（全国通用）高考物理二轮复习 专题六 第14讲 机械振动和机械波 光提升训练.doc

第14讲机械振动和机械波光专题提升训练1.(2015海南单科，16)(1)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t0时刻的波形如图1所示，质点p的x坐标为3 m。已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s。下列说法正确的是_。(填正确答案标号)图1a.波速为4 m/sb.波的频率为1.25 hzc.x坐标为15 m的质点在t0.6 s时恰好位于波谷d.x坐标为22 m的质点在t0.2 s时恰好位于波峰e.当质点p位于波峰时，x坐标为17 m的质点恰好位于波谷(2)一半径为r的半圆柱形玻璃砖，横截面如图2所示。已知玻璃的全反射临界角()。与玻璃砖的底平面成()角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上。经柱面折射后，有部分光(包括与柱面相切的入射光)能直接从玻璃砖底面射出。若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光。求底面透光部分的宽度。图2解析(1)任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s，则t0.4 s，解得t0.8 s。从题图中可知4 m，所以波速为v m/s5 m/s，故a错误；根据公式f可得波的频率为1.25 hz，b正确；x坐标为15 m的质点距波源x3，此时在波谷位置经t0.6 s即tt，质点振动到平衡位置，c错误；x的坐标为22 m的质点距波源x5，此时在平衡位置向上运动，质点经过t0.2 s即四分之一周期恰好位于波峰，d正确；当质点p位于波峰时，x坐标为17 m的质点距p的距离x14 m，即x3，此时坐标为17 m的质点恰好位于波谷，e正确。(2)光路图如图所示，沿半径方向射入玻璃砖的光线，即光线射到mn上时，根据几何知识，入射角恰好等于临界角，即恰好在圆心o处发生全反射，光线左侧的光线，经球面折射后，射到mn上的角一定大于临界角，即在mn上发生全反射，不能射出，光线右侧的光线射到mn上的角小于临界角，可以射出，如图光线与球面相切，入射角190，折射角即为，从mn上垂直射出。根据几何知识，底面透光部分的宽度oersin 答案(1)bde(2)rsin 2.(1)如图3所示是一列向x轴正方向传播的简谐横波在t5 s末的波形，a、b、c分别是x0、x1 m和x2 m处的质点。已知该波周期为4 s，则_。(填正确答案标号)图3a.对质点c来说，在第6 s内的位移为0.5 mb.对质点a来说，在第6 s内回复力对它做负功c.对质点b和c来说，在第6 s内回复力对它们不做功d.该列波的传播速度是1 m/se.对质点b来说，在第6 s内的路程为1 m(2)某学校研究性学习小组的同学在课外探究活动中，将两种不同透明物质的光学元件组合成如图4所示的器件，该图为其横截面，o为ab中点，bac30，半圆形透明物质的折射率为n1，透明物质的折射率为n2。某同学用一激光束在纸面内沿半径方向指向圆心o点射入元件，激光光束与ab面垂线间的夹角为，通过观察发现此时从ac面恰好无光线射出，在bc面有光线垂直射出。图4画出该光路图；求透明物质的折射率n2及激光在透明物质中的传播速度大小。解析(1)从图象可以看出，对质点c来说，在第6 s内的位移为0.5 m，a正确；对质点a来说，在第6 s内它从平衡位置到负方向最大位移，回复力对它做负功，所以b正确；对质点b和c来说，回复力对c做负功，对b做正功，因此c错误；该波周期t4 s，波长4 m，所以传播速度v1 m/s，d正确；对质点b来说，在第6 s内的路程为0.5 m，e错误。(2)由题意可知，光线射向ac面恰好发生全反射，反射光线垂直于bc面从元件中射出，光路图如图所示。设透明物质的临界角为c，由几何关系可知c1260sin c解得n2由n解得v2.6108 m/s答案(1)abd(2)见解析图2.6108 m/s3.(2015沈阳第二次质检)(1)关于光现象及其应用，下列说法正确的是_。(填正确答案标号)a.白光只有通过三棱镜的折射，才能产生光的色散现象b.光经过大头针尖儿时，大头针尖儿边缘轮廓会模糊不清，这是光的衍射现象c.光导纤维利用全反射的原理，其内芯的折射率大于外套的折射率d.拍摄玻璃橱窗中的物品时，为消除玻璃表面反射光的干扰，需要在照相机镜头前加装偏振片，该装置利用的是薄膜干涉原理e.利用光的干涉现象可以检查平面的平整度(2)一列简谐横波，沿波的传播方向依次有p、q两点，平衡位置相距5.5 m，其振动图象如图5所示，实线为p点的振动图象，虚线为q点的振动图象。