2020高考物理二輪復(fù)習(xí) 600分沖刺 專題七 選考部分 第18講 振動(dòng)和波 光學(xué)優(yōu)練（含解析）

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1、振動(dòng)和波 光學(xué) 選擇題(本題共8小題，均為多選題) 1．(2019·吉林長(zhǎng)春二模)以下說(shuō)法中正確的是(　ADE　) A．在同一種玻璃中，頻率越大的光速度越小 B．用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的偏振 C．麥克斯韋用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在 D．交警通過(guò)發(fā)射超聲波測(cè)量車速是利用了波的多普勒效應(yīng) E．狹義相對(duì)論認(rèn)為在不同的慣性參考系中一切物理規(guī)律都是相同的 [解析]　在同一種玻璃中，頻率越大的光折射率越大，由n＝可知光的傳播速度越小，選項(xiàng)A正確；用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的干涉，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；麥克斯韋理論上提出了電磁波，赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電

2、磁波的存在，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；交警通過(guò)發(fā)射超聲波測(cè)量車速是利用了波的多普勒效應(yīng)，選項(xiàng)D正確；狹義相對(duì)論認(rèn)為在不同的慣性參考系中一切物理規(guī)律都是相同的，選項(xiàng)E正確。 2．(2019·高三考試大綱模擬卷)2018年1月31日，天空中上演了一場(chǎng)萬(wàn)眾矚目、被稱為“超級(jí)滿月、藍(lán)月亮、紅月亮”的月全食大戲，這次月全食歷時(shí)近5小時(shí)，最精彩之處是在發(fā)生月全食階段月亮呈現(xiàn)紅色，下列有關(guān)月食的說(shuō)法中正確的是(　ADE　) A．當(dāng)?shù)厍蛱幱谔?yáng)和月亮中間時(shí)才會(huì)出現(xiàn)月食現(xiàn)象 B．當(dāng)月亮處于太陽(yáng)和地球中間時(shí)才會(huì)出現(xiàn)月食現(xiàn)象 C．月食可能是太陽(yáng)光經(jīng)月亮反射到地球大氣層時(shí)發(fā)生全反射形成的 D．出現(xiàn)月食現(xiàn)象，是因?yàn)樵铝撂幱?/p>

3、地球的“影子”中 E．“紅月亮”是太陽(yáng)光中的紅光經(jīng)地球大氣層折射到月亮?xí)r形成的 [解析]　當(dāng)太陽(yáng)、地球、月亮在同一直線上，地球位于太陽(yáng)與月亮之間時(shí)，太陽(yáng)發(fā)出的沿直線傳播的光被不透明的地球完全擋住，光線照不到月亮上，月亮處于地球的“影子”中，在地球上完全看不到月亮的現(xiàn)象就是月全食?？吹健凹t月亮”，是太陽(yáng)光中的紅光經(jīng)地球大氣層折射到月亮形成的，選項(xiàng)A、D、E正確，B、C錯(cuò)誤。 3．(2019·河北省張家口市模擬)下列說(shuō)法正確的是(　ABE　) A．單擺在周期性外力作用下做受迫振動(dòng)，其振動(dòng)周期與單擺的擺長(zhǎng)無(wú)關(guān) B．真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的 C．變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的

4、磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng) D．對(duì)于同一障礙物，波長(zhǎng)越短的光越容易繞過(guò)去 E．用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的干涉 [解析]　單擺在周期性外力作用下做受迫振動(dòng)，其振動(dòng)的周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期，與單擺的固有周期無(wú)關(guān)，故A正確；根據(jù)相對(duì)論的基本原理知真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，故B正確；根據(jù)電磁場(chǎng)理論可知，均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)一定產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)，故C錯(cuò)誤；同一障礙物，波長(zhǎng)越長(zhǎng)的光波，越容易發(fā)生明顯的衍射，越容易繞過(guò)去，故D錯(cuò)誤；用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的薄膜干涉，即空氣薄膜的前后兩個(gè)表面反射的光相干涉

