2020高考物理二轮复习 第1部分 专题9 选考模块 第2讲 振动和波 光学限时检测（含解析）

第2讲振动和波光学限时60分钟1(1)下列说法正确的是_。a电磁波、机械波均能发生干涉、衍射现象b偏振光可以是横波，也可以是纵波c有经验的战士可以通过炮弹飞行的声音判断飞行炮弹是接近还是远去，这利用了多普勒效应d人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的单缝衍射现象e用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度利用了光的衍射现象(2)在一列简谐横波传播的路径上有a、b两个质点，它们振动的图象分别如图9217甲、乙所示。已知这两质点平衡位置间的距离为1 m。图9217若b质点比a质点振动滞后1.1 s，则这列波的波速为多大？若两质点平衡位置间的距离小于一个波长，求这列波的波长和波速大小。解析(1)只要是波均能发生干涉与衍射，故选项a正确；偏振是横波特有的现象，光的偏振现象说明光是横波，故选项b错误；根据波的多普勒效应原理知，选项c正确；人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的衍射现象，故选项d正确；用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度，是利用两者之间的空气薄层的反射面，获取频率相同的光，是光的干涉，故选项e错误。(2)若b质点比a质点振动滞后1.1 s则波从a传播到b所用的时间为t1.1 s则波传播的速度v m/s当这列波由质点a向质点b方向传播时，由于两质点平衡位置间的距离小于一个波长，因此有1 m得波长4 m由题图可知，该列波的周期t0.4 s因此波速v10 m/s当这列波由质点b向质点a方向传播时1 m得波长 m因此波速v m/s。答案(1)acd(2) m/s波由质点a向质点b方向传播4 m10 m/s波由质点b向质点a方向传播 m m/s2(2019安徽省示范高中高三调研)(1)某时刻o处质点沿y轴开始做简谐振动，形成沿x轴正方向传播的简谐横波，经过0.8 s形成的波的图象如图9218所示。p点是x轴上距o点96 cm处的质点。下列判断正确的是_。图9218ao处质点开始振动的方向沿y轴向上bo处质点振动的周期是0.8 sc从o处质点振动开始计时，经过3.2 s，p处质点开始振动d该波的波速是30 m/se从p处质点振动开始计时，再经0.6 s，p处质点第一次到达波峰(2)如图9219所示，一束平行单色光从空气垂直入射到等腰三棱镜的ab面上，ab和ac边长相等，顶角为30，底边bc长为l，这种单色光在三棱镜中的折射率为n。在三棱镜右侧有一足够大的竖直光屏垂直于bc，光屏到c点的距离为3l。求光屏上光斑的最高点和最低点之间的距离。(已知tan 152，结果可以带根号)图9219解析(1)根据波的图象可知o处质点开始振动的方向沿y轴负方向，选项a错误；该波的波长为24 cm，经过0.8 s波恰好传播了一个周期，则o处质点振动的周期t0.8 s，选项b正确；该波的波速v0.3 m/s，选项d错误；从o处质点振动开始计时，经过3.2 s，波传播的距离为xvt0.33.2 m0.96 m，p处质点开始振动，选项c正确；从p处质点振动开始计时，再经0.6 s，p处质点第一次到达波峰，选项e正确。(2)根据全反射条件，光线射入三棱镜后射出时的临界角为45光线射入三棱镜后，在ac边的入射角为30，不会发生全反射设射出ac边时的折射角为i。根据折射定律n，得i45根据题意，射到光屏上最低点的位置在图中s1点。由几何关系可知，ocs130故os13ltan 30l光线在bc边的入射角为75，大于临界角，会发生全反射由题意可知，从bc边反射的光线中射到光屏上最高点的位置在图中s2点，且s2点也是光屏上光斑的最高点。由几何关系可知，obs215故os24ltan 15(84)l光屏上光斑的最高点和最低点之间的距离为sos1os2(83)l。答案(1)bce(2)(83)l3(1)(多选)abcde为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，abbc。由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于ab射入棱镜，经两次反射后光线垂直于bc射出，且在cd、ae边只有a光射出，光路如图9220所示。