專題檢測卷專題八振動(dòng)和波動(dòng) 光及光的本性

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1、溫馨提示： 此套題為Word版，請按住Ctrl,滑動(dòng)鼠標(biāo)滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看 比例，答案解析附后。關(guān)閉Word文檔返回原板塊。 專題檢測卷（十六） 振動(dòng)和波動(dòng)光及光的本性 （45分鐘100分） 1. （17分）（2013 ?西城區(qū)二模）⑴鋪設(shè)鐵軌時(shí)，每兩根鋼軌接縫處都必須留有一 定的間隙,勻速運(yùn)行列車經(jīng)過軌端接縫處時(shí)，車輪就會(huì)受到一次沖擊。由于每一 根鋼軌長度相等,所以這個(gè)沖擊力是周期性的，列車受到周期性的沖擊做受迫振 動(dòng)。普通鋼軌長為12.6m，列車固有振動(dòng)周期為0.315 s。下列說法正確的是 （） A. 列車的危險(xiǎn)速率為40 m/s B. 列車過橋需要減速，是為了防止列車

2、發(fā)生共振現(xiàn)象 C. 列車運(yùn)行的振動(dòng)頻率和列車的固有頻率總是相等的 D. 增加鋼軌的長度有利于列車高速運(yùn)行 （2）如圖所示，由某種透明物質(zhì)制成的百角三棱鏡ABC，折射率為n, ZA=30°O 一 細(xì)束光線在紙面內(nèi)從O點(diǎn)射入棱鏡,光線與AB面間法線的夾角為a ,通過觀察此 時(shí)無光線從AC面射出，有光線垂直于BC從棱鏡射出。稍減小a角，則可以觀察 到有光線從AC面射出。求： ① 該透明物質(zhì)的折射率n; ② 光線與AB面垂線間的夾角a的正弦值。 2. （17分）（2013 ?寶雞二模）（1）如圖所示是一列簡諧波在t=0時(shí)的波形圖像，波 速為v=10m/s,此時(shí)波恰傳到I點(diǎn),下列說法中正

3、確的是（） A. 此列波的周期為T=0.4s B. 質(zhì)點(diǎn)B、F在振動(dòng)過程中位移總是相等 C. 質(zhì)點(diǎn)I的起振方向沿y軸負(fù)方向 D. 當(dāng)t=5.1s時(shí),x=10m的質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置處 E. 質(zhì)點(diǎn)A、C、E、G、I在振動(dòng)過程中位移總是相同 （2）（2013 ?新課標(biāo)全國卷11）如圖,三棱鏡的橫截面為百角三角形ABC, ZA= 30°，/B=60°。一束平行于AC邊的光線自AB邊的P點(diǎn)射入三棱鏡，在AC邊發(fā) 生反射后從BC邊的M點(diǎn)射出，若光線在P點(diǎn)的入射角和在M點(diǎn)的折射角相等。 ①求三棱鏡的折射率; ②在三棱鏡的AC邊是否有光線透出?寫出分析過程。（不考慮多次反射）

4、 3. （17 分）（2013 ?唐山二模）⑴有一列簡諧橫波在彈性介質(zhì)中 略…―六 沿x軸正方向以速率v=10m/s傳播,某時(shí)刻的波形如圖所示，把一o'：土杯3 此時(shí)刻作為零時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)方程為y=m。 （2） 一列沿x軸負(fù)方向傳播的橫波在t=0時(shí)的波形如圖所示，已知t=0.7s時(shí),P點(diǎn) 第二次出現(xiàn)波峰。試計(jì)算： y/m ① 這列波的傳播速度多大？ ② 從t=0時(shí)刻起，經(jīng)多長時(shí)間Q點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰？ ③ 當(dāng)Q點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰時(shí),P點(diǎn)通過的路程為多少？ 4. （24 分）（2013 -濰坊二模）⑴如圖所示，一個(gè)半徑為R的「透 明球體放置在水平面上，一束藍(lán)光從A點(diǎn)沿水

