2019屆高考物理二輪專題復(fù)習(xí) 專題十 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 光學(xué)限時(shí)檢測(cè).doc

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專題十　機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 光學(xué)(選修3-4模塊) 1.(2018陜西榆林二模)(1)(5分)電磁波已廣泛運(yùn)用于很多領(lǐng)域.下列關(guān)于電磁波的說法正確的是　　　　.(填正確答案標(biāo)號(hào).選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分.每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分) A.電磁波也能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象 B.常用的遙控器通過發(fā)出紫外線脈沖信號(hào)來遙控電視機(jī) C.根據(jù)多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度 D.光在真空中運(yùn)動(dòng)的速度在不同慣性系中測(cè)得的數(shù)值可能不同 E.機(jī)械波、電磁波都滿足v=λf,式中三參量依次為波速、波長(zhǎng)、 頻率 (2)(10分)如圖所示,一透明半圓柱體的折射率n=2、半徑R=0.4 m、長(zhǎng)L=1.2 m,一平行光束從半圓柱體的矩形表面垂直射入,從部分柱面有光線射出.求: ①光在半圓柱體中出射時(shí)的臨界角θ; ②有光線射出的柱面的面積S(結(jié)果保留一位有效數(shù)字). 解析:(1)衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象,故電磁波能發(fā)生衍射現(xiàn)象,A正確.遙控器是通過發(fā)出的紅外線脈沖信號(hào)遙控電視機(jī)的,B錯(cuò)誤.根據(jù)多普勒效應(yīng),當(dāng)天體相對(duì)地球運(yùn)動(dòng)時(shí),我們接收到來自天體的電磁波頻率發(fā)生變化,根據(jù)其變化可判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)地球的運(yùn)動(dòng)速度,C正確.光在真空中的速度是定值,在任何慣性系中測(cè)出的數(shù)值都相同,D錯(cuò)誤.波速的計(jì)算公式v=λf,對(duì)機(jī)械波和電磁波通用,E正確. (2)①設(shè)由A點(diǎn)射入的光射在柱面的B點(diǎn)恰好發(fā)生全反射,如圖所示,由折射定律有 sin θ=1n解得θ=π6. ②由幾何關(guān)系有∠O′OB=θ 又S=2RθL 解得S≈0.5 m2. 答案:(1)ACE　(2)①π6?、?.5 m2 2.(2018湖北部分重點(diǎn)中學(xué)二模)(1)(5分)如圖(甲)所示是一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖,P是離原點(diǎn)x1=2 m的一個(gè)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn),Q是離原點(diǎn)x2=4 m的一個(gè)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn),此時(shí)離原點(diǎn)x3= 6 m的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)剛剛要開始振動(dòng).圖(乙)是該簡(jiǎn)諧波傳播方向上的某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像(計(jì)時(shí)起點(diǎn)相同).由此可知　　　　.(填正確答案標(biāo)號(hào).選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分.每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分) A.這列波的波長(zhǎng)λ=4 m B.這列波的周期T=3 s C.這列波的傳播速度v=2 m/s D.這列波的波源起振方向?yàn)橄蛏? E.圖(乙)可能是圖(甲)中質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像 (2)(10分)某公園的湖面上有一伸向水面的觀景臺(tái),截面圖如圖所示,觀景臺(tái)下表面恰好和水面相平,A為觀景臺(tái)右側(cè)面在湖底的投影,水深H=8 m.在距觀景臺(tái)右側(cè)面s=4 m處有一可沿豎直方向移動(dòng)的單色點(diǎn)光源P,現(xiàn)該光源從距水面高h(yuǎn)=3 m處向下移動(dòng),在接近水面的過程中,觀景臺(tái)水下部分被照亮的最近距離為AB,若AB=6 m,求: ①水的折射率n; ②求觀景臺(tái)水下部分被照亮的最遠(yuǎn)距離AC(計(jì)算結(jié)果可以保留根號(hào)). 