專題檢測(cè)卷專題八振動(dòng)和波動(dòng) 光及光的本性

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1、溫馨提示：此套題為Word版，請(qǐng)按住Ctrl,滑動(dòng)鼠標(biāo)滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看 比例，答案解析附后。關(guān)閉Word文檔返回原板塊。專題檢測(cè)卷（十六）振動(dòng)和波動(dòng)光及光的本性（45分鐘100分）1. （17分）（2013 西城區(qū)二模）鋪設(shè)鐵軌時(shí)，每?jī)筛撥壗涌p處都必須留有一 定的間隙,勻速運(yùn)行列車經(jīng)過軌端接縫處時(shí)，車輪就會(huì)受到一次沖擊。由于每一 根鋼軌長(zhǎng)度相等,所以這個(gè)沖擊力是周期性的，列車受到周期性的沖擊做受迫振 動(dòng)。普通鋼軌長(zhǎng)為12.6m，列車固有振動(dòng)周期為0.315 s。下列說法正確的是（）A. 列車的危險(xiǎn)速率為40 m/sB. 列車過橋需要減速，是為了防止列車發(fā)生共振現(xiàn)象C. 列車運(yùn)行的振動(dòng)頻率

2、和列車的固有頻率總是相等的D. 增加鋼軌的長(zhǎng)度有利于列車高速運(yùn)行（2）如圖所示，由某種透明物質(zhì)制成的百角三棱鏡ABC，折射率為n, ZA=30O 一 細(xì)束光線在紙面內(nèi)從O點(diǎn)射入棱鏡,光線與AB面間法線的夾角為a ,通過觀察此 時(shí)無光線從AC面射出，有光線垂直于BC從棱鏡射出。稍減小a角，則可以觀察 到有光線從AC面射出。求： 該透明物質(zhì)的折射率n; 光線與AB面垂線間的夾角a的正弦值。2. （17分）（2013 寶雞二模）（1）如圖所示是一列簡(jiǎn)諧波在t=0時(shí)的波形圖像，波 速為v=10m/s,此時(shí)波恰傳到I點(diǎn),下列說法中正確的是（）A. 此列波的周期為T=0.4sB. 質(zhì)點(diǎn)B、F在振動(dòng)過程中位

3、移總是相等C. 質(zhì)點(diǎn)I的起振方向沿y軸負(fù)方向D. 當(dāng)t=5.1s時(shí),x=10m的質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置處E. 質(zhì)點(diǎn)A、C、E、G、I在振動(dòng)過程中位移總是相同（2）（2013 新課標(biāo)全國(guó)卷11）如圖,三棱鏡的橫截面為百角三角形ABC, ZA=30，/B=60。一束平行于AC邊的光線自AB邊的P點(diǎn)射入三棱鏡，在AC邊發(fā) 生反射后從BC邊的M點(diǎn)射出，若光線在P點(diǎn)的入射角和在M點(diǎn)的折射角相等。求三棱鏡的折射率;在三棱鏡的AC邊是否有光線透出?寫出分析過程。（不考慮多次反射）3. （17 分）（2013 唐山二模）有一列簡(jiǎn)諧橫波在彈性介質(zhì)中 略六 沿x軸正方向以速率v=10m/s傳播,某時(shí)刻的波形如圖所示，把

4、一o：土杯3此時(shí)刻作為零時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)方程為y=m。（2） 一列沿x軸負(fù)方向傳播的橫波在t=0時(shí)的波形如圖所示，已知t=0.7s時(shí),P點(diǎn)第二次出現(xiàn)波峰。試計(jì)算：y/m 這列波的傳播速度多大？ 從t=0時(shí)刻起，經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間Q點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰？ 當(dāng)Q點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰時(shí),P點(diǎn)通過的路程為多少？4. （24 分）（2013 -濰坊二模）如圖所示，一個(gè)半徑為R的透明球體放置在水平面上，一束藍(lán)光從A點(diǎn)沿水平方向射入球體后經(jīng)B點(diǎn)射出，最后射到水平面上的C點(diǎn)。已知OA蛀,該球體對(duì)藍(lán)光的折射率為5。則它從球面射出時(shí)的出射角。=;若換用一束紫光同樣從A點(diǎn)射向該球體，則它從球體射出后落到水平面上形成的光點(diǎn)與C點(diǎn)相

