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專題強化十八　振動和波　光學(xué) 本試卷共6小題，共90分，考試時間為60分鐘 1．[2018湖北八校第二次聯(lián)考](1)(5分)如圖所示，甲圖為沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t＝0時刻的波動圖象，乙圖為參與波動質(zhì)點P的振動圖象，則下列判斷正確的是________(填正確答案序號．選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分．每選錯1個扣3分，最低得分為0分) A．該波的傳播速率為4 m/s B．該波的傳播方向沿x軸正方向 C．經(jīng)過0.5 s，質(zhì)點P沿波的傳播方向向前傳播2 m D．該波在傳播過程中若遇到4 m的障礙物，能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象 E．經(jīng)過0.5 s時間，質(zhì)點P的位移為零，路程為0.4 m (2)(10分)如圖，一個三棱鏡的截面為等腰直角形ABC，∠A為直角，直角邊長為L. 一細束光線沿此截面所在平面且平行于BC邊的方向射到AB邊上的某點M，光進入棱鏡后直接射到BC邊上．已知棱鏡材料的折射率為，光在真空中速度為c. ①作出完整的光路圖(含出射光線，并在圖上標(biāo)出角度大小) ②計算光從進入棱鏡，到第一次射出棱鏡所需的時間. 2．[2018銀川一中一模](1)(5分)如圖甲，可以用來測定半圓柱形玻璃磚的折射率n，O是圓心，MN是法線．一束單色光線以入射角i＝30由玻璃磚內(nèi)部射向O點，折射角為r，當(dāng)入射角增大到也為r時，恰好無光線從玻璃磚的上表面射出．讓該單色光分別通過寬度不同的單縫a、b后，得到圖乙所示的衍射圖樣(光在真空中的傳播速度為c)．則下列說法正確的是________．(填正確答案標(biāo)號．選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分．每選錯1個扣3分，最低得分為0分) A．此光在玻璃磚中的全反射臨界角為60 B．玻璃磚的折射率n＝ C．此光在玻璃磚中的傳播速度v＝ D．單縫b寬度較大 E．光的偏振現(xiàn)象說明光是一種縱波 (2)(10分)一列簡諧橫波沿x軸正向傳播，t＝0時的圖象如圖所示，此時刻后介質(zhì)中P質(zhì)點回到平衡位置的最短時間為0.2 s，Q質(zhì)點回到平衡位置的最短時間為1 s，已知t＝0時兩質(zhì)點相對平衡位置的位移相同，則： ①波的傳播周期為多少？ ②傳播速度是多大？ ③從t＝0時刻算起經(jīng)過多長時間質(zhì)點Q第二次回到平衡位置？ 3．[2018廈門雙十中學(xué)模擬](1)(5分)平靜湖面?zhèn)鞑ブ涣兴娌?橫波)，在波的傳播方向上有相距10 m的甲、乙兩小木塊隨波上下運動，振動幅度為2 cm，從甲第1次到達波峰處開始計時發(fā)現(xiàn)甲第10次到達波峰恰好經(jīng)歷1 min，當(dāng)甲在波峰時，乙在波谷，且兩木塊之間有兩個波峰．下列說法正確的是________ .(填正確答案標(biāo)號．選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分．每選錯1個扣3分，最低得分為0分) A．甲最終有可能和乙相撞 B．該水面波的波速為0.6 m/s C．該水面波的周期為6 s D．當(dāng)甲處于平衡位置時，乙一定也處于平衡位置 E．經(jīng)過20 s，甲運動的路程為24 cm (2)(10分)現(xiàn)行高速公路的標(biāo)志牌常貼有“逆反射膜”，采用高折射率玻璃微珠后半表面鍍鋁作為后向反射器，具有極強的逆向回歸反射性能，能將大部分光線直接“反射”回來，造成反光亮度．如圖甲為該反光膜的結(jié)構(gòu)示意圖，鑲嵌于膜內(nèi)的玻璃微珠由均勻透明的介質(zhì)組成，球體直徑極小，約為10微米．如圖乙，玻璃微珠的球心位于O點，半徑為R，有一平行于中心軸AO的光線射入，該光線與AO之間的距離為H，最后從球面射出的光線恰好與入射光線平行(不考慮多次反射)． ①若玻璃微珠折射率n＝，則入射光離AO的距離H為多大，才能使入射光經(jīng)玻璃珠折射后到達B點？ ②要使射向玻璃珠的光線總有部分光線能平行“反射”出玻璃珠，求制作“逆反射膜”所用的玻璃珠折射率n′至少為多少？ 4．[2018云南師大附中模擬](1)(5分)下列說法正確的是________(填正確答案標(biāo)號．選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分；每選錯一個扣3分，最低得分為0分) A．?dāng)[鐘偏慢時可縮短擺長進行校準 B．