【全程复习方略】高考物理二轮复习 课时冲关练 专题7 振动 波动 光及光的本性.doc

振动波动光及光的本性(45分钟，100分)1.(12分)(2014唐山模拟)(1)在t=0时刻向平静水面的o处投下一块石头，水面波向东西南北各个方向传播开去，当t=1s时水面波向西刚刚只传到m点(图中只画了东西方向，南北方向没画出)，om的距离为1m，振动的最低点n距原水平面15cm，如图，则以下分析正确的是()a.t=1s时o点的运动方向向上b.该水面波的波长为2 mc.振动后原来水面上的m点和n点永远不可能同时出现在同一水平线上d.t=1.25s时刻m点和o点的速度大小相等、方向相反(2)如图所示，在mn的下方足够大的空间是玻璃介质，其折射率为n=3，玻璃介质的上边界mn是屏幕。玻璃中有一正三角形空气泡，其边长l=40cm，顶点与屏幕接触于c点，底边ab与屏幕平行。一束激光a垂直于ab边射向ac边的中点o，结果在屏幕mn上出现两个光斑。求两个光斑之间的距离l。若任意两束相同激光同时垂直于ab边向上入射进入空气泡，求屏幕上相距最远的两个光斑之间的距离。【解析】(1)选a、b、d。由题图可知波的起振方向向下，t=1s=t2，所以此时o点的运动方向向上，a正确；由题图可知om=2，=2m，b正确；从图中位置开始，m点将向下运动，n点将向上运动，肯定在某时刻处于同一水平线上，c错误；m点和o点相差半个波长，速度大小始终相等，方向始终相反，d正确。(2)画出光路图如图所示在界面ac，a光的入射角1=60由光的折射定律n=sin1sin2得折射角2=30由光的反射定律得反射角3=60由几何关系得odc是边长为的正三角形，oce为等腰三角形，ce=oc=，两光斑之间的距离l=dc+ce=40cm。画出光路图如图所示由几何关系得：屏幕上相距最远的两个光斑之间的距离pq=2l=80cm。答案：(1)a、b、d(2)40 cm80 cm2.(12分)(2014温州二模)(1)一列简谐波在t=0.8s时的图像如图甲所示，其x=0处质点的振动图像如图乙所示，由图像可知：简谐波沿x轴(选填“正”或“负”)方向传播，波速为m/s，t=10.0s时刻，x=4m处质点的位移是m。(2)水面下一单色光源发出的一条光线射到水面的入射角为30，从水面上射出时的折射角是45，求：水的折射率；光在水面上发生全反射的临界角。【解析】(1)由图像可知t=0.8s时x=0处的质点向下振动，由波的传播方向与质点振动方向的关系知波沿x轴负向传播。波速v=t=5m/s，t=10.0s=6.25t，由图甲t=0.8s时的图像分析易得答案。(2)由折射定律得n=sini1sini2得n=sin45sin30=2刚好全反射，有n=1sinc=2得c=45答案：(1)负5-0.05(2)245【总结提升】横波的传播方向与质点的振动方向判断“三法”(1)“上、下坡”法：沿着波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动。(2)同侧法：质点的振动方向与波的传播方向在波的图像的同一侧。(3)微平移法：沿波的传播方向将波的图像进行一微小平移，再由x轴上某一位置的两波形曲线上的点来判断。【加固训练】(1)如图所示，一列简谐波在均匀介质中传播，图甲表示t=0时刻的波形图，图乙表示图甲中p质点从t=0时刻开始的振动图像，则这列波()a.从左向右传播b.波的频率为2 hzc.波速为4 m/sd.p质点和d质点在振动过程中同一时刻位移总相同(2)一列简谐波在x轴上传播，其波形图如图所示，其中实线、虚线分别表示t1=0，t2=0.05s时的波形，求：这列波的波速。若波速为280m/s，其传播方向如何？此时质点p从图中位置运动至波谷位置的最短时间是多少？【解析】(1)选a、b。由振动图像可判断t=0时刻p质点是向下振动的，即在简谐波图像上的p质点的振动方向是向下的，由此判定波是从左向右传播的，a正确；质点p振动一个周期，波在介质中要传播一个波长，由振动图像看出，质点p振动周期t=0.5s，则振动频率即波的频率f=1t=2hz，b正确；由波的图像可知，波长=6m，则波速为：v=f=12m/s，c错误；由于p、d两质点相距半个波长，在振动过程中它们的振动步调总相反，位移和速度总是等大反向，故d错误。(2)题目没有指明波的传播方向，因此有左、右传播方向两种可能性。