(新课标)2020版高考物理大二轮复习专题强化训练18机械振动与机械波光学

专题强化训练(十八)1.(2019•石家庄一模)(1)(多选)下列说法正确的是.(填正确答案标号)A.注满水的游泳池看起来比较浅，这是光的折射引起的B.水中的气泡看起来特别明亮，这是光的全反射引起的C.随着技术的发展，光学显微镜的分辨本领可以无限提高D.阳光下的肥皂泡看起来是彩色的，这是光的衍射引起的E.摄影师在拍摄池中的游鱼时，在照相机镜头前加一偏振滤光片，可以使游鱼的影像更清晰)一列简谐横波沿x轴传播，a、b为x轴上相距0.4m的两质点，如图甲所示.两质［解析］(1)由于光的折射，注满水的游泳池看起来比较浅，选项A正确；水中的气泡看起来特别明亮，这是光的全反射引起的，选项B正确；由于光的衍射作用，当所观察物体的尺寸小于光的波长时，光学显微镜无法分辨，所以光学显微镜的分辨本领不可以无限提高，选项C错误；阳光下的肥皂泡看起来是彩色的，这是薄膜干涉引起的， 选项D错误；摄影师在拍摄池中的游鱼时，在照相机镜头前加一偏振滤光片， 可以降低水面反射光的干扰， 使游鱼的影像更清晰，选项E正确.(2)①由图像可知T=0.8s又入=vT解得波长X=1.6m②解法一：若波由a向b传播，则有,3、n+4入=0.4m(n=0,1,2,…)8又入＞0.3m,知n=0,此时入=15mv=—,彳导v=—m/s=0.67m/sT3若波由b向a传播，则有,1一n+4入=0.4m(n=0,1,2,…)又入＞0.3m，知n=0或1,此时入=1.6m或入=-8m25v=T^,彳导v=2m/s或v=0.4m/s解法二：若波由a向b传播，则有.3,At=4+nT(n=0,1,2,…)v=lT=熹m/s(n=0,1,2，…)、 .1.6入=vT=/工qm(n=0,1,2,…)4n+3又入＞0.3m,知n=0,此时X=77m15得：v=0.67m/s若波由b向a传播，则有,1.At=4+nT(n=0,1,2,…)v=*=3m/s(n=0,1,2，…)1.6X=vT=4n+1m(n=0,1,2,…)又入＞0.3m，知n=0或1,此时入=1.6m或入=-8m25得：v=2m/s或0.4m/s［答案］(1)ABE(2)①1.6m②2m/s或0.4m/s(2019•武汉市高中毕业生调研)(1)将一枚石子投入静水中， 圆形波纹沿水面向外传播.t=0时刻，第一个波峰传到离石子入水处3m的地方，第6个波峰恰好位于石子入水处，则水波波长为mkJf水波传播速度为 1.2m/s,0〜7.8s内，水面上离石子入水处9m的点次经历波峰.(2)内径为r,外径为也r的透明介质半球壳折射率 n=2,如图为其截面示意图，真空中光速为c.①将点光源放在球心O处，求光射出球壳的时间；②将光源移至O点正上方内壳上的P点，使其发出的光射向球壳外，求透明球壳外表面发光区域在截面上形成的弧长.［解析］(1)由题意可知，当第一个波峰传到距石子入水处 3m的地方时，该波峰与石 3 ……，■入 0.6子入水处波峰的距离为5个波长，则波长为 "飞m=0.6m；波的周期为丁=丁=五s=0.5s.从0时刻起，第1个波峰再经过10个周期刚好从3m处传到9m处的点，即所需的时间为5s,则剩余的时间为2.8s,大于5个周期，小于6个周期，因此0〜7.8s的时间内，水面上离石子入水处9m的点经历了6次波峰.(2)①光线从O点沿直线射出球壳TOC\o"1-5"\h\z ，、一 r光在空气中传播的时间 11c光在介质中传播的时间 t2=上I1v光在介质中传播的速度满足 n=cv\o"CurrentDocument"所以t=」W23=也」cc c②光由介质射向空气，临界角满足1sinC=一n解得C=30°如图，由正弦定理有OPAOsinbsinAPO解得/APO=135°

则a则a=15兀12透明球壳外表面发光区域在截面上形成的弧长厂 \/2兀rs=2a•@=y6［答案］［答案］(1)0.6 6(2)①2g—r（2019•昆明市质量检测）（1）（多选）图甲为沿x轴传播的一列简谐横波在 t=0.2s时刻的波形图，图乙为质点B的振动图像，下列说法正确的是.（填正确答案标号）A.从t=0至ijt=0.1s,该波沿x轴正方向传播了2cmB.在t=0时，质点A的速度方向和加速度方向均沿 y轴正方向C.从t=0.2s至ijt=0.3s,质点B通过的路程等于5cmD.在t=0.1s时，质点C和质点D的速度相同E.质点D做简谐运动的表达式为 y=-0.05cos（5兀t）m（2）如图所示，一玻璃球体的半径为 RO为球心，MNK;直彳空,OA与OM勺夹角为30°,一细束光线沿与OA成60°角的方向从A点射入玻璃球体，入射光线与 OA在同一平面内，该光线经折射后从玻璃球体射出，已知玻璃的折射率 n=V3,光在真空中的传播速度为c,求：①该光线最先从玻璃球体射出的方向相对于初始入射方向的偏转角；②该光线从入射到第一次回到 A点所需的时间.［解析］（1）由图乙可知，0.2s时质点B正在向下运动，结合图甲由“上下坡法”或“同侧同向法”可知波沿x轴负方向传播，选项A错误；由图乙可知，波的周期为0.4s,根据图甲可知，0.2s时质点A的速度方向和加速度方向均沿 y轴负方向，则半个周期前，t=0时质点A的速度方向和加速度方向均沿 y轴正方向，选项B正确；t=0.2s时，质点

