m/s B．波的傳播方向向右 C．0～2 s時(shí)間內(nèi)，P運(yùn)動(dòng)的路程為8 cm D．當(dāng)t＝7 s時(shí)，P恰好回到平衡位置 (2)一個(gè)半圓柱形玻璃磚，其橫截面是半徑為R的半圓，AB為半圓的直徑，O為圓心，如圖丙所示．玻璃的折射率為n＝ . 丙 ①一束平行光垂直射向玻璃磚的下表面，若光線到達(dá)上表面后，都能從該表面射出，則入射光束在AB

7、上的最大寬度為多長？ ②一細(xì)束光線在O點(diǎn)左側(cè)與O相距 R處垂直于AB從下方入射，求此光線從玻璃磚射出點(diǎn)的位置． 解析：(1)由題圖甲讀出波長λ＝2 m，由題圖乙讀出周期T＝4 s，則v＝＝0.5 m/s，選項(xiàng)A正確；題圖甲是t＝2 s時(shí)的波形圖，題圖乙是x＝1.5 m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，所以該點(diǎn)在t＝2 s時(shí)向下振動(dòng)，所以波向左傳播，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在0～2 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P由波峰向波谷振動(dòng)，通過的路程s＝2A＝8 cm，選項(xiàng)C正確；t＝7 s時(shí)，P點(diǎn)振動(dòng)了個(gè)周期，所以這時(shí)P點(diǎn)位置與t＝T＝3 s時(shí)位置相同，即在平衡位置，所以選項(xiàng)D正確． (2)①在O點(diǎn)左側(cè)，設(shè)從E點(diǎn)射入的光線進(jìn)入玻璃磚后在上表面的

8、入射角恰好等于全反射的臨界角θ，則OE區(qū)域的入射光線經(jīng)上表面折射后都能從玻璃磚射出，如圖，由全反射條件有 sin θ＝① 由幾何關(guān)系有OE＝Rsin θ② 由對稱性可知，若光線都能從上表面射出，光束的寬度最大為l＝2OE③ 聯(lián)立①②③式，代入已知數(shù)據(jù)得 l＝R. ②設(shè)光線在距O點(diǎn)R的C點(diǎn)射入后，在上表面的入射角為α，由幾何關(guān)系及①式和已知條件得 α＝60°>θ 光線在玻璃磚內(nèi)會發(fā)生三次全反射，最后由G點(diǎn)射出，如圖，由反射定律和幾何關(guān)系得 OG＝OC＝R 射到G點(diǎn)的光有一部分被反射，沿原路返回到達(dá)C點(diǎn)射出． 答案：(1)B　(2)①R?、诠饩€從G點(diǎn)射出時(shí)，OG＝OC＝R，射

9、到G點(diǎn)的光有一部分被反射，沿原路返回到達(dá)C點(diǎn)射出 4．(1)如圖甲為一列簡諧橫波在t＝0.10 s時(shí)刻的波形圖，P是平衡位置在x＝1.0 m處的質(zhì)點(diǎn)，Q是平衡位置在x＝4.0 m處的質(zhì)點(diǎn)；圖乙為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象，下列說法不正確的是(單選)(　　) A．在t＝0.25 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的加速度方向與y軸正方向相同 B．從t＝0.10 s到t＝0.25 s，該波沿x軸負(fù)方向傳播了6 m C．從t＝0.10 s到t＝0.25 s，質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為30 cm D．質(zhì)點(diǎn)Q簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y＝0.10sin 10πt(國際單位) (2)一厚度為h的大平板玻璃水平放置，其下表面貼有一半徑為

10、r的圓形發(fā)光面．在玻璃板上表面放置一半徑為R的圓紙片，圓紙片與圓形發(fā)光面的中心在同一豎直線上．已知圓紙片恰好能完全遮擋住從圓形發(fā)光面發(fā)出的光線(不考慮反射)，求大平板玻璃的折射率． 解析：(1)由y－t圖象可知，波的振動(dòng)周期T＝0.2 s，由y－x圖象可知λ＝8 m，故波速v＝＝40 m/s，根據(jù)振動(dòng)與波動(dòng)的關(guān)系知波沿x軸負(fù)方向傳播，則波在0.10 s到0.25 s內(nèi)傳播的距離Δx＝vΔt＝6 m，選項(xiàng)B正確；t＝0.25 s時(shí)，波形圖如圖所示，此時(shí)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)A正確； Δt＝0.15 s＝T，質(zhì)點(diǎn)P在其中的T內(nèi)路程為20 cm，在剩

