2020高考物理二轮复习 专题七 选考部分 第14讲 振动与波动 光练习（含解析）

振动与波动 光1(1)如图所示，一束复色光射到三棱镜上，从三棱镜另一面射出两单色光a、b，两种色光中折射率较小的是_；如果增大入射角，则先发生全反射的是_；如果a、b两种光使用同一装置做双缝干涉实验，条纹间距较大的是_(2)一列简谐波沿x轴正方向传播，该波在t1.0 s时的图象如图甲所示，介质中质点p的振动图象如图乙所示求：该列简谐波的波速v；在010 s时间内质点m的路程s和位移解析：(1)由题图可知，b光折射率较大，b光的频率大，a光折射率较小，a光的频率小由于b光的折射率较大，b光的全反射临界角较小，如果增大入射角，则b光先发生全反射在同种介质中，a光的波长比b光的波长长，如果a、b两种光使用同一装置做双缝干涉实验，根据x知，条纹间距较大的是a光(2)由题图甲得波长4 m由题图乙得周期t1.0 s波速v4 m/s.由题图乙可知质点p从t0.5 s开始振动该波由质点p传播到质点m所需时间t5 s所以在010 s时间内质点m振动了t4.5 s因为n4.5路程s4an40.24.5 m3.6 m010 s时间内质点m的位移为0答案：(1)a光b光a光(2)4 m/s3.6 m02(1)(多选)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m/s的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s下列说法正确的是( )a水面波是一种机械波b该水面波的频率为6 hzc该水面波的波长为3 md水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去e水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移(2)如图所示，abcd是一玻璃砖的截面图，一束光与ab面成30角从ab边上的e点射入玻璃砖中，折射后经玻璃砖的bc边反射后，从cd边上的f点垂直于cd边射出已知b90，c60，eb10cm. bc30 cm.真空中的光速c3108 m/s，求：玻璃砖的折射率；光在玻璃砖中从e到f所用的时间(结果保留两位有效数字)解析：(1)水面波是机械振动在水面上传播，是一种典型的机械波，a对；从第一个波峰到第十个波峰中经历了九个波形，时间间隔为15 s，所以其振动周期为t s s，频率为0.6 hz.b错；其波长vt1.8 m/s s3 m，c对；波中的质点都上下振动，不随波迁移，但是能量随着波的传播而传递出去，d错，e对(2)光在玻璃砖中传播光路如图所示，由几何关系可得i60.bqecqf30由折射定律n得n由n，得v108 m/s由几何关系得eq2eb20 cmqfqc cos 30(bcbq)cos 30(1515) cmt1.8109 s答案：(1)ace(2)1.8109 s3(1)(多选)由波源s形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播波源振动的频率为20 hz，波速为16 m/s.已知介质中p、q两质点位于波源s的两侧，且p、q和s的平衡位置在一条直线上，p、q的平衡位置到s的平衡位置之间的距离分别为15.8 m、14.6 mp、q开始振动后，下列判断正确的是()ap、q两质点运动的方向始终相同bp、q两质点运动的方向始终相反c当s恰好通过平衡位置时，p、q两点也正好通过平衡位置d当s恰好通过平衡位置向上运动时，p在波峰e当s恰好通过平衡位置向下运动时，q在波峰(2)如图，玻璃球冠的折射率为，其底面镀银，底面的半径是球半径的倍；在过球心o且垂直于底面的平面(纸面)内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的m点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的a点，求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角解析：(1)简谐横波的波长 m0.8 mp、q两质点距离波源s的距离ps15.8 m19，sq14.6 m18.因此p、q两质点运动的方向始终相反，说法a错误，说法b正确当s恰好通过平衡位置向上运动时，p在波峰的位置，q在波谷的位置当s恰好通过平衡位置向下运动时，p在波谷的位置，q在波峰的位置说法c错误，说法d、e正确(2)设球半径为r，球冠底面中心为o，连接oo，则ooab.令oao，有cos 即30由题意知maab所以oam60设图中n点为光线在球冠内底面上的反射点，所研究的光线的光路图如图所示设光线在m点的入射角为i，折射角为，在n点的入射角为i，反射角为i，玻璃的折射率为n.由于oam为等边三角形，有i60由折射定律有sin insin 代入题给条件n得30作底面在n点的法线ne，由neam，有i30根据反射定律，有i30连接on，由几何关系知manmon，故有mno60由式得eno30于是eno为反射角，no为反射光线这一反射光线经球面再次折射后不改变方向所以，射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角为180eno150答案：(1)bde(2)1504(1)(多选)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b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t0时刻的波形，实线是这列波在t1 s时刻的波形若波沿x轴正方向传播，则从t1 s时刻开始，x3 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？解析：(1)入射角i60 ，折射角30 ，n，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，可知光在介质中传播速度减小，选项e错误(2)由图象可知，波长8 m当波沿x轴正方向传播时，波在t1 s内传播距离为s(8n5) m，其中n0,1,2，v(8n5) m/s，其中n0,1,2，从t1 s时刻开始，平衡位置在x3 m处的质点第一次回到平衡位置需要的时间，即为波沿x轴传播1 m距离需要的时间，最长时间tmax s0.2 s.当波沿x轴负方向传播时，波在t1 s内传播距离为s(8n3) m，其中n0,1,2，若波速大小为75 m/s，则1 s内波传播的距离svt751 m75 m因为s75 m(983) m，所以波沿x轴负方向传播答案：(1)abd(2)0.2 sx轴负方向5(1)一列沿x轴正方向传播的简谐波，在t0时刻的波形图如图所示，已知这列波在p出现两次波峰的最短时间是0.4 s，根据以上可知：这列波的波速是_ m/s；再经过_ s质点r才能第一次到达波峰；这段时间里r通过的路程为_ cm.(2)如图所示，一透明球体置于空气中，球半径r10 cm，折射率n，mn是一条通过球心的直线，单色细光束ab平行于mn射向球体，b为入射点，ab与mn间距为5 cm，cd为出射光线，真空中光速c3108 m/s.补全光路并求出光从b点传到c点的时间；求cd与mn所成的角.解析：(1)依题，p点两次出现波峰的最短时间是0.4 s，所以这列波的周期t0.4 s由波速公式得v m/s10 m/s由t0时刻到r第一次出现波峰，波移动的距离s7 m则t s0.7 s在上述时间内，r实际振动时间t10.3