5、比，位置（選填“偏左”“偏右”或“不變”）。（2）如圖所示是一列簡(jiǎn)諧橫波上A、B兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離乙x=4.0m,波長(zhǎng)大于3.0 m,求這列波的傳播速度。5.（25分）（1）如圖所示，一列簡(jiǎn)諧波在均勻介質(zhì)中傳播，圖甲表示t=0時(shí)刻的波形 圖，圖乙表示圖甲中P質(zhì)點(diǎn)從t=0時(shí)刻開始的振動(dòng)圖像，則這列波（）A. 從左向右傳播B. 波的頻率為2 HzC. 波速為4 m/sD. P質(zhì)點(diǎn)和D質(zhì)點(diǎn)在振動(dòng)過程中同一時(shí)刻位移總相同(2) 一列簡(jiǎn)諧波在x軸上傳播，其波形圖如圖所示，其中實(shí)線、虛線分別表示 t=0,t0.05s時(shí)的波形，求： 這列波的波速。 若波速為280m/s,其傳播方向如何

6、?此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P從圖中位置運(yùn)動(dòng)至波谷位置的最短時(shí)間是多少？答案解析1. 【解析】選A、?；疖囋谛旭傔^程中與鐵軌間隙的碰撞，給火車施加了一 個(gè)周期性的驅(qū)動(dòng)力，要使火車不發(fā)生危險(xiǎn)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的周期遠(yuǎn)離火車的固有周 期，因固有周期T=0.315s,所以驅(qū)動(dòng)力周期T=T=0.315s時(shí)使火車發(fā)生共振，振幅最大，最為危險(xiǎn)，則由T=二得危險(xiǎn)速度v=m= - ：=40m/s,所以A項(xiàng)正確。列車過橋 vT 0.315 s時(shí)應(yīng)防止橋梁發(fā)生共振導(dǎo)致橋梁坍塌，而不是防止列車發(fā)生共振,基本的做法是 減小火車速度,所以B項(xiàng)錯(cuò)誤。物體受迫振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)頻率總等于驅(qū)動(dòng)力的頻率, 與物體的固有頻率無關(guān)，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤。增加鐵軌的長(zhǎng)度

7、，使驅(qū)動(dòng)力頻率遠(yuǎn)離火 車的固有頻率,是提高火車車速的一種措施，所以D項(xiàng)正確。由題意知光線恰好在AC面發(fā)生全反射,反射光線垂直于BC面從棱鏡射出， 光路如圖所示。設(shè)全反射臨界角為C,由幾何關(guān)系有：。=。=。2=60 ,又因sinC=_,解得n=-in3由幾何關(guān)系有Y =30 ,由折射定律知n=!_1siny解得：sina=答案：(1)A、D (2)三己332. 【解析】選A、B、C。從圖像中可以看出，波長(zhǎng)為入=4m，周期T=0.4s,A 對(duì);質(zhì)點(diǎn)B、F是同處在波峰的兩個(gè)點(diǎn)，它們的振動(dòng)步調(diào)完全相同，在振動(dòng)過程中 位移總是相等,B對(duì);各點(diǎn)的起振方向都一樣，此時(shí)I點(diǎn)剛起振且起振方向沿y軸 負(fù)方向，C對(duì)

8、；當(dāng)t=5.1s時(shí),x=10m的質(zhì)點(diǎn)處于負(fù)的最大位移處,D錯(cuò);從圖像中可 以看出質(zhì)點(diǎn)A、C、E、G、I在該時(shí)刻的位移都是零，由于波的傳播方向是向右的, 容易判斷出質(zhì)點(diǎn)A、E、I的速度方向是向下的,而質(zhì)點(diǎn)C、G的速度方向是向上 的,因而這五個(gè)點(diǎn)的位移不總是相同,E錯(cuò)。(2)光路如圖所示，設(shè)光線在P點(diǎn)的入射角為i,折射角為r,因光線平行AC射 入，所以i=60,由折射定律得，對(duì)于P處折射有sini二nsinr，對(duì)于M處折射有 nsinr=sini,所以 r=r,又 OO/AC,匕MNC=r,匕ANP=匕MNC=r,根據(jù)三角形 的外角等于不相鄰的兩內(nèi)角之和，得r=30 ,所以n二二孔邑sinrA N

