（通用版）2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題分層突破練17 振動和波 光學(xué)（含解析）

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1、專題分層突破練17　振動和波　光學(xué) 1. (多選)如圖甲所示,沿波的傳播方向上有六個質(zhì)點(diǎn)a、b、c、d、e、f,相鄰兩質(zhì)點(diǎn)之間的距離均為2 m,各質(zhì)點(diǎn)均靜止在各自的平衡位置。t=0時刻振源a開始做簡諧運(yùn)動,取豎直向上為振動位移的正方向,其振動圖象如圖乙所示,形成的簡諧橫波以2 m/s的速度水平向右傳播。則下列說法正確的是(　　) A.波傳播到質(zhì)點(diǎn)c時,質(zhì)點(diǎn)c開始振動的方向沿y軸正方向 B.0~4 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)b運(yùn)動的路程為12 cm C.4~5 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)d的加速度正在逐漸減小 D.6 s時質(zhì)點(diǎn)e第一次回到平衡位置 E.各質(zhì)點(diǎn)都振動起來后,a與c的振動方向始終相同 2.(多選)一

2、列簡諧波在某均勻介質(zhì)中沿x軸傳播,從x=3 m處的質(zhì)點(diǎn)a開始振動時計(jì)時,圖甲為t0時刻的波形圖且質(zhì)點(diǎn)a正沿y軸正方向運(yùn)動,圖乙為質(zhì)點(diǎn)a的振動圖象,則下列說法正確的是(　　) A.該波的頻率為2.5 Hz B.該波的傳播速率為200 m/s C.該波是沿x軸負(fù)方向傳播的 D.從t0時刻起,a、b、c三質(zhì)點(diǎn)中b最先回到平衡位置 E.從t0時刻起,經(jīng)0.015 s質(zhì)點(diǎn)a回到平衡位置 3.(多選)(2019湖北宜昌統(tǒng)考)如圖所示,實(shí)線是沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t=0時刻的波形圖,虛線是這列波在t=0.2 s時刻的波形圖,已知該波的波速大小是0.8 m/s,則下列說法中正確的是(　　)

3、 A.這列波的波長是14 cm B.這列波的周期是0.15 s C.這列波一定沿x軸負(fù)方向傳播 D.從t=0時刻開始,x=5 cm處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)0.1 s振動到波峰 E.每經(jīng)過0.15 s介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)就沿x軸移動12 cm 4.(多選)下列說法正確的是(　　) A.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,保持入射光的頻率不變,增大雙縫間的距離,干涉條紋間距也增大 B.日落時分,拍攝水面下的景物,在照相機(jī)鏡頭前裝上濾光片,可以使景像更清晰,這是利用了光的偏振原理 C.以接近光速在豎直方向上做高速運(yùn)動的球體,在水平方向上長度變短了 D.用紫外線照射大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會發(fā)出可見光,這是利用

4、紫外線的熒光效應(yīng) E.太陽光經(jīng)過三棱鏡的兩次折射,會發(fā)散成彩色光帶 5. (多選)如圖所示,△OMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面,a、b兩束可見單色光從空氣垂直射入棱鏡底面MN(兩束光關(guān)于OO'對稱),在棱鏡側(cè)面OM、ON上反射和折射的情況如圖所示,下列說法正確的是(　　) A.若光束從玻璃棱鏡中射向空氣,則光束b容易發(fā)生全反射 B.在玻璃棱鏡中,a光的傳播速度小于b光的傳播速度 C.若保持b光入射點(diǎn)位置不同,將光束b順時針旋轉(zhuǎn),則NO面可能有光線射出 D.用a、b光在同樣的裝置做“雙縫干涉”實(shí)驗(yàn),a光的條紋間距大 E.用a、b照射同一狹縫,b光衍射現(xiàn)象更明顯 6. (

