2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題六 選考模塊 第二講 振動(dòng)和波動(dòng) 光學(xué)課前自測診斷卷.doc
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專題六第二講 振動(dòng)和波動(dòng) 光學(xué)——課前自測診斷卷 一、選擇題 1.(2018全國卷Ⅲ)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,在t=0和t=0.20 s時(shí)的波形分別如圖中實(shí)線和虛線所示。已知該波的周期T>0.20 s。下列說法正確的是________。 A.波速為0.40 m/s B.波長為0.08 m C.x=0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.70 s時(shí)位于波谷 D.x=0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.12 s時(shí)位于波谷 E.若此波傳入另一介質(zhì)中其波速變?yōu)?.80 m/s,則它在該介質(zhì)中的波長為0.32 m 解析:選ACE 因周期T>0.20 s,故波在t=0到t=0.20 s時(shí)間內(nèi)傳播的距離小于波長λ,由yx圖像可知傳播距離Δx=0.08 m,故波速v==0.40 m/s,故A正確。由yx圖像可知波長λ=0.16 m,故B錯(cuò)誤。由v=得,波的周期T==0.4 s,根據(jù)振動(dòng)與波動(dòng)的關(guān)系知t=0時(shí),x=0.08 m的質(zhì)點(diǎn)沿+y方向振動(dòng),t=0.7 s=1T,故此時(shí)該質(zhì)點(diǎn)位于波谷;因?yàn)門<0.12 s<,此時(shí)x=0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在x軸上方沿-y方向振動(dòng),故C正確、D錯(cuò)誤。根據(jù)λ=得波速變?yōu)?.80 m/s時(shí)波長λ=0.32 m,故E正確。 2.(2017全國卷Ⅱ)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,用綠色激光照射在雙縫上,在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距,可選用的方法是________。 A.改用紅色激光 B.改用藍(lán)色激光 C.減小雙縫間距 D.將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng) E.將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng) 解析:選ACD 由Δx=λ可知,改用波長更長的激光照射在雙縫上,相鄰亮條紋的間距Δx增大,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;減小雙縫間距d,相鄰亮條紋的間距Δx增大,C項(xiàng)正確;將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng),增大了屏幕與雙縫的距離l,相鄰亮條紋的間距Δx增大,D項(xiàng)正確;相鄰亮條紋的間距與光源到雙縫的距離無關(guān),E項(xiàng)錯(cuò)誤。 3.(2016全國卷Ⅱ)關(guān)于電磁波,下列說法正確的是________。 A.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān) B.周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā),形成電磁波 C.電磁波在真空中自由傳播時(shí),其傳播方向與電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均垂直 D.利用電磁波傳遞信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)無線通信,但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸 E.