火車鳴笛駛出站臺時，我們聽到的笛聲頻率將比聲源發(fā)聲的頻率高 C．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加一個偏振片以減弱玻璃反射光的強度 D．肥皂膜看上去呈現(xiàn)彩色，是因為光的色散 E．要有效地發(fā)射電磁波，振蕩電路必須采用開放電路且要有足夠高的振蕩頻率 (2)(10分)圖為一光導(dǎo)纖維(可簡化為一長直玻璃圓柱體)的示意圖．光導(dǎo)纖維長為L，現(xiàn)有一光線從光導(dǎo)纖維一端的橫截面圓心處入射，光線和軸線的夾角增大到i時恰好還有同入射光線相同強度的光線從另一端射出．已知光在真空中的傳播速度為c，求： ①玻璃對該光線的折射率； ②光線從光導(dǎo)纖維的一端傳播到另一端所需的最長時間． 5．[2018新鄉(xiāng)市三模](1)(5分)一列簡諧橫波，某時刻的波形如圖甲所示，從該時刻開始計時，波上a質(zhì)點的振動圖象如圖乙所示，則該波沿x軸________(選填“正”或“負”)方向傳播，在t＝0.1 s時，b質(zhì)點偏離平衡位置的位移為________m，從此刻起1 min內(nèi)a質(zhì)點通過的路程為________m. (2)(10分)如圖所示，一垂釣者在平靜的湖面上釣魚，浮標(biāo)Q離岸邊P點的距離為2 m，魚餌在M點的正下方，Q、M間的距離為2 m，當(dāng)垂釣者的眼睛位于P點正上方1.5 m處時，浮標(biāo)恰好擋住垂釣者看到魚餌的視線．已知P、Q、M在同一水平線上，水的折射率n＝. ①求魚餌離水面的深度； ②若魚餌緩慢豎直上浮，當(dāng)垂釣者恰好從水面PQ上方無論如何也看不到魚餌時，求魚餌到水面的深度． 6．[2018珠海一中、東莞一中第三次聯(lián)考](1)(5分)如圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，圖乙為質(zhì)點P以此時刻為計時起點的振動圖象．則由圖可知________．(選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分，每選錯一個扣3分，最低得分為0分) A．質(zhì)點振動的周期T＝0.2 s B．波速v＝20 m/s C．因一個周期質(zhì)點運動0.8 m，所以波長λ＝0.8 m D．從該時刻起經(jīng)過0.15 s，波沿x軸的正方向傳播了3 m E．從該時刻起經(jīng)過0.25 s時，質(zhì)點Q的加速度大于質(zhì)點P的加速度 (2)(10分)如圖所示，一個半徑為R的透明球體放置在水平面上，一束藍光從A點沿水平方向射入球體后經(jīng)B點射出，最后射到水平面上的C點．已知OA＝，該球體對藍光的折射率為.若將該束光的入射點從A點向上移動到距離O為R的A1處，仍沿水平方向射入球體后最終射在水平面上的C1處，求CC1的距離是多少？ 專題強化十八　振動和波　光學(xué) 1．(1)ADE　(2)①見解析?、? 解析：(1)根據(jù)圖甲可知，波長λ＝4 m，根據(jù)圖乙可知，周期T＝1 s．波速v＝＝4 m/s，A選項正確；質(zhì)點P在t＝0時刻，沿y軸負方向振動，根據(jù)波動規(guī)律可知，該波的傳播方向沿x軸負方向，B選項錯誤；質(zhì)點只在自己的平衡位置附近上下振動，并不隨波在波的傳播方向向前傳播，C選項錯誤；發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物的尺寸與波長相差不多或比波長短，波長為4 m，該波在傳播過程中若遇到4 m的障礙物，能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，D選項正確；0.5 s＝，質(zhì)點P返回平衡位置，0.5 s內(nèi)位移為零，路程為0.4 m，E選項正確． (2)①作出光路圖， ②作出三角形ABC關(guān)于BC邊對稱圖形，如圖所示： 可知光線在棱鏡中的傳播路徑長度等于MN的距離，即：s＝L. 速率v＝＝c. 傳播時間：t＝＝. 2．(1)BCD　(2)①2.4 s?、? m/s?、?.2 s 解析：(1)根據(jù)折射定律可知，n＝.光線在玻璃磚中發(fā)生全反射時，sinC＝，其中i＝30.聯(lián)立解得，n＝，C＝45，A選項錯誤，B選項正確；光在玻璃磚中的傳播速度v＝＝c，C選項正確；由乙圖知，單色光通過單縫a后衍射現(xiàn)象比較顯著，單縫a寬度較小，縫b寬度較大，D選項正確；偏振是橫波的特有現(xiàn)象，光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波，E選項錯誤． (2)①由題意簡諧橫波沿x軸正向傳播，分析得知，此時P點向下運動，Q點向上，它們周期相同，則 T＝2(0.2 s＋1 s)＝2.4 s. ②根據(jù)圖象可知，λ＝12 m，則波速 v＝＝ m/s＝5 m/s. ③根據(jù)題意可知，Q質(zhì)點經(jīng)過1 s第一次回到平衡位置，再經(jīng)過半個周期第二次回到平衡位置，則t＝1－＝1＋1.2＝2.2 s，即經(jīng)過2.2 s質(zhì)點Q第二次回到平衡位置． 