2022高考物理大二輪復習 專題八 機械振動與機械波 光學 專題能力訓練17 機械振動與機械波 光學

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1、2022高考物理大二輪復習 專題八 機械振動與機械波 光學 專題能力訓練17 機械振動與機械波 光學 1.(1) (多選)(5分)一列簡諧橫波在某時刻的波形如圖所示,此時刻質(zhì)點P的速度為v,經(jīng)過0.2 s后它的速度大小、方向第一次與v相同,再經(jīng)過1.0 s它的速度大小、方向第二次與v相同,則下列判斷正確的是　　　　。? A.波沿x軸正方向傳播,且波速為10 m/s B.波沿x軸負方向傳播,且波速為10 m/s C.質(zhì)點M與質(zhì)點Q的位移大小總是相等、方向總是相反 D.若某時刻N質(zhì)點到達波谷處,則Q質(zhì)點一定到達波峰處 E.從圖示位置開始計時,在3 s時刻,質(zhì)點M偏離平衡位置的位移

2、y=-10 cm (2) (10分)如圖所示,某種透明材料制成的直角三棱鏡ABC,折射率n=,∠A=,在與BC邊相距為d的位置,放置一平行于BC邊的豎直光屏;現(xiàn)有一細光束射到棱鏡AB面上的P點,入射光線與AB面垂線CP的夾角為i,PB的長度也為d。 ①當i=且光束從BC面射出時,求光屏上的亮斑與P點間的豎直距離; ②當光束不從BC面射出時,求i的正弦值應滿足的條件。 2.(1)(多選)(5分)如圖所示,有一列傳播的簡諧橫波,x=0與x=1 cm處的兩個質(zhì)點的振動圖象分別如圖中實線與虛線所示。則這列波的　　　　。? A.波長一定是4

3、 cm　　　B.周期一定是4 s C.振幅一定是2 cm D.傳播速度一定是1 cm/s (2)(10分) 如圖所示,AOB是截面為扇形的玻璃磚的橫截面,其頂角θ=75°,今有一束單色光在橫截面內(nèi)從OA的中點E沿垂直O(jiān)A的方向射入玻璃磚,一部分光經(jīng)AB面反射后恰好未從OB面射出,不考慮多次反射作用。試求玻璃磚的折射率n。 3.(2018·全國卷Ⅲ)(1)(多選)(5分)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,在t=0和t=0.20 s時的波形分別如圖中實線和虛線所示。已

4、知該波的周期T>0.20 s。下列說法正確的是　　　。? A.波速為0.40 m/s B.波長為0.08 m C.x=0.08 m的質(zhì)點在t=0.70 s時位于波谷 D.x=0.08 m的質(zhì)點在t=0.12 s時位于波谷 E.若此波傳入另一介質(zhì)中其波速變?yōu)?.80 m/s,則它在該介質(zhì)中的波長為0.32 m (2)(10分)如圖所示,某同學在一張水平放置的白紙上畫了一個小標記“·”(圖中O點),然后用橫截面為等邊三角形ABC的三棱鏡壓在這個標記上,小標記位于AC邊上。D位于AB邊上,過D點作AC邊的垂線交AC于F。該同學在D點正上方向下順著直線DF的方向觀察,恰好可以看到小標記

5、的像;過O點作AB邊的垂線交直線DF于E;DE=2 cm,EF=1 cm。求三棱鏡的折射率。(不考慮光線在三棱鏡中的反射) 4. (1)(多選)(5分)右圖是一列簡諧橫波在t=0時刻的圖象,經(jīng)過 Δt=1.2 s時,恰好第三次重復出現(xiàn)圖示的波形。根據(jù)以上信息,下面各項能確定的是　　　　。? A.波的傳播速度的大小 B.經(jīng)過Δt=0.3 s時間,質(zhì)點P通過的路程 C.t=0.6 s時刻質(zhì)點P的速度方向 D.t=0.9 s時刻的波形 (2) (10分)右圖為某種透明介質(zhì)的截面圖,△AOC為等腰直角三角形,BC為半徑R=10 cm 的圓弧,AB