解析:(1)由圖(甲)讀出波長(zhǎng)λ=4 m,由圖(乙)讀出周期T=2 s,則波速v=λT=2 m/s,故A,C正確,B錯(cuò)誤;波源的起振方向與x3=6 m的質(zhì)點(diǎn)t=0時(shí)刻的振動(dòng)方向相同,簡(jiǎn)諧波沿x軸正方向傳播,則知x3=6 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0時(shí)刻的振動(dòng)方向向下,則波源的起振方向向下,故D錯(cuò)誤;由圖(乙)看出,t=0時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過平衡位置向上,而圖(甲)中,Q點(diǎn)也經(jīng)過平衡位置向上運(yùn)動(dòng),故(乙)圖可能是圖(甲)中質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像,故E正確. (2)①如圖所示, 從P點(diǎn)射向O點(diǎn)的光線經(jīng)水面折射后射向B點(diǎn),則 sin α=OOPO=ss2+h2=442+32=0.8 sin β=ABOB=662+82=0.6 所以水的折射率n=sinαsinβ=43. ②從O′點(diǎn)射向O點(diǎn)的光經(jīng)O點(diǎn)折射后射向C點(diǎn),此時(shí)入射角達(dá)到最大,為90,則∠AOC=C 由sin C=1n=ACAC2+H2=34 可得AC=2477 m. 答案:(1)ACE　(2)①43?、?477 m 3.(2018湖南長(zhǎng)沙模擬)(1)(5分)如圖,一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸方向傳播.實(shí)線為t=0時(shí)的波形圖,此時(shí)x=4 m的質(zhì)點(diǎn)M速度方向沿y軸正方向.虛線為t=0.6 s時(shí)的波形圖.關(guān)于該簡(jiǎn)諧波,下列說法正確的是　　　　.(填正確答案標(biāo)號(hào).選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分.每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分) A.這列波的波長(zhǎng)是10 m B.這列波沿著x軸正方向傳播 C.該簡(jiǎn)諧波的最小頻率為1.25 Hz D.該簡(jiǎn)諧波的最小傳播速度為10 m/s E.t=0.8 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)M可能會(huì)到達(dá)x=0的位置 (2)(10分)如圖所示是一個(gè)半球形透明物體的俯視圖,現(xiàn)有一束細(xì)單色光沿半徑OA方向入射,保持入射方向不變,不考慮光線在透明物體內(nèi)部的二次反射和折射. ①將細(xì)光束平移到距O點(diǎn)23R處的B點(diǎn),此時(shí)透明體左側(cè)恰好不再有光線射出,求透明體對(duì)該單色光的折射率; ②若細(xì)光束平移到距O點(diǎn)0.5R處,求出射光線與OA軸線的交點(diǎn)距O點(diǎn)的距離?[可能用到的公式sin (A+B)=sin Acos B+cos Asin B, sin (A-B)=sin Acos B-cos Asin B] 解析:(1)由圖像可知,波長(zhǎng)為λ=8 m,故A錯(cuò)誤;t=0時(shí)x=4 m的質(zhì)點(diǎn)M速度方向沿y軸正方向,波形向右平移,所以這列波沿著x軸正方向傳播,故B正確;由題圖知(n+34)T=0.6 s,所以周期為T=2.44n+3 s,頻率為f=1T=4n+32.4 Hz(n=0,1,2,3,…).當(dāng)n=0時(shí)頻率最小,fmin=32.4 Hz=1.25 Hz,故C正確;波速為v=λf=4n+30.3 m/s,當(dāng)n=0時(shí)波速最小,且為vmin=10 m/s,故D正確;簡(jiǎn)諧橫波沿x軸方向傳播時(shí),介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)只上下振動(dòng),不隨波向前遷移,所以質(zhì)點(diǎn)M不會(huì)到達(dá)x=0的位置,故E錯(cuò)誤. (2)①如圖(甲)所示,光束由B處水平射入,在D處發(fā)生全反射,∠ODB為臨界角,由幾何關(guān)系有sin C=23 又sin C=1n, 解得n=1sinC=1.5. ②如圖(乙)所示,光束由E點(diǎn)水平射入,在F點(diǎn)發(fā)生折射,入射角 ∠OFE=α,折射角∠NFG=β 折射率n=sinβsinα=1.5,sin α=12 解得sin β=34 由幾何關(guān)系可知∠GOF=α,∠OGF=β-α; 由正弦定理可得OGsin(π-β)=Rsin(β-α) 則OG=3(33+7)10R. 答案:(1)BCD　(2)①1.5?、?(33+7)10R 4.(2018海南模擬)(1)(5分)下列關(guān)于光的說法中正確的是　　　. (填正確答案標(biāo)號(hào).