2022年高三物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時練14 第1部分 專題14 振動和波動、光及光的本性

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1、2022年高三物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時練14 第1部分 專題14 振動和波動、光及光的本性 一、選擇題(本題共6小題，每小題5分．在每小題給出的選項中，有多項符合題目要求．全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有錯選的得0分) 1．(xx·浙江高考改編)以下說法正確的是(　　) A．真空中藍(lán)光的波長比紅光的波長短 B．天空中的彩虹是由光干涉形成的 C．光纖通信利用了光的全反射原理 D．機械波在不同介質(zhì)中傳播，波長保持不變 2．(xx·四川高考改編)直線P1P2過均勻玻璃球球心O，細(xì)光束a、b平行且關(guān)于P1P2對稱，由空氣射入玻璃球的光路如圖14-11，a、b光相比(　　) 圖14

2、-11 A．玻璃對a光的折射率較大 B．玻璃對a光的臨界角較大 C．b光在玻璃中的傳播速度較小 D．b光在玻璃中的傳播時間較短 3.打磨某剖面如圖14-12所示的寶石時，必須將OP、OQ邊與軸線的夾角θ切磨在θ1<θ<θ2的范圍內(nèi)，才能使從MN邊垂直入射的光線，在OP邊和OQ邊都發(fā)生全反射(僅考慮如圖所示的光線第一次射到OP邊并反射到OQ邊后射向MN邊的情況)，則下列判斷正確的是(　　) 圖14-12 A．若θ>θ2，光線一定在OP邊發(fā)生全反射 B．若θ>θ2，光線會從OQ邊射出 C．若θ<θ1，光線不會從OP邊射出 D．若θ<θ1，光線會在OP邊發(fā)生全反射 4．(x

3、x·開封模擬)如圖14-13甲所示，O點為振源，OP＝s，t＝0時刻O點由平衡位置開始振動，產(chǎn)生向右沿直線傳播的簡諧橫波．圖14-13乙為從t＝0時刻開始描繪的質(zhì)點P的振動圖象．下列判斷中正確的是(　　) 圖14-13 A．該波的頻率為 B．這列波的波長為 C．t＝0時刻，振源O振動的方向沿y軸負(fù)方向 D．t＝t1時刻，P點的振動方向沿y軸負(fù)方向 E．t＝t1時刻，O點的振動方向沿y軸負(fù)方向 5．(xx·四川高考改編)平靜湖面?zhèn)鞑ブ涣兴娌?橫波)，在波的傳播方向上有相距3 m的甲、乙兩小木塊隨波上下運動．測得兩小木塊每分鐘都上下30次．甲在波谷時，乙在波峰，且兩木塊之間有

4、一個波峰，這列水面波(　　) A．頻率是30 Hz B．波長是3 m C．波速是1 m/s D．周期是2 s 6．(xx·海南高考)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t＝0時刻的波形如圖14-14所示，質(zhì)點P的x坐標(biāo)為3 m．已知任意振動質(zhì)點連續(xù)2次經(jīng)過平衡位置的時間間隔為0.4 s．下列說法正確的是(　　) 圖14-14 A．波速為4 m/s B．波的頻率為1.25 Hz C．x坐標(biāo)為15 m的質(zhì)點在t＝0.6 s時恰好位于波谷 D．x坐標(biāo)為22 m的質(zhì)點在t＝0.2 s時恰好位于波峰 E．當(dāng)質(zhì)點P位于波峰時，x坐標(biāo)為17 m的質(zhì)點恰好位于波谷 二、計算題(本題共6小題

5、，共計50分．解答過程要有必要的文字說明和解題步驟) 7．(8分)(xx·重慶高考)圖14-15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0.4 s．求該波的波速并判斷P點此時的振動方向． 圖14-15 8．(8分)(xx·全國卷Ⅱ)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35 cm，此距離介于一倍波長與二倍波長之間．已知波源自t＝0時由平衡位置開始向上振動，周期T＝1 s．振幅A＝5 cm.當(dāng)波傳到P點時，波源恰好處于波峰位置；此后再經(jīng)過5 s，平衡位置在Q

