2023届高考物理一轮复习——光学机械波.pdf

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1、2023届高考物理一轮复习一光学机械波B.明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果C.把光屏前移或后移，不能看到明暗相间条纹D.蓝光干涉条纹的间距比红光的大3.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AO时，b、c、d 也会本套知识点：机械振动，机械波，反射全反射注意事项：L 本套密卷满分100分，做题所需时间90分钟；2.请一律用0.5 或以上的黑色中性签字笔在规定的答题纸上做答，注意书写规范;一、单选题（本题共8 题，每题4 分，共 32分）随之转动，则（）A.光束b 顺时针旋转角

2、度小于46B.光束c 逆时针旋转角度小于夕C.光束d 顺时针旋转角度大于A6D.光速b、c 之间的夹角减小了 2A。1.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4.如图，长方体玻璃砖的横截面为矩形MNP。，M N =2 N P,其折射率为近。一束单色光在气，形成了一个空气泡，气泡看起来很明亮，其主要原因是（）纸面内以。=45。的入射角从空气射向边的中点O,则该束单色光（）C.不能从MN边射出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”2.关于双缝干涉实验，下列说法正确的是（）A.用复色

3、光投射就看不到条纹B.在MV边的入射角为45。D.不能从NP边射出5.一列简谐横波沿x 轴正方向传播，某时刻的波形如图所示，关于质点P 的说法正确的是（）A.该时刻速度沿y 轴正方向B.该时刻加速度沿y 轴正方向C.此后!周期内通过的路程为AD.此后周期内沿x 轴正方向迁移为!46.如图所示，一根固定在墙上的水平光滑杆，两端分别固定着相同的轻弹簧，两弹簧自由端相距工。套在杆上的小球从中点以初速度】响右运动，小球将做周期为T的往复运动，则（）I X/U U U U U U U vU U U U U U U U U U U U U U KA.小球做简谐运动B.小球动能的变化周期为gc.两根弹簧的总

4、弹性势能的变化周期为rD.小球的初速度为时，其运动周期为2r7.一列沿x 轴负方向传播的简谐横波，t=2s时的波形如图（a）所示，x=2m处质点的振动图A.任一时刻，如果质点B 向上运动，则质点C 一定向下运动B.任一时刻，如果质点B 速度为零，则质点C 的速度也为零C.如果波是向右传播的，则波的周期可能为,AtD.如果波是向左传播的，则波的周期可能为卷At二、多选题（共 4 题，每题5 分）9.某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝S 的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙，图丙所示图样。A.乙丙图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭

5、缝时，也发生了衍射遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大A.-m/s B.m/s C.-m/s D.m/s5 5 5 58.如图所示，实线和虚线分别为某种波在t 时刻和t+A t时刻的波形曲线。B 和 C 是横坐标分别为d 和 3d的两个质点，下列说法中正确的是（）照射两条狭缝时，增加L,其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大D.照射两条狭缝时，若光从狭缝，、邑到屏上P 点的路程差为半波长的奇数倍，P 点处一定是暗条纹1 0.以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离通信的主要手段。2020年 11月 10日，中国载人潜水器“奋斗者”号创造了 10909米深潜纪

6、录。此次深潜作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行指令传输或数据交换，如图所示。下列说法正确的是（）通信卫星卫星实时产通 信/水 晅无线探 索 一 号_i.r型七m探索二号通 信E无 绡 蓝 承 光。通信“奋斗者”号襄通山商 沧海”号A.“奋斗者”号 与“探索一号”通信的信息载体属于横波B.“奋斗者”号 与“沧海”号通信的信息载体属于横波C.“探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现D.“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程1 1.位于x =0.2 5 m 的波源p从Z =0 时刻开始振动，形成的简谐横波沿x 轴正负方向传播，在，=2.0 s 时波源停止振动，f

7、 =2.1 s 时的部分波形如图所示，其中质点a 的平衡位置.=1.7 5 m,图(a)A.x 从0.0 5 m 到0.1 5 m 的过程中，木棒的动能先增大后减小B.x 从0.2 1 m 到0.2 5 m 的过程中，木棒加速度方向竖直向下，大小逐渐变小C.x =0.3 5 m 和x =0.4 5 m 时,木棒的速度大小相等，方向相反D.木棒在竖直方向做简谱运动的振幅为FF?2pSg三、解答题（共 4 题每题12分）1 3.如图所示，一直角棱镜.4 8 仁/力=9 0。,/。=1。从4 8 边界面垂直入射的甲、乙两种不同频率的单色光，在棱镜中传播速度分别为外和（0 K A2 V L e为真空中

