高考物理二轮总复习第1部分题突破方略专题8振动与波光学.docx

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1、第一部分专题八1(2021全国乙卷)(1)图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线，经过0.3 s后，其波形曲线如图中虚线所示已知该波的周期T大于0.3 s，若波是沿x轴正方向传播的，则该波的速度大小为_0.5_m/s，周期为_0.4_s，若波是沿x轴负方向传播的，该波的周期为_1.2_s(2)用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率实验中用A、B两个大头针确定入射光路，C、D两个大头针确定出射光路，O和O分别是入射点和出射点，如图(a)所示测得玻璃砖厚度为h15.0 mm，A到过O点的法线OM的距离AM10.0 mm，M到玻璃砖的距离MO20.0 mm，O到OM的距离为s5.0 mm求玻

2、璃砖的折射率；用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图(b)所示光从上表面入射，入射角从0逐渐增大，达到45时，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失求此玻璃砖上下表面的夹角【答案】(2)15【解析】(1)若波是沿x轴正方向传播的，波形移动了15 cm，由此可求出波速和周期：v1 m/s0.5 m/sT1 s0.4 s若波是沿x轴负方向传播的，波形移动了5 cm，由此可求出波速和周期：v2 m/s m/sT2 s1.2 s(2)从O点射入时，设入射角为，折射角为根据题中所给数据可得：sin sin 再由折射定律可得玻璃砖的折射率：n当入射角为45时，设折射角为，由折射定律

3、有n可求得30再设此玻璃砖上下表面的夹角为，光路图如图所示：而此时出射光线恰好消失，则说明发生全反射，有sin C解得C45由几何关系可知30C即玻璃砖上下表面的夹角152(2022河南名校联考)(1)关于机械波与电磁波，下列说法中正确的是(ACD)A简谐机械波在给定的不同的均匀介质中传播时，振动的频率不变B弹簧振子在四分之一个周期里运动的路程一定等于一个振幅C“海市蜃楼”是光的全反射现象的结果D当火车进站时，车站上的观察者听到汽笛声尖锐刺耳，是因为观察者接收到的波源频率大于波源发出的频率E机械波能在真空中传播(2)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

4、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：玻璃砖对该单色光的折射率n；该单色光从D点传播到E点经历的时间t【答案】(2)【解析】(1)波的频率由振源决定，则简谐机械波在给定的不同的均匀介质中传播时，振动的频率不变，选项A正确；弹簧振子若从平衡位置或者位移最大位置计时，在四分之一个周期里运动的路程等于一个振幅，选项B错误；“海市蜃楼”是光的全反射现象的结果，选项C正确；根据多普勒效应可知，当火车进站时，车站上的观察者听到汽笛声尖锐刺耳，是因为观察者接收到的波源频率大于波源发出的频率，选项D正确；机械波传播需要介质，

5、不能在真空中传播，选项E错误，故选ACD(2)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t3(2022河南开封三模)(1)一列简谐波沿x轴传播，t0时刻的波形如图甲所示，质点P平衡位置在x1 m处，质点P振动比质点Q振动超前，质点Q和质点M的平衡位置分别在x4 m和x8 m处，某质点的振动图象如图乙所示，则(ACE)A波沿x轴正向传播B波传播的速度为16 m/sC质点P振动比质点Q振动超前0.075 sD图乙可能是质点M的振动图象E当质点Q的位移为y10 cm时，质点M的位移一定是y10

6、 cm(位移均为相对平衡位置的位移)(2)如图所示，某玻璃砖的截面为半圆的一部分，O为圆弧的圆心，AD面与AB面垂直，圆弧的半径为R，AB1.5R，一束单色光斜射到AD边的中点，光线方向与AD面的夹角为30，折射光线刚好照射到AB的中点，求：玻璃砖对光的折射率；试判断折射光线照射到AB面上时会不会发生全反射【答案】(2)会【解析】(1)由于质点P振动比质点Q振动超前，可知波沿x轴正向传播，A正确；由甲图可知波长8 m，由乙图可知，振动周期T0.2 s，因此波传播的速度v m/s40 m/s，B错误；波从P传到Q的时间t s0.075 s，C正确；由于波向右传播，在t0时刻，M点恰好经平衡位置，

7、且沿y轴负方向运动，图乙不可能是质点M的振动图象，D错误；由于Q点与M点间的距离恰好等于半个波长，位移大小始终相等，方向始终相反，E正确故选ACE(2)光路图如图所示设光线与AD面的交点为O1，法线为EF，光线与AB面的交点为O2，法线为MN，由几何关系可得AO1RO2O1F30由折射定律可得n设光在AB面上发生全反射的临界角为C，则sin C由几何关系可得O1O2F60C所以光线照射到AB面上时会发生全反射4(2022江西宜春二模)(1)如图所示为一列简谐横波在某时刻的波形图，P是平衡位置为x1 m处的质点，Q是平衡位置为x4 m处的质点，若质点Q相继出现两个波峰的时间间隔为4 s，则下列说

8、法正确的是(ACE)A该波的传播速度v2 m/sB从图示计时，若P质点比Q质点先到达波峰，则波的传播方向沿x轴正向CP、Q两质点不可能同时回到平衡位置D若波沿x轴负向传播，从图示计时，至少要经过1.25 s，P、Q两质点的位移才能相同E若波沿x轴正向传播，从图示计时，至少要经过0.25 s，P、Q两质点的位移才能相同(2)如图所示，横截面为直角三角形的玻璃砖ABC，AC边长为L，B30，光线P、Q同时由AC中点射入玻璃砖，其中光线P方向垂直AC边，光线Q方向与AC边夹角为45，发现光线Q第一次到达BC边后垂直BC边射出，光速为c，求：玻璃砖的折射率；光线P由进入玻璃砖到第一次由BC边出射经历的

