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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題六 選考部分 第14講 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 光提升訓(xùn)練 1.(xx揚(yáng)州市高三調(diào)研)(1)關(guān)于下列四幅圖中所涉及物理知識(shí)的論述中，正確的是________。 圖1 A.甲圖中，沙漠中的“蜃景”現(xiàn)象是光的衍射現(xiàn)象引起的 B.乙圖中，演示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象實(shí)驗(yàn)中，若勻速拉動(dòng)木板的速度較大，則由圖象測(cè)得簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期較大 C.丙圖中，可利用薄膜干涉檢查樣品的平整度 D.丁圖中，由圖可知當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率f跟固有頻率f0相差越小，振幅越大 (2)如圖2所示，S1、S2是兩個(gè)相干波源，它們振動(dòng)同步且振幅相同。實(shí)線和虛線分別表示某一時(shí)刻兩列波的波峰和波谷。a、b、c、d四點(diǎn)中振動(dòng)減弱的點(diǎn)為_(kāi)_______，經(jīng)四分之一周期，不在平衡位置的點(diǎn)為_(kāi)_______。 圖2 (3)如圖圖3所示，一透明介質(zhì)制成的直角三棱鏡，頂角∠A＝30，一束光由真空垂直射向AC面，經(jīng)AB面射出后的光線偏離原來(lái)方向15。已知光在真空中的傳播速度為c。求： 圖3 ①該介質(zhì)對(duì)光的折射率； ②光在介質(zhì)中的傳播速度。 解析　(1)沙漠中的“蜃景”現(xiàn)象是光的折射現(xiàn)象引起的，A錯(cuò)誤；沙擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期與拉板的快慢無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤；可利用薄膜干涉形成的干涉條紋疏密是否均勻檢查樣品的平整度，C正確；驅(qū)動(dòng)力的頻率f跟固有頻率f0越接近，振幅越大，D錯(cuò)誤。 (2)a質(zhì)點(diǎn)處是兩列波波峰與波谷疊加的地方，振動(dòng)始終是最弱的，圖示時(shí)刻在平衡位置，以后將處于平衡位置不動(dòng)；b質(zhì)點(diǎn)處是兩列波波峰與波峰疊加的地方，但隨著時(shí)間推移，可以是波谷與波谷疊加的地方，但振動(dòng)始終是最強(qiáng)的；c質(zhì)點(diǎn)處是兩列波波谷與波谷疊加的地方，但隨著時(shí)間推移，可以是波峰與波峰疊加的地方，但振動(dòng)始終是最強(qiáng)的；d處是平衡相遇點(diǎn)，由于振動(dòng)方向相同，因此是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，所以振動(dòng)減弱的點(diǎn)只有a；圖示時(shí)刻a、d在平衡位置，b在波峰，c在波谷，再過(guò)后的時(shí)刻a、b、c三個(gè)質(zhì)點(diǎn)都將處于各自的平衡位置，但d不在平衡位置。 (3)①光在AB面發(fā)生折射時(shí)的光路圖如圖，由幾何知識(shí)知：i＝45，r＝30。 根據(jù)折射定律得n＝＝＝ ②v＝＝＝ c 答案　(1)CD　(2)a　d　(3)①?、赾 2.(xx鹽城市高三質(zhì)量檢測(cè))(1)觀看xx年底熱門(mén)3D立體電影《少年派的奇幻漂流》時(shí)所帶的特制眼鏡實(shí)際上是一對(duì)偏振片。立體電影技術(shù)的理論基礎(chǔ)是________。 A.光的傳播不需要介質(zhì) B.光是橫波 C.光能發(fā)生衍射 D.光有多普勒效應(yīng) (2)一個(gè)等腰直角三棱鏡的截面ABC如圖4甲所示，一細(xì)束綠光從AB面的P點(diǎn)沿平行底面BC方向射入棱鏡后，經(jīng)BC面反射，再?gòu)腁C面的Q點(diǎn)射出，且有PQ∥BC(圖中未畫(huà)光在棱鏡內(nèi)的光路)。若棱鏡對(duì)綠光的折射率是，則綠光在棱鏡中的傳播速度是________m/s；如果將一束藍(lán)光沿同樣的路徑從P點(diǎn)射人三棱鏡，也有光線從AC射出，請(qǐng)?jiān)趫D乙中定性作出出射光線(虛線表示綠光的出射光線)。 圖4 (3)一列簡(jiǎn)諧波沿x軸傳播，t＝0時(shí)刻的波形如圖5，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)方向?yàn)椋珁，6 s后P第一次處于波谷，求簡(jiǎn)諧波傳播的速度大小和方向。 圖5 解析　(1)偏振片式立體電影技術(shù)的原理是光的偏振，利用的是橫波的特點(diǎn)，B正確。 (2)在介質(zhì)中光的傳播速度為v＝＝m/s＝m/s，因藍(lán)光的折射率大于綠光的折射率，所以其偏折程度更大，光路圖如圖所示。 (3)由P點(diǎn)的振動(dòng)方向可以判斷波沿－x方向傳播 由題圖知，P點(diǎn)由平衡位置向上運(yùn)動(dòng)，第一次到達(dá)波谷用時(shí)為T(mén)＝6 s，得周期T＝8 s 波長(zhǎng)4 m，則v＝＝m/s＝0.5 m/s。 