（课标版）2020届高考物理二轮复习 专题七 第15讲 选修3-4 振动和波动 光练习.docx

第15讲选修3-4振动和波动光1.(2019山东青岛八校联考)(1)关于波的现象,下列说法正确的有()a.当波从一种介质进入另一种介质时,频率不会发生变化b.光波从空气中进入水中后,更容易发生衍射c.波源沿直线匀速靠近一静止接收者,则接收者接收到波信号的频率会比波源频率低d.不论机械波、电磁波,都满足v=f,式中三个参量依次为波速、波长、频率e.电磁波具有偏振现象(2)如图所示,aob是由某种透明物质制成的14圆柱体横截面(o为圆心),折射率为2,今有一束平行光以45的入射角射向柱体的oa平面,这些光线中有一部分不能从柱体的ab面上射出,设凡射到ob面的光线全部被吸收,也不考虑oa面的反射,求圆柱体ab面上能射出光线的部分占ab面的几分之几。答案(1)ade(2)12解析(1)波在传播过程中波速和波长可能会变化,始终不变的量是频率,a正确;光从空气中进入水中后,波长减小,更不容易发生衍射,b错误;根据多普勒效应可知,当波源与接收者之间的相对距离减小,则接收到波信号的频率升高,c错误;公式v=f适用任何波,d正确;电磁波是横波,横波具有偏振现象,e正确。(2)从o点射入的光线,设折射角为,根据折射定律,有n=sin45sin,解得=30设从某位置p点入射的光线,折射到ab面上的q点时,在q点的入射角恰等于临界角c有sin c=1n解得c=45pqo中=180-90-c-=15所以能射出光线区域对应的圆心角=90-=45能射出光线的部分占ab面的比例为4590=122.(1)如图甲,同一均匀介质中的一条直线上有相距6 m的两个振幅相等的振源a、b。从0时刻起,a、b同时开始振动,且都只振动了一个周期。图乙为a的振动图像,图丙为b的振动图像。若a向右传播的波与b向左传播的波在0.3 s时相遇,则下列说法正确的是()甲a.两列波的波长都是2 mb.两列波在a、b间的传播速度均为10 m/sc.在两列波相遇过程中,a、b连线的中点c为振动加强点d.在0.9 s时,质点b经过平衡位置且振动方向向上e.两个波源振动的相位差为(2)如图所示,一束截面为圆形(半径r=1 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=(2+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=2,求圆形亮区的半径;若将紫光改为白光,在屏幕s上形成的圆形亮区的边缘是什么颜色?答案(1)abe(2)1 m紫色解析(1)两波在均匀介质中传播波速相同,设为v,则有2vt1=xab,解得v=10 m/s,故b正确。由题图知周期t=0.2 s,则波长=vt=2 m,故a正确。当a的波峰(或波谷)传到c时,恰好b的波谷(或波峰)传到c点,所以c点的振动始终减弱,故c错误。t2=0.9 s=92t,此时刻a引起的波已传过b点,故b点此时不振动,d错误。振源a简谐运动的方程为y=a sin t,振源b简谐运动的方程为y=-a sin t=a sin(t-),两个波源振动的相位差为,故e正确。(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就是所求半径,设紫光临界角为c由全反射的知识知sin c=1n由几何知识可知ab=r sin c=rnob=r cos c=rn2-1n,bf=ab tan c=rnn2-1gf=d-(ob+bf)=d-nrn2-1,geab=gffb所以有rx=ge=gffbab=dn2-1-nr=1 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。3.(2019河北衡水模拟)(1)一列简谐横波沿x轴正方向传播,图甲是波传播到x=5 m的m点的波形图,图乙是质点n(x=3 m)从此时刻开始计时的振动图像,q是位于x=10 m处的质点。下列说法正确的是()甲乙a.这列波的波长是4 mb.这列波的传播速度是1.25 m/sc.m点以后的各质点开始振动时的方向都沿-y方向d.质点q经过8 s,第一次到达波峰e.