2021高考物理二轮复习专题8振动和波动光作业含解析

1、专题8 振动和波动 光1(2020四川绵阳四模)(1)如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为经折射后射出a、b两束光线，则(ace)a在真空中，a光的波长小于b光的波长b在玻璃中，a光的波长大于b光的波长c在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度d若改变光束的入射方向使角逐渐减小，则折射光线b首先消失e若改变光束的入射方向使角逐渐变大，则折射光线a首先消失(2)同一种均匀介质中沿x轴正方向传播的简谐横波上有两个质点m和n，其平衡位置分别是xm10 cm和xn22 cm.t114 s时刻，m离开平衡位置的位移是2 cm，n在波峰；t216 s时刻，质点m第一次

2、回到平衡位置；t320 s时刻，质点n第一次回到平衡位置求：简谐横波的波长：质点m离开平衡位置的位移y与时刻t的关系式【答案】(2)72 cmy4sincm(t4 s)【解析】(1)光线a的偏折程度大，则a光的折射率大，说明a光的频率高，根据c，a光在真空中的波长较短，故a正确；由v可知，由于a光的折射率大，则在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，由v可知，由于在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度且a光的频率高，则在玻璃中，a光的波长小于b光的波长，故b错误，c正确；若改变光束的入射方向使角逐渐减小，则两光都不能发生全反射即都不会消失，故d错误；由公式sin c可知，由于a光的折射

3、率大，则a光的临界角小，所以改变光束的入射方向使角逐渐变大，则折射光线a首先消失，故e正确故选ace.(2)质点n，t114 s时刻在波峰，t320 s时刻第一次回到平衡位置，经过了四分之一个周期，设简谐波的周期为t，则t3t1解得t24 st216 s时刻，质点m第一次回到平衡位置，t320 s时，质点n第一次回到平衡位置，即波从m到n经过的时间为t3t2，设波速为v，则v解得v3 cm/s设简谐横波的波长为，则vt，解得72 cm(2)设质点m振幅为a，初相位为，则质点m离开平衡位置的位移x与时刻t的关系式是yasin(t)将质点m在t114 s时刻位移2 cm，t216 s时刻质点m第一

4、次回到平衡位置，代入有2asin0asin解得a4 cm，则y0(0t4 s)所以y4sincm(t4 s)2(2020安徽马鞍山质监)(1)如图所示，在某均匀介质中的一条直线上有两个振源a、b，相距6 m，c点在a、b的中间位置t0时，a、b以相同的频率开始振动，且都只振动一个周期，振幅也相同，图甲为a的振动图像，乙为b的振动图像t10.3 s时，a产生的向右传播的波与b产生的向左传播的波在c点相遇，则下列说法正确的是(bde)a两列波的频率都是0.2 hzb两列波在a、b间的传播速度大小为10 m/sc两列波的波长都是4 md在两列波相遇过程中，中点c为振动减弱点et20.7 s时，b经过

5、平衡位置且振动方向向下(2)如图所示，甲、乙两块透明介质，折射率不同，截面为圆周，半径均为r，对接成半圆一光束从a点垂直射入甲中，oar，在b点恰好发生全反射，从乙介质d点(图中未画出)射出时，出射光线与bd连线间夹角为15.已知光在真空中的速度为c，求：乙介质的折射率；光由b到d传播的时间【答案】(2)【解析】(1)由图可知，两列波的周期均为t0.2 s，则频率都是f5 hz，选项a错误；在0.3 s的时间内两列波各传播3 m，则波速为v m/s10 m/s，选项b正确；两列波的波长都是vt100.2 m2 m，选项c错误；因两列波起振的方向相反，可知在两列波相遇过程中，中点c为振动减弱点，

6、选项d正确；t20.7 s时，向左传播的波在b点已经不会引起振动；向右传播的波传到x7 m的位置且该处质点由平衡位置向上振动，此时b也经过平衡位置且振动方向向下，选项e正确；故选bde.(2)如图，由几何关系知，甲介质中，临界角为c甲45甲介质折射率n甲解得n甲乙介质中，光束在d点发生折射，入射角i45，折射角r60得乙介质折射率n乙(2)光在甲介质中传播速度为v甲c光在甲介质中传播距离为x甲r光在甲介质中的传播时间为t甲解得t甲光在乙介质中传播速度为v乙c光在乙介质中传播距离为x乙r光在乙介质中传播时间为t乙解得t乙因此光由a到d传播的总时间为tt甲t乙3(2020福建南平质检)(1)一列简

7、谐横波沿x轴传播，波长为1.2 m，周期为t，振幅为at0时刻，该波波形如图中实线所示，此时x0处的质元沿y轴负向振动，则(acd)a此列波沿x轴正向传播b经过t，x0.2 m处的质元传播到x0.8 m处ctt时刻波形如图中虚线所示dx0处的质元向y轴正方向运动时，x0.6 m处质元向y轴负方向运动ex0处质元的位移为a时，x0.4 m处质元的位移为a(2)如图，一长方体透明玻璃砖在底部挖去半径为r的半圆柱，玻璃砖长为l.一束单色光垂直于玻璃砖上表面射入玻璃砖，且覆盖玻璃砖整个上表面，已知该单色光在玻璃砖中的折射率为n，真空的光速c3.0108 m/s，求：单色光在玻璃砖中的传播速度；半圆柱面

