2019-2020年高三物理二轮复习 第一部分 诊断卷（十九）专题六 选考模块 第二讲 振动和波动 光学.doc

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1．(xx山东高考) (1)如图1，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为y＝0.1sin(2.5πt)m。t＝0时刻，一小球从距物块h高处自由落下；t＝0.6 s 时，小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度的大小g＝10 m/s2。以下判断正确的是________。(双选，填正确答案标号) 2019-2020年高三物理二轮复习 第一部分 诊断卷（十九）专题六 选考模块 第二讲 振动和波动 光学 a．h＝1.7 m b．简谐运动的周期是0.8 s c．0.6 s内物块运动的路程为0.2 m d．t＝0.4 s时，物块与小球运动方向相反 (2)半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体，过其轴线OO′的截面如图2所示。位于截面所在的平面内的一细束光线，以角i0由O点入射，折射光线由上边界的A点射出。当光线在O点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B点恰好发生全反射。求A、B两点间的距离。 图2 2．(xx唐山调研)(1)如图3甲，同一均匀介质中的一条直线上有相距6 m的两个振幅相等的振源A、B。从0时刻起，A、B同时开始振动，且都只振动了一个周期。图乙为A的振动图像，图丙为B的振动图像。若A向右传播的波与B向左传播的波在0.3 s时相遇，则下列说法正确的是________。 图3 A．两列波的波长都是2 m B．两列波在A、B间的传播速度均为10 m/s C．在两列波相遇过程中，A、B连线的中点C为振动加强点 D．在0.9 s时，质点B经过平衡位置且振动方向向上 E．两个波源浱动的相位差为π (2)如图4所示，一束截面为圆形(半径R＝1 m)的平行紫光垂直射向一半径也为R的玻璃半球的平面，经折射后在屏幕S上形成一个圆形亮区。屏幕S至球心的距离为D＝(＋1) m，不考虑光的干涉和衍射，试问： 图4 ①若玻璃半球对紫色光的折射率为n＝，请你求出圆形亮区的半径。 ②若将题干中紫光改为白光，在屏幕S上形成的圆形亮区的边缘是什么颜色？ 3．(xx永州三模)(1)一振动周期为T，位于x＝0处的波源从平衡位置开始沿y轴正方向做简谐运动，该波源产生的简谐横波沿x轴正方向传播，波速为v，关于在x＝处的质点P，下列说法正确的是________。 A．质点P振动周期为T，速度的最大值为v B．若某时刻质点P的速度方向沿y轴负方向，则该时刻波源速度方向沿y轴正方向 C．质点P开始振动的方向沿y轴正方向 D．当P开始振动后，若某时刻波源在波峰，则质点P一定在波谷 E．若某时刻波源在波谷，则质点P也一定在波谷 (2)如图5所示，某种透明材料做成的三棱镜，其横截面是边长为a的等边三角形，现用一束宽度为a的单色平行光束，以垂直于BC面的方向正好入射到该三棱镜的AB及AC面上，结果所有从AB、AC面入射的光线进入后恰好全部直接到达BC面。求： 图5 (ⅰ)该材料对此平行光束的折射率； (ⅱ)这些直接到达BC面的光线从BC面折射而出后，如果照射到一块平行于BC面的屏上形成光斑，则当屏到BC面的距离d满足什么条件时，此光斑分为两条？ 4．(xx全国卷Ⅱ) (1)如图6，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线。则________。 图6 A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度 B．在真空中，a光的波长小于b光的波长 C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失 E．