電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生,若波源的電磁振蕩停止,空間的電磁波隨即消失 解析:選ABC 電磁波在真空中的傳播速度等于光速,與電磁波的頻率無關(guān),選項(xiàng)A正確; 周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā),形成電磁波,選項(xiàng)B正確;電磁波傳播方向與電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均垂直,選項(xiàng)C正確;電磁波可以通過光纜傳輸,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;電磁波波源的電磁振蕩停止,波源不再產(chǎn)生新的電磁波,但空間中已產(chǎn)生的電磁波仍可繼續(xù)傳播,選項(xiàng)E錯(cuò)誤。 二、填空題 4.(2018全國卷Ⅱ) 聲波在空氣中的傳播速度為340 m/s, 在鋼鐵中的傳播速度為 4 900 m/s。一平直橋由鋼鐵制成,某同學(xué)用錘子敲擊一下橋的一端發(fā)出聲音,分別經(jīng)空氣和橋傳到另一端的時(shí)間之差為1.00 s。橋的長度為________ m。若該聲波在空氣中的波長為λ,則它在鋼鐵中的波長為λ的________倍。 解析:設(shè)聲波在鋼鐵中的傳播時(shí)間為t,由L=vt知, 340(t+1.00)=4 900t,解得t= s, 代入L=vt中解得橋長L=365 m 聲波在傳播過程中頻率不變,根據(jù)v=λf知,聲波在鋼鐵中的波長λ′==λ。 答案:365 5.(2017全國卷Ⅰ)如圖(a),在xy平面內(nèi)有兩個(gè)沿z方向做簡諧振動(dòng)的點(diǎn)波源S1(0,4)和S2(0,-2)。兩波源的振動(dòng)圖線分別如圖(b)和圖(c)所示。兩列波的波速均為1.00 m/s。兩列波從波源傳播到點(diǎn)A(8,-2)的路程差為________ m,兩列波引起的點(diǎn)B(4,1)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互________(填“加強(qiáng)”或“減弱”),點(diǎn)C(0,0.5)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互________(填“加強(qiáng)”或“減弱”)。 解析:點(diǎn)波源S1(0,4)的振動(dòng)形式傳播到點(diǎn)A(8,-2)的路程為L1=10 m,點(diǎn)波源S2(0,-2)的振動(dòng)形式傳播到點(diǎn)A(8,-2)的路程為L2=8 m,兩列波從波源傳播到點(diǎn)A(8,-2)的路程差為ΔL=L1-L2=2 m。由于兩列波的波源到點(diǎn)B(4,1)的路程相等,路程差為零,且t=0時(shí)兩列波的波源的振動(dòng)方向相反,所以兩列波到達(dá)點(diǎn)B時(shí)振動(dòng)方向相反,引起點(diǎn)B處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互減弱;由振動(dòng)圖線可知,振動(dòng)周期為T=2 s,波長λ=vT=2 m。由于兩列波的波源到點(diǎn)C(0,0.5)的路程分別為3.5 m和2.5 m,路程差為1 m,而t=0時(shí)兩列波的波源的振動(dòng)方向相反,所以兩列波到達(dá)點(diǎn)C時(shí)振動(dòng)方向相同,引起點(diǎn)C處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互加強(qiáng)。 答案:2 減弱 加強(qiáng) 6.(2018全國卷Ⅰ)如圖,△ABC為一玻璃三棱鏡的橫截面,∠A=30。一束紅光垂直AB邊射入,從AC邊上的D點(diǎn)射出,其折射角為60,則玻璃對紅光的折射率為________。若改用藍(lán)光沿同一路徑入射,則光線在D點(diǎn)射出時(shí)的折射角________(填“小于”“等于”或“大于”)60。 解析:根據(jù)光路的可逆性,在AC面由空氣射入玻璃三棱鏡,入射角為60時(shí),折射角為30。 根據(jù)光的折射定律有n===。 玻璃對藍(lán)光的折射率比對紅光的折射率大,沿同一路徑入射時(shí),r角仍為30不變,對應(yīng)的i角變大,因此折射角大于60。 答案: 大于 三、計(jì)算題 7.(2018全國卷Ⅱ)如圖,△ABC是一直角三棱鏡的橫截面,∠A=90,∠B=60。一細(xì)光束從BC邊的D點(diǎn)折射后,射到AC邊的E點(diǎn),發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點(diǎn)射出。EG垂直于AC交BC于G,D恰好是CG的中點(diǎn)。不計(jì)多次反射。 (1)求出射光相對于D點(diǎn)的入射光的偏角; (2)為實(shí)現(xiàn)上述光路,棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍? 