5、平方向射入球體 后經(jīng)B點(diǎn)射出，最后射到水平面上的C點(diǎn)。已知OA蛀,該球體對藍(lán)光的折射率為 5。則它從球面射出時(shí)的出射角。=;若換用一束紫光同樣從A點(diǎn)射向 該球體，則它從球體射出后落到水平面上形成的光點(diǎn)與C點(diǎn)相比，位置 （選填“偏左”“偏右”或“不變”）。 （2）如圖所示是一列簡諧橫波上A、B兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距 離乙x=4.0m,波長大于3.0 m,求這列波的傳播速度。 5.（25分）（1）如圖所示，一列簡諧波在均勻介質(zhì)中傳播，圖甲表示t=0時(shí)刻的波形 圖，圖乙表示圖甲中P質(zhì)點(diǎn)從t=0時(shí)刻開始的振動(dòng)圖像，則這列波（） A. 從左向右傳播 B. 波

6、的頻率為2 Hz C. 波速為4 m/s D. P質(zhì)點(diǎn)和D質(zhì)點(diǎn)在振動(dòng)過程中同一時(shí)刻位移總相同 (2) 一列簡諧波在x軸上傳播，其波形圖如圖所示，其中實(shí)線、虛線分別表示 t]=0,t「0.05s時(shí)的波形，求： ① 這列波的波速。 ② 若波速為280m/s,其傳播方向如何?此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P從圖中位置運(yùn)動(dòng)至波谷位置的 最短時(shí)間是多少？ 答案解析 1. 【解析】⑴選A、。?；疖囋谛旭傔^程中與鐵軌間隙的碰撞，給火車施加了一 個(gè)周期性的驅(qū)動(dòng)力，要使火車不發(fā)生危險(xiǎn)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的周期遠(yuǎn)離火車的固有周 期，因固有周期T°=0.315s,所以驅(qū)動(dòng)力周期T=T°=0.315s時(shí)使火車發(fā)生共振，振幅

7、 最大，最為危險(xiǎn)，則由T=二得危險(xiǎn)速度v=m= - ："'=40m/s,所以A項(xiàng)正確。列車過橋 v T 0.315 s 時(shí)應(yīng)防止橋梁發(fā)生共振導(dǎo)致橋梁坍塌，而不是防止列車發(fā)生共振,基本的做法是 減小火車速度,所以B項(xiàng)錯(cuò)誤。物體受迫振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)頻率總等于驅(qū)動(dòng)力的頻率, 與物體的固有頻率無關(guān)，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤。增加鐵軌的長度，使驅(qū)動(dòng)力頻率遠(yuǎn)離火 車的固有頻率,是提高火車車速的一種措施，所以D項(xiàng)正確。 ⑵①由題意知光線恰好在AC面發(fā)生全反射,反射光線垂直于BC面從棱鏡射出， 光路如圖所示。設(shè)全反射臨界角為C,由幾何關(guān)系有：。=。］=。2=60° , 又因sinC=_,解得n=^-i n 3

8、 ②由幾何關(guān)系有Y =30° ,由折射定律知n=!_1 siny 解得：sina=— 答案：(1)A、D (2)①三②己 3 3 2. 【解析】⑴選A、B、C。從圖像中可以看出，波長為入=4m，周期T=」=0.4s,A 對;質(zhì)點(diǎn)B、F是同處在波峰的兩個(gè)點(diǎn)，它們的振動(dòng)步調(diào)完全相同，在振動(dòng)過程中 位移總是相等,B對;各點(diǎn)的起振方向都一樣，此時(shí)I點(diǎn)剛起振且起振方向沿y軸 負(fù)方向，C對；當(dāng)t=5.1s時(shí),x=10m的質(zhì)點(diǎn)處于負(fù)的最大位移處,D錯(cuò);從圖像中可 以看出質(zhì)點(diǎn)A、C、E、G、I在該時(shí)刻的位移都是零，由于波的傳播方向是向右的, 容易判斷出質(zhì)點(diǎn)A、E、I的速度方向是向下的,而質(zhì)點(diǎn)C、G的

9、速度方向是向上 的,因而這五個(gè)點(diǎn)的位移不總是相同,E錯(cuò)。 (2)①光路如圖所示，設(shè)光線在P點(diǎn)的入射角為i,折射角為r,因光線平行AC射 入，所以i=60°,由折射定律得，對于P處折射有sini二nsinr，對于M處折射有 nsinr'=sini,所以 r=r',又 OO'//AC,匕MNC=r',匕ANP=匕MNC=r,根據(jù)三角形 的外角等于不相鄰的兩內(nèi)角之和，得r=30 ° ,所以n二二孔邑 sinr A ~' \N C ②發(fā)生全反射的臨界角C滿足sinC=W,由圖可知，在N處反射的入射角i 〃二 60°,即sini 〃二￡所以入射角i 〃 >C,符合發(fā)生全反射的條件，在AC邊沒有光

