高考物理大二轮 第15讲 振动和波动 光学考前适考素能特训.doc

2014高考物理大二轮考前适考素能特训：第15讲 振动和波动光学1.2013泰州二模(12分)(1)某振动系统的固有频率为f0，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f.若驱动力的振幅保持不变，下列说法正确的是()a. 当ff0时，该振动系统的振幅随f减小而增大c. 该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0d. 该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f(2)在t0时刻，质点a开始做简谐运动，其振动图象如图所示质点a振动的周期是_s；t8 s时，质点a的运动沿y轴的_方向(选填“正”或“负”)；质点b在波动的传播方向上与a相距16 m，已知波的传播速度为2 m/s，在t9 s时，质点b偏离平衡位置的位移是_cm.解析：(1)受迫振动的物体，当驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，振幅最大，当驱动力的频率越远离物体的固有频率时，振幅越小，故当ff0时，该振动系统的振幅随f减小而增大，b正确；受迫振动的物体，振动稳定后，振动的频率等于驱动力的频率，c错误，d正确(2)题图为质点的振动图象，由图象可知周期为4 s，波源的起振方向与波头的振动方向相同且向上，t6 s时质点在平衡位置向下振动，故8 s时质点在平衡位置向上振动；波传播到b点，需要时间t1 s8 s，故t9 s时，质点又振动了1 s(个周期)，处于正向最大位移处，位移为10 cm.答案：(1)bd(2)4正1022013豫北三校联考(12分)(1)一列简谐横波沿直线由a向b传播，相距10.5 m的a、b两处的质点振动图象如图中的a、b所示，则该波的波长为_m，该波的波速为_m/s.(2)如图所示，一束光线以60的入射角射到一水平放置的平面镜上，反射后在上方与平面镜平行的光屏上留下一光点p，现在将一块上下两面平行的透明体平放在平面镜上，则进入透明体的光线经平面镜反射后再从透明体的上表面射出，打在光屏上的p点，p点在p点的左侧3.46 cm处，已知透明体对光的折射率为1.73.作出放上玻璃砖后的光路示意图，标出p位置；透明体的厚度为多大？光在透明体里传播的时间多长？解析：(2)如图所示令透明体的厚度为h，则有n，即30所以放上透明体后出射点与入射点间距离为s1h不放透明体时在虚线处这两点距离为s22h而ss2s1代入数值得h1.5 cm光在透明体中传播速度为v，传播距离为sh，所以光在透明体中的传播时间为t21010s.答案：(1)(n0,1,2)(n0,1,2)(2)见解析1.5 cm21010 s32013咸阳四校质检(12分)(1)如图所示，一束复色光从真空射向半圆形玻璃砖的圆心，经过玻璃砖折射后，从o点分别沿oa、ob方向射出，则在玻璃砖中a光传播的时间比b光_(填“长”或“短”)，在相同条件下做双缝干涉实验，b光干涉条纹间距比a光_(填“大”或“小”)(2)如图所示，实线是某时刻的波形图象，虚线是0.2 s后的波形图象，质点p位于实线波的波峰处若波向右以最小速度传播，求经过t4 s质点p所通过的路程；若波速为35 m/s，求波的传播方向解析：(2)若波向右传播：ntt0.2 s(n0,1,2,3，)由v可知周期最大波速最小，当n0时t最大值为 s.经过时间t4 s，即经过15个整周期，所以质点p通过的路程为s154a1.2 m若波向右传播：ntt0.2 s(n0,1,2,3，)v联立当n1时，波速为35 m/s，所以向右传播若波向左传播：ntt0.2 s联立当n取0或其他任何正整数时，波速都不为35 m/s，所以波不会向左传播答案：(1)长大(2)1.2 m见解析4(12分)(1)下面有关光纤及光纤通信说法正确的是()a. 光纤由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的小b. 光在光纤中传输利用了全反射的原理c. 光纤通信是一种以光波为传输介质的通信方式，光波按其波长长短，依次可分为红外线光、可见光和紫外线光，但红外线光和紫外线光属不可见光，它们都不可用来传输信息d. 光波和无线电波同属电磁波，光波的频率比无线电波的频率低，波长比无线电波的波长长，在真空中传播的速度大小都约为3.0108 m/s(2)如图所示，一束截面为圆形(半径r1 m)的平行紫光垂直射向一半径也为r的玻璃半球的平面，经折射后在屏幕s上形成一个圆形亮区屏幕s至球心的距离为d(1) m，不考虑光的干涉和衍射，试问：若玻璃半球对紫色光的折射率为n，请你求出圆形亮区的半径若将题干中紫光改为白光，在屏幕s上形成的圆形亮区的边缘是什么颜色？解析：(1)光在光纤中的传输利用了全反射的原理，要求光线从光密介质射向光疏介质，则光纤内芯的折射率比外套的大，a错，b对；只要是光波，就能够在光导纤维中传播，不管是可见光还是不可见光，都可以用来传输信息，c错；光波的频率比无线电波的频率高，波长比无线电波的波长短，d错(2)如图，紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕s上的点e，e点到亮区中心g的距离r就是所求最大半径设紫光临界角为c，由全反射的知识：sinc由几何知识可知：abrsincobrcoscrbfabtancgfd(obbf)d，所以有：rmgeabdnr1 m由于白色光中紫光的折射率最大，临界角最小，故在屏幕s上形成的圆形亮区的边缘应是紫色光答案：(1)b(2)1 m紫色52013泰州二模(12分)(1)如图所示，a、b为两束不同频率的单色光，以45的入射角射到玻璃砖的上表面，直线oo与玻璃砖垂直且与其上表面交于n点，入射点a、b到n点的距离相等，经玻璃砖上表面折射后两束光相交于图中的p点下列说法正确的是_a. 