5、，故E正確。 4．(2019·甘肅省蘭州市模擬)如圖甲所示，O、P為介質(zhì)中的兩點(diǎn)，O為波源，OP間距為6 m。t＝0時(shí)刻O點(diǎn)由平衡位置開(kāi)始向上振動(dòng)，向右產(chǎn)生沿直線傳播的簡(jiǎn)諧橫波，圖乙表示t＝0時(shí)刻開(kāi)始P點(diǎn)振動(dòng)的圖象。則以下說(shuō)法正確的是(　ACD　) A．該波的波長(zhǎng)12 m B．該波的波速為2 m/s C．該波的周期為4 s D．從開(kāi)始振動(dòng)到t＝10 s，質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)過(guò)的路程為1.6 m E．若波源O向右靠近P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，則P點(diǎn)的觀察者接收到的波的頻率小于波源的頻率 [解析]　由題圖乙知，振動(dòng)從O傳播到P需要2 s，則波的傳播速度v＝＝ m/s＝3 m/s。由圖乙知，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期是4

6、 s，波的周期是4 s。據(jù)λ＝vT可得，波的波長(zhǎng)λ＝3×4 m＝12 m，故A、C兩項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；從開(kāi)始到t＝10 s，質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)的時(shí)間是8 s，即2個(gè)周期，所以質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)過(guò)的路程s＝2×4 m＝8×0.2 m＝1.6 m，故D項(xiàng)正確；若波源O向右靠近P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，則P點(diǎn)的觀察者接收到的波的頻率大于波源的頻率，故E項(xiàng)錯(cuò)誤。 5．(2018·天津，8)一振子沿x軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)。t＝0時(shí)振子的位移為－0.1 m，t＝1 s時(shí)位移為0.1 m，則(　AD　) A．若振幅為0.1 m，振子的周期可能為 s B．若振幅為0.1 m，振子的周期可能為 s C．若振幅為0.2 m，振

7、子的周期可能為4 s D．若振幅為0.2 m，振子的周期可能為6 s [解析]　若振幅為0.1 m，則t＝＋nT(n＝0,1,2，…)。 當(dāng)n＝0時(shí)，T＝2 s；n＝1時(shí)，T＝ s；n＝2時(shí)，T＝ s。 故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。 若振幅為0.2 m，振動(dòng)分兩種情況討論： ①振子振動(dòng)如圖甲所示，則振子由C點(diǎn)振動(dòng)到D點(diǎn)用時(shí)至少為，周期最大為2 s。 圖甲 ②振子振動(dòng)如圖乙中實(shí)線所示。 由x＝Asin (ωt＋φ)知 t＝0時(shí)，－＝Asin φ，φ＝－， 圖乙 即振子由C點(diǎn)振動(dòng)到O點(diǎn)用時(shí)至少為，由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知，振子由C點(diǎn)振動(dòng)到D點(diǎn)用時(shí)至少為，則T最大為6 s

8、。 若振子振動(dòng)如圖乙中虛線所示，振子由C點(diǎn)振動(dòng)到D點(diǎn)，則T＝2 s。 綜上所述C錯(cuò)誤，D正確。 6．(2019·河北保定模擬)如圖所示為一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝0時(shí)刻的波形圖，此時(shí)波剛好傳播到N點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)M振動(dòng)的周期為0.5 s，則下列判斷正確的是(　ACD　) A．波傳播的速度大小為120 m/s B．t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)N在平衡位置剛好要啟動(dòng)、速度仍為零 C．t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)M已振動(dòng)了 s D．從圖示位置，M點(diǎn)再過(guò) s回到平衡位置 E．t＝1 s時(shí)刻，x＝150 m處的質(zhì)點(diǎn)剛好處于波峰 [解析]　波傳播的速度大小為v＝＝ m/s＝120 m/s，A項(xiàng)正確；t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)N在平衡

9、位置但速度最大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)M已振動(dòng)了t1＝＝ s＝ s，C項(xiàng)正確；從圖示位置，M點(diǎn)再過(guò)t2＝＝ s＝ s，D正確；經(jīng)過(guò)1 s，波傳播的距離x＝vt＝120 m，則t＝1 s時(shí)，x＝150 m處的質(zhì)點(diǎn)剛好處于平衡位置，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 7．(2019·湖北黃岡模擬)在t＝0時(shí)刻向平靜水面的O處投下一塊石頭，水面波向各個(gè)方向傳播開(kāi)去，當(dāng)t＝1 s時(shí)水面波向西剛好傳到M點(diǎn)(圖中只畫了東西方向)，OM的距離為1 m，振動(dòng)的最低點(diǎn)N距離原水面15 cm，如圖。則以下分析正確的是(　BCE　) A．t＝1 s時(shí)，O點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向向下 B．該水面波的波長(zhǎng)為2 m C．振動(dòng)后原來(lái)水面上的M