5、多選)(2019福建漳州質(zhì)檢)如圖所示,兩個頻率相同、振幅均為A的相干波源在水面上傳播產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象,其中實(shí)線和虛線分別表示兩列波的波峰和波谷,t=0時刻M是波峰與波峰相遇的點(diǎn),下列說法正確的是(　　) A.如果兩個波源頻率不同,也能產(chǎn)生類似的穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象 B.質(zhì)點(diǎn)P和質(zhì)點(diǎn)M在圖示時刻的高度差為2A C.質(zhì)點(diǎn)Q、M是振動加強(qiáng)點(diǎn),再過半個周期,質(zhì)點(diǎn)P、N也成為振動加強(qiáng)點(diǎn) D.質(zhì)點(diǎn)M振動一個周期,其路程為8A E.若質(zhì)點(diǎn)M振動的頻率為2.5 Hz,則從圖示時刻起經(jīng)1.7 s后質(zhì)點(diǎn)M的運(yùn)動方向豎直向下 7.(多選)下列說法正確的是(　　) A.波的圖象表示介質(zhì)中“某個質(zhì)點(diǎn)”在“各個時

6、刻”的位移 B.當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時,觀察到的波頻率變小 C.肥皂泡呈現(xiàn)彩色條紋是光的折射現(xiàn)象造成的 D.狹義相對論認(rèn)為,在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是相同的 E.a、b兩束光照射同一雙縫干涉裝置在屏上得到a光的相鄰亮條紋間距比b光的小,則水對a光的折射率比b光的大 8. (多選)(2019山東濟(jì)寧模擬)如圖所示,O1O2是半圓柱形玻璃體的對稱面和紙面的交線,A、B是關(guān)于O1O2軸等距且平行的兩束不同單色細(xì)光束,從玻璃體右方射出后的光路如圖所示,MN是垂直于O1O2放置的光屏,沿O1O2方向不斷左右移動光屏,可在屏上得到一個光斑P,根據(jù)該光路圖,下列說法正確的是(　

7、　) A.A光的頻率比B光的頻率高 B.A光比B光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 C.在該玻璃體中,A光的速度比B光的速度小 D.在該玻璃體中,A光的臨界角大于B光的臨界角 E.用同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置分別用A、B光做實(shí)驗(yàn),A光的干涉條紋間距大于B光的干涉條紋間距 9.(2019福建師范大學(xué)附中測試)如圖所示,用“插針法”測定一塊兩面不平行的玻璃磚的折射率,以下是幾個主要操作步驟: a.在平木板上固定白紙,將玻璃磚放在白紙上; b.用筆沿玻璃磚的邊緣畫界面AA'和BB'(如圖甲所示); c.在AA'上方豎直插針P1、P2; d.在BB'下方豎直插針P3、P4,使P1、P2、P3、P4在一

8、條直線上如圖甲。 (1)以上步驟有錯誤的是　　　　　(填步驟的字母代號)。? (2)改正了錯誤操作并進(jìn)行正確的操作和作圖后,該同學(xué)作的光路圖如圖乙所示,其中P1、P2垂直于AA',測量出了θ、β的角度,則該玻璃磚的折射率n=　　　　　。? 10.簡諧橫波沿x軸傳播,M是x軸上一質(zhì)點(diǎn),如圖甲是質(zhì)點(diǎn)M的振動圖象。圖乙中實(shí)線是t=3 s時刻的波形圖象,質(zhì)點(diǎn)M位于x=4 m處,虛線是再過Δt時間后的波形圖象。圖乙中兩波峰間距離Δx=7.0 m。求: (1)波速大小和方向; (2)時間Δt。 11.一列簡諧橫波在介質(zhì)中沿x軸正向傳播,波

