2019屆高考物理二輪專題復(fù)習(xí) 專題十 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 光學(xué)限時(shí)檢測.doc

專題十機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 光學(xué)(選修3-4模塊)1.(2018陜西榆林二模)(1)(5分)電磁波已廣泛運(yùn)用于很多領(lǐng)域.下列關(guān)于電磁波的說法正確的是.(填正確答案標(biāo)號.選對1個(gè)得2分,選對2個(gè)得4分,選對3個(gè)得5分.每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)A.電磁波也能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象B.常用的遙控器通過發(fā)出紫外線脈沖信號來遙控電視機(jī)C.根據(jù)多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對于地球的運(yùn)動(dòng)速度D.光在真空中運(yùn)動(dòng)的速度在不同慣性系中測得的數(shù)值可能不同E.機(jī)械波、電磁波都滿足v=f,式中三參量依次為波速、波長、 頻率(2)(10分)如圖所示,一透明半圓柱體的折射率n=2、半徑R=0.4 m、長L=1.2 m,一平行光束從半圓柱體的矩形表面垂直射入,從部分柱面有光線射出.求:光在半圓柱體中出射時(shí)的臨界角;有光線射出的柱面的面積S(結(jié)果保留一位有效數(shù)字).解析:(1)衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象,故電磁波能發(fā)生衍射現(xiàn)象,A正確.遙控器是通過發(fā)出的紅外線脈沖信號遙控電視機(jī)的,B錯(cuò)誤.根據(jù)多普勒效應(yīng),當(dāng)天體相對地球運(yùn)動(dòng)時(shí),我們接收到來自天體的電磁波頻率發(fā)生變化,根據(jù)其變化可判斷遙遠(yuǎn)天體相對地球的運(yùn)動(dòng)速度,C正確.光在真空中的速度是定值,在任何慣性系中測出的數(shù)值都相同,D錯(cuò)誤.波速的計(jì)算公式v=f,對機(jī)械波和電磁波通用,E正確.(2)設(shè)由A點(diǎn)射入的光射在柱面的B點(diǎn)恰好發(fā)生全反射,如圖所示,由折射定律有sin =1n解得=6.由幾何關(guān)系有OOB=又S=2RL解得S0.5 m2.答案:(1)ACE(2)60.5 m22.(2018湖北部分重點(diǎn)中學(xué)二模)(1)(5分)如圖(甲)所示是一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖,P是離原點(diǎn)x1=2 m的一個(gè)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn),Q是離原點(diǎn)x2=4 m的一個(gè)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn),此時(shí)離原點(diǎn)x3= 6 m的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)剛剛要開始振動(dòng).圖(乙)是該簡諧波傳播方向上的某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像(計(jì)時(shí)起點(diǎn)相同).由此可知.(填正確答案標(biāo)號.選對1個(gè)得2分,選對2個(gè)得4分,選對3個(gè)得5分.每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)A.這列波的波長=4 mB.這列波的周期T=3 sC.這列波的傳播速度v=2 m/sD.這列波的波源起振方向?yàn)橄蛏螮.圖(乙)可能是圖(甲)中質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像(2)(10分)某公園的湖面上有一伸向水面的觀景臺,截面圖如圖所示,觀景臺下表面恰好和水面相平,A為觀景臺右側(cè)面在湖底的投影,水深H=8 m.在距觀景臺右側(cè)面s=4 m處有一可沿豎直方向移動(dòng)的單色點(diǎn)光源P,現(xiàn)該光源從距水面高h(yuǎn)=3 m處向下移動(dòng),在接近水面的過程中,觀景臺水下部分被照亮的最近距離為AB,若AB=6 m,求:水的折射率n;求觀景臺水下部分被照亮的最遠(yuǎn)距離AC(計(jì)算結(jié)果可以保留根號).