高考物理二轮复习 专题突破练17 振动和波 光学.doc

专题突破练17振动和波光学(时间:45分钟满分:75分)1.(2017江西九校联考)(1)(5分)关于光现象及其应用,下列说法正确的有(选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分;每选错1个扣3分,最低得分为0分)。a.全息照片用激光来拍摄,主要是利用了激光与物光的相干性高的特点b.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹,这是光的偏振现象c.拍摄玻璃橱窗内的物品时,在镜头前加一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度d.当观察者向静止的声源运动时,观察者接收到的声波频率低于声源的频率e.一束单色光由空气射入玻璃,这束光的速度变慢,波长变短(2)(10分)图甲是由透明材料制成的半圆柱体,一束细光束由真空沿着径向与ab成角射入,对射出的折射光线的强度随角的变化进行记录,得到的关系如图乙所示。图丙是这种材料制成的器具,左侧是半径为r的半圆,右侧是长为8r,高为2r的长方体,一束单色光从左侧p点沿半径方向与长边成37角射入器具。已知光在真空中的传播速度为c,求:()该透明材料的折射率;()光线穿过器具的时间。答案 (1)ace(2)()1.25()55r4c解析 (1)全息照片用激光来拍摄,主要是利用了激光与物光的相干性高的特点,选项a正确;通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹,这是光的衍射现象,选项b错误;拍摄玻璃橱窗内的物品时,在镜头前加一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度,选项c正确;当观察者向静止的声源运动时,观察者接收到的声波频率高于声源的频率,选项d错误;一束单色光由空气射入玻璃,这束光的速度变慢,频率和周期不变,故波长变短,选项e正确。(2)()由图乙可知,=37时,折射光线开始出现,说明此时对应的入射角应是发生全反射的临界角,即c=90-37=53,由sin c=1n得n=1sinc=1.25。()因为临界角是53,光线在玻璃砖中刚好发生3次全反射,光路图如图所示,则光程l=11r;光在器具中的传播速度v=cn=c1.25,光在器具中的传播时间t=lv=55r4c。2.(1)(5分)由波源s形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。波源振动的频率为20 hz,波速为16 m/s。已知介质中p、q两质点位于波源s的两侧,且p、q和s的平衡位置在一条直线上,p、q的平衡位置到s的平衡位置之间的距离分别为15.8 m、14.6 m。p、q开始振动后,下列判断正确的是(选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分;每选错1个扣3分,最低得分为0分)。a.p、q两质点运动的方向始终相同b.p、q两质点运动的方向始终相反c.当s恰好通过平衡位置时,p、q两点也正好通过平衡位置d.当s恰好通过平衡位置向上运动时,p在波峰e.当s恰好通过平衡位置向下运动时,q在波峰(2)(10分)右图为某种透明介质的截面图,acb为半径r=10 cm的二分之一圆弧,ab与水平屏幕mn垂直并接触于a点。由红光和紫光两种单色光组成的复色光射向圆心o,在ab分界面上的入射角i=45,结果在水平屏幕mn上出现两个亮斑。已知该介质对红光和紫光的折射率分别为n1=233,n2=2。()判断在am和an两处产生亮斑的颜色;()求两个亮斑间的距离。导学号88904176答案 (1)bde(2)()am处产生的亮斑为红色,an处产生的亮斑为红色与紫色的混合色()(52+10) cm解析 (1)根据题意可得t=120 s=0.05 s,v=16 m/s,故波长为=vt=0.8 m,找p点关于s点的对称点p,根据对称性可知p和p的振动情况完全相同,p、q两点相距x=15.80.8-14.60.8=32,为半波长的整数倍,p、q两点振动方向始终相反,即p、q两点振动方向始终相反,a错误,b正确;p点距离s点x=1934,当s恰好通过平衡位置向上振动时,p点在波峰,同理q点相距s点x=1814,当s恰好通过平衡位置向下运动时,刚好在波峰位置,所以d、e正确,c错误。(2)()设红光和紫光的临界角分别为c1、c2,sin c1=1n1=32,c1=60,同理c2=45,i=45=c2,i=45c1,所以紫光在ab面发生全反射,而红光在ab面一部分折射,一部分反射,所以在am处产生的亮斑为红色,在an处产生的亮斑为红色与紫色的混合色。()画出如图所示光路图,设折射角为r,两个亮斑分别为p1、p2。根据折射定律n1=sinrsini求解sin r=63由几何知识可得tan r=rap1解得ap1=52 cm由几何知识可得oap2为等腰直角三角形,解得ap2=10 cm所以p1p2=(52+10) cm。3.