8、的光速），甲光第一质点b 的平衡位置为,=-0.5 m。下列说法正确的是（）A.沿 x 轴正负方向传播的波发生干涉B.E =0.4 2 s 时，波源的位移为正C.Z =2.2 5 s 时，质点a 沿 y 轴负方向振动D.在 0 到 2 s内，质点b 运动总路程是2.55m1 2.下端附着重物的粗细均匀木棒，竖直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿竖直方向做频率为1 H z 的简谐运动：与此同时，木棒在水平方向上随河水做匀速直线运动，如 图（a）所示。以木棒所受浮力F为纵轴，木棒水平位移x 为横轴建立直角坐标系，浮力F随水平位移x的变化如 图（b）所示。已知河水密度为0,木棒横截面积为S,重力加速度

9、大小为g。下列说法正确的 是（）次到达8 c 边恰好发生全反射。求:（1）该棱镜分别对甲光和乙光的折射率;（2）8。边的长度。1 4.如图，一个半径为R的玻璃球，O点为球心。球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射出，出射光线AB与球直径SC平行，9=30 +A c/j即光束c 逆时针旋转角度小于A。，故 B 正确；C.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A 0,故 C 错误；D.光束b 顺时针旋转角度等于A 6,光束c 逆时针旋转角度小于A 6,则光速b、c 之间的夹角减小的角度小于2 A 6,故 D 错误；故选B。4.C【解析】A.光线从O 点入射，

10、设折射角为万，由折射定律有s i n a=s i n/?解得尸=3 0 即该束单色光在边的折射角为3 0。，故 A 错误；B.设边长N P=/,贝|J M N=2/,作出光路图如图所示。更由几何关系可知光在边的入射角为60。，故 B 错误；C.设光在玻璃砖与空气界面发生全反射的临界角设为C,有s i n C =4=Y 2n 2即C=45。，而光在MN边的入射角大于45。，所以光在MN边发生全反射，不能从MN边射出，故 C正确；D.根据几何关系可知光在A 点发生全反射后到达NP边的B 点时的入射角为30,小于全反射临界角，所以光在B 点折射出玻璃砖，故 D 错误。故选C。5.A【解析】A B.波

11、沿x 轴正向传播，由“同侧法”可知，该时刻质点P 的速度方向沿y 轴正向，加速度沿y 轴负向，选项A 正确，B错误。C.在该时刻质点P 不在特殊位置，则在2 周期内的路程不一定等于A,选项C 错误；D.质点只能在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，选项D 错误。故选A。6.B【解析】A.物体做简谐运动的条件是它在运动中所受回复力与位移成正比，且方向总是指向平衡位置，可知小球在杆中点到接触弹簧过程，所受合力为零，此过程做匀速直线运动，故小球不是做简谐运动，A 错误；B C.假设杆中点为。，小球向右压缩弹簧至最大压缩量时的位置为A,小球向左压缩弹簧至最大压缩量时的位置为B,可知小球做周期为T的往复

12、运动过程为OTATOTBTO根据对称性可知小球从O f O与。-这 两 个 过 程 的 动 能 变 化 完 全 一 致，两根弹簧的总弹性势能的变化完全一致，故小球动能的变化周期为，两根弹簧的总弹性势能的变化周期为，B 正2 2确，C 错误D.小球的初速度为时，可知小球在匀速阶段的时间变为原来的2倍，接触弹簧过程，根据弹簧振子周期公式TQ=24后可知接触弹簧过程所用时间与速度无关，即接触弹簧过程时间保持不变，故小球的初速度为时，其运动周期应小于27,D 错误；故选B。7.A【解析】根据图b 可知t=2s时 x=2m处的质点正经过平衡位置向下振动；又因为该波向负方向传播，结合图a,利用“上下坡”法

13、可知x=2m为半波长的奇数倍，即有(2 -1 4=2 (n=l,2,3.)而由图b 可知该波的周期为T=4s；所 以 该 波 的 波 速 为=丁(n=l,2,3)T 2n-当 n=3时可得波的速率为v=gm/s故选A。8.C【解析】A B.从图上可以看出，该波不是标准正弦波，波长为3d,BC两点间距不是相差半个波长，则速度可能大小相等，也可能不相等，故 AB错误；C.如果波向右传播，时间可能为4 =盯+春 7 当 k=l时7=3 加故C 正确；D.若波向左传播，则波传播的距离为 3 d +2.5d其中k=0,1,2为该波向左传播的可能整数波的个数，时间可能为4 =仃+=7当 k=i时，有/故D

14、错误。故选c。9.ACD【解析】A.由图可知，图乙中间部分等间距条纹，所以图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，同时也发生衍射，故 A 正确；B.狭缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，则衍射现象减弱，图丙中亮条纹宽度减小，故 B 错误；C.根据条纹间距公式入丫=4 2可知照射两条狭缝时，增加L,其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中a心间距增大，故 C 正确；D.照射两条狭缝时，若光从狭缝工、吊到屏上P 点的路程差为半波长的奇数倍，P 点处一定是暗条纹，故 D 正确。故选ACD。10.BD【解析】A.由题知，“奋斗者”号与“探索一号”通信是通过水声音通信，由下而上