6、處的質(zhì)點第一次處于波峰位置．求： (1)P、Q間的距離； (2)從t＝0開始到平衡位置在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． 9．(8分)(xx·河南八市質(zhì)檢)波源S的振動圖象如圖14-16甲所示，由此產(chǎn)生的簡諧波向右傳播，已知波上兩點S、P相距1.5 m，如圖乙所示，波速v＝6 m/s，求： 圖14-16 (1)作出t＝0.25 s時S、P間的波形圖； (2)在t＝0到t＝0.5 s內(nèi)，P點運動的路程． 10．(8分)(xx·江蘇高考)人造樹脂是常用的眼鏡鏡片材料．如圖14-17所示，光線射在一人造樹脂立方體上，經(jīng)折射

7、后，射在桌面上的P點．已知光線的入射角為30°，OA＝5 cm，AB＝20 cm，BP＝12 cm，求該人造樹脂材料的折射率n. 圖14-17 11．(8分)(xx·海南高考)一半徑為R的半圓柱形玻璃磚，橫截面如圖14-18所示．已知玻璃的全反射臨界角γ.與玻璃磚的底平面成角度、且與玻璃磚橫截面平行的平行光射到玻璃磚的半圓柱面上．經(jīng)柱面折射后，有部分光(包括與柱面相切的入射光)能直接從玻璃磚底面射出．若忽略經(jīng)半圓柱內(nèi)表面反射后射出的光．求底面透光部分的寬度． 圖14-18 12．(10分)如圖14-19所示，空氣中有一個橫截面為直角三角形的三棱鏡，其

8、中棱鏡的折射率為n＝，∠A＝90°，∠C＝60°.一極細(xì)光束沿平行于底面BC的方向入射到AB面上，經(jīng)AB面折射后進(jìn)入三棱鏡． 圖14-19 (1)如果光束從AB面上直接射到AC面上，問光束能否從AC面射出？說明原因． (2)如果光束從AB面上直接射到BC面上，問光束將從哪個面射出(只討論BC、AC兩個面)？射出的光束的折射角是多大？ 【詳解答案】 1．AC　紅光的頻率小于藍(lán)光的頻率，在真空中紅光和藍(lán)光的傳播速度相同，由λ＝，得紅光波長比藍(lán)光波長長，故選項A正確；天空中的彩虹是水滴對不同色光的折射程度不同造成的，選項B錯誤；光纖通信利用了光的全反射原理，選項

9、C正確；機械波在不同介質(zhì)中傳播時，其頻率不變，但傳播速度不同，由v＝λf知，波長也不同，選項D錯誤． 2. BC　由圖可知a、b兩入射光線的入射角i1＝i2，折射角r1＞r2，由折射率n＝知玻璃對b光的折射率較大，選項A錯誤；設(shè)玻璃對光的臨界角為C，sin C＝，a光的臨界角較大，故選項B正確；光在介質(zhì)中的傳播速度v＝，則a光的傳播速度較大，b光的傳播速度較小，故選項C正確；b光的傳播速度小，且通過的路程長，故b光在玻璃中傳播的時間長，故選項D錯誤． 3．CD　題圖中，要使光線可在OP邊發(fā)生全反射，圖中光線在OP邊上的入射角大于90°－θ2.從OP邊上反射到OQ邊的光線，入射角大于9

10、0°－(180°－3θ1)＝3θ1－90°可使光線在OQ邊上發(fā)生全反射．若θ＞θ2，光線不能在OP邊上發(fā)生全反射；若θ＜θ1，光線在OP邊上發(fā)生全反射而不能在OQ邊上發(fā)生全反射，綜上所述，選項CD正確． 4．AB　結(jié)合題圖甲、乙可知，振動從O傳到P，用時t1，傳播距離為s，故波速為v＝，波的周期為T＝t2－t1，故波的頻率f＝，波長λ＝vT＝，A、B對；由題圖乙可知P點先沿y軸正向運動，故振源O在t＝0時刻沿y軸正向運動，C錯；由題圖乙知，t1時刻P點振動方向沿y軸正向，D錯；因不知t1與周期T的倍數(shù)關(guān)系，故不能判斷t1時刻O點的振動情況，E錯． 5. CD　由題意知甲、乙兩小木塊間