若波向右传播，则在t=0.05s内传播的距离x =(n+14)，n=0、1、2、此时波速的通式为v=xt=(n+14)80.05=(160n+40)m/s，n=0、1、2、若波向左传播，则在t=0.05s内传播的距离x=(n+34)，n=0、1、2、此时波速的通式为：v=xt=(160n+120)m/s，n=0、1、2、若波速v=280m/s，在t =0.05s内传播的距离为x=vt=2800.05=14(m)=74，即传播方向向左。由波形知，波再向左传x=7m，可使p点第一次到达波谷位置t=7280s=2.510-2s答案：(1)a、b(2)向右v=(160n+40)m/s，n=0、1、2、向左v=(160n+120)m/s，n=0、1、2、向左2.510-2s3.(12分)(2014杭州二模)(1)一束含两种频率的单色光，照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面后，经下表面反射从玻璃砖上表面射出后，光线分为a、b两束，如图所示。下列说法正确的是()a.a光频率小于b光的频率b.用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距c.a、b一定是平行光d.从同种玻璃射入空气发生全反射，a光的临界角大(2)如图所示，同种介质中有两列简谐横波相向传播，实线表示的波向x轴正方向传播，虚线表示的波向x轴负方向传播，在t=0时刻，两列波已在2mx4m范围内相遇。已知波的频率为5hz，两列波的振幅均为1cm，则波的传播速度为m/s；两列波相遇后，x=3m处质点的振幅为cm。【解析】(1)选c。画出光路图，如图所示。由图可知a光的折射率大，而频率越高折射率越大，故a错误；因光在同种介质中传播速度相同，根据=vf可知a光的波长小，又根据公式x=ld可知a光的条纹间距较小，故b错误；由几何知识可知i=r，而sinsini=1na，sinsinr=1na，故=，同理可得=，则=，即a、b是平行光线，c正确；根据sinc=1n可知，a光的临界角小，故d错误。(2)两列波在同一介质中传播，根据v=f得，v=85m/s=40m/s。波发生叠加时，质点参与了两列波的振动，根据对称性，两列波的波峰或波谷同时传到x=3m处质点，该质点振动始终加强，根据叠加原理，振幅等于两列波振幅之和，即a=1cm+1cm=2cm。答案：(1)c(2)4024.(12分)(1)一列简谐横波在某一时刻的波形图如图甲所示，图中p、q两质点的横坐标分别为x1=1.5m和x2=4.5m。p点的振动图像如图乙所示。在下列四幅图中，质点q的振动图像可能是()(2)用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知所用双缝间的距离d=0.1mm，双缝到屏的距离l=6.0m，测得屏上干涉条纹中相邻明条纹的间距是3.8cm，氦氖激光器发出的红光的波长是多少？假如把整个干涉装置放入折射率为43的水中，这时屏上的明条纹间距是多少？【解析】(1)选b、c。由题中甲图可知p、q的振动相差34个周期，将p的振动图像分别往前或往后推34个周期，即可得到q的振动图像。故b、c正确。(2)由x=得，红光的波长=x=0.110-36.03.810-2m6.310-7m设红光在水中的波长变为，整个干涉装置放入折射率为43的水中后，屏上的明条纹的间距为x，则xx=1n，故x=xn=3.810-243m=2.8510-2m。答案：(1)b、c(2)6.310-7m2.8510-2m5.(12分)(2014台州二模)(1)关于振动和波动，下列说法正确的是()a.单摆做简谐运动的周期与摆球的质量有关b.部队过桥不能齐步走而要便步走，是为了避免桥梁发生共振现象c.在波的干涉中，振动加强的点位移不一定始终最大d.各种波均会发生偏振现象(2)折射率为n、长度为l的玻璃纤维置于空气中，若从a端射入的光线能在玻璃纤维中发生全反射，最后从b端射出，如图所示，求：光在a面上入射角的最大值。若光在纤维中恰能发生全反射，由a端射入到从b端射出经历的时间是多少？【解析】(1)选b、c。由t=2知，a错误；为防止桥的固有频率与人齐步走的频率接近，发生共振，故要求便步走，b正确；振动加强点的振幅加大，但仍处于振动之中，位移在不停变化，c正确；偏振是横波特有的现象，d错误。(2)光路图如图所示，要在纤维中发生全反射，其临界角c有：sinc=1n折射角：2=90-c所以，cos2=1n，sin2=n2-1n由折射定律：sin1=nsin2=n2-11=arcsinn2-1光在纤维中传播的速度：v=cn(c为光在真空中传播的速度)光在沿纤维轴线方向上的速度分量：v1=vcos2=vn=cn2所用时间：t=lv1=n2lc答案：(1)b、c(2)arcsinn2-1n2lc6.