9、長λ≥80 cm。O和A是介質(zhì)中平衡位置分別位于x=0和x=40 cm處的兩個質(zhì)點(diǎn)。t=0時開始觀測,此時質(zhì)點(diǎn)O的位移y=-8 cm,質(zhì)點(diǎn)A處于y=-16 cm的波谷位置;t=0.5 s時,質(zhì)點(diǎn)O第一次回到平衡位置,而t=1.5 s時,質(zhì)點(diǎn)A第一次回到平衡位置。求: (1)這列簡諧橫波的周期T、波速v和波長λ; (2)質(zhì)點(diǎn)A振動的位移y隨時間t變化的關(guān)系式。 12. (2019湖北高三調(diào)研)如圖所示,某種材料制成的扇形透明磚放置在水平桌面上,光源S發(fā)出一束平行于桌面的光線從OA的中點(diǎn)垂直射入透明磚,恰好經(jīng)過兩次全反射后,垂直O(jiān)

10、B射出,并再次經(jīng)過光源S,已知光在真空中傳播的速率為c,求: (1)材料的折射率n; (2)該過程中,光在空氣中傳播的時間與光在材料中傳播的時間之比。 專題分層突破練17　振動和波　光學(xué) 1.ABE　解析 由振動圖形可知,振動周期為2s,波長為λ=vT=4m;質(zhì)點(diǎn)a開始起振的方向?yàn)閥軸正方向,故波傳播到質(zhì)點(diǎn)c時,質(zhì)點(diǎn)c開始振動的方向也沿y軸正方向,選項(xiàng)A正確;振動傳到b點(diǎn)需要的時間為1s,故在剩下的3s內(nèi),質(zhì)點(diǎn)b通過的路程為6A=12cm,選項(xiàng)B正確;第4s時刻d點(diǎn)在平衡位置向下振動,故4~5s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)d的加速度先增大后減小,選項(xiàng)C錯誤;振動傳到e點(diǎn)需時間4s,故6s時質(zhì)

11、點(diǎn)正好振動一個周期第二次回到平衡位置,選項(xiàng)D錯誤;因ac之間正好相差一個波長的距離,故各質(zhì)點(diǎn)都振動起來后,a與c的振動方向始終相同,選項(xiàng)E正確;故選ABE。 2.BDE　解析 由題圖可知波長λ=8m,周期T=4×10-2s,則頻率f=1T=14×10-2=25Hz,波速為v=λT=84×10-2=200m/s,故A錯誤,B正確;由乙圖可知,t=0時刻,質(zhì)點(diǎn)a的起振方向是向沿y軸負(fù)方向的,而甲圖中質(zhì)點(diǎn)a正沿y軸正方向運(yùn)動,故該波是沿x軸正方向傳播的,故C錯誤;在t0時刻,質(zhì)點(diǎn)a向波峰運(yùn)動,質(zhì)點(diǎn)b向平衡位置運(yùn)動,質(zhì)點(diǎn)c向波谷運(yùn)動,故從t0時刻起,a、b、c三質(zhì)點(diǎn)中b最先回到平衡位置,故D正確;根

12、據(jù)波形平移法得知:質(zhì)點(diǎn)a回到平衡位置,則波傳播的距離為x=3m,所用時間為t=xv=0.015s,故從t0時刻起,經(jīng)0.015s質(zhì)點(diǎn)a回到平衡位置,故E正確;故選BDE。 3.BCD　解析 從題圖可知波長λ=12cm,則波的周期為T=λv=0.120.8s=0.15s,故A錯誤,B正確;由于t=0.2s=43T,0.2s內(nèi)波傳播距離為x=vt=43T×v=43λ=λ+13λ,由圖可知,波由實(shí)線到虛線傳播距離向右平移了12cm-4cm=8cm=23λ,向左平移了4cm-0cm=4cm=13λ,故波沿x軸負(fù)方向傳播,故C正確;根據(jù)平移法可知x=13cm處的波峰經(jīng)過t=(13-5)×10-20.8