11、的距離x＝3 m＝λ，故波長λ＝2 m．又知兩小木塊都是每分鐘振動30次，故周期T＝2 s，頻率f＝0.5 Hz，則波速v＝＝1 m/s.故選項C、D正確． 6．BDE　任意振動質(zhì)點連續(xù)2次經(jīng)過平衡位置的時間間隔為0.4 s，則T＝0.4 s，解得T＝0.8 s. 從圖象中可知λ＝4 m，所以波速為v＝＝＝5 m/s，故A錯誤；根據(jù)公式f＝可得波的頻率為1.25 Hz，B正確；x坐標(biāo)為15 m的質(zhì)點距波源Δx＝3λ＋λ，此時在波谷位置經(jīng)t＝0.6 s即t＝T，質(zhì)點振動到平衡位置，C錯誤；x的坐標(biāo)為22 m的質(zhì)點距波源Δx＝5λ＋，此時在平衡位置向上運動，質(zhì)點經(jīng)過t＝0.2 s即t＝T恰好位

12、于波峰，D正確；當(dāng)質(zhì)點P位于波峰時，x坐標(biāo)為17 m的質(zhì)點距P的距離Δx＝14 m即Δx＝3λ＋，此時坐標(biāo)為17 m的質(zhì)點恰好位于波谷，E正確． 7．解析：由題圖知波的波長λ＝1.0 m，又周期T＝0.4 s 則該波的波速v＝＝2.5 m/s 波向x軸正方向傳播，根據(jù)靠近振源的質(zhì)點帶動后面的質(zhì)點振動，可以判斷P點沿y軸正方向振動． 答案：該波的波速：2.5 m/s　P點此時的振動方向：沿y軸正方向 8．解析：(1)由題意，O、P兩點間的距離與波長λ之間滿足 OP＝λ① 波速v與波長的關(guān)系為 v＝② 在t＝5 s的時間間隔內(nèi)，波傳播的路程為vt.由題意有vt＝PQ＋③ 式中，

13、PQ為P、Q間的距離．由①②③式和題給數(shù)據(jù)，得PQ＝133 cm. (2)Q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＋T⑤ 波源從平衡位置開始運動，每經(jīng)過，波源運動的路程為A.由題給條件得 t1＝25×⑥ 故t1時間內(nèi)，波源運動的路程為 s＝25A＝125 cm.⑦ 答案：(1)133 cm　(2)125 cm 9．解析：由圖甲可知該波的周期T＝0.2 s 所以該波的波長λ＝vT＝1.2 m 又＝1 波由S點傳到P點用時t1＝＝0.25 s 則當(dāng)t＝0.25 s時，P點開始振動(向下振動)，SP間的波形圖如圖所示． 而在0～0.5 s內(nèi)P點振動的

14、時間t2＝t－t1＝0.25 s 運動的路程為x＝×4A＝5A＝25 cm. 答案：(1)圖見解析 (2)25 cm 10．解析：設(shè)折射角為γ，由折射定律知：＝n 由幾何關(guān)系知：sin γ＝ 且OP＝ 代入數(shù)據(jù)得n＝≈1.5. 答案：(或n≈1.5) 11．解析：光路圖如圖所示，沿半徑方向射入玻璃磚的光線，即光線①射到MN上時，根據(jù)幾何知識，入射角恰好等于臨界角，即恰好在圓心O處發(fā)生全反射，光線①左側(cè)的光線，經(jīng)球面折射后，射到MN上的入射角一定大于臨界角，即在MN上發(fā)生全反射，不能射出，光線①右側(cè)的光線射到MN上的入射角小于臨界角，可以射出，如圖光線③與球面相切，入射角θ1＝

15、90°，折射角即為γ，從MN上垂直射出．根據(jù)幾何知識，底面透光部分的寬度OE＝Rsin γ. 答案：Rsin γ 12. 解析：(1)根據(jù)三角形內(nèi)角之和等于180°，可知∠B＝30° 如圖甲，由幾何關(guān)系可知，光束在AB面上的入射角i＝60°，設(shè)光束在AB面上的折射角為α，由折射定律可得：sin i＝nsin α，解得α＝30° 如果光束從AB面上折射后直接射到AC面上，由幾何知識可知：此光束在AC面上的入射角β＝90°－α＝60°，設(shè)光在三棱鏡中發(fā)生全反射的臨界角為C，則sin C＝＝，因為sin 60°＝＞sin C，所以光束在AC面上發(fā)生全反射，不能從AC面射出． (2)如圖乙，如果光束從AB面上折射后直接射到BC面上，由于在BC面上入射角達(dá)到60°，大于臨界角C，將發(fā)生全反射，反射到AC面上．由幾何知識可得，在AC面上的入射角為0，即該光束垂直AC面射出，折射角為零．根據(jù)光路的可逆性，AC面的反射光束逆著入射光束，不會再從BC面射出． 答案：見解析