素养提升专题训练19-2021届高三物理三轮冲刺新高考版（含解析）

学而优·教有方PAGEPAGE1振动和波、光学常见模型1.如图所示,弹簧振子在B、C间振动,O为平衡位置,BO=OC=5cm。若振子从B到C的运动时间是1s,则下列说法中正确的是()。A.振子从B经O到C完成一次全振动B.振动周期是1s,振幅是10cmC.经过两次全振动,振子通过的路程是20cmD.从B开始经过3s,振子通过的路程是30cm2.若单摆的摆长不变,摆球的质量增加为原来的4倍,摆球经过平衡位置的速度减为原来的12,则单摆振动的物理量变化的情况是()A.频率不变,振幅改变B.频率不变,振幅不变C.频率改变,振幅改变 D.频率改变,振幅不变3.简谐运动的振动图线可用下述方法画出:如图1所示,在弹簧振子的小球上安装一支绘图笔P,让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动,笔P在纸带上画出的就是小球的振动图像。取振子水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移正方向,纸带运动的距离代表时间,得到的振动图线如图2所示。则下列说法中正确的是()。A.弹簧振子的振幅为20cmB.t=17s时振子相对平衡位置的位移是10cmC.若纸带运动的速度为2cm/s,振动图线上1、3两点间的距离是4cmD.2.5s时振子正在向x轴正方向运动4.如图所示,长为l的细绳下方悬挂一小球a。绳的另一端固定在天花板上O点处,在O点正下方34l的O'处有一固定细铁钉。将小球向右拉开,使细绳与竖直方向成一小角度(约为2°)后由静止释放,并从释放时开始计时。当小球a摆至最低位置时,细绳会受到铁钉的阻挡。设小球相对于其平衡位置的水平位移为x,向右为正。下列图像中,能描述小球在开始一个周期内的x-t关系的是()5.(多选)图1是一列简谐横波传播到x=5m的M点时的波形图,图2是质点N(x=3m)从此时刻开始计时的振动图像,Q是位于x=10m处的质点,下列说法正确的是()。A.这列波的波长是5mB.这列波的传播速度是1m/sC.当Q点开始振动时,M点位于波谷D.质点Q在6s时,第一次到达波峰6.(多选)图1为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图,P是平衡位置为x=1m处的质点,Q是平衡位置为x=4m处的质点,图2为质点Q的振动图像,则()。A.波沿x轴负方向传播B.t=0.15s时,质点Q的加速度达到负向最大C.t=0.15s时,质点P的运动方向沿y轴负方向D.从t=0.10s到t=0.25s,质点P通过的路程为30cm7.(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播,t时刻波形图如图中的实线所示,此时波刚好传到P点,t+0.6s时刻的波形如图中的虚线所示,a、b、c、P、Q是介质中的质点,则以下说法正确的是()。A.这列波的传播速度可能为50m/sB.质点a在这段时间内通过的路程一定小于30cmC.若有另一周期为0.16s的简谐横波与此波相遇,则可能产生稳定的干涉现象D.若T=0.8s,从t+0.4s时刻开始计时,质点c的振动方程为y=0.1sin(2.5πt)m8.光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维,它的结构如图所示。光导纤维可看成一段直线,其内芯和外套的材料不同,光在内芯中传播,下列关于光导纤维的说法正确的是()。A.内芯的折射率比外套的大,光传播时在外套与外界的界面上发生全反射B.波长越长的光在光纤中传播的速度越小C.频率越大的光在光纤中传播的速度越大D.若紫光以如图所示角度入射时,恰能在光纤中发生全反射,则改用红光以同样角度入射时,不能在光纤中发生全反射9.(多选)△OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面。a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN,在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示,则下列说法正确的是()。A.在玻璃砖中,a光束从进入玻璃砖到射到OM的传播时间大于b光束从进入玻璃砖到射到ON的传播时间B.在玻璃砖中,a光的传播速度大于b光的传播速度C.若光束从玻璃砖中射向空气,则光束b的全反射临界角比光束a的全反射临界角小D.用同样的装置做双缝干涉实验,a光的条纹间距小10.图1是测定半圆柱形玻璃砖的折射率n的示意图,O是圆心,MN是法线。一束单色光线以入射角i=30°由玻璃砖内部射向O点,折射角为r,当入射角增大到也为r时,恰好无光线从玻璃砖的上表面射出。让该单色光分别通过宽度不同的单缝a、b后,得到图2所示的衍射图样(光在真空中的传播速度为c)。则下列说法错误的是()。A.此光在玻璃砖中的全反射临界角为60°B.玻璃砖的折射率n=2C.