【红对勾】2021届高三物理(新课标)二轮专题复习课时作业15-振动和波动-光学

课时作业15振动和波动光学时间：45分钟一、单项选择题1．用如图所示的试验装置观看光的薄膜干涉现象．图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐)，图(b)是直立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈．将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观看到的现象是()A．当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°B．当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°C．当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°D．干涉条纹保持原来状态不变解析：金属丝圈的转动，转变不了肥皂液膜的上薄下厚的外形，由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关，仍旧是水平的干涉条纹，A、B、C错误，D正确．答案：D2．一质点做简谐运动的图象如图所示，下列说法正确的是()A．质点振动频率是4HzB．在10s内质点经过的路程是20cmC．第4s末质点的速度为零D．在t＝1s和t＝3s两时刻，质点位移大小相等，方向相同解析：由振动图象可知，质点振动的周期是4s，频率为0.25Hz，故A错误；振幅为2cm.一个周期质点经过的路程为4A,10s为2.5个周期，经过的路程为2.5×4A＝10A＝20cm，B正确；4s末质点在平衡位置，速度最大，故C错误；在t答案：B3．高速大路上的标志牌常用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能将车灯照射出去的光逆向返回，标志牌上的字特殊醒目．这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的．如图所示，反光膜内均匀分布着直径为10μm的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为eq\r(3)，为使入射的车灯光线经玻璃珠的折射、反射、再折射后恰好和入射光线平行，那么第一次入射的入射角是()A．60° B．45°C．30° D．15°解析：设入射角为i，折射角为θ，作出光路图如图所示．由于出射光线恰好和入射光线平行，所以i＝2θ，依据折射定律有eq\f(sini,sinθ)＝eq\f(sin2θ,sinθ)＝eq\r(3)，所以θ＝30°，i＝2θ＝60°.答案：A二、多项选择题4．某弹簧振子在水平方向上做简谐运动，其位移x随时间t变化的关系为x＝Asinωt，振动图象如图所示，下列说法正确的是()A．弹簧在第1s末与第3s末的长度相同B．简谐运动的圆频率是eq\f(π,4)rad/sC．第3s末振子的位移大小为eq\f(\r(2),2)AD．从第3s末到第5s末，振子的速度方向发生变化解析：由振动图象可知，弹簧在第1s末与第3s末的位移相同，弹簧长度相同，选项A正确；由振动图象可知，振动周期为8s，简谐运动的圆频率是ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(π,4)rad/s，选项B正确；第3s末振子的位移大小为x＝Asinωt＝Asin(eq\f(π,4)·3)＝eq\f(\r(2),2)A，选项C正确；从第3s末到第5s末，振子的速度方向不发生变化，选项D错误．答案：ABC5．固定的半圆形玻璃砖的横截面如图，O点为圆心，OO′为直径MN的垂线．足够大的光屏PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN.由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点，入射光线与OO′夹角θ较小时，光屏NQ区域消灭两个光斑，渐渐增大θ角，当θ＝α时，光屏NQ区域A光的光斑消逝，连续增大θ角，当θ＝β时，光屏NQ区域B光的光斑消逝，则()A．玻璃砖对A光的折射率比对B光的大B．A光在玻璃砖中传播速度比B光的大C．α<θ<β时，光屏上只有1个光斑D．β<θ<eq\f(π,2)时，光屏上只有1个光斑解析：当θ较小时，屏上NQ区域有两个光斑，这是两种单色光折射后折射程度不同的结果，当θ＝α时NQ区域A光消逝，说明A光发生了全反射，A光发生全反射的临界角为α，同理，B光发生全反射的临界角为β，由于β>α，由n＝eq\f(1,sinC)可知，B光的折射率小，A项正确；由v＝eq\f(c,n)可知，B光在半圆形玻璃砖中传播速度较大，B项错误；α<θ<β时，NQ区域只有一个光斑，而由于光的反射，在NP区域还有一个光斑，β<θ<eq\f(π,2)时，两种单色光全部发生全反射，在NQ区域没有光斑，在NP区域有一个由全反射形成的光斑，D项正确．