高考物理二轮复习 专题能力训练 专题十五 机械振动与机械波光学-人教版高三全册物理试题.doc
专题能力训练15机械振动与机械波光学(时间:45分钟满分:90分)1.(1)(多选)(5分)(2015·宁夏银川一中一模)一列简谐横波在某时刻的波形如图所示,此时刻质点P的速度为v,经过0.2 s后它的速度大小、方向第一次与v相同,再经过1.0 s它的速度大小、方向第二次与v相同,则下列判断中正确的是。 A.波沿x轴正方向传播,且波速为10 m/sB.波沿x轴负方向传播,且波速为10 m/sC.质点M与质点Q的位移大小总是相等、方向总是相反D.若某时刻N质点到达波谷处,则Q质点一定到达波峰处E.从图示位置开始计时,在3 s时刻,质点M偏离平衡位置的位移y=-10 cm(2)(10分)(2015·江苏扬州高三期末)一块直角三棱镜,顶角A为30°。一束激光从AC边入射,刚好能垂直AB边射出,入射方向如图所示,求该激光在棱镜中的传播速度。(结果保留两位有效数字)2.(1)(多选)(5分)如图所示,有一列传播的简谐横波,x=0与x=1 cm处的两个质点的振动图象分别如图中实线与虚线所示。则这列波的。 A.波长一定是4 cmB.周期一定是4 sC.振幅一定是2 cmD.传播速度一定是1 cm/s(2)(10分)如图所示,AOB是截面为扇形的玻璃砖的横截面,其顶角=75°,今有一束单色光线在横截面内从OA的中点E沿垂直OA的方向射入玻璃砖,一部分光线经AB面反射后恰好未从OB面射出,不考虑多次反射作用。试求玻璃砖的折射率n。3.(2015·山东青岛一模)(1)(多选)(5分)下列说法中正确的是。 A.光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是相同的B.变化的电场一定产生变化的磁场,变化的磁场一定产生变化的电场C.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由红光改为绿光,则干涉条纹间距变宽D.声源与观察者相对靠近时,观察者所接收的频率大于声源振动的频率(2)(10分)如图所示,一透明半圆柱体折射率为n=2,半径为R、长为l。一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入,从部分柱面射出。求该部分柱面的面积S。4.(1)(多选)(5分)如图是一列简谐横波在t=0时刻的图象,经过 t=1.2 s时,恰好第三次重复出现图示的波形。根据以上信息,下面各项能确定的是。 A.波的传播速度的大小B.经过t=0.3 s时间,质点P通过的路程C.t=0.6 s时刻质点P的速度方向D.t=0.9 s时刻的波形(2)(10分)如图为某种透明介质的截面图,AOC为等腰直角三角形,BC为半径R=10 cm 的圆弧,AB与水平屏幕MN垂直并接触于A点,由红光和紫光两种单色光组成的复色光射向圆心O,在AB分界面上的入射角i=45°,结果在水平屏幕MN上出现两个亮斑。已知该介质对红光和紫光的折射率分别为n1=,n2=。在水平屏幕MN上出现的亮斑是什么颜色?求两个亮斑间的距离。5.(2015·山东青岛高三一模)(1)(多选)(5分)一列横波沿 x轴传播,传播方向未知,t时刻与t+0.4 s时刻波形相同,两时刻在x轴上-33 m 的区间内的波形如图所示。下列说法中正确的是。 A.该波最大速度为10 m/sB.质点振动的最小频率为2.5 HzC.在t+0.2 s时刻,x=3 m处的质点正在经过x轴D.若波沿x轴正方向传播,处在坐标原点处的质点会随波沿正方向运动(2)(10分)如图所示,横截面为圆周的柱状玻璃棱镜AOB,有一束单色光垂直于OA面C点经玻璃砖AB面折射后与OB延长线相交于P点,已知玻璃砖半径R=5 cm,CO之间的距离 d1=3 cm,P到O的距离d2=14.5 cm。取tan 74°=3.5,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:该玻璃砖的折射率。该单色光向A平移距离OB至少多远时,它将不能从AB面直接折射出来。6.(1)(多选)(5分)(2015·贵州八校联盟高三第二次联考)下列说法中正确的是。 A.光的双缝干涉实验中,若仅将入射光从红光改为紫光,则相邻亮条纹间距一定变小B.做简谐运动的物体,经过同一位置时,加速度可能不同C.在受迫振动中,驱动力的频率不一定等于物体的固有频率D.拍摄玻璃橱窗内的物品时,要在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度E.在波的传播方向上两相邻的相对平衡位置的位移始终相同的质点间距离等于波长(2)(10分)如图所示,ABC是三棱镜的一个截面,其折射率为n=1.5。现有一细束平行于截面的光线沿MN方向射到棱镜的AB面上的N点,AN=NB=2 cm,入射角的大小为i,且sin i=0.75。已知真空中的光速c=3.0×108 m/s,求:光在棱镜中传播的速率。此束光进入棱镜后从棱镜射出的方向和位置。(不考虑AB面的反射)参考答案1.