2020高考物理二轮复习 第一部分 专题十 选考部分 第2讲 机械振动 机械波 光练习（含解析）

机械振动 机械波 光1(1)(多选)某时刻o处质点沿y轴向下开始简谐振动，形成沿x轴正向传播的简谐横波，o处质点开始振动后t0.8 s时波的图像如图所示。p点是x轴上距坐标原点96 cm处的质点。下列说法正确的是()a该波的波速是0.3 m/sb质点p经过3.2 s开始振动c该波遇到一个尺寸为10 m的障碍物可以发生明显衍射d经过4.6 s质点p第二次到达波谷e若质点o在t1 s时停止振动，那么质点p在4.2 s时也将停止振动(2)某玻璃三棱镜水平放置，其截面如图所示，已知玻璃的折射率为，该三棱镜的ab边竖直放置，水平虚线cd垂直ab，bac60，b45，ac边长为20 cm，ad部分贴着不透光的纸，当一束水平平行光照射在三棱镜ab边上时，在下方水平屏ap上被照亮的区域有多宽？(不考虑光在玻璃中的多次反射)解析(1)由题意和图可知周期为t0.8 s，该波的波长是0.24 m，波速v0.3 m/s，a项正确；质点p经过t开始振动，则有t s3.2 s，b项正确；该波的波长是0. 24 m，所以该波遇到一个尺寸为10 m的障碍物不会发生明显衍射，c项错误；质点p从开始振动到第一次到达波谷需要个周期的时间，质点p第二次到达波谷的时间为3.2 st4.2 s，d项错误；由于o处质点开始振动后质点p经过3.2 s开始振动，所以质点o在t1 s时停止振动，那么质点p在4.2 s时也将停止振动，e项正确。(2)玻璃的折射率为，则全反射临界角满足sin，45，故光在bc边发生全反射，其光路图如图。反射光线在ac边的入射角r30，根据n，可得，在ac边的折射角i60，在下方水平屏ap上被照亮的区域l满足，解得l cm。答案(1)abe(2) cm2(2019山东烟台模拟)(1)(多选)如图所示，p、q、m是均匀媒介中x轴上的三个质点，pq、qm的距离分别为3 m、2 m，一列简谐横波沿x轴向右传播。在t0时刻，波传播到质点p处并且p开始向下振动，经t3 s，波刚好传到质点q，而此时质点p恰好第一次到达最高点且离平衡位置10 cm处。下列说法正确的是()a该简谐波的波速为1 m/sb该简谐波的波长为12 mc当波传播到质点m时，质点p通过的路程为50 cmd当t5 s时，质点q的加速度方向竖直向下e当质点m运动到最高点时，质点q恰好处于最低点(2)如图所示是一透明物体的横截面，横截面为等腰直角三角形abc，ab边长为a，底面ac镀有反射膜。今有一条光线垂直ab边从中点入射，进入透明物体后直接射到底面ac上，并恰好发生反射，(已知光在真空中的传播速度为c)求：(i)透明物体的折射率和光在透明物体内的传播时间；(ii)若光线从ab边中点沿平行于底面的方向射向透明物体，求光线最终离开透明物体时的出射角。解析(1)在t0时刻，波传播到质点p，经t3 s，波刚好传到质点q，则v m/s1 m/s，故a正确；在t0时刻，质点p开始向下振动，经t3 s，质点p恰好第一次到达最高点，则t3 s，t4 s，根据v，可得vt4 m，故b错误；当波传播到质点m时，用时t5 s，即t，质点p通过的路程为5a50 cm，故c正确；当t5 s时，质点q已经振动了2 s，运动到了平衡位置，加速度为零，故d错误；质点m比质点q晚运动了半个周期，当质点m运动到最高点时，质点q恰好处于最低点，故e正确。(2)()根据题意，光线射到ac面上时入射角度恰好为临界角c，由几何关系可知c45，根据sinc可得n由几何关系可知光在透明物体中的传播路径长为a，设光在介质中的传播速度为v，有v，t可得t。()设此时光在ab面的入射角为i，折射角为r，由题意可知，i45根据公式n可得r30由几何关系可知60c45，光线在bc面发生全反射。设光线在ac面的入射角为i，折射角为r，根据几何关系，i15根据公式n，解得rarcsin。答案(1)ace(2)()()arcsin3(2019吉林长春联考)(1)(多选)下列说法正确的是()a机械波是机械振动在介质中传播而形成的b频率高于2万赫兹的声波被称为超声波，它在真空中可以传播c电磁波是变化的电场与变化的磁场在空间交替产生而形成的d光波是电磁波，它可以发生干涉、衍射和偏振现象e机械波和电磁波在本质上的区别，机械波可以产生多普勒效应，而电磁波不能产生多普勒效应(2)如图所示，为由某种材料制成的透明球体，球半径为r，一细束激光从透明球上的a点射入球体，入射角i60，折射光线在球面上另一点b(图中未画出)处射出，已知激光从b点射出的方向与从a点射入的方向间的夹角60，已知光在真空中传播速度为c，求：该材料的折射率n；激光在透明球体内的运动时间t。解析(1)机械波是机械振动在介质中传播而形成的，a项正确；超声波是机械波，它的传播需要介质，b项错误；电磁波是变化的电场与变化的磁场在空间交替产生传播而形成的，c项正确；光波是电磁波，而且它是横波，一切波都能发生干涉和衍射现象，只有横波才能发生偏振现象，d项正确；机械波和电磁波虽有本质上区别，但它们都能发生多普勒效应，e项错误。(2)作出光路图如图所示。由光路可逆性和几何关系可知30，所以折射角i30，由光的折射定律可得n由三角形知识可知ab2rcos30r，所以激光在球内运动的时间为t。