13、s=0.1s傳播到x=5cm處,故D正確;波在傳播過程中,質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近上下振動,不隨波遷移,故E錯誤。 4.BDE　解析 根據(jù)條紋間距的公式Δx=Ldλ可知,增大雙縫間的距離d,干涉條紋間距減小,故A錯誤;日落時分拍攝水面下的景物,在照相機(jī)鏡頭前裝上偏轉(zhuǎn)濾光片可以使景象更清晰,這是利用光的偏振現(xiàn)象,故B正確;豎直向上高速運(yùn)動的球在水平方向上長度不變,沿運(yùn)動方向上的長度會變短,選項(xiàng)C錯誤;用紫外線照射時大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會發(fā)出可見光,利用紫外線的熒光效應(yīng),故D正確。太陽光經(jīng)過三棱鏡的兩次折射,由于各種色光的折射率不同,所以折射角也就不同,那么經(jīng)過兩次折射就會發(fā)散成彩色光帶,

14、故E正確;綜上所述本題答案是BDE。 5.ACD　解析 由光路圖看出,b光束在NO面上發(fā)生了全反射,而a光束在MO面上沒有發(fā)生全反射,而入射角相同,說明b光的臨界角小于a光的臨界角,由sinC=1n分析得知,玻璃對a光束的折射率小于b光束的折射率,由v=cn得知,在玻璃磚中a光的傳播速度比b光大,故A正確,B錯誤;玻璃對a光束的折射率小于b光束的折射率,則a光的頻率小于b光的頻率,由c=λf知,a光波長大于b光的波長,則用同樣的裝置做“雙縫干涉”實(shí)驗(yàn)時,根據(jù)Δx=Ldλ知,a光的條紋間距大,故D正確;保持b光入射點(diǎn)位置不變,將光束b順時針旋轉(zhuǎn),則入射角減小,故NO面可能有b光線射出,故C正確

15、;因a光波長大于b光的波長,故兩光照射同一狹縫,a光衍射現(xiàn)象更明顯,故E錯誤;故選ACD。 6.BDE　解析 如果兩個波源頻率不同,不能產(chǎn)生類似的穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象,故A錯誤;在圖示時刻,質(zhì)點(diǎn)M是波峰與波峰疊加,是振動加強(qiáng)點(diǎn),振動加強(qiáng)點(diǎn)的振幅等于兩列波單獨(dú)傳播時振幅的和,質(zhì)點(diǎn)P是波谷與波峰疊加,是振動減弱點(diǎn),位移為0,故質(zhì)點(diǎn)P和質(zhì)點(diǎn)M在圖示時刻的高度差為2A,故B正確;兩列波干涉時,兩列波的波峰與波峰、波谷與波谷相遇處振動始終加強(qiáng),波峰與波谷相遇處振動始終減弱,質(zhì)點(diǎn)Q、M是振動加強(qiáng)點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)P、N是振動減弱點(diǎn),再過半個周期,質(zhì)點(diǎn)P、N還是振動減弱點(diǎn),故C錯誤;質(zhì)點(diǎn)M是振動加強(qiáng)點(diǎn),振動加強(qiáng)點(diǎn)的振幅等

16、于兩列波單獨(dú)傳播時振幅的和,所以質(zhì)點(diǎn)M振動一個周期,其路程為8A,故D正確;若質(zhì)點(diǎn)M振動的頻率為2.5Hz,周期為T=0.4s,由于1.7s=1.6s+0.1s=4T+14T,則從圖示時刻起經(jīng)1.7s后質(zhì)點(diǎn)M的運(yùn)動方向豎直向下,故E正確。 7.BDE　解析 波的圖象表示介質(zhì)中“無數(shù)個質(zhì)點(diǎn)”在“某個時刻”的位移,選項(xiàng)A錯誤;根據(jù)多普勒效應(yīng)可知,當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時,觀察到的波頻率變小,選項(xiàng)B正確;肥皂泡呈現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象造成的,選項(xiàng)C錯誤;狹義相對論認(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)D正確;a、b兩束光照射同一雙縫干涉裝置在屏上得到a光的相鄰亮條紋間距比b光的