10、點(diǎn)和N點(diǎn)有可能在某時(shí)刻速度相同 D．t＝2 s時(shí)刻N(yùn)點(diǎn)處于平衡位置 E．t＝1.25 s時(shí)刻M點(diǎn)和N點(diǎn)處于同一水平線上 [解析]　當(dāng)t＝1 s時(shí)水面波向西剛剛傳到M點(diǎn)，由題圖可知，O點(diǎn)振動(dòng)了半個(gè)周期，則T＝2 s，t＝0時(shí)刻，O點(diǎn)向下振動(dòng)，經(jīng)過(guò)半個(gè)周期O點(diǎn)向上振動(dòng)，A錯(cuò)誤；根據(jù)v＝，波長(zhǎng)λ＝vT＝1×2＝2 m，B正確；從圖示時(shí)刻再經(jīng)，M點(diǎn)在波谷即將向上運(yùn)動(dòng)，N點(diǎn)在平衡位置即將向上運(yùn)動(dòng)，故在M點(diǎn)到達(dá)平衡位置N點(diǎn)到達(dá)波峰前的某個(gè)時(shí)刻，兩點(diǎn)離平衡位置的距離相等，運(yùn)動(dòng)方向向上，此時(shí)兩點(diǎn)的速度相同，C正確；t＝1 s時(shí)，N點(diǎn)處于波谷，再過(guò)1 s即半個(gè)周期，N點(diǎn)處于波峰處，D錯(cuò)誤；t＝1 s時(shí)M點(diǎn)

11、由平衡位置向下振動(dòng)，N點(diǎn)由波谷向上振動(dòng)，經(jīng)過(guò)0.25 s，即的時(shí)間，M、N處于同一水平線上，E正確。 8．(2019·廣西博白模擬)如圖(a)，在xy平面內(nèi)有兩個(gè)沿z方向做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的點(diǎn)波源S1(0,4)和S2(0，－2)。兩波源的振動(dòng)圖分別如圖(b)和圖(c)所示，t＝0時(shí)開(kāi)始振動(dòng)，兩列波的波速均為2.0 m/s。下列說(shuō)法正確的是(　ABE　) A．兩列波的波長(zhǎng)均為4 m B．兩列波引起的點(diǎn)A(8，－2)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互加強(qiáng) C．y軸上在S1(0,4)和S2(0，－2)之間(不包括S1和S2兩點(diǎn))有三個(gè)振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn) D．t＝2 s時(shí)，點(diǎn)C(0.5,0)處質(zhì)點(diǎn)的位移為－ m，且正在向

12、－z方向運(yùn)動(dòng) E．點(diǎn)B(4,1)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)減弱，振幅為2 cm [解析]　根據(jù)b、c圖可知， 兩列機(jī)械波的振動(dòng)周期均為2 s，由＝v可知，λ＝4 m，A正確；點(diǎn)A(8，－2)到波源的距離分別是AS1＝10 m，AS2＝8 m，由于兩波源的振動(dòng)相位相差180°，即振動(dòng)加強(qiáng)條件為Δx＝(2n＋1)，即兩列波引起的點(diǎn)A(8，－2)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互加強(qiáng)，B正確；根據(jù)振動(dòng)加強(qiáng)條件可以計(jì)算，y軸上在S1(0,4)和S2(0，－2)之間(不包括S1和S2兩點(diǎn))有2個(gè)振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，分別是(0,0)和(0,2)，C錯(cuò)誤；根據(jù)勾股定理可以計(jì)算得出點(diǎn)C(0.5,0)到S1的距離超過(guò)4 m，說(shuō)明S1的機(jī)械波還未傳