答案(1)acd(2)4(1)(多选)(2019安徽安庆二模)下列说法中正确的是()a机械波在某种介质中传播，若波源的频率增大，其传播速度就一定增大b肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是由光的干涉现象形成的c在波的干涉中，振动加强点的位移不一定始终最大d电磁波在真空中传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度的方向均相同e在双缝干涉实验中，其它条件不变，仅用红光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距(2) 一个折射率n的异形玻璃砖的横截面如图所示，它可以看成由两部分组成，oab为直角三角形，b30，oac为扇形，o为圆心，aoc90，b点与墙壁接触，且mnbc。一束单色光经过弧面ac射入o点，入射角30，结果在墙壁mn上出现两个光斑，已知ob长度为l，求：()两个光斑间的距离；()如果逐渐增大入射光的入射角，当入射角至少多大时o点不再有折射光线射出？解析(1)机械波的传播速度只与介质有关，与频率无关，所以a错误；肥皂泡呈现彩色条纹属于薄膜干涉，所以b正确；在波的干涉中，振动加强点的位移随时间变化，只是振幅最大，所以c正确；电磁波是横波，电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度的方向均垂直，所以d错误；因为红光波长比黄光长，干涉条纹的间距与波长成正比，在双缝干涉实验中，用红光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距，所以e正确。(2)()光束射到o点时，一部分光反射，由光的反射定律得反射角为30。因反射光正好与ab垂直，光沿直线射到墙壁上e点，如图所示由几何关系得bel一部分光折射，由光的折射定律有n解得i45由几何关系得obf为等腰直角三角形，bfl故两光斑间的距离为bebf(1)l()当入射光在o点的入射角大于或等于临界角时，o点不会再有折射光线射出根据sinc代入数据解得c45答案(1)bce(2)()(1)l()455(1)(多选)(2019山东青岛二模)如图所示，波源s1在绳的左端发出频率为f1、振幅为a1的半个波形a，同时另一个波源s2在绳的右端发出频率为f2、振幅为a2的半个波形b，f1 f2，p为两个波源连线的中点，下列说法正确的是()a两列波将同时到达p点ba的波峰到达s2时，b的波峰也恰好到达s1c两列波在p点叠加时p点的位移最大可达a1a2d两列波相遇时，绳上位移可达a1a2的点只有一个，此点在p点的左侧e两波源起振方向相同(2)如图所示，等腰直角三角形棱镜abc，一组平行光线垂直斜面ab射入。()如果光线不从ac、bc面射出，求三棱镜的折射率n的范围；()如果光线顺时针转过60，即与ab成30角斜向下，不考虑反射光线的影响，当n时，能否有光线从bc、ac面射出？解析(1)两列波在同一介质中传播，波速相等，同时到达中点p，a正确；因波长不同，当a的波峰到达s2时，b的波峰已越过s1，b错误；由于a的波长大于b的波长，两列波在p点叠加时两列波的波峰不可能同时到达p点，所以p点的位移最大不可能达a1a2，c错误；两列波相遇时，两列波峰同时到达p点的左侧，叠加后位移达到最大值，所以两列波相遇时，绳上位移可达a1a2的点只有一个，而且此点在p点的左侧，d正确；依据波的传播方向可知，波源的振动方向均向下，即为相同，e正确。(2)()光线穿过ab面后方向不变，在ac、bc面上的入射角均为45，发生全反射的条件为sin45解得n()当n时，全反射的临界角为c，sinc折射光线如图所示，n解得30，在bc面的入射角15c，所以光线可以从bc面射出，在ac面的入射角75c，所以光线不能从ac面射出，所以光只能从bc面射出。答案(1)ade(2)()n ()光只能从bc面射出6(2018全国卷)(1)声波在空气中的传播速度为340 m/s，在钢铁中的传播速度为4 900 m/s。一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.00 s。桥的长度约为_ m。若该声波在空气中的波长为，则它在钢铁中的波长为的_倍。(2)如图所示，abc是一直角三棱镜的横截面，a90，b60。一细光束从bc边的d点折射后，射到ac边的e点，发生全反射后经ab边的f点射出。eg垂直于ac交bc于g，d恰好是cg的中点。不计多次反射。()求出射光相对于d点的入射光的偏角；()为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？解析(1)设声波在钢铁中的传播时间为t，由lvt知，340(t1.00)4 900t，解得ts，代入lvt中解得桥长l365 m声波在传播过程中频率不变，根据vf知，声波在钢铁中的波长。(2)()光线在bc面上折射，由折射定律有sini1nsinr1式中，n为棱镜的折射率，i1和r1分别是该光线在bc面上的入射角和折射角。光线在ac面上发生全反射，由反射定律有i2r2式中i2和r2分别是该光线在ac面上的入射角和反射角。光线在ab