解析:(1)由圖(甲)讀出波長=4 m,由圖(乙)讀出周期T=2 s,則波速v=T=2 m/s,故A,C正確,B錯(cuò)誤;波源的起振方向與x3=6 m的質(zhì)點(diǎn)t=0時(shí)刻的振動(dòng)方向相同,簡諧波沿x軸正方向傳播,則知x3=6 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0時(shí)刻的振動(dòng)方向向下,則波源的起振方向向下,故D錯(cuò)誤;由圖(乙)看出,t=0時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過平衡位置向上,而圖(甲)中,Q點(diǎn)也經(jīng)過平衡位置向上運(yùn)動(dòng),故(乙)圖可能是圖(甲)中質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像,故E正確.(2)如圖所示,從P點(diǎn)射向O點(diǎn)的光線經(jīng)水面折射后射向B點(diǎn),則sin =OOPO=ss2+h2=442+32=0.8sin =ABOB=662+82=0.6所以水的折射率n=sinsin=43.從O點(diǎn)射向O點(diǎn)的光經(jīng)O點(diǎn)折射后射向C點(diǎn),此時(shí)入射角達(dá)到最大,為90,則AOC=C由sin C=1n=ACAC2+H2=34可得AC=2477 m.答案:(1)ACE(2)432477 m3.(2018湖南長沙模擬)(1)(5分)如圖,一列簡諧橫波沿x軸方向傳播.實(shí)線為t=0時(shí)的波形圖,此時(shí)x=4 m的質(zhì)點(diǎn)M速度方向沿y軸正方向.虛線為t=0.6 s時(shí)的波形圖.關(guān)于該簡諧波,下列說法正確的是.(填正確答案標(biāo)號.選對1個(gè)得2分,選對2個(gè)得4分,選對3個(gè)得5分.每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)A.這列波的波長是10 mB.這列波沿著x軸正方向傳播C.該簡諧波的最小頻率為1.25 HzD.該簡諧波的最小傳播速度為10 m/sE.t=0.8 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)M可能會(huì)到達(dá)x=0的位置(2)(10分)如圖所示是一個(gè)半球形透明物體的俯視圖,現(xiàn)有一束細(xì)單色光沿半徑OA方向入射,保持入射方向不變,不考慮光線在透明物體內(nèi)部的二次反射和折射.將細(xì)光束平移到距O點(diǎn)23R處的B點(diǎn),此時(shí)透明體左側(cè)恰好不再有光線射出,求透明體對該單色光的折射率;若細(xì)光束平移到距O點(diǎn)0.5R處,求出射光線與OA軸線的交點(diǎn)距O點(diǎn)的距離?可能用到的公式sin (A+B)=sin Acos B+cos Asin B, sin (A-B)=sin Acos B-cos Asin B解析:(1)由圖像可知,波長為=8 m,故A錯(cuò)誤;t=0時(shí)x=4 m的質(zhì)點(diǎn)M速度方向沿y軸正方向,波形向右平移,所以這列波沿著x軸正方向傳播,故B正確;由題圖知(n+34)T=0.6 s,所以周期為T=2.44n+3 s,頻率為f=1T=4n+32.4 Hz(n=0,1,2,3,).當(dāng)n=0時(shí)頻率最小,fmin=32.4 Hz=1.25 Hz,故C正確;波速為v=f=4n+30.3 m/s,當(dāng)n=0時(shí)波速最小,且為vmin=10 m/s,故D正確;簡諧橫波沿x軸方向傳播時(shí),介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)只上下振動(dòng),不隨波向前遷移,所以質(zhì)點(diǎn)M不會(huì)到達(dá)x=0的位置,故E錯(cuò)誤.(2)如圖(甲)所示,光束由B處水平射入,在D處發(fā)生全反射,ODB為臨界角,由幾何關(guān)系有sin C=23又sin C=1n,解得n=1sinC=1.5.如圖(乙)所示,光束由E點(diǎn)水平射入,在F點(diǎn)發(fā)生折射,入射角OFE=,折射角NFG=折射率n=sinsin=1.5,sin =12解得sin =34由幾何關(guān)系可知GOF=,OGF=-;由正弦定理可得OGsin(-)=Rsin(-)則OG=3(33+7)10R.答案:(1)BCD(2)1.53(33+7)10R4.(2018海南模擬)(1)(5分)下列關(guān)于光的說法中正確的是.(填正確答案標(biāo)號.選對1個(gè)得2分,選對2個(gè)得4分,選對3個(gè)得5分.每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)A.雨后彩虹是由于太陽光入射到水滴中發(fā)生全反射形成的B.