(12分)(2014宁波二模)(1)如图所示是一列简谐横波在某时刻的波动图像，从该时刻开始，此波中d质点第一次到达波谷的时间比e质点第一次到达波谷的时间早0.05s。求此列波的传播方向和波速；若b质点的平衡位置x=1.5m，求至少经过多长时间b质点经过平衡位置且向下运动以及b质点在这段时间内经过的路程；(2)如图所示，在坐标系的第一象限内有一横截面为四分之一圆周的柱状玻璃体opq，op=oq=r，一束单色光垂直op面射入玻璃体，在op面上的入射点为a，oa=r2，此单色光通过玻璃体后沿bd方向射出，且与x轴交于d点，od=3r，求该玻璃的折射率是多少？【解析】(1)由“从该时刻开始，此波中d质点第一次到达波谷的时间比e质点第一次到达波谷的时间早0.05s”可知d质点此时刻向下振动，由质点振动方向和波的传播方向的关系可知波向x轴正方向传播，由图像可知波长为4m，周期为0.054=0.2s，故v=t=20m/s。将x=1.5m代入y=5cos2x可得b质点此时的位移为-522m，结合波的传播方向，由y=5cos10t可知b质点第一次回到平衡位置的时间为0.025s，可知至少经过0.125s，b质点经过平衡位置且向下运动，b质点在这段时间内经过的路程为(10+522)cm。(2)在pq面上的入射角为1，则sin1=oaob=12，1=30由几何关系可得折射角为：2=60折射率n=sin2sin1=3答案：(1)沿x轴正方向传播20m/s0.125s(10+522)cm(2)37.(14分)(2014绍兴二模)(1)如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源s，它发出的是两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a光的颜色(见图乙)。则以下说法中正确的是()a.a光在水中的传播速度比b光大b.水对a光的折射率比b光大c.a光的频率比b光大d.在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹比b光窄(2)如图所示，一根柔软的弹性绳子右端固定，左端自由，a、b、c、d为绳子上的等间隔的点，相邻两点之间的间隔为50cm，现用手拉着绳子的端点a使其上下振动，若a点刚开始向上振动，经0.1s第一次达到最大位移处，c点恰好开始振动，则绳中形成的向右传播的横波速度为m/s，从a点开始振动计时，经s的时间j点第一次向下达到最大位移。(3)如图所示，等边三角形abc为透明柱状介质的横截面，一束平行于角平分线bd的单色光由ab面射入介质，经ab面折射的光线恰平行于bc。求介质对此单色光的折射率n；若光在真空中的传播速度为c，则光在此介质中的传播速度为多少？折射光线在ac面上能否发生全反射？【解析】(1)选a。由于a光照亮的圆形区域大于b光，故a光在水中发生全反射的临界角大于b光，由sinc=1n可知navb，选项a正确；折射率大的光频率大，选项c错误；由c=f可知a光的波长比b光大，由x=得xaxb，选项d错误。(2)由题意可知在t=0.1s内波传播的距离s=ac=1m，v=st=10.1m/s=10 m/s；当a点振动刚传到j点时，j点的起振方向向上，再经34t第一次向下到达最大位移处，因14t=0.1s，所以t=0.4s，t=ajv+34t=(4.510+340.4)s=0.75 s。(3)依题意作出光路图，由几何知识得入射角i=60，折射角r=30，由折射定律n=sinisinr得n=3。若光在真空中的传播速度为c，则光在此介质中的传播速度为v=cn=33c由sinc=1n可知，此介质发生全反射的临界角c大于30，而折射光线在ac面上的入射角为30，故折射光线在ac面不能发生全反射。答案：(1)a(2)100.75(3)333c不能8.(14分)(2014温州二模)(1)如图所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，已知波的传播速度v=2m/s。试回答下列问题：写出x=0.5m处的质点做简谐运动的表达式：；x=0.5m处质点在05.5s内通过的路程为。(2)如图所示，真空中有一个半径为r=0.1m、质量分布均匀的玻璃球，频率为f=5.01014hz的细激光束在真空中沿直线bc传播，在玻璃球表面的c点经折射进入小球，并在玻璃球表面的d点又经折射进入真空中。已知cod=120，玻璃球对该激光束的折射率为3。求：此激光束进入玻璃球时的入射角；此激光束穿越玻璃球的时间。【解析】(1