届高考物理二轮复习振动和波光学专题卷全国通用1Word格式.docx
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(2)①由题意分析,光线照射在玻璃球上,最终能沿与原方向相反方向射出,说明入射光路与出射光路平行对称,作出光路图如图所示
由光路图知:
θ1=2θ2
由折射定律得n=
解以上两式得:
cosθ2=
即θ2=30°
,θ1=60°
则d=Rsinθ1,所以N、P间的距离2d=R
②该条光线在玻璃球中的路程s=2R
光在玻璃中传播的速度v==
光在玻璃中传播的时间t==
[答案]
(1)BDE
(2)①R ②
2.(2017·
四川成都二诊)
(1)(多选)下列说法正确的是________.
A.频率越高,振荡电路向外辐射电磁波的本领越大
B.高级照相机镜头在阳光下呈现淡紫色是光的偏振现象
C.玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的干涉现象
D.a、b两束光分别照射同一双缝干涉装置,在屏上得到的干涉图样中,a光的相邻亮条纹间距比b光的小,由此可知,在同种玻璃中b光传播速度比a光大
E.让黄光、蓝光分别以相同角度斜射向同一平行玻璃砖,光从对侧射出时,两种光的偏转角都为零,但蓝光的侧移量更大
(2)如图所示,t=0时,位于原点O处的波源,从平衡位置(在x轴上)开始沿y轴正方向做周期T=0.2s、振幅A=4cm的简谐运动.该波源产生的简谐横波沿x轴正方向传播,当平衡位置坐标为(9m,0)的质点P刚开始振动时,波源刚好位于波谷.求:
①质点P在开始振动后的Δt=1.05s内通过的路程;
②该简谐波的最大波速;
③若该简谐波的波速为v=12m/s,Q质点的平衡位置坐标为(12m,0)(在图中未画出).请写出以t=1.05s时刻为新的计时起点的Q质点的振动方程.
[解析]
(1)频率越高,振荡电路向外辐射电磁波的能量越多,即向外辐射电磁波的本领越大,选项A正确.高级照相机镜头在阳光下呈现淡紫色是光的薄膜干涉现象,选项B错误.玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象,选项C错误.a、b两束单色光分别照射同一双缝干涉装置,在屏上得到的干涉图样中,a光的相邻亮条纹间距比b光的小,根据双缝干涉条纹间隔公式,可知相邻亮条纹间距较小的a光波长较小,频率较高,故a光在玻璃中的折射率较大.由n=可知,在同种玻璃中b光传播速度比a光大,选项D正确.让黄光、蓝光分别以相同的角度斜射向同一平行玻璃砖,光从对侧射出时,两种光都侧移,两种光的偏转角都为零,由于蓝光在玻璃砖中的折射率较大,蓝光的侧移量更大,选项E正确.
(2)①由于P从平衡位置开始运动,且=
即Δt=5T+T
所以,P在开始振动后的Δt=1.05s内通过的路程为
s=5×
4A+A=21A=84cm
②设该简谐波的波速为v,OP间的距离为Δx
由题意可得Δx=λ=9m(n=0,1,2,…)
所以v==m/s(n=0,1,2,…)
当n=0时,该波的波速最大,vm=60m/s
③波从波源传至(12m,0)点所用时间t1==s=1s
再经t2=t-t1=0.05s,即再经T时,Q位于波峰位置
则以此时刻为计时起点,Q的振动方程为y=0.04cos(10πt)m
[答案]
(1)ADE
(2)①84cm ②60m/s ③y=0.04cos(10πt)m
3.(2017·
吉林高三质检)
(1)(多选)如图所示,在一条直线上两个振源A、B相距6m,振动频率相等.t=0时A、B开始振动,且都只振动一个周期,振幅相等,图甲为A的振动图象,图乙为B的振动图象.若A向右传播的波与B向左传播的波在t1=0.3s时相遇,则下列说法正确的是________.
A.两列波在A、B间的传播速度大小均为10m/s
B.两列波的波长都是4m
C.在两列波相遇过程中,中点C为振动加强点
D.在两列波相遇过程中,中点C为振动减弱点
E.t2=0.7s时刻B点经过平衡位置且振动方向向下
(2)如图所示是一种折射率n=1.5的棱镜,用于某种光学仪器中.现有一束光线沿MN的方向射到棱镜的AB界面上,入射角的大小为i(sini=0.75).求:
①光在棱镜中传播的速率;
②此束光线射出棱镜后的方向,写出推导过程并画出光路图(不考虑返回到AB面上的光线).
[解析]
(1)由题图得,振动周期为0.2s,v==10m/s,故两列波在A、B间的传播速度大小均为10m/s,故A正确.由λ=vT=2m知B错误.A向右传播的波与B向左传播的波,振动方向相反,中点C为振动减弱点,故C错误,D正确.t′=0.6s时刻向右传播的波传到B,再经0.1s经过平衡位置且振动方向向下,故E正确.
(2)①由折射率公式,得v==2.0×
108m/s
②光路图如图所示
设光线进入棱镜后的折射角为r,由n=,知sinr==0.5,得r=30°
光线射到BF界面的入射角为i1=90°
-(180°
-60°
-75°
)=45°
由sinC=,i1>
C,光线在BF面上发生全反射
光线沿DE方向射到AF边时,与AF边垂直,故此束光线射出棱镜后方向与AF界面垂直
[答案]
(1)ADE
(2)①2.0×
108m/s ②见解析
4.(2017·
湖北黄冈高三质检)
(1)(多选)图甲表示一列简谐横波在t=20s时的波形图,图乙是该列波中的质点P的振动图象,由甲、乙两图中所提供的信息可知下列说法正确的是________.