泊松亮斑的發(fā)現(xiàn)支持了光的波動(dòng)說C.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,用紅光代替黃光作為入射光可減小干涉條紋的間距D.在潛水員看來,岸上的所有景物都出現(xiàn)在一個(gè)倒立的圓錐里E.光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)發(fā)生折射是因?yàn)楣庠诓煌橘|(zhì)中的傳播速度不同(2)(10分)機(jī)械橫波某時(shí)刻的波形圖如圖所示,波沿x軸正方向傳播,質(zhì)點(diǎn)P的坐標(biāo)x=0.32 m.從此時(shí)刻開始計(jì)時(shí),若每間隔最小時(shí)間0.4 s重復(fù)出現(xiàn)波形圖,求波速;若P點(diǎn)經(jīng)0.4 s第一次達(dá)到正向最大位移,求波速;若P點(diǎn)經(jīng)0.4 s到達(dá)平衡位置,求波速.解析:(1)雨后彩虹是由于太陽光入射到水滴中發(fā)生折射形成的,故A錯(cuò)誤;泊松亮斑是光照射到很小的圓形障礙物上形成的,影子的中間出現(xiàn)一個(gè)亮斑,是光的衍射現(xiàn)象,故B正確;在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,用紅光代替黃光后,波長變長,則導(dǎo)致干涉條紋的間距增大,故C錯(cuò)誤;水面上所有的光進(jìn)入水中時(shí)經(jīng)過折射,最大的折射角為全反射臨界角,人眼認(rèn)為光是沿直線傳播的,所以在潛水員看來,岸上的所有景物都出現(xiàn)在一個(gè)頂角為臨界角2倍的倒立的圓錐里,故D正確;光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)發(fā)生折射是因?yàn)楣庠诓煌橘|(zhì)中的傳播速度不同,故E正確.(2)依題意,周期T=0.4 s,波速v=T=0.80.4 m/s=2 m/s.波沿x軸正方向傳播,x=0.32 m-0.2 m=0.12 m則波速v=xt=0.120.4 m/s=0.3 m/s.波沿x軸正方向傳播,若P點(diǎn)恰好第一次到達(dá)平衡位置,則x= 0.32 m,由周期性可知波傳播的可能距離x=(0.32+2n)m(n=0,1,2,3)可能波速v=xt=0.32+0.82n0.4 m/s=(0.8+n) m/s(n=0,1,2,3).答案:(1)BDE(2)2 m/s0.3 m/s(0.8+n)m/s(n=0,1,2,3,)5.(2018河北石家莊二模)(1)(5分)下列說法中正確的是.(填正確答案標(biāo)號.選對1個(gè)得2分,選對2個(gè)得4分,選對3個(gè)得5分.每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)A.如圖(甲)所示,小球在傾角很小的光滑斜面上來回運(yùn)動(dòng),小球做簡諧運(yùn)動(dòng)B.如圖(乙)所示,a是一束白光,射向半圓玻璃磚的圓心O,經(jīng)折射后發(fā)生色散,最左側(cè)為紫光,最右側(cè)為紅光C.如圖(丙)所示為雙縫干涉示意圖,雙縫間距d越大,相鄰亮條紋間距越大D.如圖(丁)所示為光導(dǎo)纖維示意圖,內(nèi)芯的折射率比外套的折射率大E.如圖(戊)所示為單色光單縫衍射示意圖,如果換成白光,屏上得到的條紋是彩色的(2)(10分)如圖所示,a,b,c,d是均勻介質(zhì)中x軸上的四個(gè)質(zhì)點(diǎn).相鄰兩點(diǎn)的間距依次為2 m,4 m和6 m,一列簡諧橫波以2 m/s的波速沿x軸正向傳播,在t=0時(shí)刻到達(dá)質(zhì)點(diǎn)a處,質(zhì)點(diǎn)a由平衡位置開始豎直向下運(yùn)動(dòng),t=3 s 時(shí)質(zhì)點(diǎn)a第一次到達(dá)最高點(diǎn),此時(shí)位移為2 cm.求從0時(shí)刻開始到質(zhì)點(diǎn)d第一次到達(dá)最高點(diǎn)所需時(shí)間及此過程中質(zhì)點(diǎn)b通過的路程;質(zhì)點(diǎn)d第一次到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)質(zhì)點(diǎn)b的位移.解析:(1)小球在左右對稱的兩個(gè)斜面上來回滾動(dòng)時(shí),小球受到的力與位移不成正比,不屬于簡諧運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;a是一束白光,射向半圓玻璃磚的圓心O,經(jīng)折射后發(fā)生色散,由于紫光的折射率大于紅光,因此最左側(cè)為紫光,最右側(cè)為紅光,故B正確;根據(jù)干涉條紋間距公式x= Ld,雙縫間距d越大,相鄰亮條紋間距越小,故C錯(cuò)誤;依據(jù)光的全反射條件可知,內(nèi)芯的折射率比外套的折射率大,故D正確;如果換成白光,因白光是各種色光組合而成的,因波長不同,導(dǎo)致屏上得到的條紋間距不同,因此是彩色的,故E正確.