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距 (2)平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播，P、Q为x轴上的两个点(均位于x轴正向)，P与O的距离为35 cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间。已知波源自t＝0时由平衡位置开始向上振动，周期T＝1 s，振幅A＝5 cm。当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5 s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置。求： (ⅰ)P、Q间的距离； (ⅱ)从t＝0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过的路程。 5．(xx东北三省模拟)(1)下列说法正确的是________。 A．从地面上观察，飞船上的时间进程比地面上慢 B．“闻其声而不见其人”现象说明遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射 C．用超声波被血流反射回来其频率发生变化可测血流速度，这是利用多普勒效应 D．做受迫振动的物体，其稳定时的振动频率不一定等于驱动力的频率 E．用标准平面来检查光学面的平整程度是利用光的偏振现象 (2)由透明体做成的三棱柱，横截面为有一个锐角30的直角三角形，如图7所示，AC面镀膜，经透明体射到AC面的光只能反射。现有一束光从AB面的D点垂直AB面射入透明体，经AC面E点反射后从BC面射出透明体，出射光线与BC面成30角： 图7 ①求该透明体的折射率； ②若光线从BC面的F点垂直BC面射入透明体，经AC面E点反射后从AB面射出透明体，试画出经E点后的光路图，并标明出射光线与AB面所成夹角的角度(不用列式计算)。 6．(xx忻州联考)(1)A、B两列简谐横波均沿x轴正向传播，在某时刻的波形分别如图中甲、乙所示，经过时间t(t小于A波的周期TA)，这两列简谐横波的波形分别变为图中丙、丁所示，则A、B两列波的波速vA、vB之比可能是________。 图8 A．1∶1　 B．2∶1　 C．1∶2　 D．3∶1　 E．1∶3 (2)有一玻璃球冠，右侧面镀银，光源S就在其对称轴上，如图9所示。从光源S发出的一束光射到球面上，其中一部分光经球面反射后恰能竖直向上传播，另一部分光折入玻璃球冠内，经右侧镀银面第一次反射恰能沿原路返回。若球面半径为R，玻璃折射率为，求光源S与球冠顶点M之间的距离SM为多大？ 图9 答 案 1．解析：(1)由物块简谐运动的表达式y＝0.1sin(2.5πt) m知，ω＝2.5π，T＝＝ s＝0.8 s，选项b正确；t＝0.6 s时，y＝－0.1 m，对小球：h＋|y|＝gt2，解得h＝1.7 m，选项a正确；物块0.6 s内路程为0.3 m，t＝0.4 s时，物块经过平衡位置向下运动，与小球运动方向相同。故选项c、d错误。 (2)当光线在O点的入射角为i0时，设折射角为r0，由折射定律得＝n① 设A点与左端面的距离为dA，由几何关系得 sin r0＝② 若折射光线恰好发生全反射，则在B点的入射角恰好为临界角C，设B点与左端面的距离为dB，由折射定律得 sin C＝③ 由几何关系得 sin C＝④ 设A、B两点间的距离为d，可得 d＝dB－dA⑤ 联立①②③④⑤式得 d＝R。⑥ 答案：(1)ab　(2)R 2．解析：(1)两波在均匀介质中传播波速相同，设为v，则有2vt1＝xAB，代入解得v＝＝10 m/s，故B正确。由题图知周期T＝0.2 s，则波长λ＝vT＝2 m，故A正确。当A的波峰(或波谷)传到C时，恰好B的波谷(或波峰)传到C点，所以C点的振动始终减弱，故C错误，t2＝0.9 s＝4T，此时刻A引起的波已传过B点，故B点此时不振动，D错误。振源A的简谐运动方程为y＝Asin ωt，振源B的简谐运动方程为y＝－Asin ωt＝Asin(ωt－π)，两个波源振动的相位差为π，故E正确。故本题选ABE。 (2)①如图，紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕S上的点E，E点到亮区中心G的距离r就是所求最大半径，设紫光临界角为C，由全反射的知识：sin C＝ 由几何知识可知： AB＝Rsin C＝ OB＝Rcos C＝R， BF＝ABtan C＝， GF＝D－(OB＋BF)＝D－，＝， 所以有：rx＝GE＝AB＝D－nR＝1 m。 ②由于白色光中紫光的折射率最大，临界角最小，故在屏幕S上形成的圆形亮区的边缘应是紫色光。 答案：(1)ABE　(2)①1 m　②紫色 3．解析：(1)质点P振动周期与O点振动周期相同，也为T。但其振动速度与波速不同，故A错误。x＝＝λ，P与O是反相点，若某时刻质点P的速度方向沿y轴负方向，则该时刻波源速度方向沿y轴正方向，故B正确。根据波的特点：简谐波传播过程中，质点的起振方向都与波源的起振方向相同，故质点P开始振动的方向沿y轴正方向，故C正确。P与O是反相点，故若某时刻波源在波峰，则质点P一定在波谷，故D正确，E错误。 (2)(ⅰ)由于对称性，我们考虑从AB面入射的光线，这些光线在棱镜中是平行于AC面的，由对称性和几何知识可得，光线进入AB面时的入射角α和折射角β分别为：α＝60，β＝30 则材料的折射率为n＝＝。 (ⅱ)如图O为BC中点，紧靠B点从BC面射出的光线与直线AO交于D，由图可知：当光屏放在D点右侧时，根据对称性，光屏上形成两条光斑。 由几何关系有OD＝tan α＝a 所以当光屏到BC距离d超过a时，光斑分为两条。 答案：(1)BCD　(2)(ⅰ)　(ⅱ)大于a 4．解析：(1)通过光路图可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率，选项C错误。a光的频率大于b光的频率，波长小于b光的波长，选项B正确。由n＝知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，选项A正确。入射角增大时，折射率大的光线首先发生全反射，a光首先消失，选项D正确。做双缝干涉实验时，根据Δx＝λ得a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，选项E错误。 (2)(ⅰ)由题意，O、P两点间的距离与波长λ之间满足 OP＝λ① 波速v与波长的关系为 v＝② 在t＝5 s的时间间隔内，波传播的路程为vt。由题意有 vt＝PQ＋③ 式中，PQ为P、Q间的距离。由①②③式和题给数据，得 PQ＝133 cm。④ (ⅱ)Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源运动的时间为 t1＝t＋T⑤ 波源从平衡位置开始运动，每经过，波源运动的路程为A。由题给条件得 t1＝25⑥ 故t1时间内，波源运动的路程为 s＝25A＝125 cm。⑦ 答案：(1)ABD　(2)(ⅰ)133 cm　(ⅱ)125 cm 5．解析：(1)由运动的时钟延迟效应可知，A正确；“闻其声而不见其人”现象说明声波比光波更容易发生衍射现象，B正确；用超声波测血流速度是利用多普勒效应，C正确；做受迫振动的物体，其振动频率一定等于驱动力的频率，D错误；检测光学面的平整程度是利用光的干涉现象，E错误。 (2)①如图，由几何关系得光线在BC面上的入射角和折射角分别为：θ1＝30，θ2＝60 由折射定律得：n＝＝。 ②若光线从BC面的F点垂直BC面射入透明体，如图，光线射到AC面上的入射角为60，反射角也为60，根据几何关系得知，光线射到AB面上的入射角为i＝30，设折射角为r，则： n＝，得：sin r＝nsin i＝sin 30＝，即：r＝60 所以出射光线与AB面所成夹角的角度为30，如图所示。 答案：(1)ABC　(2)①　②见解析 6．解析：(1)由图读出，A波波长为λA＝24 cm，甲图到丙图一定是半个周期，所以周期TA＝2t；B波波长为λB＝12 cm，乙图与丁图的波形图相同，经过的时间一定是整数个周期，所以周期TB＝，波速vA＝＝＝，vB＝＝＝，得到＝1∶n，所以A、B两列波的波速vA、vB之比可能是ACE，不可能的是B、D。 (2)如图所示，根据折射定律，有：n＝ 根据反射定律，有：θ1＝θ3 其中：θ2＋θ3＝90 联立可得：θ1＝60，θ2＝30 由图，有：β＝θ2＝30 α＝θ1－β＝30 所以：SO＝R 故光源S与M间距：SM＝SO－R＝(－1)R≈0.73 R。 答案：(1)ACE　(2)0.73R