17、小,根據(jù)Δx=ldλ,則a的波長較小,頻率較大,則水對a光的折射率比b光的大,選項(xiàng)E正確;故選BDE。 8.BDE　解析 由題圖可知,B光的偏折程度比A光大,則B光的折射率大于A光的折射率,說明B光的頻率較大,由c=λf知,A光的波長較長,所以A光比B光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象,故B正確,A錯誤;根據(jù)v=cn、臨界角公式sinC=1n、A光的折射率較小可知,在該玻璃體中,A光的速度比B光的速度大,A光的臨界角大于B光的臨界角,故D正確,C錯誤;用同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置分別以A、B光做實(shí)驗(yàn),根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Δx=Ldλ知,干涉條紋的間距與波長成正比,則A光的干涉條紋間距大于B光的干涉條紋間距,

18、故E正確。 9.答案 (1)b、d　(2)cosθcosβ 解析 (1)由用“插針法”測定玻璃磚的折射率實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)可知,不能用玻璃磚的光學(xué)面邊界代替直尺,可知b步驟錯誤;P3、P4與P1、P2不在同一直線上,故d步驟錯誤。 (2)n=sinisinr=sin(90°-θ)sin(90°-β)=cosθcosβ。 10.答案 (1)43 m/s,沿x軸負(fù)向　(2)Δt=6n+214 s(n=1,2,3,…) 解析 從題圖中可得周期和波長,根據(jù)v=λT,可得波速;根據(jù)時間與周期的關(guān)系即可解得Δt。 (1)由題意知T=6s,λ=8m 則波速大小為:v=λT=43m/s t=3s

19、時,質(zhì)點(diǎn)M向下振動,所以波沿x軸負(fù)向傳播。 (2)由題意知, Δt=nT+Δxv(n=1,2,3,…) 代入數(shù)據(jù)得Δt=6n+214s(n=1,2,3,…) 11.答案 (1)T=6.0 s　v=0.4 m/s　x=2.4 m (2)y=0.16sinπ3t+32π m 解析 (1)設(shè)振動周期為T,由于質(zhì)點(diǎn)A在0到1.5s內(nèi)由負(fù)最大位移處第一次回到平衡位置,經(jīng)歷的是四分之一周期,故振動周期為:T=6.0s; 由于質(zhì)點(diǎn)OA距離d=0.40m小于半個波長,且波沿x軸正向傳播,O在t=0.5s 時回到平衡位置,而t=1.5s時A緊接著回到平衡位置,可知波從O傳到A的時間為:Δt=1.0

20、s 故此簡諧波的傳播速度: v=dΔt=0.40m/s 據(jù)波長、波速和周期的關(guān)系,可得該波的波長:λ=vT=2.4m (2)設(shè)質(zhì)點(diǎn)A的位移隨時間變化的關(guān)系式為: y=Asin2πTt+φ0=Asinπ3t+φ0 已知t=0時,y=-0.16m,有:y=Asinφ0=-0.16m t=1.5s時,y=0,有: y=Asinπ2+φ0=0 聯(lián)立解得:φ0=32πrad,A=0.16m 因此質(zhì)點(diǎn)A的位移隨時間變化的關(guān)系為:y=0.16sinπ3t+32πm 12.答案 (1)2　(2)1∶4 解析 (1)光路如圖所示, 由折射定律sinC=1n 而OF=R2,故sinC=12(即C=30°) 所以該材料的折射率n=2 (2)光在空氣中傳播的路程s1=2SF 由幾何關(guān)系∠OSF=30° 所以s1=Rcos30°×2=32R×2=3R,則時間為:t1=s1c=3Rc 光在介質(zhì)中傳播的路程s2=4FD=23R,則時間為:t2=s2v=s2nc=2·23Rc 則時間之比為:t1∶t2=1∶4 12