10、線 透出。 答案：(1)A、B、C (2)①，乙 ②見解析 3. 【解析】⑴由題圖讀出波長和振幅，由波速公式v=Af求出頻率，由②=2nf 得出角速度，由于質(zhì)點(diǎn)A開始時(shí)刻向下振動(dòng)，故將相關(guān)數(shù)據(jù)代入y=-AsinE可得 答案。A=0.5m,②二三二20 n ,所以 y=-0.5sin20 n tm (2)①由圖示：這列波的波長久二4m 又：八 t二-T=0.7 s 4 得 T=0.4s 由波速公式：v二二二三二10m/s T 0.4 s ②第一個(gè)波峰到Q點(diǎn)的距離為x=11m,振動(dòng)傳到Q點(diǎn)需2.5個(gè)周期，因質(zhì)點(diǎn)起振方 向向上，第一次到達(dá)波峰再需-周期，故t=2.5T+-T=1.1

11、s 4 4 ③ 振動(dòng)傳到P點(diǎn)需一個(gè)周期，所以當(dāng)Q點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰時(shí),P點(diǎn)已振動(dòng)了 2—個(gè)周 2 4 期，則P點(diǎn)通過的路程為s=2- x 4A=9A=0.9m。 4 答案：（1）-0.5sin20n t ⑵① 10m/s ② 1.1 s ③ 0.9 m 【方法技巧】橫波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向判斷“三法” ⑴“上、下坡”法：沿著波的傳播方向，“上坡”時(shí)質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，“下坡”時(shí) 質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)。 fy/cm ⑵同側(cè)法：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在波的圖像的同一側(cè)。 I 。土一 的傳播方向 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向 ⑶微平移法：沿波的傳播方向?qū)⒉ǖ膱D像進(jìn)行一微小平移，再由x軸上某一位

12、 置的兩波形曲線上的點(diǎn)來判斷。 ,y/cm —V 么5平移后的波形 /時(shí)刻波形 4. 【解析】⑴根據(jù)OA三可知入射角為30° ,由折射定律可得它從球面射出時(shí)的 出射角0=60。。若換用一束紫光同樣從A點(diǎn)射向該球體，由于紫光的折射率大 于藍(lán)光的折射率，則它從球體射出后落到水平面上形成的光點(diǎn)與C點(diǎn)相比，位置 偏左。 ⑵由振動(dòng)圖像可知,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期T=0.4s ①若該波從質(zhì)點(diǎn)A傳到質(zhì)點(diǎn)B,取t=0時(shí)刻分析，質(zhì)點(diǎn)A經(jīng)平衡位置向上振動(dòng)，質(zhì) 點(diǎn)B處于波谷,則^x=n入+一入（n=0、1、2、3...） 4 所以該波波長為入==一 m（n=0、1、2、3...） 4n+ 1 4n+ 1

13、因?yàn)橛腥耄?.0m的條件，所以取n=0、1 當(dāng) n=0 時(shí)，入 i=16m,波速 V]=?=40m/s 當(dāng) n=]時(shí)，入 2=3.2m，波速 v2^=8-0m/s ②若該波從質(zhì)點(diǎn)B傳到質(zhì)點(diǎn)A,取t=0時(shí)刻分析，質(zhì)點(diǎn)A經(jīng)平衡位置向上振動(dòng)，質(zhì) 點(diǎn)B處于波谷，Ax=n入+上入（n=0、1、2、3.） 4 所以該波波長為入=二^=一 m（n=0、1、2、3...） 4n+3 4n4-3 因?yàn)橛腥耄?.0m的條件，所以取n=0 當(dāng)n=0時(shí)，入「專m, 波速v「?=坦m/s 答案：（1）60° 偏左（2）見解析 【變式備選】（2013 ?長春二模）⑴關(guān)于振動(dòng)和波動(dòng)，下列說法正確的是（） A. 單擺