6、與水平屏幕MN垂直并接觸于A點,由紅光和紫光兩種單色光組成的復色光射向圓心O,在AB分界面上的入射角i=45°,結(jié)果在水平屏幕MN上出現(xiàn)兩個亮斑。已知該介質(zhì)對紅光和紫光的折射率分別為n1=,n2=。 ①在水平屏幕MN上出現(xiàn)的亮斑是什么顏色? ②求兩個亮斑間的距離。 5. (1)(多選)(5分)一列橫波沿 x軸傳播,傳播方向未知,t時刻與t+0.4 s時刻波形相同,兩時刻在x軸上-3~3 m 的區(qū)間內(nèi)的波形如圖所示。下列說法正確的是　　　　。? A.該波最大速

7、度為10 m/s B.質(zhì)點振動的最小頻率為2.5 Hz C.在t+0.2 s時刻,x=3 m處的質(zhì)點正在經(jīng)過x軸 D.若波沿x軸正方向傳播,處在坐標原點處的質(zhì)點會隨波沿x軸正方向運動 (2)(10分)如圖所示,橫截面為圓周的柱狀玻璃棱鏡AOB,有一束單色光垂直于OA面C點經(jīng)玻璃磚AB面折射后與OB延長線相交于P點,已知玻璃磚半徑R=5 cm,CO之間的距離 d1=3 cm,P到O的距離d2=14.5 cm。取tan 74°=3.5,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求: ①該玻璃磚的折射率; ②該單色光向A平移距離OB至少多遠時,它將不能從AB面直接折射出來。

8、 6.(2017·全國卷Ⅱ)(1)(多選)(5分)在雙縫干涉實驗中,用綠色激光照射在雙縫上,在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距,可選用的方法是　　　　。? A.改用紅色激光　　　　 B.改用藍色激光 C.減小雙縫間距 D.將屏幕向遠離雙縫的位置移動 E.將光源向遠離雙縫的位置移動 (2) (10分)一直桶狀容器的高為2l,底面是邊長為l的正方形;容器內(nèi)裝滿某種透明液體,過容器中心軸DD'、垂直于左右兩側(cè)面的剖面圖如圖所示。

9、容器右側(cè)內(nèi)壁涂有反光材料,其他內(nèi)壁涂有吸光材料。在剖面的左下角處有一點光源,已知由液體上表面的D點射出的兩束光線相互垂直,求該液體的折射率。 答案： 1.答案 (1)ADE　(2)①Δy=d ②0

10、波谷處,Q質(zhì)點一定到達波峰處,故選項D正確;波的周期T=1.2 s,從圖示位置開始計時,n==2.5,在3 s時刻質(zhì)點M偏離平衡位置的位移y=-10 cm,故選項E正確。 (2)①光路圖如圖。 由n=解得α=。由幾何知識可知,α+β=i=,則光線射到BC面上的入射角為30°,而n=,故i'=。由幾何知識可知,光屏MN上的亮斑與P點間的豎直距離Δy=dtan i'+dsin 30°,代入數(shù)據(jù)可得Δy=d。 ②要使光線不從BC邊射出,則需滿足β≥C 由于sin C= 而n=且α+β= 得 即sin i=sinsin 化簡可得0

11、解析 (1)本題考查振動圖象和波的關系以及波的周期、頻率、波長之間的關系,意在考查考生對這些知識的識記、理解和應用。讀圖可知,波的振幅、周期和質(zhì)點的振幅、周期相同,因此選項B、C正確;再根據(jù)x=0與x=1 cm 處的兩個質(zhì)點的振動圖象可知兩質(zhì)點振動時間相差T+nT,距離相差λ+nλ,因此波長是一系列解,選項A錯誤;根據(jù)v=可得,波速也應該是一系列解,故選項D錯誤。 (2) 因E點為OA的中點,所以入射角 α=30° β=θ=75° 臨界角 C=180°-2α-β =45° OB面恰好發(fā)生全反射,則sin C= 解得n=。 3.答案 (1)ACE　(2) 解析 (1)根