13、播到C點(diǎn)。而≈2.06 m，因此，S2機(jī)械波傳播到C點(diǎn)時(shí)間約1.03 s，也就是說(shuō)C處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)間不到1 s，即質(zhì)點(diǎn)是往－z方向運(yùn)動(dòng)，但顯然振動(dòng)的點(diǎn)的位移不是－ m，D錯(cuò)誤；點(diǎn)B(4,1)正好在S1S2的中垂線上，該處應(yīng)該是振動(dòng)減弱的位置，所以振幅為2 cm，E正確。 二、計(jì)算題(本題共3小題，需寫出完整的解題步驟) 9．(2019·江西南昌模擬)如圖所示，MN為半圓形玻璃磚的對(duì)稱軸，O為玻璃磚圓心，某同學(xué)在與MN平行的直線上插上兩根大頭針P1、P2，在MN上插大頭針P3，從P3一側(cè)透過(guò)玻璃磚觀察P1、P2的像，調(diào)整P3位置使P3能同時(shí)擋住P1、P2的像，確定了的P3位置如圖所示，他測(cè)得

14、玻璃磚直徑D＝8 cm，P1P2連線與MN之間的距離d1＝2 cm，P3到O的距離d2＝6.92 cm。?。?.73。求該玻璃磚的折射率。 [答案]　1.73 [解析]　光路圖如圖所示 sini＝＝，得i＝30° 則∠OAB＝60° O＝Osin60°＝4×＝3.46 cm 據(jù)幾何關(guān)系：＝d2－O＝6.92－3.46＝3.46 cm tan∠BAP3＝＝＝1.73，得：∠BAP3＝60° 因此：r＝180°－∠OAB－∠BAP3＝60° 據(jù)折射定律得：n＝，解得：n＝1.73 10．(2019·山東省濟(jì)南模擬)有兩列簡(jiǎn)諧橫波a、b在同一介質(zhì)中沿x軸正方向傳播，速度均

15、為v＝5 m/s，在t＝0時(shí)，兩列波的波峰正好在x＝2.5 m處重合，如圖所示。 (1)求t＝0時(shí)，兩列波的波峰重合處的所有位置。 (2)至少經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間x＝0處的質(zhì)點(diǎn)位移達(dá)到最大值。 [答案]　(1)x＝(2.5±20 n)(n＝0,1,2,3…)；(2)Δt＝3.5 s [解析]　(1)從圖中可以看出兩列波的波長(zhǎng)分別為：λa＝2.5 m，λb＝4.0 m 兩列波波長(zhǎng)的最小公倍數(shù)為：s＝20 m t＝0時(shí)，兩列波的波峰重合處的所有位置為：x＝(2.5±20 n)(n＝0,1,2,3…) (2)x＝0左側(cè)，離兩列波的波峰重合處最近點(diǎn)的距離為：Δx＝17.5 m 或者寫出：

16、x＝－17.5 m x＝0處的質(zhì)點(diǎn)位移達(dá)到最大值至少需用時(shí)：Δt＝ 解得：Δt＝3.5 s 11．(2019·江蘇徐州模擬)如圖所示，ΔABC為玻璃三棱鏡的橫截面，∠A＝∠B＝30°，某單色光從距離A點(diǎn)L處的D點(diǎn)，垂直射入。若在AC邊涂有反射膜，則反射膜反射后的光射到AB邊上的F點(diǎn)(未標(biāo)出)，已知玻璃對(duì)該單色光的折射率為n＝，求： (1)在介質(zhì)外AC邊折射光線與AC邊的夾角； (2)設(shè)光在真空中光速為c，則反射光線第一次到達(dá)BC邊過(guò)程中在介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。 [答案]　(1)30°　(2) [解析]　(1)根據(jù)幾何知識(shí)，光在射向AC邊時(shí)，在介質(zhì)中的角度為i＝30°，光路如下： 已知介質(zhì)對(duì)該光的折射率為n＝，根據(jù)折射定律可知n＝，即r＝60 °，即介質(zhì)外AC邊折射光與AC邊夾角為30° (2)光在介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)的光路如下 根據(jù)幾何知識(shí)，α＝60°，發(fā)生全反射臨界角sinC＝，由此可知，光線在F處發(fā)生全反射。光在第一次到達(dá)BC邊過(guò)程中，在介質(zhì)中的路程長(zhǎng)度s＝DE＋EF＋FG DE＝ADtan30°＝0.5L，EF＝FG＝L 光在介質(zhì)中的傳播速度n＝可知v＝ 所以t＝ - 7 -