高考物理二轮复习 第1部分 专题突破篇 限时集训14 振动和波动 光及光的波动性-人教版高三物理试题

专题限时集训(十四)振动和波动光及光的波动性(建议用时：40分钟)1．(12分)(2016·南通模拟)(1)下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是__________．A．图A中，若匀速拉动木板的速度较大，则由图象测得简谐运动的周期较大B．由图B可知，系统的固有频率为f0C．频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，这种现象叫做波的干涉D．泊松亮斑是小孔衍射形成的图样(2)某横波在介质中沿x轴正方向传播，t＝0时刻时波源O开始振动，振动方向沿y轴负方向，图示9为t＝0.7s时的波形图，已知图中b点第二次出现在波谷，则该横波的传播速度v＝__________m/s；从图示时刻开始计时，图中c质点的振动位移随时间变化的函数表达式为__________m.图9(3)一半径为R的eq\f(1,4)球体放置在水平面上，球体由折射率为eq\r(3)的透明材料制成．现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图10所示．已知入射光线与桌面的距离为eq\f(\r(3)R,2).求出射角．图10【解析】(1)演示简谐运动的图象实验中，若匀速拉动木板的速度较大，会导致图象的横标变大，但对应的时间仍不变，简谐运动的周期与单摆的固有周期相同，A项错误；由图可知当驱动力的频率f跟固有频率f0相同时，才出现共振现象，振幅才最大，跟固有频率f0相差越大，振幅越小，B项正确；频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，这种现象叫做波的干涉，C项正确；泊松亮斑是光绕过圆形挡板后衍射形成的图样，D项错误．(2)由题意知：eq\f(T,2)＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(T,4)＋T))＝0.7s，得该波的周期为T＝0.4s由图知波长为λ＝4m，则波速为v＝eq\f(λ,T)＝10m/s横波在介质中沿x轴正方向传播，图示时刻c质点沿y轴负方向振动，则c质点的振动位移随时间变化的函数表达式为y＝－Asineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)t))＝－0.03sineq\f(2π,0.4)t＝－0.03sin5πt(m)．(3)设入射光线与eq\f(1,4)球体的交点为C，连接OC，OC即为入射点的法线．因此，图中的角α为入射角．过C点作球体水平表面的垂线，垂足为B.依题意，有：∠COB＝α又由几何关系得sinα＝eq\f(\r(3),2) ①设光线在C点的折射角为β，由折射定律得：eq\f(sinα,sinβ)＝eq\r(3) ②由①②式得：β＝30° ③由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角γ(见图)为30°.由折射定律得：eq\f(sinθ,sinγ)＝eq\r(3) ④因此sinθ＝eq\f(\r(3),2)，解得θ＝60°【答案】(1)BC(2)10y＝－0.03sin5πt(3)60°2．(12分)(2014·江苏高考T12(B))(1)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到图11甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示．他改变的实验条件可能是________．图11A．减小光源到单缝的距离B．减小双缝之间的距离C．减小双缝到光屏之间的距离D．换用频率更高的单色光源(2)在“探究单摆的周期与摆长的关系”实验中，某同学准备好相关实验器材后，把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度后释放，同时按下秒表开始计时，当单摆再次回到释放位置时停止计时，将记录的这段时间作为单摆的周期．以上操作中有不妥之处，请对其中两处加以改正．(3)Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图如图12所示．一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射．设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h.取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t.