此光在玻璃砖中的传播速度v=22D.单缝b宽度较大11.(多选)图1是用干涉法来检查某块厚玻璃板上表面是否平整的装置,所用红色光是由普通光源加红色滤光片产生的。从上往下观察到的干涉条纹如图2、3所示。则下列判断正确的是()。A.若观察到的条纹如图2所示,则说明厚玻璃板上表面是平整的B.若观察到的条纹如图3所示,则厚玻璃板上表面有下凹的位置C.若观察到的条纹如图3所示,则厚玻璃板上表面有上凸的位置D.若用通过黄色滤光片产生的黄色光做该实验,则干涉条纹变密12.(多选)如图所示,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,其在玻璃砖底面上的入射角为θ,经折射后射出a、b两束光线,则()。A.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度B.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率C.若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,则折射光线a先消失D.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距

【解析版】振动和波、光学常见模型1.如图所示,弹簧振子在B、C间振动,O为平衡位置,BO=OC=5cm。若振子从B到C的运动时间是1s,则下列说法中正确的是()。A.振子从B经O到C完成一次全振动B.振动周期是1s,振幅是10cmC.经过两次全振动,振子通过的路程是20cmD.从B开始经过3s,振子通过的路程是30cm【答案】D2.若单摆的摆长不变,摆球的质量增加为原来的4倍,摆球经过平衡位置的速度减为原来的12,则单摆振动的物理量变化的情况是()A.频率不变,振幅改变B.频率不变,振幅不变C.频率改变,振幅改变 D.频率改变,振幅不变【答案】A3.简谐运动的振动图线可用下述方法画出:如图1所示,在弹簧振子的小球上安装一支绘图笔P,让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动,笔P在纸带上画出的就是小球的振动图像。取振子水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移正方向,纸带运动的距离代表时间,得到的振动图线如图2所示。则下列说法中正确的是()。A.弹簧振子的振幅为20cmB.t=17s时振子相对平衡位置的位移是10cmC.若纸带运动的速度为2cm/s,振动图线上1、3两点间的距离是4cmD.2.5s时振子正在向x轴正方向运动【答案】C【解析】振幅是振子离开平衡位置的最大距离,由图知,弹簧振子的振幅为10cm,A项错误;振子的周期为4s,由周期性知,t=17s时振子相对平衡位置的位移与t=1s时振子相对平衡位置的位移相同,大小为0,B项错误;若纸带运动的速度为2cm/s,则振动图线上1、3两点间的距离s=vt=2×2cm=4cm,C项正确;由图2可知2.5s时振子正在向x轴负方向运动,D项错误。4.如图所示,长为l的细绳下方悬挂一小球a。绳的另一端固定在天花板上O点处,在O点正下方34l的O'处有一固定细铁钉。将小球向右拉开,使细绳与竖直方向成一小角度(约为2°)后由静止释放,并从释放时开始计时。当小球a摆至最低位置时,细绳会受到铁钉的阻挡。设小球相对于其平衡位置的水平位移为x,向右为正。下列图像中,能描述小球在开始一个周期内的x-t关系的是()【答案】A【解析】由T=2πlg得T1=2πlg,T2=2π14lg=πlg=12T1,B、D两项错误;由能量守恒定律可知,小球先后摆起的最大高度相同,如图所示,以O为圆心,l为半径作圆交水平线于P点;再以O'为圆心,l4为半径作圆交同一水平线于Q点,由图可明显看出x1>5.(多选)图1是一列简谐横波传播到x=5m的M点时的波形图,图2是质点N(x=3m)从此时刻开始计时的振动图像,Q是位于x=10m处的质点,下列说法正确的是()。A.这列波的波长是5mB.这列波的传播速度是1m/sC.当Q点开始振动时,M点位于波谷D.质点Q在6s时,第一次到达波峰【答案】BC【解析】由图1得到波长为4m,A项错误;由图2得到周期为4s,故波速v=λT=44m/s=1m/s,B项正确;波从M传播到Q经过的时间为10-51s=5s=114T,开始振动时M点向下运动,经114T,M点位于波谷,C项正确;x=2m处的波峰传到Q点时,质点Q第一次到达波峰,经历时间t=Δ6.(多选)图1为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图,P是平衡位置为x=1m处的质点,Q是平衡位置为x=4m处的质点,图2为质点Q的振动图像,则()。A.波沿x轴负方向传播B.t=0.15s时,质点Q的加速度达到负向最大C.t=0.15s时,质点P的运动方向沿y轴负方向D.