(2)波從a傳到d的時(shí)間為t1=xadv=122 s=6 s波剛傳到d時(shí),質(zhì)點(diǎn)d的振動(dòng)情況與波剛傳到a時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)情況相同,d點(diǎn)再經(jīng)過t2=3 s第一次到達(dá)最高點(diǎn),故有t=t1+t2=9 s根據(jù)質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)情況,可知,該波的周期T=4 s由=vT得波長=8 m,波經(jīng)t3=1 s傳到b,b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t=t-t3=8 s=2T所以此過程中質(zhì)點(diǎn)b通過的路程為s=8A=16 cm.d運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),波形圖如圖,由此可知b點(diǎn)的位移為0.答案:(1)BDE(2)9 s16 cm06.(2018貴州遵義二模)(1)(5分)如圖所示為一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖,質(zhì)點(diǎn)P的x坐標(biāo)為2 m.已知質(zhì)點(diǎn)P連續(xù)2次經(jīng)過平衡位置的時(shí)間間隔為0.2 s.下列說法正確的是 .(填正確答案標(biāo)號.選對1個(gè)得2分,選對2個(gè)得4分,選對3個(gè)得5分.每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)A.該波的波速為10.0 m/sB.該波的頻率為5.0 HzC.x坐標(biāo)為13 m的質(zhì)點(diǎn)在t=1.5 s時(shí)恰好位于波谷D.質(zhì)點(diǎn)P從該時(shí)刻經(jīng)0.5 s時(shí)間沿x軸運(yùn)動(dòng)到x坐標(biāo)為7 m的位置E.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P位于波峰時(shí),x坐標(biāo)為19 m的質(zhì)點(diǎn)恰好位于平衡位置(2)(10分)如圖所示,三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面,B=60,C=45.一寬度為d的平行單色光束,以45的入射角從AB面射入介質(zhì)中.該介質(zhì)的折射率n=2.求從介質(zhì)的另一面射出的光束的寬度.解析:(1)質(zhì)點(diǎn)P連續(xù)2次經(jīng)過平衡位置的時(shí)間間隔為0.2 s,則周期為0.4 s,由圖可知,該波的波長是4 m,所以波速v=T=40.4 m/s=10.0 m/s,故A正確;頻率f=1T=10.4 Hz=2.5 Hz,故B錯(cuò)誤;x坐標(biāo)為13 m的質(zhì)點(diǎn)與P點(diǎn)平衡位置間的距離為x1=13 m-2 m=11 m=2+34,則在t=0時(shí)刻,x坐標(biāo)為13 m的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置向上運(yùn)動(dòng),因t=1.5 s=334T,所以x坐標(biāo)為13 m的質(zhì)點(diǎn)在t=1.5 s時(shí)恰好位于波谷,故C正確;質(zhì)點(diǎn)P只上下振動(dòng),并不隨波向前移動(dòng),所以質(zhì)點(diǎn)P不可能運(yùn)動(dòng)到x坐標(biāo)為7 m的位置,故D錯(cuò)誤;x坐標(biāo)為19 m的質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)P平衡位置間的距離為x2=19 m-2 m=17 m=414,所以當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P位于波峰時(shí),x坐標(biāo)為19 m的質(zhì)點(diǎn)恰好位于平衡位置,故E正確.(2)光路如圖所示,光在AB面上的入射角i=45,由折射率定義式可得n=sinisinr,解得r=30設(shè)光射到AC面上時(shí),臨界角為C,由sin C=1n,得C=45由幾何關(guān)系可知,光射到AC面的入射角為45,所以光在AC面上發(fā)生全反射,并垂直于BC邊射出則射出光束的寬度為d=2dcos 30=2d32=62d.答案:(1)ACE(2)62d