11、下的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10 cm，因此在Δt＝0.15 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P通過的路程小于30 cm，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由y－t圖象可知質(zhì)點(diǎn)Q做簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y＝0.10sint(m)＝0.10sin 10πt(m)，選項(xiàng)D正確． (2)根據(jù)全反射定律，圓形發(fā)光面邊緣發(fā)出的光線射到玻璃板上表面時(shí)入射角為臨界角(如圖所示)，設(shè)為θ，且sin θ＝. 根據(jù)幾何關(guān)系得：sin θ＝ 而L＝R－r 聯(lián)立以上各式，解得n＝ 　. 答案：(1)C　(2) 5．(xx·長春市質(zhì)監(jiān))(1)如圖甲所示的彈簧振子(以O(shè)點(diǎn)為平衡位置在B、C間振動(dòng))，取水平向右的方向?yàn)檎褡与x開平衡

12、位置的位移的正方向，得到如圖乙所示的振動(dòng)曲線，由曲線所給的信息可知，下列說法正確的是(單選)(　　) A．t＝0時(shí)，振子處在C位置 B．振子振動(dòng)的周期為4 s C．t＝4 s時(shí)振子對平衡位置的位移為10 cm D．如果振子的質(zhì)量為0.5 kg，彈簧的勁度系數(shù)為20 N/cm，則振子的最大加速度大小為500 m/s2 丙 (2)如圖丙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． 解析：(1)由題圖乙可知零時(shí)刻振子位移為－10

13、cm，則所對應(yīng)的位置為B，故A錯(cuò)誤．由題圖乙可知振子振動(dòng)周期為4 s，故B正確．t＝4 s時(shí)，振子偏離平衡位置的位移為－10 cm，故C錯(cuò)誤．當(dāng)振子偏離平衡位置最大時(shí)，振子受合力最大，產(chǎn)生的加速度也最大，由F＝kx＝ma，所以a＝ m/s2＝400 m/s2，故D錯(cuò)誤． (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：＝n 由幾何關(guān)系：sin i＝， sin r＝ 解得：cos r＝，sin r＝ 又因?yàn)椋簊in i＝2sin r·cos r＝ 解得：h＝. 答案：(1)B　(2) 6．(1)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在x＝12 m處的質(zhì)元的

14、振動(dòng)圖線如圖甲所示，在x＝18 m處的質(zhì)元的振動(dòng)圖線如圖乙所示．下列說法正確的是(單選)(　　) A．該波的周期為12 s B．x＝12 m處的質(zhì)元在平衡位置向上振動(dòng)時(shí)，x＝18 m處的質(zhì)元在波谷 C．在0～4 s內(nèi)x＝12 m處和x＝18 m處的質(zhì)元通過的路程均為6 cm D．該波的傳播速度可能為2 m/s (2) 如圖所示，橫截面(紙面)為△ABC的三棱鏡置于空氣中，頂角∠A＝60°.紙面內(nèi)一細(xì)光束以入射角i射入AB面，直接到達(dá)AC面并射出，光束在通過三棱鏡時(shí)出射光與入射光的夾角為φ(偏向角)．改變?nèi)肷浣莍，當(dāng)i＝i0時(shí)，從AC面射出的光束的折射角也為i0，理論計(jì)算

15、表明在此條件下偏向角有最小值φ0＝30°.求三棱鏡的折射率n. 解析： (2)設(shè)入射角為i0時(shí)，光束在AB面的折射角為α，由折射定律： n＝ 設(shè)光束在AC面的入射角為β，由折射定律： n＝ 由幾何關(guān)系：α＋β＝60° φ0＝(i0－α)＋(i0－β) 聯(lián)立解得：n＝ . 答案：(1)A　(2) 7．(xx·武漢模擬)(1)下列關(guān)于波的現(xiàn)象和規(guī)律的說法中正確的是(單選)(　　) A．泊松亮斑是光的干涉現(xiàn)象中的加強(qiáng)區(qū) B．光的偏振現(xiàn)象說明光是縱波 C．波速公式說明波速與波長、頻率有關(guān)，與介質(zhì)無關(guān) D．“彩超”可以測血流速度，利用的是超聲波的多普勒效應(yīng) (2)如圖所