8、上有光线射出的表面积【答案】(2)2.12108 m/srl【解析】(1)t0时刻，x0处的质元沿y轴负向振动，则此列波沿x轴正向传播，选项a正确；机械波传播的过程中，质点不随波迁移，选项b错误；因为tt2t，则该时刻波形与tt时刻相同，如图中虚线所示，选项c正确；因为波长为1.2 m，则0.6 m，则x0处的质元向y轴正方向运动时，x0.6 m处质元向y轴负方向运动，选项d正确；x0处质元与x0.4 m处质元平衡位置相差0.4 m不等于半个波长，则当x0处质元的位移为a时，x0.4 m处质元的位移不是a，选项e错误；故选acd(2)由n得v2.12108 m/s(结果中保留根号也给分)；光线

9、经过玻璃砖上表面到达下方的半圆柱面出射时可能发生全反射，如图，设恰好发生全反射时的临界角为c，由折射定律n得c则有光线射出的部分圆柱面的面积为s2crl得srl.4(2020安徽宣城调研)(1)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10 hz，波速为12 m/s.已知介质中p、q两质点位于波源s的两侧，如图所示，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12.3 m、10.5 m，p、q开始振动后，下列判断正确的是(bde)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

10、过平衡位置d当s恰好通过平衡位置向上运动时，p在波谷e当s恰好通过平衡位置向上运动时，q在波峰(2)如图所示，一玻璃柱形元件的横截面是半径为r的四分之一圆，圆心为o点，将该元件静置于水平桌面上一束激光平行于桌面射入该元件，入射点距离水平桌面的高度为d，该激光在此玻璃元件中的折射率n.求：激光束在圆弧面上恰好发生全反射时d的取值；当dr时，该激光束在玻璃元件内传播的时间(已知光在真空中的传播速度为c)【答案】(2)dr(2)t【解析】(1)波源振动的频率为10 hz，波速为12 m/s，由波长公式 m1.2 m；p、q两质点距离波源的距离之差为：x12.3 m10.5 m1.8 m，为半个波长的

11、奇数倍，所以p、q两质点振动步调相反，p、q两质点运动的方向始终相反，故a错误，b正确；因为sp12.3 m，sq10.5 m，所以当s恰好通过平衡位置时，p、q两点都不在平衡位置；当s恰好通过平衡位置向上运动时，p在波谷，q在波峰位置，故c错误，de正确；故选bde.(2)如图所示，当光射到圆弧面上的入射角等于临界角时，刚好发生全反射sin 由几何关系可得sin 解得dr如图所示，当光射到圆弧面上的入射角设为由几何关系可得sin 则60n由几何关系可得，光在介质传播的路程srt5(2020江西吉安一模)(1)一列简谐波在均匀介质中传播甲图表示t0时刻的波形图，乙图表示甲图中b质点从t0开始计

12、时的振动图像，则(ace)a该波沿x轴正方向传播b质点振动的频率是4 hzc该波传播的速度是8 m/sda质点和c质点在振动过程中任意时刻的位移都相同ea质点和c质点在振动过程中任意时刻的相位差不变(2)有一个有趣的实验叫“消失的硬币”，如图，把一枚硬币放在装满水的不透明圆柱形杯子底部中央，眼睛在杯子左上边缘恰好可以看到整个硬币，若把杯子里的水全部用吸管吸走，则硬币在视线中消失了，且眼睛恰好看到杯子的右下端，已知硬币的直径为d，杯子底部的直径为3d，杯子的高度为h：求水的折射率n；当硬币刚好从视线中完全消失时，液面下降的高度h.【答案】(2)nh【解析】(1)由乙图知，t0时刻，质点b向上运动

13、，在甲图上，由波形的平移可知，该波沿x轴正方向传播故a正确；由乙图知，质点的振动周期为t0.5 s，则频率为f2 hz，故b错误；由甲图知，波长4 m，则波速为v m/s8 m/s，故c正确；a质点和c质点的平衡位置相距半个波长，振动情况总是相反，所以在振动过程中任意时刻的位移都相反，即相位差不变，故d错误，e正确；故选ace.(1)由题意可知，硬币左端d的光线经水面折射，从杯子左边缘a点射出后恰好进入眼睛，折射光线的反向延长线经过杯子右下端c点，如图设入射角为，折射角为，由折射定律得sin nsin 在rtabc、rtabd中，由几何关系可得sin sin 解得n如图，设当液面下降至mn时硬

14、币刚好从视线中完全消失，硬币右端e的光线经mn面折射，从杯子左边缘a点射出后恰好进入眼睛，折射光线的反向延长线经过杯子右下端c点，由agfadc和amgabd可得解得h6(2020东北三省四市模拟)(1)一列简谐横波在一均匀介质中传播，图甲是介质中质点p的振动图像当质点p开始振动时计时开始，t0.15 s的波形如图乙所示，q为介质中的另一质点则该波的波速为_0.4_m/s；质点p、q平衡位置之间的距离为_14_cm.(2)如图，截面为圆环的透明材料，o为该圆环的圆心，ab、cd是该圆环的两端，宽度均为d.单色光线a垂直ab从b点射入，光线恰好不从ad射出，而是从c点垂直cd射出求该透明材料的折射率；单色光线b与ab成45从ab上的a点射入，已知光在真空中的传播速度为c.求光线b在该材料中的传播时间【答案】(2)【解析】(1)由图甲可知，周期t1.0 s，由图乙可知波长40 cm0.4 m，则波速为v m/s0.4 m/s；由图甲可知，t0.15 s时质点p向下振动，由图乙可知，波向右传播，波在0.15 s内传播的距离为xvt0.06 m6 cm，结合甲乙可知，t0.15 s时，经过p点波向右传播了6 cm，则pq间距是14