图12【解析】根据光的干涉规律、单摆的摆动、光的折射定律和光的传播规律解题．(1)在双缝干涉中，相邻明条纹间的距离Δx＝eq\f(l,d)λ，由题图知干涉条纹间距变宽，故可增大l、λ或减小d.根据c＝λν知要增大λ，应减小ν.选项B正确，选项A、C、D错误．(2)①应在摆球通过平衡位置时开始计时；②应测量单摆多次全振动的时间，再计算出周期的测量值．(或在单摆振动稳定后开始计时)(3)设光在鳞片中的折射角为γ，折射定律sini＝nsinγ在鳞片中传播的路程l1＝eq\f(2d,cosγ)，传播速度v＝eq\f(c,n)，传播时间t1＝eq\f(l1,v)解得t1＝eq\f(2n2d,c\r(n2－sin2i))同理，在空气中的传播时间t2＝eq\f(2h,ccosi)则t＝t1＋t2＝eq\f(2n2d,c\r(n2－sin2i))＋eq\f(2h,ccosi).【答案】(1)B(2)见解析(3)eq\f(2n2d,c\r(n2－sin2i))＋eq\f(2h,ccosi)3．(12分)(2016·江苏徐州高三考前模拟)(1)下列说法正确的是__________．A．超声波的频率比普通声波的频率大，更容易发生衍射现象B．市场上加工烤鸭的远红外烤箱，其加热作用主要是靠紫外线来实现的C．光从一种介质进入另一种介质时，折射角的大小只取决于两种介质的性质D．根据狭义相对论，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时要小一些(2)一列横波沿x轴正方向传播，在介质中只存在eq\f(3,4)波长的波形．某时刻恰好到达坐标原点处，如图13所示．此波传到x＝20cm的P点时，处于原点O的质点所通过的路程为__________cm，该时刻的位移是__________cm.图13(3)如图14所示，折射率n＝eq\r(3)的半圆形玻璃砖半径R＝20cm，屏幕MN与玻璃砖的直径AB垂直，A点刚好与屏幕接触，激光束a以入射角i＝30°射向玻璃砖的圆心O点，在屏幕上形成两个光斑，求这两个光斑之间的距离．图14【解析】(1)因普通声波的波长比超声波长，则普通声波比超声波更易发生衍射，A项错误；红外线有明显的热效应，远红外烤箱根据红外线具有热效应特点制成的，B项错误；折射角与两种介质的性质和光的频率都有关系，C项错误；根据l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)知，一条沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度小，D项正确．(2)根据图象可知，波长λ＝4cm，振幅A＝2cm，x＝20cm＝5λ，则此波传到x＝20cm的P点时原点O点振动了5个周期，O点静止在平衡位置，位移为0，所通过的路程为：s＝5×4A＝40cm.(3)作出光路如图所示，折射光线为OC，由折射定律有eq\f(sinα,sini)＝n解得折射角α＝60°两个光斑CD间距离L＝R(tan60°＋tan30°)＝eq\f(4\r(3),15)m.【答案】(1)D(2)400(3)eq\f(4\r(3),15)m4．(12分)(2016·江苏扬州四模)(1)下列说法正确的是__________．【导学号：25702069】A．声波与无线电波都是机械振动在介质中的传播B．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于光的衍射造成的C．狭义相对论认为时间与空间、物体的运动无关D．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关(2)如图15所示，一个eq\f(1,4)透明球体放置在水平面上，一束蓝光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出，最后射到水平面上的C点．已知∠BOC＝30°，∠BCO＝30°，该球体对蓝光的折射率为__________；若换用一束红光同样从A点水平射向该球体，则它从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比，位置__________(选填“偏左”“偏右”或“不变”)．图15(3)如图16所示，一列简谐波在均匀介质中传播，图甲表示t＝0时刻的波形图，图乙表示图甲中质点D从t＝0时刻开始的振动图象．试求：甲乙图16①这列波传播的速度和方向；②t＝2.5s时，质点P偏离平衡位置的位移．【解析】(1)声波是机械波，无线电波是电磁波，选项A错误；水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于光的干涉造成的，选项B错误；狭义相对论认为时间与空间、物体的运动有关，选项C错误；根据狭义相对论的光速不变原理可知，选项D正确．