(1)(5分)如图所示,两束单色光a、b从水下射向a点后,光线经折射合成一束光c,则下列说法正确的是(选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分;每选错1个扣3分,最低得分为0分)。a.用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距b.用a、b光分别做单缝衍射实验时,它们的衍射条纹宽度都是均匀的c.在水中a光的速度比b光的速度小d.a光在水中的临界角大于b光在水中的临界角e.a光的频率小于b光的频率(2)(10分)一列简谐横波沿x轴正方向传播,图甲为波传播到x=5 m的m点时的波形,图乙是位于x=3 m的质点n从此时刻开始计时的振动图象,q是位于x=10 m处的质点,求:()波由m点传到q点所用的时间;()波由m点传到q点的过程中,x=3.5 m处的质点通过的路程。答案 (1)ade(2)()5 s()27.07 cm解析 (1)由题图可判断a光比b光的折射率小、频率小、波长长,因此同一装置下的干涉条纹间距大,故a、e正确。衍射条纹都是不均匀的,故b错误。由v=cn知,a光在水中的传播速度大,故c错误。由sin c=1n知,a光在水中的临界角大,故d正确。(2)()由题图甲可以看出波长=4 m,由题图乙可以看出周期t=4 s,所以波速v=t=1 m/s,波由m点传到q点所用的时间t=xv=5 s。()4 s内质点通过的路程为4a=20 cm,x=3.5 m处的质点1 s内通过的路程为25sin 45 cm=52 cm,则质点通过的位移为(20+52) cm27.07 cm。4.(1)(5分)下列说法正确的是(选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分;每选错1个扣3分,最低得分为0分)。a.在水中的鱼斜向上看岸边的物体时,看到的物体将比物体所处的实际位置高b.光纤通信是一种现代通信手段,光纤内芯的折射率比外壳的大c.水中的气泡,看起来特别明亮是因为光线从气泡中射向水中时,一部分光在界面上发生了全反射d.全息照相主要是利用了光的衍射现象e.沙漠蜃景和海市蜃楼都是光的全反射现象(2)(10分)如图所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,图中的实线和虚线分别是该波在t=0.02 s和t=0.08 s时刻的波形。()在t=0.02 s时,求x=0.9 m处质点的振动方向及该波的最大周期;()若波传播的周期为t,且8tt9t,求该波传播的波速大小。答案 (1)abe(2)()沿y轴负方向0.08 s()135 m/s解析 (1)a选项中,画光路图可知在水中的鱼斜向上看岸边的物体时,看到的物体比物体所处的实际位置高,选项a正确;光纤通信是利用全反射的原理工作的,而发生全反射时必须是从光密介质射向光疏介质,所以光纤内芯的折射率比外壳的大,选项b正确;水中的气泡看起来特别亮是因为光从水中射向气泡时,一部分光在界面上发生了全反射,而不是光从气泡射向水中,选项c错误;全息照相主要是利用了光的干涉现象,选项d错误;沙漠蜃景和海市蜃楼都是光的全反射现象,选项e是正确的。(2)()该波沿x轴正方向传播,根据前一质点带动后一质点振动的原理,t=0.02 s 时,x=0.9 m处的质点向y轴负方向振动由题意有34tmax=t-t解得tmax=0.08 s。()若8tt9t,则依题意有t-t=6+34tt=0.089 sv=t=135 m/s。5.(2017河南开封模拟)(1)(5分)如图所示,o点为振源,oa=10 m,t=0时刻o点由平衡位置开始振动,产生向右沿直线传播的简谐横波。图乙为从t=0时刻开始描绘的质点a的振动图象,则下列说法正确的是(选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分;每选错1个扣3分,最低得分为0分)。a.振源的起振方向向下b.该波的周期为5 sc.该波的传播速度为2 m/sd.该波的波长为5 me.该波很容易穿过宽度为1 m的小孔(2)(10分)如图所示,aob为扇形玻璃砖,一细光束照射到ao面上的c点,入射光线与ao面的夹角为30,折射光线平行于bo边,圆弧的半径为r,c点到bo面的距离为r2,adbo,dao=30,光在空气中的传播速度为c,求:()玻璃砖的折射率及光线在圆弧面上出射时的折射角;()光在玻璃砖中传播的时间。导学号88904177答案 (1)bce(2)()60()2rc解析 (1)a点的起振方向与o点起振方向相同,由乙图读出5 s时刻,a点的振动方向沿y轴正方向,所以振源的起振方向向上,故a错误;由乙看出,周期t=10 s-5 s=5 s,故b正确;由乙看出,波从o点传到a点的时间为5 s,传播距离为10 m,则波速为v=oat=2 m/s,则波长为=vt=25 m=10 m,故c正确,d错误;因为1 m比波长10 m小得多,所以该波很容易穿过宽度为1 m的小孔,故e正确。(2)()光路如图所示,由于折射光线ce平行于bo,因此光线在圆弧面上的入射点e