選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分.每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分) A.雨后彩虹是由于太陽(yáng)光入射到水滴中發(fā)生全反射形成的 B.泊松亮斑的發(fā)現(xiàn)支持了光的波動(dòng)說 C.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,用紅光代替黃光作為入射光可減小干涉條紋的間距 D.在潛水員看來,岸上的所有景物都出現(xiàn)在一個(gè)倒立的圓錐里 E.光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)發(fā)生折射是因?yàn)楣庠诓煌橘|(zhì)中的傳播速度不同 (2)(10分)機(jī)械橫波某時(shí)刻的波形圖如圖所示,波沿x軸正方向傳播,質(zhì)點(diǎn)P的坐標(biāo)x=0.32 m.從此時(shí)刻開始計(jì)時(shí), ①若每間隔最小時(shí)間0.4 s重復(fù)出現(xiàn)波形圖,求波速; ②若P點(diǎn)經(jīng)0.4 s第一次達(dá)到正向最大位移,求波速; ③若P點(diǎn)經(jīng)0.4 s到達(dá)平衡位置,求波速. 解析:(1)雨后彩虹是由于太陽(yáng)光入射到水滴中發(fā)生折射形成的,故A錯(cuò)誤;泊松亮斑是光照射到很小的圓形障礙物上形成的,影子的中間出現(xiàn)一個(gè)亮斑,是光的衍射現(xiàn)象,故B正確;在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,用紅光代替黃光后,波長(zhǎng)變長(zhǎng),則導(dǎo)致干涉條紋的間距增大,故C錯(cuò)誤;水面上所有的光進(jìn)入水中時(shí)經(jīng)過折射,最大的折射角為全反射臨界角,人眼認(rèn)為光是沿直線傳播的,所以在潛水員看來,岸上的所有景物都出現(xiàn)在一個(gè)頂角為臨界角2倍的倒立的圓錐里,故D正確;光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)發(fā)生折射是因?yàn)楣庠诓煌橘|(zhì)中的傳播速度不同,故E正確. (2)①依題意,周期T=0.4 s, 波速v=λT=0.80.4 m/s=2 m/s. ②波沿x軸正方向傳播, Δx=0.32 m-0.2 m=0.12 m 則波速v=ΔxΔt=0.120.4 m/s=0.3 m/s. ③波沿x軸正方向傳播,若P點(diǎn)恰好第一次到達(dá)平衡位置,則Δx= 0.32 m, 由周期性可知波傳播的可能距離 Δx=(0.32+λ2n)m(n=0,1,2,3…) 可能波速v=ΔxΔt=0.32+0.82n0.4 m/s=(0.8+n) m/s(n=0,1,2,3…). 答案:(1)BDE　(2)①2 m/s?、?.3 m/s ③(0.8+n)m/s(n=0,1,2,3,…) 5.(2018河北石家莊二模)(1)(5分)下列說法中正確的是　　　　. (填正確答案標(biāo)號(hào).選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分.每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分) A.如圖(甲)所示,小球在傾角很小的光滑斜面上來回運(yùn)動(dòng),小球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) B.如圖(乙)所示,a是一束白光,射向半圓玻璃磚的圓心O,經(jīng)折射后發(fā)生色散,最左側(cè)為紫光,最右側(cè)為紅光 C.如圖(丙)所示為雙縫干涉示意圖,雙縫間距d越大,相鄰亮條紋間距越大 D.如圖(丁)所示為光導(dǎo)纖維示意圖,內(nèi)芯的折射率比外套的折射率大 E.如圖(戊)所示為單色光單縫衍射示意圖,如果換成白光,屏上得到的條紋是彩色的 (2)(10分)如圖所示,a,b,c,d是均勻介質(zhì)中x軸上的四個(gè)質(zhì)點(diǎn).相鄰兩點(diǎn)的間距依次為2 m,4 m和6 m,一列簡(jiǎn)諧橫波以2 m/s的波速沿x軸正向傳播,在t=0時(shí)刻到達(dá)質(zhì)點(diǎn)a處,質(zhì)點(diǎn)a由平衡位置開始豎直向下運(yùn)動(dòng),t=3 s 時(shí)質(zhì)點(diǎn)a第一次到達(dá)最高點(diǎn),此時(shí)位移為2 cm.求 ①?gòu)?時(shí)刻開始到質(zhì)點(diǎn)d第一次到達(dá)最高點(diǎn)所需時(shí)間及此過程中質(zhì)點(diǎn)b通過的路程; ②質(zhì)點(diǎn)d第一次到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)質(zhì)點(diǎn)b的位移. 