高考物理二轮总复习第1部分专题突破方略专题5近代物理初步热学振动与波光学第3讲振动与波光学.docx

第一部分专题五第3讲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1.2×1023 kg·m/s，然后让它们通过双缝打到屏上已知电子质量取9.1×1031 kg，普朗克常量取6.6×1034 J·s，下列说法正确的是( BD )A发射电子的动能约为8.0×1015 JB发射电子的物质波波长约为5.5×1011 mC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 J8.0×1017 J，故A错误；发射电子的物质波波长约为 m5.5×1011 m，故B正确；物质波也具有波粒二象性，故电子的波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，只是需要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O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B光束c逆时针旋转角度小于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2【解析】设入射光线a的入射角为，则反射角为，光束c的折射角为，光束d的反射角也为，入射光束a绕O点逆时针方向转过小角度时，入射角变为，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n>1，n>1可得<，即光束c逆时针旋转角度小于，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，光束c逆时针旋转角度小于，则光束b、c之间的夹角减小的角度小于2，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，t0时刻的波形如图甲所示介质中某质点P的振动图像如图乙所示则( B )A波沿x轴负方向传播，波速大小为40 m/sB当t0.1 s时质点P的加速度方向指向y轴正向C在00.2 s内，质点P运动的路程为20 cmD在00.1 s内，质点P一直向y轴负方向运动【解析】质点P在t0时刻向下振动，由上下坡法可知波沿x轴负方向传播，大小为v m/s60 m/s，故A错误；由图乙可得，当t0.1 s时质点P在y轴负向，则加速度方向指向y轴正向，故B正确；在00.2 s时间内半个周期，质点P运动的路程为s2A10 cm，故C错误；由图乙可得在00.1 s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S1(0,4)和S2(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1.00 m/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B点为加强点C稳定后C处质点振动的表达式z6sin(t)cmD稳定后C处质点振动的表达式z6sin(t)cm【解析】由几何关系可知AS110 m，AS28 m，波程差为2 m，同理可得BS1BS20，又vT2 m，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振动减弱，A、B错误；S2传到C点的时间为t2 s2.75 s，S1传到C点的时间为t1 s3.25 s，因此可知时间差为0.5 s，即S2引起的振动从波峰到平衡位置向下运动时S1的振动形式传播过来，因此振动同步叠加，由于C点为振动加强点，则可得A6 cm，又，所以稳定后C处质点振动的表达式为z6sin(t)cm，C错误，D正确6. (2022·山东济南二模)如图甲所示为沿x轴传播的简谐绳波在t11.5 s时刻的波动图像，a、b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x0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2.0 m/sBt22.3 s时，质点b的加速度方向为正Ct22.3 s时，质点a的速度达到最大值D从图甲所示时刻开始再经过1.4 s，x0处质点通过的路程为(8010)cm【解析】x0处质点t1.5 s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1.2 s，波长为2.4 m，波速为v2 m/s，A错误；从t11.5 s到t22.3 s，绳波向x轴负方向传播的距离为xv(t2t1)2×0.8 m1.6 m，t22.3 s时刻的波形为t11.5 s时刻的波形向x轴负方向平移1.6 m，可知t22.3 s时，质点b位于平衡位置，加速度为零，B错误；设质点a的振动方程为y20 sin20sin，由图甲可知，t11.5 s时，y110 cm，代入方程解得，则质点a的振动方程为y20sin，当t22.3 s时，可得y220sin20sin 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x0处质点振动的初始时刻，则x0处质点的振动方程为y20sin t，由于1.4 s1.2 s0.2 sT0.2 s，则0.2 s时，有y20sincm10 cm，故从图甲所示时刻开始再经过1.4 s，x0处质点通过的路程为s4Ay4×20 cm10 cm(8010)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v2 m/s沿x轴正方向传播，t0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t0时刻的位移y cm.该波的波长为_4_m，频率为_0.5_Hz.t2 s时刻，质点A_向下运动_(选填“向上运动”“速度为零”或“向下运动”)【解析】由题图知y2sincm，由x1.5 m，y0可得，4 m，该波的周期T2 s，频率为0.5 Hz，t2 s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S1和S2，二者做简谐运动的振幅相等，周期均为0.8 s当S1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5 m/s，则由S1和S2发出的简谐横波的波长均为_4_m.P为波源平衡位置所在水平面上的一点，与S1、S2平衡位置的距离均为10 m，则两波在P点引起的振动总是相互_加强_(选填“加强”或“削弱”)的；当S1恰好在平衡位置向上运动时，平衡位置在P处的质点_向下_(选填“向上”或“向下”)运动【解析】因周期T0.8 s，波速为v5 m/s，则波长为vT4 m；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S1平衡位置的距离为10 m，即2.5，则当S1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a的正方形ABCD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【答案】a【解析】光路图如图所示，根据题意sin insin rsin ，r90°解得n由几何关系知tan rlNCalBN，tan r解得lPCa. 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，ABL，A60°，C30°，一束单色光从AB的中点D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：(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)(2)【解析】(1)画出光路图如图因光线在D点的入射角为i60°，由几何关系可得在D点的折射角r30°折射率n.(2)光在介质中的速度v光从D点传播到E点经历的路程sDFFEL用时间t. 11. (2022·四川宜宾模拟预测)x轴上的波源s1、s2分别位于x10和x21.4 m处，t0时刻两波源同时开始振动，产生的两列简谐横波沿s1、s2连线相向传播，t11 s时两列波刚好传到如图位置质点M的平衡位置位于x30.7 m处，求：(1)两列波传播速度的大小；(2)质点M振动方程和质点M从t0到t22.5 s时运动的路程【答案】(1)0.4 m/s(2)y12sin2(t1.75)cm(t1.75 s)36 cm【解析】(1)波速为v m/s0.4 m/s.(2)质点M到两波源的波程差ss1Ms2M0故质点M是加强点AMA1A212 cm波传播到M点的时间为t传 s1.75 s质点振动的周期为Tt11 s2 rad/s质点M的振动方程y12sin2(t1.75)cm(t1.75 s)质点M振动时间为t振t2t传0.75 sT质点M从t0到t22.5 s时运动的路程SM3AM36 cm.