B恰好位于平衡位置处，经过 0.1s即四分之一周期，质点 B通过的路程恰好为一个振幅，即5cm,选项C正确；质点C和质点D平衡位置的距离恰好为半个波长， 0.1s时二者的速度方向相反，选项D错误；分析可知，t=0时质点D正位于负向位移最大处，则质点D做简谐运动的表达式为y=—0.05cos(5兀t)m,选项E正确.(2)①光路图如图所示根据折射定律有sin60_sinri根据折射定律有sin60_sinrii2=ri=30sin「2k3则光线偏转的角度解得e=60°②根据几何关系可得，该光线从入射到第一次回到A点通过的路程为s=3d3r光在玻璃球体内的传播速度为②根据几何关系可得，该光线从入射到第一次回到A点通过的路程为s=3d3r光在玻璃球体内的传播速度为cv=一n光在玻璃球体内经历的时间st=-v〃/口 9R解得t=—c［答案］［答案］(1)BCE(2)①60°②史

c4.(2019•东北三省四市调研)(1)(多选)一列简谐横波沿 x4.(2019•东北三省四市调研)(1)(多选)一列简谐横波沿 x轴正方向传播，t=0时的波形图如图所示，此时波刚好传到d点，a、b、c、d、e是介质中的质点，下列说法正确的(填正确答案标号)A.a、b两质点的运动情况总相反B.质点b比质点c先到达平衡位置C.此时质点c的运动方向沿y轴负方向D.此刻起经四分之一周期，质点a经过的路程为(20—1崂)cmE.波传到质点e时，e将5y轴正方向开始振动(2)如图所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径 r=10cm,外圆半径R=10巾cm,折射率n=J3,O为圆心.现有一单色细光束a从外圆上A点射入透明柱体，真空中的光速为c=3xi08m/s,sin15°=木;避,cos15°=吏：42求光束a从射入到第一次射出透明柱体所用的时间(结果可以保留根式).［解析］(1)只有满足平衡位置间距离为半波长奇数倍的两质点的运动情况才一直相反，图中a、b两质点平衡位置之间的距离大于半个波长且小于一个波长，故选项A错误；波沿x轴正方向传播，可以判断出 t=0时质点b正在向下振动，所以质点 b比质点c先到达平衡位置，选项B正确；t=0时质点c处于波峰，速度为零，选项 C错误；t=0时质点a向上运动，此刻起经四分之一周期，质点a先上升到波峰然后向下运动到位移为 5V2cm处，经过的路程为s=2(10-5^2)cm=(20-10>/2)cm,选项D正确；根据波形图和波的传播规律，可知图中任何质点的起振方向都向上，所以波传播到质点 e时，e将与&y轴正方向开始振动，选项E正确.(2)光路图如图所示，a光射入透明柱体时Sin60 =nSina解得a=30。,APPO OA在△OA冲7 =- =-777°q'Sinysinasin180—BAPsiny

sin30

Rsin3解得§=45°,丫=15°,AP=5(^6-^2)cmsinC=L代入数据可知 B>C,故光在P点发生全反射，从D点射出n 2AP根据对称性可知AP=PD光从射入到第一次射出透明柱体所用的时间 t=—「c又v=一n解得t=R2"6X1"9s

3[答案](1)BDE(2)3V2[V6X109s35.(2019•全国卷n)(1)如图，长为1的细绳下方悬挂一小球a,绳的另一端固定在天 3 花板上O点处，在O点正下方-1的O处有一固定细铁钉.将小球向右拉开，使细绳与竖直4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,卜列图像中,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.卜列图像中,能描述小球在开始一个周期内的x-t关系的是.清苑片清苑片y酢 “一^轮4人气—1—彳 x.ii].'.：1A单维遮光用凸(2)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长.实验时，接通电源使光源正常发光;调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹.回答下列问题:光源①若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更小的双缝②若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为l,测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Ax,则单色光的波长入=;③某次测量时，选用的双缝的间距为 0.300mm,测得屏与双缝间的距离为 1.20m,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm.则所测单色光的波长为nm(结果保留3位有效数字).［解析］(1)由单摆的周期公式T=2兀\JL可知，小球在钉子右侧时，振动周期为在左侧时振动周期的2倍，所以B、D项错误.由机械能守恒定律可知，小球在左、右最大位移处距离最低点的