15、，故信息载体属于纵波，故 A 错误；B.由题知，“奋斗者”号 与“沧海”号通信是通过水声音通信，由左向右，故信息载体属于横波，故B 正确；C.因为太空中没有介质，故机械波无法传播，所 以“探索一号”与通信卫星的实时通信只能通过电磁通信来实现，故 C 错误；D.在传递信息的过程也是传递能量的过程，故“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程，故 D 正确。故选BDo11.BD【解析】A.波从波源发出后，向x轴正负方向传播，向相反方向传播的波不会相遇，不会发生干涉，故 A 错误；B.由图可知，波的波长/l=lm由题意可知0.1s内波传播四分之一波长，可得m=o.is解得r =0.4s4

16、根据同侧法可知，波源的振动方向向上，=0.42s即7，当 时，波源向上振动，位移为正，故 B 正确；C.波的波速V=(=2.5m/s波源停止振动，到质点。停止振动的时间乙=L 7 5；：2 5s=o 6s 0.25s即质点。还在继续振动，f=2.1 s到f=2.2 5 s经过时间4=0 1 5 s即 结 合 图 象 可 知 质 点a位移为正且向.”轴正方向运动，故C错误；D.波传到6点所需的时间4=g，s =0.3 s在0到2 s内，质点/，振动的时间为。=2 s-0.3 s =1.7 s =77质点b运动总路程s =1 7 4 =1 7 x 0.1 5 m =2.2 5 m故D正确。故选B

17、D o1 2.ABD【解析】A.由简谐运动的对称性可知，0.lm、0.3 m、0.5 m时木棒处于平衡位置；则x从0.0 5 m到0.1 5 m的过程中，木棒从平衡位置下方向上移动，经平衡位置后到达平衡位置上方，速度先增大后减小，所以动能先增大后减小，A正确；B.x从0.2 1 m到0.2 5 m的过程中，木棒从平衡位置上方靠近最大位移处向下运动(未到平衡位置)，加速度竖直向下，大小减小，B正确；C.x =0.3 5 m和x =0.4 5 m时，由图像的对称性知浮力大小相等，说明木棒在同一位置，竖直方向速度大小相等，速度方向相反，而两时刻木棒水平方向速度相同，所以合速度大小相等，方向不是相反，

18、C错误；D.木棒在竖直方向的简谐运动可类比于竖直方向的弹簧振子，设木棒长度为L,回复力系数为k,平衡位置时木棒重心在水面下方入,则有夕g S(5 +A 0)=随木棒重心在平衡位置上方最大位移A处时M g-8=M g-p g +A%-4)=kA木棒重心在平衡位置下方最大位移A处时耳-M g =顺序乐+=*/可解得k=PgS,蕾D正确；2pSg故选A B Do1 1 ,113.(1)=,n2=(2)L=：k k2 k【解析】(1)由光速与折射率的关系=,可得该棱镜对甲光的折射率为 =；.2V 4该棱镜对乙光的折射率2=；.2(2)设5c边的长度为L,根据题述甲光第一次到达8 c边恰好发生全反射，可

19、画出光路图s i.n 0n -1 =k,、2%.c o s C =s in。.2【解析】(i)根据题意将光路图补充完整，如下图所示根据折射定律有n s in il =s in i2.2解得 n=y/5.2(ii)设全反射的临界角为C,贝h in C=L =也.2n 3光在玻璃球内的传播速度有V =.：n担也 n后r辛毛HT*H*A _ qu。n d-日n业 曲 斗rmiiVirh母H 七m II c 公山仙 山 他 归.夕 加 石 口 骷 向 珀【。上的时间最短，则正方形的边长=&.2则最短时间为/=竺=生 程.2V C15.(1)v=m/s；(2)j=0.2sin(0.5 解析*1)根据波形

20、图得到波长丸=4 八，=0时刻,质点、正向下运动；从，=0时刻开始计时,当/=155时质点Q 刚好第4 次到达波峰，故有3T+：r=r.14解得 =4.1故波速为 v =lm/s.2T 4s(2)/=0时亥!)，质点P 正在向上运动，振幅为：A=0.2/.2角速度为：。=二 4=g m d/s.27 4 2故质点P 做简谐运动的表达式为：y=0.2sint(m).416.(1)18cni/s,沿 x 轴负方向传播；(2)9cm【解析】(1)由图(a)可以看出，该波的波长为人=36cm.1由图(b)可以看出，周期为T=2s.1波速为v=微=18cm/s.2由图(b)知，当/=；s 时，Q 点向上运动，结合图(a)可得，波沿X轴负方向传播。A(2)设质点P、Q 平衡位置的x坐标分别为x八.%由图(a)知,、=0 处丫=一彳=A sin(-30).2因此 Xp=-T2=3cm.2 360由图(b)知，在 t=0 时 Q 点处于平衡位置，经 A t=；s,其振动状态向X轴负方向传播至P 点处，可得P、Q 间平衡位置距离为-与=vAt=6cm.2则质点Q 的平衡位置的x 坐标为%=9cm.2