高考物理二轮振动和波、光学专题训练选修4

1、2012届高考物理二轮振动和波、光学（选修 3-4）专题训练亡懦210演冢4 （随堂体验,巩固落实） 兀一.1.某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x = Asin t,则质点（ ）A.第1 s末与第3 s末的位移相同B.第1 s末与第3 s末的速度相同C.第3 s末至第5 s末的位移方向都相同D.第3 s末至第5 s末的速度方向都相同解析：根据x=Asin -4t可求得该质点振动周期为 T= 8 s ,则该质点振动图像如图所示，图像的斜率为正表示速度为正，反之为负，由图可以看出第1 s末和第3 s末的位移相同，但斜率一正一负，故速度方向相反，选项A正确、B错误；第3 s末和第5s末的

2、位移方向相反，但两点的斜率均为负，故速度方向相同，选项C错误、D正确。答案：AD图 11-12（2011 北京高考）如图11-12所示的双缝干涉实验， 用绿光照射 单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹。要得到相邻条纹间距更大的干涉 图样，可以（）A.增大S与S2的间距B.减小双缝屏到光屏的距离C.将绿光换为红光D.将绿光换为紫光解析：由双缝干涉条纹间距公式* = 入可知,要增大条纹间距,可以增大双缝到屏的距离，减小双缝间距，选用波长更长的单色光，因此C项正确。答案：C（2011 新课标全国卷）一振动周期为T、振巾哥为A位于x=0点的波源从平衡位置 沿y轴正向开始做简谐振动。该波源产生的一维简谐横

3、波沿x轴正向传播，波速为 v,传播过程中无能量损失。一段时间后，该振动传播至某质点P,关于质点P振动的说法正确的是A.振幅一定为AB.周期一定为TC.速度的最大值一定为vD.开始振动的方向沿 y轴向上或向下取决于它离波源的距离E.若P点与波源距离s=vT,则质点P的位移与波源的相同解析：机械波在传播过程中，把波源的信息传播出去了，即把波源的振动周期、振幅、开始振动的方向等信息都传播出去，各质点的振动周期、振幅、开始振动的方向均与波源相同，故D错误，A、B正确。波的传播速度和质点的振动速度是两回事，故 C错误。当P点与波源距离s=vT时，即P点与波源相差一个波长， 两质点的振动情况完全一样，故E

4、正确。答案：ABE4.在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，(1)以下对实验的几点建议中，有利于提高测量结果精确度的是 。A.实验中适当加长摆线B.单摆偏离平衡位置的角度不能太大C.当单摆经过最大位置时开始计时D.测量多组周期 T和摆长L,作L-T2关系图像来处理数据图 11 13(2)某同学在正确操作和测量的情况下，测得多组摆长L和对应的周期T,画出L T2图像，如图11-13所示。出现这一结果最可能的原 因是：摆球重心不在球心处， 而是在球心的正 方(选填“上” 或“下”)。为了使得到的实验结果不受摆球重心位置无法准确确定的 影响，他采用恰当的数据处理方法：在图线上选取A、B两个点，找到两

5、点相应的横纵坐标，如图所示。用表达式 g =计算重力 加速度，此结果即与摆球重心就在球心处的情况一样。解析：(1)当单摆经过平衡位置时开始计时能提高测量的精确度，C错误；(2)作一条过原点的与AB线平行的直线，所作的直线就是准确测量摆长时所对应的图线。过横轴上某一点作一条平行纵轴的直线，则交两条图线的交点不同，与准确测量摆长时的图线的交点对应 的摆长是准确的，与 AB线的交点对应的摆长要小些，同样的周期，摆长应一样，但 AB线所对应的却小些，其原因是在测量摆长时少测了，所以其重心应在球心的下方。设重心与球心的距离为r,则对A、B两点数据，由单摆周期公式有：Ta= 2兀解得：g= T 2 T 2

6、,按这样计算，测量结果将与摆球重心就在球心处的值相同。1a 一 |bL La - Lb 答案：(1)ABD4 71 2La Lb(2)下TA2-TB2.如图11 14所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由 MNg面的中心垂直射入， 恰好能在弧面EF上发生全反 射，然后垂直PQ端面射出。（1）求该玻璃棒的折射率。（2）若将入射光向N端平移，当第一次射到弧面EF上时（填“能”、“不能”或“无法确定能否”）发生全反射。解析：（1）如图所示单色光照射到全反射的条件得 C= 45,山口 sin 90 _由折射定律得n=ksin C联立式得n=中。（2）能，若将入射

7、光向N端平移，当第射。答案：（1）卡（2）能EF弧面上时刚好发生全反射，由次射到弧面 EF上时，入射角增大，能发生全反图 11-14匚至M逗星秋侧 尿 打可小。分神石的分：1P9分）.（10分）某同学在做“用双缝干涉测定光的波长”的实验时，第一次分划板中心刻度 线对齐第2条亮纹的中心时（如图1甲中的A）,游标卡尺的示数如图乙所示，第二次分划板 中心刻度线对齐第 6条亮纹的中心时（如图丙中的B）,游标卡尺的示数如图丁所示。已知双 缝间距d = 0.5 mm,双缝到屏的距离l=1 m,则：cm0 I23411J J J IJ L LJ I IJ L L h ILI IL JJJ-I LJ J il

8、l IL I ll I J JI L0 g 10 乙 cni01234111 ” I ii li II 111 111111/I ii i ill i 11 II I “I i（1）图乙中游标卡尺的示数为 cm。（2）图丁中游标卡尺的示数为 cm。（3）所测光波的波长为 m（保留两位有效数字）。解析：（1）该游标卡尺有 20个等分刻度，精度为0.05 mm读数为：12 mrm 0.05X10 mm = 1.250 cm。（2）该游标卡尺为20分度，读数为：17 mm+ 0.05 X 15 mm= 1.775 cm 。游标卡尺读数的差值为条纹间距的4倍,由公式辛d得L773L25Q XICT*0