从t=0.10s到t=0.25s,质点P通过的路程为30cm【答案】AC【解析】由振动图像可知,在t=0.10s时刻,x=4m处的质点Q向下运动,结合波动图像可知波沿x轴负方向传播,A项正确;t=0.15s时,质点Q处于波谷位置,加速度为正向最大,B项错误;由振动图像可知,周期为0.20s,故从t=0.10s到t=0.15s,质点P振动了14个周期,则t=0.15s时质点P位移为正,向平衡位置运动,即运动方向为沿y轴负方向,C项正确;由于质点P在t=0.10s时刻向正向最大位移处振动,所以从t=0.10s到t=0.25s,质点P通过的路程小于3个振幅,小于30cm,D7.(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播,t时刻波形图如图中的实线所示,此时波刚好传到P点,t+0.6s时刻的波形如图中的虚线所示,a、b、c、P、Q是介质中的质点,则以下说法正确的是()。A.这列波的传播速度可能为50m/sB.质点a在这段时间内通过的路程一定小于30cmC.若有另一周期为0.16s的简谐横波与此波相遇,则可能产生稳定的干涉现象D.若T=0.8s,从t+0.4s时刻开始计时,质点c的振动方程为y=0.1sin(2.5πt)m【答案】AC【解析】由图可知,波的波长为40m,两列波时间相距0.6s=n+34T,故周期T=2.44n+3s,波速v=λT=402.4×(4n+3)m/s=2003n+50m/s(n=0,1,2,…),当n=0时,v=50m/s,A项正确;质点a在平衡位置附近上下振动,振动时间为n+34T,故路程可能超过3A,即不一定小于30cm,B项错误;当n=3时,T=0.16s,故若有另一周期为0.16s的简谐波与此波相遇,则可能产生稳定的干涉现象,C项正确;若T=0.8s,则在t+0.4s时刻质点c在上端最大位移处,ω=2πT=2π0.8rad/s=2.5πrad/s,据图知A=0.1m,当从8.光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维,它的结构如图所示。光导纤维可看成一段直线,其内芯和外套的材料不同,光在内芯中传播,下列关于光导纤维的说法正确的是()。A.内芯的折射率比外套的大,光传播时在外套与外界的界面上发生全反射B.波长越长的光在光纤中传播的速度越小C.频率越大的光在光纤中传播的速度越大D.若紫光以如图所示角度入射时,恰能在光纤中发生全反射,则改用红光以同样角度入射时,不能在光纤中发生全反射【答案】D【解析】当内芯的折射率比外套的大时,光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射,A项错误;波长越长的光,频率越小,介质对它的折射率n越小,根据公式v=cn可知,折射率越小的光在光纤中传播的速度越大,B、C两项错误;根据sinC=1n知,折射率越大,全反射临界角越小,红光的折射率小,则全反射临界角大,若紫光恰能发生全反射,则红光不能发生全反射9.(多选)△OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面。a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN,在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示,则下列说法正确的是()。A.在玻璃砖中,a光束从进入玻璃砖到射到OM的传播时间大于b光束从进入玻璃砖到射到ON的传播时间B.在玻璃砖中,a光的传播速度大于b光的传播速度C.若光束从玻璃砖中射向空气,则光束b的全反射临界角比光束a的全反射临界角小D.用同样的装置做双缝干涉实验,a光的条纹间距小【答案】BC【解析】由图可知,a、b两单色光以相同的入射角分别射向OM、ON两界面,b光发生全反射,而a光发生折射,所以a光的折射率小于b光的折射率,a光的传播速度大于b光的传播速度,a光在玻璃砖中的传播时间短,A项错误,B项正确;由sinC=1n可知,折射率大的全反射临界角小,C项正确;a光频率小,波长大,同样装置做双缝干涉实验,a光的条纹间距大,D10.图1是测定半圆柱形玻璃砖的折射率n的示意图,O是圆心,MN是法线。一束单色光线以入射角i=30°由玻璃砖内部射向O点,折射角为r,当入射角增大到也为r时,恰好无光线从玻璃砖的上表面射出。让该单色光分别通过宽度不同的单缝a、b后,得到图2所示的衍射图样(光在真空中的传播速度为c)。则下列说法错误的是()。A.此光在玻璃砖中的全反射临界角为60°B.玻璃砖的折射率n=2C.此光在玻璃砖中的传播速度v=22D.单缝b宽度较大【答案】A【解析】根据折射定律有n=sinrsini,由题知,玻璃砖的全反射临界角等于r,根据sinr=1n,结合i=30°,解得n=2,r=45°,A项错误,B项正确;光在玻璃砖中的传播速度v=cn=22c,C项正确;由图2知,单色光通过单缝a后衍射现象比较显著,所以单缝a宽度较小11.(多选)图1是用干涉法来检查某块厚玻璃板上表面是否平整的装置,所用