(2)具体光路图如下：根据几何关系得，入射角α＝30°，β＝60°根据折射定律得，n＝eq\f(sinβ,sinα)＝eq\r(3)；红光的折射率比蓝光小，则光线射出后偏折程度减小，即β变小，所以从球体射出后落到水面上形成的光点与C点相比，位置偏右．(3)①由甲图知波长λ＝6m，由乙图知周期T＝4s所以波速v＝eq\f(λ,T)＝1.5m/s传播方向为沿x轴负方向．②质点P的简谐运动方程为y＝10sineq\f(π,2)t(cm)所以t＝2.5s时，y＝－5eq\r(2)cm.【答案】(1)D(2)eq\r(3)偏右(3)①1.5m/s传播方向为沿x轴负方向②－5eq\r(2)cm5．(12分)(2016·江苏淮安高三检测)(1)下列说法正确的是__________．A．电磁波是由均匀变化的电场或磁场产生的B．紫光在水中的传播速度比红光在水中的传播速度小C．光导纤维内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上会发生全反射D．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光变为红光，则干涉条纹间距变宽(2)一列简谐横波由O点沿x轴正向传播如图17所示，经时间t＝6.0×10－2s振动从O点传播到A点，OA两点间的距离为3m．当这列波进入AB区域时，它的传播速度变为原来的3倍，则这列波在OA区域内的频率为__________Hz，在AB区域内的波长为__________m.图17(3)如图18所示，△ABC为直角三棱镜的横截面，∠ABC＝30°.有一细光束MN射到AC面上，且MN与AC的夹角也为30°，该光束从N点进入棱镜后再经BC面反射，最终从AB面上的O点射出，其出射光线OP与BC面平行．【导学号：25702070】图18①作出棱镜内部的光路图(不必写出作图过程)②求出此棱镜的折射率．【解析】(1)根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波是由周期性变化的电场与周期性变化的磁场交替变化而产生的，均匀变化的电场或磁场不能产生电磁波，A项错误；紫色光的频率大于红色光的频率，所以紫色光的折射率大于红色光的折射率，根据v＝eq\f(c,n)可知，折射率大的紫光在水中的传播速度比红光在水中的传播速度小，B项正确；光导纤维内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上会发生全反射，C项错误；在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光变为红光，光的波长变大，根据Δx＝eq\f(L,d)λ可知，干涉条纹间距变宽，D项正确．(2)设OA段的波长为λ1，周期为T1，由图看出，eq\f(3,2)λ1＝3m，解得：λ1＝2m.eq\f(3,2)T1＝6×10－2s，解得：T1＝4×10－2s，则频率f1＝eq\f(1,T1)＝25Hz.OA段的波速为v1＝eq\f(λ1,T1)＝eq\f(2,0.04)m/s＝50m/s.AB段：波速为v2＝3v1＝150m/s，频率不变，波长为：λ2＝eq\f(v2,f)＝eq\f(150,25)m＝6m.(3)①在AC面折射，在BC面全反射，最后在AB面折射，画出光路图，如图所示：②由几何关系，有：∠1＝60°∠5＝60°∠4＝60°－∠2根据折射定律，有：n＝eq\f(sin60°,sin∠2)n＝eq\f(sin60°,sin60°－∠2)故∠2＝60°－∠2∠2＝30°故n＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3).【答案】(1)BD(2)256(3)①作出棱镜内部的光路图，如解析图所示②eq\r(3)6．(12分)(2016·江苏南京高三二模)(1)下列说法正确的是__________．A．用标准平面检查光学平面的平整程度利用了光的干涉现象B．一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分解为各种单色光是光的衍射现象C．在高速运动飞船中的人看到地面任意两点距离均变短D．红光在水中传播的速度大于紫光在水中传播的速度(2)如图19所示，一列沿＋x方向传播的简谐横波在t＝0时刻刚好传到x＝6m处，已知波速v＝10m/s，则图中P点开始振动的方向沿__________(选填“＋y”或“－y”)方向，在x＝21m的点在t＝__________s第二次出现波峰．图19(3)如图20所示，某复合光经过半圆形玻璃砖后分成a、b两束光，其中光束a与法线的夹角为60°，光束b与法线的夹角为45°，已知光在真空中的速度c＝3.0×108m/s.图2