则关于a、b两种光，下列分析和判断中正确的是_。图9220a在真空中，a光的传播速度比b光的大b棱镜对a光的折射率较小c在棱镜内，a光的传播速度比b光的小d以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小e分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大(2)如图9221甲是一个单摆振动的情况，o是它的平衡位置，b、c是摆球所能到达的最远位置。视向右为正方向，图乙是这个单摆的振动图象。图9221开始时摆球在哪个位置？写出单摆的振动方程。解析(1)所有光在真空中有相同的速度，故选项a错误；由题图知，光线在cd界面上，以相同入射角入射时a光发生了折射，b光发生了全反射，说明b光比a光折射率大，由公式v，知同种介质中a光速度大，故选项b正确，c错误；由折射率n，可知以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小，故选项d正确；折射率小的光的波长大，通过同一双缝干涉装置，由x可知a光的相邻亮纹间距大，故选项e正确。(2)当t0时，x0.8 cm，故摆球在b位置该单摆的振幅a0.8 cm，振动周期t0.8 s故2.5 rad/s设单摆的振动方程表达式为xasin(t)设t0时，x0.8 cm，代入可得1.5则单摆的振动方程为x0.8sin(2.5t1.5) cm。答案(1)bde(2)b位置x0.8sin(2.5t1.5) cm4(2018全国卷)(1)(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t0和t0.20 s时的波形分别如图9222中实线和虚线所示。已知该波的周期t0.20 s。下列说法正确的是_。图9222a波速为0.40 m/sb波长为0.08 mcx0.08 m的质点在t0.70 s时位于波谷dx0.08 m的质点在t0.12 s时位于波谷e若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s，则它在该介质中的波长为0.32 m(2)如图9223所示，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“”(图中o点)，然后用横截面为等边三角形abc的三棱镜压在这个标记上，小标记位于ac边上。d位于ab边上，过d点做ac边的垂线交ac于f。该同学在d点正上方向下顺着直线df的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过o点做ab边的垂线交直线df于e；de2 cm，ef1 cm。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射)图9223解析(1)本题考查机械振动和机械波的综合应用。由图象可知，该波的波长16 cm0.16 m，选项b错误；tntt(n0,1,2，)，可得t0.20 s，即0.20 s，解得n0，t0.40 s，波速v m/s0.40 m/s，选项a正确；t10.70 stt，即从t0时刻开始到t0.70 s时刻，x0.08 m的质点振动了tt，则可知t0.70 s时，该质点位于波谷，选项c正确；t20.12 stt，则x0.08 m的质点在t0.12 s时位于平衡位置和波峰之间的某一位置，选项d错误；机械波传入另一介质中，其周期不变，则波长vt0.32 m，选项e正确。(2)本题考查折射定律。过d点作ab边的法线nn，连接od，则odn为o点发出的光线在d点的入射角；设该光线在d点的折射角为，如图所示。根据折射定律有nsin sin 式中n为三棱镜的折射率。由几何关系可知60eof30在oef中有efoesineof由式和题给条件得oe2 cm根据题给条件可知，oed为等腰三角形，有30由式得n。答案(1)ace(2)5(2019唐山高三调研)(1)(多选)波源在坐标原点上下振动，形成沿x轴正、负方向传播的两列简谐横波，t10时刻的波形如图9224中实线所示，t20.5 s时刻的波形如图中虚线所示，p、q是此时位于平衡位置的两个质点。下列说法正确的是_。