答案:(1)ADE(2)1.7×108 m/s解析:(1)由题图读出波长=12 m,根据已知条件分析得到周期T=1.2 s,由公式v=10 m/s,而且图示时刻P点运动方向沿y轴正方向,则该列波沿+x方向传播,故选项A正确,选项B错误;图示时刻,质点M与质点Q的位移大小相等、方向相反,但它们平衡位置之间的距离不是半个波长的奇数倍,位移不是总是相反,故选项C错误;质点N与Q平衡位置间相距半个波长,振动情况总是相反,N质点到达波谷处,Q质点一定到达波峰处,故选项D正确;波的周期T=1.2 s,从图示位置开始计时,n=2.5,在3 s时刻质点M偏离平衡位置的位移y=-10 cm,故选项E正确。(2)欲求传播速度,则必须先求折射率,折射率可通过几何知识求得,即过入射点作法线,找到入射角与折射角,通过折射率公式计算得出,即棱镜折射率n=;又n=,所以v= m/s=1.7×108 m/s。2.答案:(1)BC(2)解析:(1)本题考查振动图象和波的关系以及波的周期、频率、波长之间的关系,意在考查考生对这些知识的识记、理解和应用。读图可知,波的振幅、周期和质点的振幅、周期相同,因此选项B、C正确;再根据x=0与x=1 cm 处的两个质点的振动图象可知两质点振动时间相差T+nT,距离相差+n,因此波长是一系列解,选项A错误;根据v=可得,波速也应该是一系列解,故选项D错误。(2)因E点为OA的中点,所以入射角=30°=75°临界角C=180°-2-=45°OB面恰好发生全反射,则sin C=解得n=。3.答案:(1)AD(2)解析:(1)根据狭义相对论的基本假设知,光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是相同的,所以选项A正确;均匀变化的电场产生稳定的磁场,所以选项B错误;在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由红光改为绿光,波长变短,根据x=知,条纹间距变窄,所以选项C错误;根据多普勒效应知,声源与观察者相对靠近时,观察者所接收的频率大于声源振动的频率,故选项D正确。(2)半圆柱体的横截面如图所示,OO'为半径,设从A点入射的光线在B点处恰好满足全反射条件,入射角恰好等于临界角C则由折射定律得n=2得=30°,由几何关系得OBA=则有光线从柱面射出的柱面面积S=2·R·l=Rl。4.答案:(1)ABD(2)在AM处出现的亮斑是红色,在AN处出现的亮斑是红色与紫色的混合色(5+10) cm解析:(1)经过t=1.2 s时恰好第三次重复出现题图所示的波形,则该波的周期为0.6 s,由题图可知波长为 8 m,可求得波速为 m/s,选项A正确;经过0.3 s,即半个周期,质点P运动的路程为振幅的2倍,为20 cm,选项B正确;由于波的传播方向未知,故无法确定0.6 s时质点P的振动方向,选项C错误;经过0.9 s,即一个半周期,波形与半个周期后的波形相同,与题图所示波形相反,选项D正确。(2)设红光和紫光的临界角分别为C1、C2。由 sin C1=,得C1=60°同理,C2=45°,且i=45°=C2<C1,所以紫光在AB面发生全反射,而红光在AB面一部分折射,一部分反射,由几何关系可知,反射光线与AC垂直,所以在AM处产生的亮斑P1为红色,在AN处产生的亮斑P2为红色与紫色的混合色。如图所示,设折射角为r,由折射定律得n1=解得sin r=由几何关系可知tan r=解得AP1=5 cm由几何关系可得OAP2为等腰直角三角形,得AP2=10 cm所以P1P2=(5+10) cm。5.答案:(1)BC(2)1.333.75 cm解析:(1)由题意知,波长为4 m,而最大周期为0.4 s,因此最小速度为10 m/s,选项A错误;最小频率为2.5 Hz,选项B正确;通过平衡位置的质点,经半个周期一定又通过平衡位置,而最大周期为0.4 s,因此t+0.2 s一定是半周期的整数倍,因此选项C正确;无论波向哪个方向传播,坐标原点处的质点不会随波迁移,只能在平衡位置附近往复运动,选项D错误。(2)由光路图可知sin r=0.6,r=37°ODE=53°=d2-RsinODE=10.5 cmtanEDP=3.5故EDP=74°i=180°-ODE-EDP=53°n=1.33设单色光入射点到OB距离为dd=Rsin Csin C=解得d=3.75 cm。6.答案:(1)ACE(2)2.0×108 m/s垂直于AC射出,出射点距C点 cm解析:(1)根据公式x=,入射光的波长减小,相邻亮条纹间距一定变小,选项A正确;做简谐运动的物体,每次经过同一位置时,加速度一定相同,选项B错误;物体做受迫振动时,其驱动频率跟固有频率无关,选项C正确;拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以过滤橱窗玻璃的反射光,选项D错误;根据波长的定义,在波的传播方向上两相邻的相对平衡位置的位移始终相同的质点间距离等于波长,可知选项E正确。(2)光在棱镜中传播的速率v=2.0×108 m/s。设此束光从AB面射入棱镜后的折射角为r,由折射定律,n=,解得r=30°。显然光线从AB面射入棱镜后的折射光线NP平行于底边AC,由图中几何关系可得,光线入射到BC面上入射角=45°,光线从棱镜侧面发生全反射时的临界角为C,则sin C=,C<45°。所以光线射到棱镜侧面BC时将发生全反射,由图可知光线将沿垂直于底面AC方向由图中Q点射出棱镜。CQ=PQ=ANsin 60°= cm。