14、做簡諧運(yùn)動(dòng)的周期與擺球的質(zhì)量有關(guān) B. 部隊(duì)過橋不能齊步走而要便步走，是為了避免橋梁發(fā)生共振現(xiàn)象 C. 在波的干涉中，振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)位移不一定始終最大 D. 各種波均會(huì)發(fā)生偏振現(xiàn)象 E. 只有橫波才能發(fā)生干涉現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生干涉現(xiàn)象 （2）如圖所示,OBCD為半圓柱體玻璃的橫截面，OD為直徑,一 束由紅光和紫光組成的復(fù)色光沿AO方向從真空斜射入玻璃次、C點(diǎn)為兩單色光的射出點(diǎn)（設(shè)光線在B、C處未發(fā)生全反射）。已知從B點(diǎn) 射出的單色光由O到B的傳播時(shí)間為t。 ① 若OB、OC兩束單色光在真空中的波長分別為入b、入c，試比較入b、入c的大?。ú?必說明理由）； ② 求從C點(diǎn)射出的單色光由

15、O到C的傳播時(shí)間tc。 【解析】⑴選B、C。由T=2 n，'-知,A錯(cuò)誤;為防止橋的固有頻率與人齊步走的 頻率接近，發(fā)生共振,故要求便步走,B正確；振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的振幅加大，但仍處于振 動(dòng)之中，位移在不停變化,C正確；偏振是橫波特有的現(xiàn)象,D錯(cuò)誤;橫波和縱波都 可以發(fā)生干涉現(xiàn)象，故E錯(cuò)誤。 ⑵①由于OB偏折比OC偏折更多，所以入B＜入c。 ②如圖，作界面OD的法線MN,設(shè)圓柱體直徑為由入射角為。，折射角分別為Ob、 0C,連接 DB、DC, 由折射定律得 n=— C 日in :- %=氣=二 sin0E=sinOc 所以tC=t

16、答案：(1)B、C (2)①入/入。②t 5. 【解析】⑴選A、B。由振動(dòng)圖像可判斷t=0時(shí)刻P質(zhì)點(diǎn)是向下振動(dòng)的，即在 簡諧波圖像上的P質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向是向下的，由此判定波是從左向右傳播的,A正 確;質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)一個(gè)周期，波在介質(zhì)中要傳播一個(gè)波長，由振動(dòng)圖像看出，質(zhì)點(diǎn)P 振動(dòng)周期T=0.5s，則振動(dòng)頻率即波的頻率f===2Hz,B正確；由波的圖像可知，波長 入=6m，則波速為：vf f=12m/s,C錯(cuò)誤；由于P、D兩質(zhì)點(diǎn)相距半個(gè)波長,在振動(dòng) 過程中它們的振動(dòng)步調(diào)總相反，位移和速度總是等大反向，故D錯(cuò)誤。 ⑵①題目沒有指明波的傳播方向，因此有左、右傳播方向兩種可能性。 若波向右傳播，則在△t

17、=0.05s內(nèi)傳播的距離 △ x =(n+-)入，n=0、1、2、... 4 此時(shí)波速的通式為 v===(n+-) x^_=(160n+40)m/s, △t 4 0.05 n=0、1、2、. 若波向左傳播，則在△t=0.05s內(nèi)傳播的距離 △ x=(n+二)入，n=0、1、2、... 4 此時(shí)波速的通式為： v=±=(160n+120)m/s,n=0、1、2、... ②若波速v=280m/s ,在^七=0.05s內(nèi)傳播的距離為△ x=v ?△ t=280 x 0.05 =14(m)=—即傳播方向向左。 4 由波形知，波再向左傳△ x=7m，可使P點(diǎn)第一次到達(dá)波谷位置^ t，=——s=2.5 x 230 10-2s 答案：(1)A、B (2)①向右 v=(160n+40)m/s,n=0、1、2、… 向左 v=(160n+120)m/s,n=0、1、2、... ②向左 2.5x10-2s 【方法技巧】求波的多解問題的三種方法 ⑴如果是由于時(shí)間的周期性，則應(yīng)寫出時(shí)間與周期的關(guān)系式； ⑵如果是由于空間的周期性，則應(yīng)寫出距離與波長的關(guān)系式； ⑶如果是由于雙向性，則應(yīng)分兩種情況討論。 對于有限制條件的問題，要在解出通式以后再限制解,可避免漏解。 關(guān)閉Word文檔返回原板塊