A.该波的波长为1.5m
B.该波的振幅为0.1cm
C.该波的传播速度为0.5m/s,速度沿-x轴方向
D.P质点在t=1.25s时沿+y方向运动
D.P质点在任意1s内的路程都是0.2cm
(2)一般常见材料的折射率都为正值(n>
0),现针对某些电磁波设计的人工材料,其折射率可为负值(n<
0),称为负折射率材料,电磁波通过空气与这种材料的界面时,电磁波传播规律仍然不变,入射角和折射角的大小关系仍遵从折射定律(此时折射角取负值),但折射波线与入射波线位于法线的同一侧.现有一束电磁波从空气中以i=60°
的角度射入由负折射率材料制成、厚度d=10cm的长方体并从下表面射出,已知该材料对电磁波的折射率n=-,电磁波在真空中的速度c=3×
108m/s.
①大致画出电磁波穿过该材料的示意图;
②求电磁波穿过该材料时的传播时间和在传播方向的侧移量.
[解析]
(1)由图甲可知,波长为1m,故A错误;
由图乙可知在t=1.25s时,P点沿-y方向运动,故D错误;
由图甲或图乙都可以判断振幅为0.1cm,B正确;
由图乙可知该波的周期为2s,所以波速v===0.5m/s,质点P在t=20s时与t=0时振动规律相同(间隔为周期整数倍),由图乙可知沿+y方向运动,再由图甲可以判断该波沿-x轴方向传播,C正确;
1s恰好为半个周期,质点走过的路程为2倍振幅,故E正确.
(2)①光路图如图所示.
②根据折射定律n=可知,sinr==-,r=-30°
故该电磁波在介质中传播方向刚好与入射方向垂直
折射波线在介质中传播的距离x==cm=11.55cm
在介质中传播的速度v==1.73×
折射波线在介质中传播的时间t==6.68×
10-10s
电磁波穿过该材料后在传播方向的侧移量为
x=11.55cm
[答案]
(1)BCE
(2)①见解析 ②11.55cm
5.(2017·
云南毕业生质检)
(1)(多选)如图所示,一束光斜射向水面,入水后分成a、b两束,下列说法正确的是________.
A.a光比b光更容易发生衍射现象
B.a光的频率大于b光的频率
C.在水中a光的速度比b光的速度小
D.当a、b两种光从水中射向空气时,a光的临界角大于b光的临界角
E.用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
(2)一列简谐横波沿直线向右传播,P1、P2为介质中相距4m的两个点,P1在左,P2在右,某一时刻P1、P2两质点正好通过平衡位置,P1、P2之间只有一个波峰,此时P2点正向下运动,再经过0.2s,P2第一次返回到平衡位置,求该波的波速.
[解析]
(1)由光路图可知,b光折射率较大,b光频率较大,选项B错误.根据频率越大,波长越短,越不容易观察到衍射现象,可知a光比b光更容易发生衍射现象,选项A正确.由折射率与光速的关系,n=,可知在水中a光的速度比b光的速度大,选项C错误.由全反射临界角公式sinC=可知,当a、b两种光从水中射向空气时,a光的临界角大于b光的临界角,选项D正确.由波长与频率的关系可知a光的波长大于b光的波长,用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验,由双缝干涉条纹间距公式可知,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距,选项E正确.
(2)P1、P2之间的可能波形如图所示
由波形图可得波长的可能值为:
λ1=4m
λ2=m
由题意可得:
T=0.4s
v=
可得波速的可能值为v1=10m/s
v2=m/s≈6.7m/s
[答案]
(1)ADE
(2)10m/s或6.7m/s
6.(2017·
湖北八校一联)
(1)(多选)一列简谐横波在t=0时刻的波形图如图中实线所示,从此刻起,经0.2s波形图如图中虚线所示,若波传播的速度为5m/s,则________.
A.这列波沿x轴正方向传播
B.t=0时刻质点a沿y轴正方向运动
C.若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象,则该波所遇到的简谐横波频率为1.25Hz
D.x=2m处的质点的位移表达式为y=0.4sin(2.5πt+π)(m)
E.从t=0时刻开始质点a经0.4s通过的路程为0.8m
(2)如图所示,折射率为的上下两面平行的梯形玻璃砖,下表面涂有反射物质,上表面右端垂直于上表面放置一标尺MN.一细光束以入射角i=45°
射到玻璃砖上表面的A点,会在标尺上的两个位置出现光点(图中未画出),若折射进入玻璃砖内的光在玻璃砖内传播时间为t,则在标尺上出现的两光点的距离为多少?
(设光在真空中的速度为c,不考虑细光束在玻璃砖下表面的第二次反射)
[解析]
(1)由图可知波长λ=4m,在时间t=0.2s内,波传播的距离为x=vt=5m/s×
0.2s=1m=,根据波形的平移法可知,这列波沿x轴负方向传播,故A错误;
由波的传播方向可知,t=0时刻质点a沿y轴负方向运动,故B错误:
由v=,得T===0.8s,频率为f=1.25Hz,要发生稳定的干涉现象,必须两列波频率相同,故C正确;
x=2m处的质点的位移表达式为y=0.4sin(2.5πt+π)(m),故D正确;
从t=0时刻开始质点a经0.4s,即经过半个周期,通过的路程为2