9、 C發(fā)生全反射的臨界角C滿足sinC=W,由圖可知，在N處反射的入射角i 二 60,即sini 二所以入射角i C,符合發(fā)生全反射的條件，在AC邊沒有光線 透出。答案：(1)A、B、C (2)，乙 見解析3. 【解析】由題圖讀出波長(zhǎng)和振幅，由波速公式v=Af求出頻率，由=2nf 得出角速度，由于質(zhì)點(diǎn)A開始時(shí)刻向下振動(dòng)，故將相關(guān)數(shù)據(jù)代入y=-AsinE可得 答案。A=0.5m,二三二20 n ,所以 y=-0.5sin20 n tm(2)由圖示：這列波的波長(zhǎng)久二4m又：八 t二-T=0.7 s4得 T=0.4s由波速公式：v二二二三二10m/sT 0.4 s第一個(gè)波峰到Q點(diǎn)的距離為x=11m,振

10、動(dòng)傳到Q點(diǎn)需2.5個(gè)周期，因質(zhì)點(diǎn)起振方 向向上，第一次到達(dá)波峰再需-周期，故t=2.5T+-T=1.1s44 振動(dòng)傳到P點(diǎn)需一個(gè)周期，所以當(dāng)Q點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰時(shí),P點(diǎn)已振動(dòng)了 2個(gè)周 24期，則P點(diǎn)通過的路程為s=2- x 4A=9A=0.9m。4答案：（1）-0.5sin20n t 10m/s 1.1 s 0.9 m 【方法技巧】橫波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向判斷“三法”“上、下坡”法：沿著波的傳播方向，“上坡”時(shí)質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，“下坡”時(shí) 質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)。fy/cm同側(cè)法：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在波的圖像的同一側(cè)。I。土一的傳播方向質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向微平移法：沿波的傳播方向?qū)⒉ǖ膱D像進(jìn)行一微小

11、平移，再由x軸上某一位 置的兩波形曲線上的點(diǎn)來判斷。,y/cmV么5平移后的波形/時(shí)刻波形4. 【解析】根據(jù)OA三可知入射角為30 ,由折射定律可得它從球面射出時(shí)的 出射角0=60。若換用一束紫光同樣從A點(diǎn)射向該球體，由于紫光的折射率大 于藍(lán)光的折射率，則它從球體射出后落到水平面上形成的光點(diǎn)與C點(diǎn)相比，位置 偏左。由振動(dòng)圖像可知,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期T=0.4s若該波從質(zhì)點(diǎn)A傳到質(zhì)點(diǎn)B,取t=0時(shí)刻分析，質(zhì)點(diǎn)A經(jīng)平衡位置向上振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)B處于波谷,則x=n入+一入（n=0、1、2、3.） 4所以該波波長(zhǎng)為入=一 m（n=0、1、2、3.） 4n+ 1 4n+ 1因?yàn)橛腥?.0m的條件，所以取n=0、1

12、當(dāng) n=0 時(shí)，入 i=16m,波速 V=?=40m/s 當(dāng) n=時(shí)，入 2=3.2m，波速 v2=8-0m/s 若該波從質(zhì)點(diǎn)B傳到質(zhì)點(diǎn)A,取t=0時(shí)刻分析，質(zhì)點(diǎn)A經(jīng)平衡位置向上振動(dòng)，質(zhì) 點(diǎn)B處于波谷，Ax=n入+上入（n=0、1、2、3.）4所以該波波長(zhǎng)為入=二=一 m（n=0、1、2、3.） 4n+3 4n4-3因?yàn)橛腥?.0m的條件，所以取n=0 當(dāng)n=0時(shí)，入專m, 波速v?=坦m/s 答案：（1）60 偏左（2）見解析 【變式備選】（2013 長(zhǎng)春二模）關(guān)于振動(dòng)和波動(dòng)，下列說法正確的是（）A. 單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期與擺球的質(zhì)量有關(guān)B. 部隊(duì)過橋不能齊步走而要便步走，是為了避免橋梁發(fā)生

