2023年高考物理二轮复习第一部分 五近代物理初步、热学、振动与波、光学第3讲振动与波、光学

第一部分专题五第3讲

________________________/课时作业•分层练

KESHIZUOYEFENCENGLIAN

基础题——知识基础打牢

1.（2022.浙江6月高考，3分）如图所示，王亚平在天宫课堂上演示了水球光

学实验，在失重环境下，往大水球中央注入空气，形成了一个空气泡，气泡看起

来很明亮，其主要原因是（C）

A.气泡表面有折射没有全反射

B.光射入气泡衍射形成“亮斑”

C.气泡表面有折射和全反射

D.光射入气泡干涉形成“亮纹”

【解析】当光从水中射到空气泡的界面处时，一部分光的入射角大于或等

于临界角，发生了全反射现象；还有一部分光折射到内壁然后再折射出去，所以

水中的空气泡看起来比较亮.故选C.

2.（多选）（2022•浙江1月高考）电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实

验.如图所示，电子枪持续发射的电子动量为1.2X10-23kg∙m∕s,然后让它们通

过双缝打到屏上.已知电子质量取9.1XIorikg,普朗克常量取6.6Xl（f34JS

下列说法正确的是（BD）

A.发射电子的动能约为8∙OXl（Γi5j

B.发射电子的物质波波长约为5∙5XI。-"m

C.只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉

D.如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样

【解析】根据动量的大小与动能的关系可知发射电子的动能约为Ek=就

ɔtθιn-3IJJ5S8.0×1017J,故A错误；发射电子的物质波波长约为a=A=

Z^37.1ʌIUɪ

66X]0-34

m≈5.5×10^"m,故B正确；物质波也具有波粒二象性，故电子的波

1.2^IU

动性是每个电子本身的性质，则每个电子依次通过双缝都能发生干涉现象，只是

需栗大量电子显示出干涉图样，故C错误，D正确.故选BD.

3.（2022.浙江1月高考，3分）如图所示，用激光笔照射半圆形玻璃砖圆心O

点，发现有a、b、c、d四条细光束，其中d是光经折射和反射形成的.当入射光

束a绕。点逆时针方向转过小角度△，时，b、c、d也会随之转动，则（B）

A.光束b顺时针旋转角度小于W

B.光束C逆时针旋转角度小于AO

C.光束d顺时针旋转角度大于

D.光速b、C之间的夹角减小了2A8

【解析】设入射光线a的入射角为«,则反射角为α,光束c的折射角为β,

光束d的反射南也为口，入射光束a绕。点逆时针方向转过小角度△，时，入射

角变为α'=∖θ+a,由反射定律可知反射角等于入射角，则光束b顺时针旋转角

度等于故A错误：由折射定律有喘=〃>1,-⅛喀黑=〃>1可得△7<bθ,

sinpsm（∕s+Δ^）

即光束C逆时针旋转角度小于A。，故B正确；光束d的反射角变化与光束C的折

射角变化相等，则光束d顺时针旋转角度小于△，，故C错误；光束b顺时针旋

转角度等于△仇光束C逆时针旋转角度小于A8,则光束b、C之间的夹角减小的

角度小于2△仇故D错误.故选B.

4.（2022∙辽宁东北育才模拟）一列沿X轴传播的简谐横波，r=0时刻的波形如

图甲所示.介质中某质点尸的振动图像如图乙所示.则（B）

ʃ/emʃ/em

h：TV1：.....^7Λ.

Ul12yy2436υmjθ5yb.l5035^

甲乙

A.波沿X轴负方向传播，波速大小为40m∕s

B.当r=0.1s时质点P的加速度方向指向y轴正向

C.在。〜0.2s内，质点P运动的路程为20Cm

D.在0~0.1s内，质点P一直向y轴负方向运动

【解析】质点P在r=0时刻向下振动，由上下坡法可知波沿X轴负方向传

χ24.

播，大小为o=y∙=d4m∕s=60π√s,故A错误；由图乙可得，当f=0.1s时质点

P在)，轴负向，则加速度方向指向)，轴正向，故B正确；在0〜0.2s时间内半个

周期，质点P运动的路程为s=2A=10cm,故C错误；由图乙可得在0~0.1S

时间内，质点P先向y轴负方向运动，后向y轴正方向运动，故D错误.

5.(2022・山东日照模拟)如图甲，在Xy平面内有两个沿Z方向做简谐振动的点

波源S(0,4)和52(0,-2),两波源的振动图线分别如图乙和图丙所示，两列波的波

速均为LOOm/S.A点坐标(8,—2),B点坐标(4,1),C点坐标(0,0.75),则下列说法

正确的是(D)

A.稳定后A点为减弱点

B.稳定后8点为加强点

C.稳定后C处质点振动的表达式z=6sin(τι∕)cm

D.稳定后C处质点振动的表达式z=6sin（兀f—兀）Cm

【解析】由几何关系可知ASI=IOm,AS2=8m,波程差为2m,同理可得

BS∖-BS2=0,又2=oT=2m,两个波源传到A、B两点差一个波长和同时到达，

此时一个波源从平衡位置向下振动一个从波峰向下振动，既不是振动加强也不是

275

振动减弱，A、B错误；S2传到C点的时间为位=丁s=2.75s,SI传到C点的

325

时间为九=-η-s=3.25s,因此可知时间差为0.5s,即S2引起的振动从波峰到平

衡位置向下运动时Sl的振动形式传播过来，因此振动同步叠加，由于C点为振动

2兀

加强点，则可得A=6cm,又0=亍∙=π,所以稳定后C处质点振动的表达式为Z

=6sin（π∕-π）cm,C错误,D正确.