图5如图6是t0时刻波形的一部分，若波沿x轴正向传播，试在给出的波形上用黑点标明p、q两点的位置，并写出p、q两点的坐标(横坐标用表示)；图6求波的最大传播速度。解析(2)正确标出p、q两点的位置如图所示p(0，0)、q(，5)由图象可知，该波的周期t1 s由p、q的振动图象可知，p、q之间的距离是(n)5.5 m当n0时，值最大此时对应波速最大，v6 m/s答案(1)bce(2)见解析图p(0，0)、q(，5)6 m/s4.(1)如图7所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t0时的波形图，介质中质点p、q分别位于x2 m、x4 m处，从t0时开始计时，当t15 s时质点q刚好第4次到达波峰，则下列说法中正确的是_。(填正确答案标号)图7a.该波的波长为8 mb.该波的传播周期为4 sc.从图示时刻开始计时，p比q早回到平衡位置d.此波的波速为1 m/se.从t0时开始计时，质点p做简谐运动的表达式为y0.2sint(m)(2)如图8所示的直角三角形abc是玻璃砖的横截面，a30，b90，bc边长为l，e为bc边的中点。一束平行于ab的光束从ac边上的某点射入玻璃砖，进入玻璃砖后，在bc边上的e点被反射，ef是反射光线，且ef恰与ac平行。求：图8 玻璃砖的折射率； 该光束从ac边上射入玻璃砖后在玻璃砖中传播的时间。解析(1)由题图知该波的波长为4 m，a错误；由题意知t3tt，所以该波的传播周期为t4 s，b正确；由v知该波的波速为1 m/s，d正确；从图示位置开始计时，p、q两质点同时回到平衡位置，c错误；从t0时开始计时，质点p做简谐运动的表达式为y0.2sint(m)，e正确。(2)作出光路图如图所示，光线在ac面上的入射角为60，折射角为30，则折射率n因为发生全反射的临界角满足sin c，所以光线在f点发生全反射，在e、h点不能发生全反射。作出光束经bc面反射后的光路图如图所示，该光束经反射后，到紧接着的一次射出玻璃砖发生在h点，则本题所求时间为t而v，gefh，efl联立解得t答案(1)bde(2)5.(1)如图9所示为一列简谐横波t0时刻的图象，波速为0.4 m/s，以下结论正确的是_。(填正确答案标号)图9a.振源振动的频率为4 hzb.若质点a比质点b先回到平衡位置，则波沿x轴负方向传播c.经过0.5 s，质点c通过的路程为75 cmd.图示时刻质点a、b、c所受回复力大小之比为213e.t0.5 s时刻，质点a的位移为10 cm(2)一长直圆柱形光导纤维总长度为l，折射率为n，若光线从左端面以某一入射角射入光纤后，射到光纤侧面时恰好能发生全反射，最终从右端面射出。已知真空中的光速为c。求：图10光线从左端射入到右端射出所需的时间；若要使光线以任意角从左端面射入，最终都能全部从右端面射出，折射率n应满足的条件。解析(1)根据波形图知波长为8 cm，由v得波的周期为t0.2 s，故波的频率为f5 hz，a错误；如果质点a比质点b先回到平衡位置，说明两质点的运动方向都向下，根据“上坡下，下坡上”知波向x轴负方向传播，b正确；t0.5 s2t，故质点c通过的路程为s24a2a150 cm，c错误；回复力大小与位移大小成正比，d正确；经过0.5 s，也就是2.5t，质点运动到现在位置的对称点上，因此位移为10 cm，e正确。(2)光线恰好在光纤侧面发生全反射，设临界角为c，从左端射入到右端射出光线通过的路程可表示为x光在光纤中的传播速度为v所需时间t又sin c解得t若光线以趋近90的入射角射入光纤时，恰好能在光纤侧面发生全反射。光路图如图所示，据题意可得rcrc90sin c解得n故折射率应满足n答案(1)bde(2)n6.(1)图11甲是一列简谐横波在t1.2 s时刻的图象，图乙是波上a质点的振动图象，下列说法正确的是_。(填正确答案标号)图11a.位于这列波右边的人感觉这列波的频率可能为0.6 hzb.这列波的波速是12.5 m/sc.从t1.2 s开始，质点p比质点q晚0.4 s回到平衡位置d.从t1.2 s开始，紧接着的0.6 s时间内，a质点通过的路程是4 me.若该波在传播过程中遇到一个尺寸为10 m的障碍物，不能发生明显衍射现象(2)如图12所示，一束平行光由真空垂直射向半圆形玻璃砖左侧面，该玻璃对光的折射率为，半圆形玻璃砖的半径为r，光在真空中的速度为c。图12求光在玻璃砖中的传播速度；为使射向半圆形玻璃砖左侧面的光不能从右侧的圆弧面射出，可在右侧的圆弧面贴上不透明的遮光纸，试求遮光纸的长度。解析(1)由振动图象可知，t1.2 s时a质点沿y轴正方向振动，根据波的传播方向与质点振动方向的关系，这列波沿x轴负方向传播，根据多普勒效应，a正确；这列波的波速v m/s m/s，b错误；由yacos t可求得q质点经过0