解析:(1)光線在BC面上發(fā)生折射,如圖所示,由折射定律有 n= ① 在AC面上發(fā)生全反射,i2=r2 ② 在AB面上發(fā)生折射,n= ③ 由幾何關(guān)系得 i2=r2=60,r1=i3=30 ④ F點(diǎn)的出射光相對于D點(diǎn)的入射光的偏角為 δ=(r1-i1)+(180-i2-r2)+(r3-i3) ⑤ 由①②③④⑤式得 δ=60。 ⑥ (2)光線在AC面上發(fā)生全反射,在AB面上不發(fā)生全反射,有i2≥C,i3<C⑦ 式中C是全反射臨界角,滿足 sin C= ⑧ 由④⑦⑧式知,棱鏡的折射率n的取值范圍應(yīng)為 ≤n<2。 ⑨ 答案:(1)60 (2)≤n<2 8.(2018全國卷Ⅲ)如圖,某同學(xué)在一張水平放置的白紙上畫了一個(gè)小標(biāo)記“”(圖中O點(diǎn)),然后用橫截面為等邊三角形ABC的三棱鏡壓在這個(gè)標(biāo)記上,小標(biāo)記位于AC邊上。D位于AB邊上,過D點(diǎn)做AC邊的垂線交AC于F。該同學(xué)在D點(diǎn)正上方向下順著直線DF的方向觀察,恰好可以看到小標(biāo)記的像;過O點(diǎn)做AB邊的垂線交直線DF于E;DE=2 cm,EF=1 cm。求三棱鏡的折射率。(不考慮光線在三棱鏡中的反射) 解析:如圖所示,過D點(diǎn)作AB邊的法線NN′,連接OD,則α、β分別為O點(diǎn)發(fā)出的光線在D點(diǎn)的入射角和折射角,根據(jù)折射定律有n= 由幾何關(guān)系可知 β=60,θ=30 在△OEF中有 OE=2EF=2 cm 所以△OED為等腰三角形,可得 α=30 解得n=。 答案: 9.(2017全國卷Ⅲ)如圖,一半徑為R的玻璃半球,O點(diǎn)是半球的球心,虛線OO′表示光軸(過球心O與半球底面垂直的直線)。已知玻璃的折射率為1.5?,F(xiàn)有一束平行光垂直入射到半球的底面上,有些光線能從球面射出(不考慮被半球的內(nèi)表面反射后的光線)。求: (1)從球面射出的光線對應(yīng)的入射光線與光軸距離的最大值; (2)距光軸的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點(diǎn)到O點(diǎn)的距離。 解析:(1)如圖,從底面上A處射入的光線,在球面上發(fā)生折射時(shí)的入射角為i,當(dāng)i等于全反射臨界角ic時(shí),對應(yīng)入射光線到光軸的距離最大,設(shè)最大距離為l。 i=ic ① 設(shè)n是玻璃的折射率,由全反射臨界角的定義有nsin ic=1 ② 由幾何關(guān)系有 sin i= ③ 聯(lián)立①②③式并利用題給條件,得 l=R。 ④ (2)設(shè)與光軸相距的光線在球面B點(diǎn)發(fā)生折射時(shí)的入射角和折射角分別為i1和r1,由折射定律有 nsin i1=sin r1 ⑤ 設(shè)折射光線與光軸的交點(diǎn)為C,在△OBC中,由正弦定理有=⑥ 由幾何關(guān)系有∠C=r1-i1 ⑦ sin i1= ⑧ 聯(lián)立⑤⑥⑦⑧式及題給條件得 OC=R≈2.74R。 ⑨ 答案:(1)R (2)2.74R 10.(2018全國卷Ⅰ)一列簡諧橫波在t= s時(shí)的波形圖如圖(a)所示,P、Q是介質(zhì)中的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)。圖(b)是質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像。求: (1)波速及波的傳播方向; (2)質(zhì)點(diǎn)Q的平衡位置的x坐標(biāo)。 解析:(1)由圖(a)可以看出,該波的波長為 λ=36 cm 由圖(b)可以看出,周期為 T=2 s 波速為v==18 cm/s 由圖(b)知,當(dāng)t= s時(shí),Q點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng),結(jié)合圖(a)可得,波沿x軸負(fù)方向傳播。 (2)設(shè)質(zhì)點(diǎn)O的振動(dòng)方程為yO=Asin(ωt+φ),其中ω==π rad/s t= s時(shí)有yO=Asin=-,可得φ=- 即yO=Asin 由圖(b)可知yQ=Asin(ωt) 所以O(shè)、Q兩質(zhì)點(diǎn)的相位差為 xQ=λ=9 cm。 答案:(1)18 cm/s 沿x軸負(fù)方向傳播 (2)9 cm- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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