13、共振現(xiàn)象C. 在波的干涉中，振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)位移不一定始終最大D. 各種波均會(huì)發(fā)生偏振現(xiàn)象E. 只有橫波才能發(fā)生干涉現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生干涉現(xiàn)象 （2）如圖所示,OBCD為半圓柱體玻璃的橫截面，OD為直徑,一 束由紅光和紫光組成的復(fù)色光沿AO方向從真空斜射入玻璃次、C點(diǎn)為兩單色光的射出點(diǎn)（設(shè)光線在B、C處未發(fā)生全反射）。已知從B點(diǎn) 射出的單色光由O到B的傳播時(shí)間為t。 若OB、OC兩束單色光在真空中的波長(zhǎng)分別為入b、入c，試比較入b、入c的大?。ú?必說明理由）； 求從C點(diǎn)射出的單色光由O到C的傳播時(shí)間tc。【解析】選B、C。由T=2 n，-知,A錯(cuò)誤;為防止橋的固有頻率與人齊步走的 頻率接近，發(fā)生

14、共振,故要求便步走,B正確；振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的振幅加大，但仍處于振 動(dòng)之中，位移在不停變化,C正確；偏振是橫波特有的現(xiàn)象,D錯(cuò)誤;橫波和縱波都 可以發(fā)生干涉現(xiàn)象，故E錯(cuò)誤。由于OB偏折比OC偏折更多，所以入B入c。如圖，作界面OD的法線MN,設(shè)圓柱體直徑為由入射角為。，折射角分別為Ob、 0C,連接 DB、DC, 由折射定律得 n=C 日in :-%=氣=二sin0E=sinOc所以tC=t答案：(1)B、C (2)入/入。t5. 【解析】選A、B。由振動(dòng)圖像可判斷t=0時(shí)刻P質(zhì)點(diǎn)是向下振動(dòng)的，即在 簡(jiǎn)諧波圖像上的P質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向是向下的，由此判定波是從左向右傳播的,A正 確;質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)一個(gè)周期，波

15、在介質(zhì)中要傳播一個(gè)波長(zhǎng)，由振動(dòng)圖像看出，質(zhì)點(diǎn)P 振動(dòng)周期T=0.5s，則振動(dòng)頻率即波的頻率f=2Hz,B正確；由波的圖像可知，波長(zhǎng) 入=6m，則波速為：vf f=12m/s,C錯(cuò)誤；由于P、D兩質(zhì)點(diǎn)相距半個(gè)波長(zhǎng),在振動(dòng) 過程中它們的振動(dòng)步調(diào)總相反，位移和速度總是等大反向，故D錯(cuò)誤。題目沒有指明波的傳播方向，因此有左、右傳播方向兩種可能性。若波向右傳播，則在t=0.05s內(nèi)傳播的距離 x =(n+-)入，n=0、1、2、.4此時(shí)波速的通式為 v=(n+-) x_=(160n+40)m/s,t 40.05n=0、1、2、.若波向左傳播，則在t=0.05s內(nèi)傳播的距離 x=(n+二)入，n=0、1、

16、2、.4此時(shí)波速的通式為：v=(160n+120)m/s,n=0、1、2、.若波速v=280m/s ,在七=0.05s內(nèi)傳播的距離為 x=v t=280 x 0.05=14(m)=即傳播方向向左。4由波形知，波再向左傳 x=7m，可使P點(diǎn)第一次到達(dá)波谷位置 t，=s=2.5 x23010-2s 答案：(1)A、B (2)向右 v=(160n+40)m/s,n=0、1、2、 向左 v=(160n+120)m/s,n=0、1、2、.向左 2.5x10-2s【方法技巧】求波的多解問題的三種方法如果是由于時(shí)間的周期性，則應(yīng)寫出時(shí)間與周期的關(guān)系式；如果是由于空間的周期性，則應(yīng)寫出距離與波長(zhǎng)的關(guān)系式；如果是由于雙向性，則應(yīng)分兩種情況討論。對(duì)于有限制條件的問題，要在解出通式以后再限制解,可避免漏解。關(guān)閉Word文檔返回原板塊