解析:(1)小球在左右對(duì)稱的兩個(gè)斜面上來回滾動(dòng)時(shí),小球受到的力與位移不成正比,不屬于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;a是一束白光,射向半圓玻璃磚的圓心O,經(jīng)折射后發(fā)生色散,由于紫光的折射率大于紅光,因此最左側(cè)為紫光,最右側(cè)為紅光,故B正確;根據(jù)干涉條紋間距公式Δx= Ldλ,雙縫間距d越大,相鄰亮條紋間距越小,故C錯(cuò)誤;依據(jù)光的全反射條件可知,內(nèi)芯的折射率比外套的折射率大,故D正確;如果換成白光,因白光是各種色光組合而成的,因波長(zhǎng)不同,導(dǎo)致屏上得到的條紋間距不同,因此是彩色的,故E正確. (2)①波從a傳到d的時(shí)間為t1=xadv=122 s=6 s 波剛傳到d時(shí),質(zhì)點(diǎn)d的振動(dòng)情況與波剛傳到a時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)情況相同,d點(diǎn)再經(jīng)過t2=3 s第一次到達(dá)最高點(diǎn),故有Δt=t1+t2=9 s 根據(jù)質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)情況,可知,該波的周期T=4 s 由λ=vT得波長(zhǎng)λ=8 m, 波經(jīng)t3=1 s傳到b, b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為Δt′=Δt-t3=8 s=2T 所以此過程中質(zhì)點(diǎn)b通過的路程為 s=8A=16 cm. ②d運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),波形圖如圖,由此可知b點(diǎn)的位移為0. 答案:(1)BDE　(2)①9 s　16 cm?、? 6.(2018貴州遵義二模)(1)(5分)如圖所示為一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖,質(zhì)點(diǎn)P的x坐標(biāo)為2 m.已知質(zhì)點(diǎn)P連續(xù)2次經(jīng)過平衡位置的時(shí)間間隔為0.2 s.下列說法正確的是　　 　　.(填正確答案標(biāo)號(hào).選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分.每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分) A.該波的波速為10.0 m/s B.該波的頻率為5.0 Hz C.x坐標(biāo)為13 m的質(zhì)點(diǎn)在t=1.5 s時(shí)恰好位于波谷 D.質(zhì)點(diǎn)P從該時(shí)刻經(jīng)0.5 s時(shí)間沿x軸運(yùn)動(dòng)到x坐標(biāo)為7 m的位置 E.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P位于波峰時(shí),x坐標(biāo)為19 m的質(zhì)點(diǎn)恰好位于平衡位置 (2)(10分)如圖所示,三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面,∠B=60,∠C=45.一寬度為d的平行單色光束,以45的入射角從AB面射入介質(zhì)中.該介質(zhì)的折射率n=2.求從介質(zhì)的另一面射出的光束的寬度. 解析:(1)質(zhì)點(diǎn)P連續(xù)2次經(jīng)過平衡位置的時(shí)間間隔為0.2 s,則周期為0.4 s,由圖可知,該波的波長(zhǎng)是4 m,所以波速v=λT=40.4 m/s=10.0 m/s,故A正確;頻率f=1T=10.4 Hz=2.5 Hz,故B錯(cuò)誤;x坐標(biāo)為13 m的質(zhì)點(diǎn)與P點(diǎn)平衡位置間的距離為Δx1=13 m-2 m=11 m=2λ+34λ,則在t=0時(shí)刻,x坐標(biāo)為13 m的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置向上運(yùn)動(dòng),因t=1.5 s=334T,所以x坐標(biāo)為13 m的質(zhì)點(diǎn)在t=1.5 s時(shí)恰好位于波谷,故C正確;質(zhì)點(diǎn)P只上下振動(dòng),并不隨波向前移動(dòng),所以質(zhì)點(diǎn)P不可能運(yùn)動(dòng)到x坐標(biāo)為7 m的位置,故D錯(cuò)誤;x坐標(biāo)為19 m的質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)P平衡位置間的距離為Δx2=19 m-2 m=17 m=414λ,所以當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P位于波峰時(shí),x坐標(biāo)為19 m的質(zhì)點(diǎn)恰好位于平衡位置,故E正確. (2)光路如圖所示,光在AB面上的入射角i=45,由折射率定義式可得n=sinisinr,解得r=30 設(shè)光射到AC面上時(shí),臨界角為C′, 由sin C′=1n,得∠C′=45 由幾何關(guān)系可知,光射到AC面的入射角為45,所以光在AC面上發(fā)生全反射,并垂直于BC邊射出 則射出光束的寬度為 d′=2dcos 30=2d32=62d. 答案:(1)ACE　(2)62d