3．(1)BDE　(2)①R?、? 解析：(1)機械波在傳播的過程中，介質(zhì)中質(zhì)點并不隨波遷移，甲、乙不能相撞，A選項錯誤；從甲第1次到達波峰處開始計時發(fā)現(xiàn)甲第10次到達波峰經(jīng)過了9個周期，則周期T＝s，C選項錯誤；根據(jù)波形求出波長λ＝4 m，波速v＝＝0.6 m/s，B選項正確；甲、乙兩質(zhì)點相隔2.5個波長，振動情況總是相反，當(dāng)甲處于平衡位置時，乙一定也處于平衡位置，D選項正確；20 s＝3T，甲運動的路程為s＝12A＝24 cm，E選項正確． (2)①設(shè)入射光射入玻璃珠的入射角為i，折射角為r，畫出光路圖， 根據(jù)折射定律，n＝. 根據(jù)幾何關(guān)系可知，i＝2r，sini＝. 聯(lián)立解得，H＝R. ②根據(jù)上述公式可知，n＝＝2cos. 當(dāng)i＝90時，n取得最小值，n′＝. 4．(1)ACE　(2)① ?、? 解析：(1)擺鐘偏慢時，說明周期偏大，需要減小周期，則可縮短擺長進行校準，A選項正確；火車鳴笛駛出站臺時，間距變大，則我們聽到的笛聲頻率將比聲源發(fā)聲的頻率低，B選項錯誤；拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加一個偏振片，減弱反射光的透射，C選項正確；肥皂膜看上去呈現(xiàn)彩色，是因為光的薄膜干涉，D選項錯誤；要有效地發(fā)射電磁波，振蕩電路必須采用開放電路且要有足夠高的振蕩頻率，E選項正確． (2)①設(shè)入射角為i，折射角為r，光線到達上界面的入射角為α，全反射臨界角為C，由折射定律可得 n＝. 根據(jù)幾何關(guān)系有，r＋α＝90. 即sinr＝cosα. 入射角為i時，有α＝C， 根據(jù)全反射規(guī)律可知，sinC＝. 聯(lián)立解得，cosC＝. 折射率n＝. ②光在玻璃介質(zhì)中的傳播速度v＝. 在介質(zhì)中傳播所走的路程L′＝. α越小，L′越大，即α＝C. 光在光導(dǎo)纖維中傳播的最長時間t＝， 聯(lián)立解得，t＝. 5．(1)負　0.1　60　(2)①m?、趍 解析：(1)分析圖乙可知，計時開始時，質(zhì)點a沿y軸負方向振動，根據(jù)波動規(guī)律可知，波沿x軸負方向傳播，由圖乙可知，周期T＝0.4 s，t＝0時刻，質(zhì)點b在平衡位置沿y軸正方向運動，0.1 s＝T，質(zhì)點b處于波峰，偏離平衡位置的位移為0.1 m,1 min中內(nèi)，質(zhì)點a運動150個周期，通過的路程為1504 A＝60 m. (2)①光路如圖所示， 根據(jù)幾何關(guān)系可知， sinr＝，sini＝. 根據(jù)折射定律可知，n＝. 聯(lián)立解得，h＝m. ②設(shè)魚餌深度為h1時，在Q點發(fā)生全反射，即在水面PQ上方無論如何也看不到魚餌． 根據(jù)幾何關(guān)系可知， ＝. 聯(lián)立解得，h1＝m. 6．(1)ABD　(2)R 解析：(1)分析圖乙可知，周期T＝0.2 s，A選項正確；分析圖甲可知，波長λ＝4 m，波速v＝＝20 m/s，B選項正確，C選項錯誤；質(zhì)點P計時開始時，向下振動，根據(jù)波動規(guī)律可知，波沿x軸正方向傳播，0.15 s內(nèi)的傳播距離x＝vt＝3 m，D選項正確；根據(jù)波動規(guī)律可知，質(zhì)點Q計時開始時，沿y軸正方向運動，經(jīng)過0.25 s，運動了1T，質(zhì)點Q處于平衡位置上方，未到最大位置，質(zhì)點P處于波谷，故質(zhì)點Q的加速度小于質(zhì)點P的加速度，E選項錯誤． (2)畫出光路圖，如圖所示： 設(shè)從B點出射時的出射角為β，∠ABO＝α. 根據(jù)幾何關(guān)系可知，sinα＝，即α＝30. 根據(jù)折射定律可知，n＝. 解得β＝60. 過B點做OC的垂線，垂足為D，根據(jù)幾何關(guān)系可知， ∠BCD＝β－α＝30，CD＝＝R. 光從A1處沿水平方向射入球體，入射角為θ， sinθ＝. 發(fā)生全反射的臨界角sinC＝. 該束光到達半圓界面時要發(fā)生全反射，反射角等于45，即垂直射在水平面上的C1點． 根據(jù)幾何關(guān)系可知，OC1＝Rsin45＝R， OD＝Rcosα＝R. CC1＝OD＋CD－OC1＝R＋R－R＝ R.