（课标版）2020高考物理二轮复习 专题限时训练16 振动和波 光学（含解析）

专题限时训练16振动和波光学时间：45分钟1(2019全国卷)(1)(多选)一简谐横波沿x轴正方向传播，在t时刻，该波的波形图如图(a)所示，p、q是介质中的两个质点图(b)表示介质中某质点的振动图象下列说法正确的是_cde_.a质点q的振动图象与图(b)相同b在t0时刻，质点p的速率比质点q的大c在t0时刻，质点p的加速度的大小比质点q的大d平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图(b)所示e在t0时刻，质点p与其平衡位置的距离比质点q的大解析：t时刻，题图(b)表示介质中的某质点从平衡位置向下振动，而题图(a)中质点q在t时刻从平衡位置向上振动，平衡位置在坐标原点的质点从平衡位置向下振动，所以质点q的振动图象与题图(b)不同，平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如题图(b)所示，选项a错误，d正确；在t0时刻，质点p处在波谷位置，速率为零，与其平衡位置的距离最大，加速度最大，而质点q运动到平衡位置，速率最大，加速度为零，即在t0时刻，质点p的速率比质点q的小，质点p的加速度比质点q的大，质点p与其平衡位置的距离比质点q的大，选项b错误，ce正确(2)如图，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m距水面4 m的湖底p点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53(取sin530.8)已知水的折射率为.()求桅杆到p点的水平距离；()船向左行驶一段距离后停止，调整由p点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45时，从水面射出后仍照射在桅杆顶端，求船行驶的距离答案：()7 m()5.5 m解析：()设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1，到p点的水平距离为x2；桅杆高度为h1，p点处水深为h2；激光束在水中与竖直方向的夹角为.由几何关系有tan53tan由折射定律有sin53nsin设桅杆到p点的水平距离为x，则xx1x2联立式并代入题给数据得x7 m()设激光束在水中与竖直方向的夹角为45时，从水面出射的方向与竖直方向夹角为i，由折射定律有sininsin45设船向左行驶的距离为x，此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1，到p点的水平距离为x2，则x1x2xxtanitan45联立式并代入题给数据得x(63) m5.5 m2(1)(多选)下列说法中正确的是(bce)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，其他条件不变，仅用红光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距解析：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)如图所示，直角边ac长度为d的直角棱镜abc置于桌面上，d为斜边bc的中点，桌面上的s点发射一条光线经d点折射后，垂直于ab边射出已知sccd，光线通过棱镜的时间t，c为真空中光速，不考虑反射光线求：棱镜的折射率n；入射光线与界面bc间的夹角答案：30解析：光路图如图所示，e是光线在ab边的射出点，设光线通过棱镜的速度为v，则ded，vtd，n解得n光线射到界面bc，设入射角为i，折射角为r，则i，r2n解得303(1)(多选)下列说法中正确的是(ade)a遥控器发出的红外线脉冲信号可以用来遥控电视机、录像机和空调机b观察者靠近振动频率一定的声源时，接收到声波的频率小于声源频率c狭义相对论认为真空中光源的运动会影响光的传播速度d光的偏振现象说明光是一种横波e两列频率相同的机械波相遇时，在相遇区可能会出现稳定干涉现象解析：遥控器是利用其所发出的红外线脉冲信号来遥控电视机、录像机和空调机的，a正确；声源与观察者相互靠近时，观察者接收到声波的频率大于声源频率，b错误；狭义相对论的基本假设是：在不同的惯性参考系中，真空中的光速是不变的；在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，c错误；偏振是横波的特有现象，光的偏振现象说明光是一种横波，d正确；只有频率相同的两列机械波相遇，才能出现稳定干涉现象，e正确(2)一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形图如图所示，从该时刻开始计时若质点p(坐标为x3.2 m)经0.4 s第一次回到平衡位置，求该机械波的波速和周期；若质点q(坐标为x5 m)在0.5 s内通过的路程为(105) cm，求该机械波的波速和周期答案：8 m/s1 s12 m/s s解析：由于波沿x轴正方向传播，当p点经0.4 s第一次回到平衡位置，一定是x0 m处质点的振动状态传播到p点，则该机械波波速为v m/s8 m/s由波形图可知，波长8 m则t s1 s.由波动图象可知，此时q点的纵坐标为y cm，当其通过的路程为(105) cm时，一定是x1 m处质点的振动状态传播到q点，则该机械波波速为v m/s12 m/s则t s s.4(1)(多选)波源o、a在t0时刻同时起振，形成的两列简谐横波分别沿x轴正、负方向传播，t0.1 s时刻的波形图如图所示下列判断正确的是(ade)a两列波的周期均为0.1 sbt0.1 s时，x2 m处质点在向y轴负方向振动co、a两波源的起振方向相同dt0.15 s时刻，x6 m处的质点振动位移为0et0.15 s后，x6 m处的质点振幅为15 cm(2)如图所示，置于空气中的一不透明容器中盛满某种透明液体，容器底部靠近器壁处有一竖直放置的6.0 cm长的线光源靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板，另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜，用来观察线光源，开始时通过望远镜不能看到线光源的任何一部分将线光源沿容器底向望远镜一侧水平移至某处时，通过望远镜刚好可以看到线光源底端，再将线光源沿同一方向移动8.0 cm，刚好可以看到其顶端求此液体的折射率n.答案：1.25解析：如图所示，当线光源上某一点发出的光线射到未被遮光板遮住的液面上时，射到遮光板边缘o的那条光线的入射角最小若线光源底端在a点时，通过望远镜刚好可以看到此光源底端，设过o点液面的法线为oo1，则aoo1其中为线光源发出的光从此液体射向空气的全反射临界角，有sin同理，若线光源顶端在b1点时，通过望远镜刚好可以看到此光源顶端，则b1oo1设此时线光源底端位于b点，由图中几何关系可得sin联立得n由题给条件可知，8.0 cm，6.0 cm代入得n1.25.5(2019全国卷)(1)(多选)水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源两波源发出的波在水面上相遇，在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样关于两列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法正确的是_bde_.a不同质点的振幅都相同b不同质点振动的频率都相同c不同质点振动的相位都相同d不同质点振动的周期都与振动片的周期相同e同一质点处，两列波的相位差不随时间变化解析：在波的干涉实验中，质点在振动加强区的振幅是两列波振幅之和，质点在振动减弱区的振幅是两列波振幅之差，a项错误；沿波的传播方向上，波不停地向外传播，故各质点的相位不都相同，c项错误两波源振动频率相同，其他各质点均做受迫振动，故频率均与振源频率相同，周期均与振动片的周期相同，b、d项正确；同一质点到两波源的距离确定，故波程差恒定，即相位差保持不变，e正确(2)如图，直角三角形abc为一棱镜的横截面，a90，b30.一束光线平行于底边bc射到ab边上并进入棱镜，然后垂直于ac边射出()求棱镜的折射率；()保持ab边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到bc边上恰好有光线射出求