12、據(jù)題意,從圖中可以看出該波波長等于0.16 m,由于周期T>0.20 s,因此在0.20 s時間內(nèi)波向x軸正方向傳播只能是0.5λ,所以周期為0.40 s,波速為v==0.40 m/s,A對、B錯;0.7 s=1.75T,0.12 s=0.3T,t=0時刻位于0.08 m處的質(zhì)點向上振動,t=0.70 s時處于波谷位置,t=0.12 s時介于平衡位置和波峰之間,C對、D錯;波傳播到另一介質(zhì)中后周期不變,波長變?yōu)棣?=v'T=0.32 m,E選項正確。 (2) 過D點作AB邊的法線NN',連接OD,則∠ODN=α為O點發(fā)出的光線在D點的入射角;設該光線在D點的折射角為β,如圖所示。根據(jù)折

13、射定律有 nsin α=sin β ① 式中n為三棱鏡的折射率。 由幾何關系可知 β=60°② ∠EOF=30°③ 在△OEF中有EF=OEsin∠EOF ④ 由③④式和題給條件得OE=2 cm⑤ 根據(jù)題給條件可知,△OED為等腰三角形,有α=30°⑥ 由①②⑥式得n=。 ⑦ 4.答案 (1)ABD　(2)①在AM處出現(xiàn)的亮斑是紅色,在AN處出現(xiàn)的亮斑是紅色與紫色的混合色?、?5+10) cm 解析 (1)經(jīng)過Δt=1.2 s時恰好第三次重復出現(xiàn)題圖所示的波形,則該波的周期為0.6 s,由題圖可知波長為 8 m,可求得波速為 m/s,選項A正確;經(jīng)過0.3 s,即半個周期

14、,質(zhì)點P運動的路程為振幅的2倍,為20 cm,選項B正確;由于波的傳播方向未知,故無法確定0.6 s時質(zhì)點P的振動方向,選項C錯誤;經(jīng)過0.9 s,即一個半周期,波形與半個周期后的波形相同,與題圖所示波形相反,選項D正確。 (2)①設紅光和紫光的臨界角分別為C1、C2。由 sin C1=,得C1=60°;同理,C2=45°,且i=45°=C2

15、 r= 由幾何關系可知tan r= 解得AP1=5 cm 由幾何關系可得△OAP2為等腰直角三角形,得AP2=10 cm 所以P1P2=(5+10) cm。 5.答案 (1)BC　(2)①1.33?、?.75 cm 解析 (1)由題意知,波長為4 m,而最大周期為0.4 s,因此最小速度為10 m/s,選項A錯誤;最小頻率為2.5 Hz,選項B正確;通過平衡位置的質(zhì)點,經(jīng)半個周期一定又通過平衡位置,而最大周期為0.4 s,因此t+0.2 s一定是半周期的整數(shù)倍,因此選項C正確;無論波向哪個方向傳播,坐標原點處的質(zhì)點不會隨波遷移,只能在平衡位置附近往復運動,選項D錯誤。 (2)①由

16、光路圖可知 sin r==0.6,r=37° ∠ODE=53° =d2-Rsin∠ODE=10.5 cm tan∠EDP==3.5 故∠EDP=74° i=180°-∠ODE-∠EDP=53° n==1.33 ②設單色光入射點到OB距離為d d=Rsin C sin C= 解得d=3.75 cm。 6.答案 (1)ACD　(2)1.55 解析 (1)設雙縫間的距離為d,屏幕離雙縫間的距離為L,兩相鄰亮條紋的間距為Δx,照射光的波長為λ,由Δx=可知,要增大兩相鄰條紋的間距,可以改用紅光或減小雙縫間距或?qū)⑵聊幌蜻h離雙縫的位置移動,故選項A、C、D正確,選項B錯誤;將

17、光源向遠離雙縫的位置移動,屏幕和雙縫間的距離保持不變,所以兩相鄰亮條紋的間距不變,故選項E錯誤。 (2)設從光源發(fā)出直接射到D點的光線的入射角為i1,折射角為r1。在剖面內(nèi)作光源相對于反光壁的鏡像對稱點C,連接C、D,交反光壁于E點,由光源射向E點的光線,反射后沿ED射向D點,光線在D點的入射角為i2,折射角為r2,如圖所示。 設液體的折射率為n,由折射定律有 nsin i1=sin r1 ① nsin i2=sin r2 ② 由題意知r1+r2=90°③ 聯(lián)立①②③式得 n2=④ 由幾何關系可知 sin i1= ⑤ sin i2= ⑥ 聯(lián)立④⑤⑥式得n=1.55。 ⑦