9、.5x104X 1-3m= 6.5625 X 10 7m保留2位有效数字为：入=6.6X10-7m=答案：(1)1.250(2)1.775(3)6.6 X 10 72. （10分）（1）如图2所示，一根张紧的水平弹性绳上的a、b两点相距14.0 m , b点在a点的右方，当一列简谐波沿此绳向右传播时,a点位移达到正向极大， b点的位移恰为零且向下运动，经过1.00 s后，a点的位移为零且向下运动，而b点的位移恰好达到负向极大，则这列简谐波的波速可能等于A. 14.0 m/sC. 6.00 m/sB. 10.0 m/sD. 4.67 m/s7m,则在这里出现的应是（选填“明条纹”或“暗条纹”）。

10、现改用波长为6.30 X 10 7 m的激光进行上述实验，保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将填“变宽”、“变窄”、或“不变”激光解版1I挡板解析：（1）此题虽已说明了波的传播方向，但满足条件的a、b两点间3可以有无数个不同波形。如图所不。所以（n+4）入=sab，n= 0,1,2 ,经1.00 s a质点运动的时间至少为 I，41 一所以有(k+)T= At , k = 0,1,2 , 入 14 4k+l所以波速4n+3m/s，分别令n=0、1、2、，讨论k的取值可得B、D是正确的。7.95 X 10 7 m一乂 （2）因5.30 X 10 7 m =1巧，光程差是半波长的奇数倍，在这里出现

11、的应是暗条纹,（2）如图3中，激光的波长为5.30X107 m,屏上P点距双缝Si和s2的路程差为7.95X10.L又因Ax = -X ,入d变大，Ax变大，条纹间距变宽。答案：(1)BD (2)暗条纹 变宽图4(6分)(2011 福建高考)某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中：(1)用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图4所示，则该摆球的直径为 cm。(2)小组成员在实验过程中有如下说法，其中正确的是 。(填选项前的字母)A.把单摆从平衡位置拉开 30。的摆角，并在释放摆球的同时开始计时B.测量摆球通过最低点100次的时间t,则单摆周期 急C.用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入

12、单摆周期公式计算得到的重力加速度值 偏大D.选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小0.9 cm +7X 7-mm= 0.97 cm ,10解析：(1)主尺读数加游标尺读数的总和等于最后读数, 不需要估读。(2)单摆符合简谐运动的条件是最大偏角不超过5。，并从平衡位置计时，故 A错误； TOC o 1-5 h z 若第一次过平衡位置计为“ 0”则周期 T=占，若第一次过平衡位置计为“ 1”，则周期T=502蔡，B错误；由T= 2兀得g = 4廿，其中L为摆长，即悬线长加摆球半径，若为悬49.5I线长加摆球直径，由公式知g偏大，故C正确；为了能将摆球视为质点和减少空气阻力引起 的相对误差，

13、应选密度较大体积较小的摆球，故 D错误。答案：(1)0.97(2)C(10分)(1)下列说法正确的是 。A.简谐运动的周期与振幅无关B.在简谐运动的回复力表达式F=kx中，F为振动物体受到的合外力，k为弹簧的劲度系数C.在波的传播方向上，某个质点的振动速度就是波的传播速度D.在双缝干涉实验中，如果用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不 等的明暗条纹真空(2)如图5所示，一细光束从某种介质射向真空，该光束中含有m、n2,介质频率分别为f1、f2的两种光。介质对这两种光的折射率分别为且 r)1n2。则：两种光在介质中的速度之比 Vi ： V2 =。图5两种光在介质中的波长之比入1 ：入

14、2= 。调整光的入射角度，使频率为fl的光在真空中刚好消失，此时频率为f 2的光折射角的正弦值为。解析：(1)简谐运动的周期与振幅的大小无关，A对；在简谐运动的回复力表达式 F=kx中，F为振动物体受到的回复力，k为一常数，不一定是弹簧的劲度系数，B错；在波的传播方向上，某个质点的振动速度与波的传播速度无关，波的传播速度与介质有关，C错;在双缝干涉实验中，如果用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现单缝衍射的图样， 为间距不等的明暗条纹，D对。(2)由n=可知：两种光在介质中的速度之比Vi ： V2 = ；由v=入f知入=：,故vrnfn2f 2两种光在介质中的波长之比入1：入2=1；使频

15、率为fl的光在真空中刚好消失，说明频nif i率为fi的光恰好发生全反射，则有入射角的正弦值sin C=而sin r = rtsin C,故此时频, n2率为f2的光的折射角的正弦值为 工。n2n2f 2n2答案：(i)AD (2)一 一一ninif ini(i0分)(i)现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成。 滕瑞珠 一， ,必，.铠板夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的，反光膜内均匀分布着一w层直彳仝为io pm的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为为使入射的车灯光线经玻璃珠折射一反射一再折射后恰好和入射光线平行，如图6所示，那么第一次入射的入射角应是 。图6A. i5B, 30C. 45D. 60y/ciTL图7(2)如图7所示，实线是一列简谐横波在 11 = 0时的波形 图，虚线为该波在t2=0.5 s时的波形图，已知 0t2-ti0,01 s 。波沿x轴(填“正”或“负”)方向传播。求波速。(2)如图14所示，扇形 AO斯透明柱状介质的横截面，圆心 角/AOB