答案：AD6．以下关于光的说法中正确的是()A．分别用红光和紫光在同一装置上做干涉试验，相邻红光干涉条纹间距小于相邻紫光干涉条纹间距B．雨后天空消灭的彩虹是光的衍射现象C．水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象D．医学上用光导纤维制成内窥镜，用来检查人体内脏器官的内部．它利用了光的全反射原理解析：依据Δx＝eq\f(L,d)λ，因红光波长较长，故相邻红光条纹间距大，A错；雨后天空消灭的彩虹是光的折射和色散综合的结果，B错；水面油膜呈现彩色条纹是白光在油膜前后两表面的反射光相遇叠加的结果，属于干涉，故C正确；医学上用光导纤维制成内窥镜，应用的是全反射原理，D正确．答案：CD三、五选三型选择题7．光射到两种不同介质的分界面，分析其后的传播情形可知________．A．折射现象的消灭不能说明光是纵波B．光总会分为反射光和折射光C．折射光与入射光的传播方向可能是相同的D．发生折射是由于光在不同介质中的传播速度不同E．光的反射光线、折射光线与入射光线不行能同线解析：光属于电磁波，是一种横波，另外光的折射现象的消灭不能说明光是纵波，故A选项正确；当光从光密介质射向光疏介质，且入射角足够大时，会在分界面处发生全反射现象，此时只有反射光线而折射光线消逝，故B选项错误；当光垂直射到两种不同介质的分界面时，折射光线与入射光线的传播方向是相同的，光的反射光线、折射光线与入射光线同线，故C选项正确、E选项错误；当光射到两种不同介质的分界面时会发生折射现象，这是由于不同介质对光的(确定)折射率n＝eq\f(c,v)不同，即光在不同介质中的传播速度不同，故D选项正确．答案：ACD8．某横波在介质中沿x轴传播，下图甲为t＝0.25s时的波形图，图乙为P点(x＝1.5m处的质点)的振动图象，那么下列说法正确的是________．A．t＝0.25s时，质点P正在往负方向运动B．该波向右传播，波速为2m/sC．质点L与质点N的运动方向总相反D．t＝0.75s时，质点M处于平衡位置，并正在往正方向运动E．t＝1.25s时，质点K向右运动了2m解析：由质点P的振动图象，可知t＝0.25s时质点P正在往正方向运动，选项A错误；波长为4m，周期2s，该波向右传播，波速为2m/s，选项B正确；质点L与质点N相距半个波长，质点L与质点N的运动方向总相反，选项C正确；t＝0.75s时，质点M处于平衡位置，并正在往正方向运动，选项D正确；t＝1.25s时，质点K位于波谷，选项E错误．答案：BCD四、计算题9．(2022·重庆卷)一竖直悬挂的弹簧振子，下端装有一记录笔，在竖直面内放置有一记录纸．当振子上下振动时，以速率v水平向左匀速拉动记录纸，记录笔在纸上留下如题图所示的图象．y1、y2、x0、2x0为纸上印迹的位置坐标．由此图求振动的周期和振幅．解析：设周期为T，振幅为A.由题意得T＝eq\f(2x0,v)和A＝eq\f(y1－y2,2).答案：eq\f(2x0,v)eq\f(y1－y2,2)10．如图所示，一横波的波源在坐标原点，x轴为波的传播方向，y轴为振动方向．当波源开头振动1s时，形成了如图所示的波形(波刚传到图中P点)．试求：(1)从图示位置再经多长时间波传到Q点？(2)波传到Q点时质点P的位移．解析：(1)依据图象，波的波长λ＝4m波速为v＝eq\f(λ,T)＝4m/s波传到Q点用的时间t＝eq\f(lPQ,v)＝0.75s(2)质点振动的周期：T＝1sP质点开头向下振动，波经P点传到Q点的时间为eq\f(3,4)周期，则此时质点P的位移为10cm.答案：(1)0.75s(2)10cm11．(2022·课标卷Ⅰ)一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示．玻璃的折射率为n＝eq\r(2).(1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？(2)一细束光线在O点左侧与O相距eq\f(\r(3),2)R处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置．解析：(1)在O点左侧，设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角θ，则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图．由全反射条件有sinθ＝eq\f(1,n)①由几何关系有OE＝Rsinθ②由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为l＝2OE③联立①②③式，