16、示，在桌面上方有一倒立的玻璃圓錐，頂角∠AOB＝120° ，頂點(diǎn)O與桌面的距離為4a，圓錐的底面半徑R＝a，圓錐軸線與桌面垂直．有一半徑為R的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的底面上，光束的中心軸與圓錐的軸重合．已知玻璃的折射率n＝，求光束在桌面上形成的光斑的面積． 解析：(1)泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；橫波才有偏振現(xiàn)象，B錯(cuò)誤；波速大小取決于介質(zhì)，C錯(cuò)誤；利用多普勒效應(yīng)可以測速度，D正確． (2)如圖所示，射到OA界面的入射角α＝30°，則sin α＝<，故入射光能從圓錐側(cè)面射出． 設(shè)折射角為β，無限接近A點(diǎn)的折射光線為AC，根據(jù)折射定律sin β＝ nsin α，解得β＝

17、60°. 過O點(diǎn)作OD∥AC， 則∠O2OD＝β－α＝30° 在Rt△O1AO中 O1O＝Rtan 30°＝a·＝a 在Rt△ACE中，EC＝AEtan 30°＝ 故O2C＝EC－R＝ 在Rt△OO2D中，O2D＝4atan 30°＝ 光束在桌面上形成光斑的面積 S＝π·O2D2－π·O2C2＝4πa2. 答案：(1)D　(2)4πa2 8．(xx·溫州模擬)(1)如圖所示，兩列簡諧橫波分別沿x軸正方向和負(fù)方向傳播，兩波源分別位于x＝－2 m和x＝12 m處，兩列波的傳播速度均為v＝4 m/s，兩波源的振幅均為A＝2 cm.圖示為t＝0時(shí)刻兩列波的圖象(傳播方向如圖所示)

18、，此時(shí)刻平衡位置處于x＝2 m和x＝8 m的P、Q兩質(zhì)點(diǎn)剛開始振動(dòng)．質(zhì)點(diǎn)M的平衡位置處于x＝5 m處，則下列說法不正確的是(單選)(　　) A．兩列波相遇后振幅仍然為2 cm B．t＝1 s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)M的位移為－4 cm C．t＝0.75 s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P、Q都運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn) D．質(zhì)點(diǎn)P、Q的起振方向都沿y軸負(fù)方向 (2)如圖所示，直角玻璃三棱鏡置于空氣中，已知∠A＝60°，∠C＝90°，一束極細(xì)的光于AC的中點(diǎn)D垂直AC面入射，AD＝a，棱鏡的折射率為n＝，求： ①此玻璃的臨界角； ②光從棱鏡第一次射入空氣時(shí)的折射角； ③光從進(jìn)入棱鏡到它第一次射入空氣所經(jīng)歷的時(shí)間(設(shè)光在真

19、空中的傳播速度為c)． 解析：(1)根據(jù)波的疊加原理，A正確；由題圖可知兩列波的起振方向都沿y軸負(fù)方向，D正確；又λ＝4 m，v＝4 m/s，所以T＝＝1 s，波形勻速傳播，兩列波傳播到M點(diǎn)時(shí)，t＝＝ s＝0.75 s，所以t＝1 s時(shí)刻，M點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)了(1－0.75) s＝T，兩列波在M點(diǎn)加強(qiáng)，合振幅為4 cm，M點(diǎn)的位移為－4 cm，B正確；波傳播時(shí)，波形移動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)不隨波傳播，C錯(cuò)誤． (2)①設(shè)玻璃對空氣的臨界角為C，則sin C＝＝，C＝45°. ②如圖所示，i1＝60°，因i1>45°，發(fā)生全反射．i2＝90°－i1＝30°