在016 s内,质点q经过的路程为11 m(2)如图丙所示,mn为竖直放置的光屏,光屏的左侧有半径为r、折射率为3的透明半球体,o为球心,轴线oa垂直于光屏,o至光屏的距离oa=332r。一细束单色光垂直射向半球体的平面,在平面的入射点为b,ob=12r,求:光线从透明半球体射出时,出射光线偏离原方向的角度。光线在光屏形成的光斑到a点的距离。丙答案(1)acd(2)30r2解析(1)由题图知,该波的波长为4 m,周期为4 s,因此波速v=t=1 m/s,故a正确,b错误;由于波沿x轴正方向传播,由同侧法知m点的起振方向沿y轴的负方向,根据各质点的起振方向一致知,m点以后的各质点开始振动时的方向都沿y轴的负方向,c正确;质点q第一次到达波峰所需的时间t=sv=10-21 s=8 s,d正确;由于经过5 s,q才开始振动,再经过11 s,质点q经过的路程为x=11st4a=1.1 m,e错误。(2)如图所示,由折射定律,有n=sinsini=3其中i=30,解得=60所以出射光线偏离原方向的角度=60-30=30由几何知识,有cd=r,od=3r所以ad=32r所以ae=ad tan =r24.(1)一列简谐横波沿直线传播。t=0时刻波源o由平衡位置开始振动,在波的传播方向上平衡位置距o点0.9 m处有一质点a,其振动图像如图所示。下列说法正确的是()a.波源起振方向沿y轴正方向b.该简谐波波长为4 mc.该简谐波周期为4 sd.该简谐波波速大小为1.2 m/se.从振源起振开始,17 s内质点a通过的路程为2.8 m(2)如图所示为直角梯形玻璃砖abcd,其中bcde是正方形,a=30,bc=a。现有一束单色光从ad的中点m平行ab边射入,折射光线恰好过e点。求:()该玻璃砖的折射率n;()光线第一次从玻璃砖射出的点到b点的距离。答案(1)ace(2)()3()33a解析(1)由振动图像可知,3 s时质点a刚好起振且振动方向沿y轴的正方向,因此波源的起振方向沿y轴的正方向,a正确;由振动图像可知,波的周期为4 s,则波源由起振到传播到0.9 m处的过程经历的时间为34个周期,因此0.9 m对应34个波长,即波长为1.2 m,b错误、c正确;由波速公式可知该波的波速为v=t=1.24 m/s=0.3 m/s,d错误;17 s为414个周期,质点a振动了312个周期,因此质点a通过的路程为振幅的14倍,即通过的路程为2.8 m,e正确。(2)()光线在玻璃砖内的光路图如图所示由几何关系可知光线在ad面上的折射角为30折射率n=sinisinr=sin60sin30=3()在ab界面上, sin c=1n=33,入射角为60大于临界角c,故光线发生全反射设光从bc界面上n点射出,由几何关系可知bn=a tan 30=33a5.(1)如图所示,等边三角形aob为透明柱状介质的横截面。一束单色光pq平行于角平分线om射向oa,在界面oa发生折射,折射光线平行于ob且恰好射到m点(不考虑反射光线)。则()a.透明柱状介质对单色光pq的折射率为3b.从amb面出射的光线与入射光线pq的偏向角为60c.保持入射点q不变,减小入射角,一直有光线从amb面射出d.保持入射光pq的方向不变,增大入射光的频率,出射点将在m点下方e.增大入射光pq的频率,光在该介质中的传播速度不变(2)如图所示,虚线是一列简谐横波在t=0时刻的波形,实线是这列波在t=1 s时刻的波形。()若波沿x轴正方向传播,则从t=1 s时刻开始,x=3 m处的质点第一次回到平衡位置需要的时间最长为多少?()若波速大小为75 m/s,则波的传播方向如何?答案(1)abd(2)()0.2 s()x轴负方向解析(1)入射角i=60,折射角=30,n=sinisin=3,由光路可逆性可知光从m点折射时,折射角为60,由几何关系可知此出射光线与入射光线pq的偏向角为60,选项a、b正确;入射点q不变,减小入射角,则折射角减小,射到ab面的入射角增大,可能发生全反射,选项c错误;增大入射光频率,则从q点折射时的折射角变小,出射点将在m点下方,选项d正确;增大入射光频率,由n=cv,可知光在介质中传播速度减小,选项e错误。(2)()由图像可知,波长=8 m当波沿x轴正方向传播时,波在t=1 s内传播距离为s=(8n+5)m,其中n=0,1,2,v=st=(8n+5) m/s,其中n=0,1,2,从t=1 s时刻开始,平衡位置在x=