9、时间【答案】(2)【解析】(1)该波的周期等于质点Q相继出现两个波峰的时间间隔，T4 s由图知波长8 m，所以波速为v2 m/s，故A正确；从图示时刻开始计时，若P点比Q先到达波峰，说明此时质点P正向上运动，波的传播方向沿x轴负向，故B错误；由图可知，P与Q的平衡位置距离为x4 m1 m3 m，对应两质点振动的相位差为，所以P与Q两个质点不可能同时回到平衡位置，故C正确；若波沿x轴负向传播，在Q点右侧相距3 m，位移相同的两质点的振动形式分别传播到P、Q时，P、Q的位移相同距离Q点最近的分别是4.5 m、7.5 m，即当7.5 m处质点的振动形式传播到Q点时，3.5 m处质点的振动形式刚好传播

10、到P点，此时P、Q两质点的位移第一次相同，用时t s1.75 s，故D错误；若波沿x轴正向传播，则是0.5 m、3.5 m处质点的振动形式分别传播到P、Q两点，用时t s0.25 s，故E正确故选ACE(2)光线Q在玻璃中的光线如图所示光线Q刚好在点F发生全反射垂直射出BC边，由几何关系可得FED30，QEP45，由折射定律有n光线P在玻璃中的光线如上图所示，刚好在点D发生全反射从G点射出BC边，由几何关系得EDFHDG30，有EDLDGcos 30DH解得DGL光线P从进入玻璃砖到第一次由BC边出射经历的路程为xEDDGL光线P在玻璃砖中的速度为vc光线P从进入玻璃砖到第一次由BC边出射经历

11、的时间为t5(2022广西南宁三模)(1)位于x7 m处的波源S完成两次频率不同的全振动，如图所示为t0时刻波形，该波沿x方向传播，此时波刚好传到x1 m处的质点P，0.3 s时质点P第一次出现在波谷位置，则下面判断正确的是(ABE)A波速v1v211B波源的起振方向沿y方向C从t0时刻开始，再经过0.5 s质点Q运动到坐标原点OD质点P沿y方向振动过程中，x5 m处的质点Q也沿y方向振动E从t0时刻开始到质点P振动的路程为10 cm时，质点Q振动的路程是20 cm(2)如图所示，横截面为扇形的玻璃砖EOD，O为圆心，半径为R，COD45一束激光垂直EO边从距离O点R处的P点入射到玻璃砖中，光

12、线第一次到达圆弧面ED时恰好发生全反射求玻璃砖的折射率；光在玻璃砖中经过多次反射，从玻璃砖DO边的Q点射出，已知光在空气中的传播速度为c，求光从P点入射到第一次从Q点射出的过程在玻璃砖中传播的时间【答案】(2)nt【解析】(1)波速由介质决定，与波的振幅、频率无关，因此波速之比v1v211，A正确；在t0时刻，波恰好传到P点时，P点的起振方向沿y轴正方向，因此波源的起振方向沿y轴正方向，B正确；波传播过程中，介质中质点只在平衡位置附近往复振动，不会随波迁移，C错误；虽然t0时刻质点P、Q均沿y方向运动，但由于它们振动周期不同，因而在以后各个时刻，它们振动方向不一定相同，D错误；质点P振动路程为

13、10 cm2A，波向前传播的距离为2 m，而当波向前传播2 m时，Q通过的路程4A20 cm，E正确；故选ABE(2)激光垂直EO边射入玻璃砖后，其光路如图所示因OPR则sin OAP可知临界角COAP60恰好第一次在A处发生全反射，根据n解得n如图所示由几何关系OABOAPOBQ60有光在玻璃砖中通过的路程sRcos 60RLBQ由题知COQ45则OQB75由正弦定理有则LBQ(1)R所以sR(1)R光在玻璃中的传播速度vt解得t6(2022河南名校三模)(1)图甲是一列简谐横波在t1.0 s时刻的波形图，P点为平衡位置在xP3.0 m处的质点，图乙为质点P的振动图象则该简谐波沿x轴_正方向

14、_(选填“正方向”或“负方向”)传播，该简谐波的周期为_2.4_s，传播的速度为_15_m/s(2)如图所示，半径为R的半圆形透明介质放在水平地面上，一束单色光平行于底面AB照射在圆弧面上的P点，折射光线照射到圆弧面上的Q点，P点到AB面的距离为R，Q点到AB的距离为R，光线在Q点折射后，照射到地面上的C点，(已知sin 16，sin 37，sin 53)求：介质对单色光的折射率；光线从P点折射后，照射到地面上的C点的时间(结果用根号表示)【答案】(2)nt【解析】由题图乙可知t1.0 s时刻质点P正沿y轴负方向运动，此时质点P应位于波传播方向波形的上坡，所以该简谐波沿x轴正方向传播设该简谐波的周期为T，t1.0 s时质点P的位移大小为，根据三角函数知识可知解得T2.4 s设该简谐波的波长为，在t1.0 s时，根据三角函数知识可知2解得36 m该简谐波传播的速度为v15 m/s(2)由于P点离AB面的距离为R则sin 解得53根据几何关系可知i53sin 解得37利用几何知识可得r45所以n根据光路可逆，光在Q点的折射角为53，根据几何关系可知OQC中，利用正弦定理解得QCRPQRt1t2tt1t2