图9224at10时刻波源的振动方向向下bt20.5 s时刻p、q质点的振动方向相反c波从波源分别向x轴正、负方向的传播速度之比为43dt35.5 s时x10 m处的质点处于波峰位置e从t2时刻起到x10 m处的质点第一次到波峰，质点p走过的路程为40 cm图9225(2)如图9225所示，一束宽度为l的平行复色光含有两种单色光，复色光束与玻璃砖上表面成30角入射，已知玻璃砖对两种单色光的折射率分别为和，玻璃砖的厚度为h，不考虑折射光线在玻璃砖下表面的反射，光在真空中的速度为c。对于折射率为的单色光，求其在玻璃中的传播时间；改变玻璃砖的厚度可以使光从玻璃砖下表面射出后，两种单色光彻底分开，玻璃砖的厚度至少为多少？解析(1)根据题述和波形图可知，t10时刻，波源的振动方向向下，选项a正确；t20.5 s时刻，p、q质点的振动方向都向下，选项b错误；由波形图可知，沿x轴正方向传播的简谐横波，波长为4 m，沿x轴负方向传播的简谐横波，波长为3 m，周期相等，由vt可知，波从波源分别沿x轴正、负方向传播的速度之比为43，选项c正确；由t0.5 s，可得周期t2 s，则沿x轴正方向传播的波的波速为2 m/s，波从0时刻传播到x10 m处需要3 s，t35.5 s时刻，x10 m处的质点已经振动了t，即x10 m处的质点处在波谷位置，选项d错误；t20.5 s时刻，波峰在x2 m处，再经过2个周期波峰传播到x10 m处的质点，即x10 m处质点第一次到达波峰，则质点p走过的路程为8个振幅，即为85 cm40 cm，选项e正确。(2)如图1所示，对于折射率为的单色光，由图1，其中160解得230，光在玻璃砖中的传播距离s光在玻璃砖中的传播速度v该光在玻璃砖中的传播时间t恰好分成两束单色光时如图2所示图2由，得sin 3由tan 3，得o5o3hmintan 3由tan 2，得o4o5hmintan 2则o4o3o3o5o4o5解得hmin答案(1)ace(2)6(2019长沙一模)(1)(多选)下列说法中正确的是_。a水中的气泡看上去比较明亮是因为有一部分光发生了衍射现象b雷达发射的电磁波是由均匀变化的电场或磁场产生的c拍摄玻璃橱窗内的物品时，可在镜头前加一个偏振片来减弱橱窗玻璃表面的反射光d红色和蓝色的激光在不同介质中传播时波长可能相同e狭义相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的(2)如图9226所示点s为振源，其频率为20 hz，所产生的简谐横波向右传播，波速为40 m/s，p、q是波传播途中的两点，已知sp 3.0 m，sq 3.5 m。图9226判断当s通过平衡位置向上运动时，p、q两点的位置及运动方向。以s通过平衡位置向上运动时为计时起点，作出经过t0.087 5 s时波的图象，并标出s、p和q三点的位置。解析(1)水中的气泡看起来比较明亮是因为有一部分光发生了全反射现象，选项a错误；均匀变化的电场或磁场只能产生恒定的磁场或电场，是不能形成电磁波的，雷达发射的电磁波一定是由周期性变化的电场或磁场产生的，选项b错误；拍摄玻璃橱窗内的物品时，可在镜头前加一个偏振片来减弱橱窗玻璃表面的反射光，选项c正确；红色和蓝色激光频率不同，在同一种介质中传播时波速不同，波长不同，而红色和蓝色激光在不同介质中传播时波长可能相同，选项d正确；狭义相对论认为真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的，选项e正确。(2)该波的波长为2 msp3.0 m1.5，故点p通过平衡位置向下运动sq3.5 m1.75 ，故点q在波峰，向下运动该波的周期为t0.05 s，t0.087 5 s1.75t，作图如图所示。答案(1)cde(2)见解析7(2019保定调研)(1)(多选)关于机械振动与机械波的说法中正确的是_。a机械波的频率等于振源的振动频率b机械波的传播速度与振源的振动速度相等c质点振动的方向总是垂直于波传播的方向d在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离e机械波在介质中传播的速度由介质本身决定(2)如图9227所示，水面上船的正前方a处有一浮标，水面下方深度h2 m的b点处有一点光源。当船头p点距b点水平距离s 4 m时，射向船头p点的光刚好被浮标挡住，且船尾端c点后方水面完全没有光线射出。测得pa、ba与竖直方向的夹角分别为53和37