6.（2022.山东济南二模）如图甲所示为沿龙轴传播的简谐绳波在A=L5s时刻

的波动图像，。、人为绳上两质点，以y轴正方向为位移、速度和加速度的正方向，

图乙为x=0处质点的速度随时间变化的图像.下列说法正确的是（D）

A.该绳波沿X轴正方向传播，传播速度为2.0m/s

B./2=2.3s时，质点匕的加速度方向为正

C./2=2.3s时，质点α的速度达到最大值

D.从图甲所示时刻开始再经过1.4s,x=0处质点通过的路程为（80+10√5）cm

【解析】X=O处质点/=1.5S时刻向y轴正方向振动，根据同侧法可知绳

波沿X轴负方向传播，波的周期为1.2s,波长为2.4m,波速为0=彳=2m/s,A

错误；从力=1.5s到/2=2.3s,绳波向X轴负方向传播的距离为∆x=o（∕2一力）=

2×0.8m=1.6m,⅛=2.3s时刻的波形为力=1.5s时刻的波形向X轴负方向平移

1.6m,可知/2=2.3s时，质点方位于平衡位置，加速度为零，B错误；设质点α

的振动方程为y=20sir^^l+9）=2θsing^+9）,由图甲可知，力=1.5S时，y∖=

IOCm,代入方程解得9=三，则质点Q的振动方程为y=20sin（苧z+5），当/2=2.3

s时，可得y2=20singx2.3+W)=20sin^^4≠0,此时质点a不是处于平衡位

置，故速度没有达到最大值，C错误；假设以图甲时刻作为X=O处质点振动的初

5兀

始时刻，则x=0处质点的振动方程为y=20sin~γt,由于1.4S=1.2s÷0.2S=T

+0.2s,则0.2s时，有＞'=20Sin修义0.2)Cm=Io√5cm,故从图甲所示时刻开

始再经过1.4s,x=0处质点通过的路程为s=4A+y'=4×20cm+10√3cm=(80

÷10∖∕3)cm,D正确.

应用题——强化学以致用

7.(2022.全国甲，33(1),5分)一平面简谐横波以速度o=2m/s沿尤轴正方向

传播，r=0时刻的波形如图所示.介质中平衡位置在坐标原点的质点A在r=0

时刻的位移y=/Cm.该波的波长为4m,频率为0.5HZj=2S时刻，质点

A.向下运动.(选填“向上运动”“速度为零”或“向下运动”).

(2兀兀、

【解析】由题图知y=2sin(尸+]JCm,由x=1.5m,y=0可得，λ=4m,

该波的周期T=(=2s,频率为0.5Hz,r=2s时，即经过一个周期，质点A又回

到初始位置，质点A向下运动.

8.(2022.全国乙，34(1),5分)介质中平衡位置在同一水平面上的两个点波源

Sl和S2,二者做简谐运动的振幅相等，周期均为0∙8s.当S过平衡位置向上运动

时，S2也过平衡位置向上运动.若波速为5m∕s,则由S和S2发出的简谐横波的

波长均为4m.P为波源平衡位置所在水平面上的一点,与S、S2平衡位置的距

离均为10m,则两波在P点引起的振动总是相互上!强_(选填“加强”或“削

弱”)的；当S恰好在平衡位置向上运动时，平衡位置在P处的质点一向下一(选

填“向上”或“向下”)运动.

【解析】因周期T=0.8s,波速为。=5m∕s,则波长为2=oT=4m;因两

波源到P点的距离之差为零，且两波源振动方向相同，则P点的振动是加强的：

因P与SI平衡位置的距离为IOm,即2.5九则当S恰好在平衡位置向上运动时，

平衡位置在P点的质点向下运动.

9.(2022.全国甲，33(2),10分)如图所示，边长为。的正方形ABC。为一棱镜

的横截面，M为AB边的中点.在截面所在平面内，一光线自M点射入棱镜，入

射角为60°,经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，反射光线从CD边的P

点射出棱镜.求棱镜的折射率以及P、C两点之间的距离.

¢XX605O:-

［答案］坐写Ia

【解析】光路图如图所示，根据题意Sini=〃Sinr

f⅛,

J_Æ...

PC

Sine=(,r+6>=90o

解得n=*

由几何关系知tanr=得=然

IPC

INC=CI-IBN,tan厂=贰

解得IPc=，2

10.(2022.河南名校联考)如图，一横截面为直角三角形ABC的玻璃砖，AB

=L,ZA=60o,ZC=30°,一束单色光从AB的中点。处射入玻璃砖，单色光

经BC面反射后从AC边的E点射出玻璃砖，出射光线恰好平行于BC边，光在真

空传播的速度为c∙求：

B

(1)玻璃砖对该单色光的折射率n；

(2)该单色光从D点传播到E点经历的时间t.

【答案】(1)√3(2)耍

【解析】(1)画出光路图如图

因光线在。点的入射角为，=60。，由几何关系可得在。点的折射角r=30o

折射率〃=黯=小

(2)光在介质中的速度V=M=东

遍

4'31

光从D点传播到E点经历的路程S=QF+FE=L+cos30。.=芋

EL・rS3y∣3L

用时间f=E

11.(202