在真空中，a光的传播速度大于b光的传播速度b. 在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度c. 玻璃对a光的折射率小于玻璃对b光的折射率d. 同时增大入射角，则b光在下表面先发生全反射e. 对同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距比b光的相邻亮条纹间距宽(2)如图所示是一列简谐横波上a、b两质点的振动图象，两质点平衡位置间的距离x4.0 m，波长大于3.0 m，求这列波的传播速度解析：(2)由振动图象可知，质点振动周期t0.4 s若该波从质点a传到质点b，取t0时刻分析，质点a经平衡位置向上振动，质点b处于波谷，则xn(n0、1、2、3)所以该波波长为 m因为有3.0 m的条件，所以取n0,1当n0时，116.0 m，波速v140.0 m/s当n1时，23.2 m，波速v28.0 m/s若该波从质点b传到质点a，取t0时刻分析，质点a经平衡位置向上振动，质点b处于波谷，xn(n0、1、2、3)所以该波波长为 m(n0、1、2、3)因为有3.0 m的条件，所以取n0当n0时，3 m，波速v3 m/s答案：(1)bce(2)见解析62013海淀模拟(6分)如图，一束白光沿半径方向从a点射入半圆形玻璃砖，在o点发生反射和折射，折射光照在光屏上，a、b为折射光的上下边界，c为反射光若入射点由a向b缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到o点，可以观察到各色光在光屏上陆续消失在光带未完全消失之前，下列说法正确的有()a. c光逐渐变暗b. ab光带逐渐变亮c. a光与b光相比，a光先消失d. 单色光a通过玻璃砖所需的时间小于单色光b通过玻璃砖所需的时间解析：在光带未完全消失之前，折射光线(ab光带)强度减弱，反射光线c的强度加强，ab均错a光与b光相比，b光偏折的程度大、其折射率大，临界角小，故b光先消失，c错b光折射率大，由nc/v，知单色光b在玻璃砖中的速度小，通过玻璃砖所需的时间长，d对答案：d72013武昌调研(17分)(1)如图所示是一列简谐波在t0时的波形图象，波速为v10 m/s，此时波恰传到i点，下列说法中正确的是_a. 此列波的周期为t0.4 sb. 质点b、f在振动过程中位移总是相等c. 质点i的起振方向沿y轴负方向d. 当t5.1 s时，x10 m的质点处于平衡位置处e. 质点a、c、e、g、i在振动过程中位移总是相同(2)一根摆长为2 m的单摆，在地球上某地振动时，测得完成100次全振动所用的时间为284 s则当地的重力加速度g_m/s2；该单摆拿到月球上去，已知月球的重力加速度是1.60 m/s2，单摆振动周期为_s.(3)半径为r的半圆柱形玻璃砖的截面如图所示，o为圆心，光线沿半径方向从a点射入玻璃砖后，恰好在o点发生全反射，另一条光线平行于光线从最高点b射入玻璃砖后，在底边mn上的d点射出若测得od，则该玻璃砖的折射率为多少？解析：(1)从图象中可以看出，波长为4 m，周期t0.4 s，a对；质点b、f的振动步调完全相同，在振动过程中位移总是相等，b对；各点的起振方向都一样，此时i点刚起振且起振方向沿y轴负方向，c对；当t5.1 s时，x10 m的质点处于负的最大位移处，d错；从图象中可以看出质点a、c、e、g、i在该时刻的位移都是零，由于波的传播方向是向右的，容易判断出质点a、e、i的速度方向是向下的，而质点c、g的速度方向是向上的，因而这五个点的位移不总是相同，e错(2)周期tt/n s2.84 s由周期公式t2 得g m/s29.78 m/s2t2 23.14 s7.02 s(3)该光线的入射角和折射角分别为i和r，在bod中，bdr，sinr由折射定律有n，即sinin又因为光线与光线平行，有sini，所以n，从而得到n2.03.答案：(1)abc(2)9.787.02(3)约为2.038(17分)(1)下列说法中正确的是_a. 在双缝干涉实验里，把入射光由红光换成紫光，相邻两个明条纹的间距变窄b. 摄影师在拍摄池中的游鱼时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度c. 电磁波既有横波又有纵波d. 火车以接近光速行驶，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人觉得车里的人瘦但不高(2)如图所示，沿波的传播方向上有间距为0.1 m的13个质点：a，b，c，d，e，f，g，h，i，j，k，l，m，它们均静止在各自的平衡位置一列横波向右传播，在t0时刻到达质点a，且a开始由平衡位置向上振动，经0.3 s质点a第一次到达波谷，g点恰好开始振动则这列波的波速为_m/s，从a开始振动，经_s，k点第一次到达波峰(3)如图所示，abcd是柱体玻璃棱镜的横截面，其中aebd，dbcb，dae30，bae45，dcb60，一单色细光束从ad面入射，在棱镜中的折射光线如图中ab所示，ab与ad面的夹角60.已知玻璃的折射率n1.5，求：这束入射光线的入射角；光线第一次从棱镜出射时的折射角解析：(1)由x可知，入射光的波长越长，条纹间距越宽，紫光的波长较红光短，故条纹间距变窄，a选项正确；摄影师在拍摄池中的游鱼时，由于水面的反射光的干扰，成像不清楚，在镜头前加一个偏振片，可以减弱反射光而使水下的鱼成像清晰，b选项错误；电磁波一定是横波，c选项错误；由相对论可知，在观察者看来，沿速度方向上物体的长度变短，而在垂直于速度方向上的物体的长度不变，d选项正确(2)波速v m/s2 m/s；波由a传到k需时间t10.5 s；设质点的振动周期为t，t0.3 s，则t0.4 s；波刚传到k时，k也向上起振，第一次到达