答案　(1)B (2)108　光路圖見(jiàn)解析 (3)0.5 m/s　－x方向 3.(1)下列說(shuō)法中正確的是________。 A.同種介質(zhì)中，光的波長(zhǎng)越短，傳播速度越快 B.泊松亮斑有力地支持了光的微粒說(shuō)，楊氏干涉實(shí)驗(yàn)有力地支持了光的波動(dòng)說(shuō) C.某同學(xué)在測(cè)單擺的周期時(shí)將全振動(dòng)的次數(shù)多記了一次，則測(cè)出的周期偏小 D.靜止在地面上的人觀察一條沿自身長(zhǎng)度方向高速運(yùn)動(dòng)的桿，觀察到的長(zhǎng)度比桿靜止時(shí)的短 (2)一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，在t＝0時(shí)刻波剛好傳播到x＝6 m處的質(zhì)點(diǎn)A，如圖6所示，已知波的傳播速度為48 m/s。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： 圖6 ①?gòu)膱D示時(shí)刻起再經(jīng)過(guò)________s，質(zhì)點(diǎn)B第一次處于波峰； ②寫(xiě)出從圖示時(shí)刻起質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)方程為_(kāi)_______cm。 (3)如圖7所示，某種透明液體的折射率為n，在液面下深為h處有一點(diǎn)光S，現(xiàn)用一不透光的圓形薄板置于液面，其圓心O在S的正上方。要使觀察者從液面上任一位置都不能看到點(diǎn)光S，則該圓形薄板的半徑R至少為多大？ 圖7 解析　(1)光在真空中傳播速度相等，A項(xiàng)錯(cuò)誤；泊松亮斑有力地支持了光的波動(dòng)說(shuō)，楊氏干涉實(shí)驗(yàn)有力地支持了光的波動(dòng)說(shuō)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；某同學(xué)在測(cè)單擺的周期時(shí)將全振動(dòng)的次數(shù)多記了一次，測(cè)出的周期T＝偏小，C項(xiàng)正確；根據(jù)相對(duì)論知識(shí)判斷D項(xiàng)正確。 (3)由圖中幾何關(guān)系得sin θ＝sin C＝，sin C＝，解得R＝。 答案　(1)CD　(2)①0.5　②y＝－2sin 12πt (3) 4.(1)以下是有關(guān)波動(dòng)和相對(duì)論內(nèi)容的若干敘述中正確的有________。 A.單擺的擺球振動(dòng)到平衡位置時(shí)，所受的合外力為零 B.光速不變?cè)硎牵赫婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中都是相同的 C.兩列波相疊加產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，則振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域與減弱區(qū)域交替變化 D.彈簧振子的位移隨時(shí)間變化的表達(dá)式是x＝sin 2πt，則在0.3 s～0.4 s的時(shí)間內(nèi)，振子的速率在增大 (2)如圖8所示，一列簡(jiǎn)諧橫波沿＋x方向傳播。已知在t＝0時(shí)，波傳播到x軸上的B質(zhì)點(diǎn)，在它左邊的A質(zhì)點(diǎn)位于負(fù)最大位移處；在t＝0.6 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A第二次出現(xiàn)在正的最大位移處。 圖8 ①這列簡(jiǎn)諧波的周期是________s，波速是________m/s。 ②t＝0.6 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)D已運(yùn)動(dòng)的路程是________m。 (3)如圖9所示，由紅、紫兩種單色光組成的光束，由半圓形玻璃磚圓心O點(diǎn)射入。不斷調(diào)整入射角直至紫光剛好不從上表面出射，此時(shí)入射角為θ，紅光的折射角為i，已知半圓形玻璃磚半徑為R，真空中的光速為c。 圖9 ①畫(huà)出此時(shí)各色光的光路圖并標(biāo)出名稱； ②求出紫光在玻璃磚中傳播的時(shí)間。 解析　(1)單擺的擺球振動(dòng)到平衡位置時(shí)，繩子拉力大于擺球的重力，所受的合外力不等于零，故A錯(cuò)誤；光速不變?cè)硎窍鄬?duì)論的基本假設(shè)之一，即真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，注意是慣性系，故B正確；兩列波相疊加產(chǎn)生干涉現(xiàn)象時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域與減弱區(qū)域間隔出現(xiàn)，這些區(qū)域位置不變，故C錯(cuò)誤；在0.3～0.4 s時(shí)間內(nèi)振子向平衡位置運(yùn)動(dòng)速率增大，故D正確，故選BD。 (2)①由題，t＝0.6 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A第二次出現(xiàn)在正向最大位移處，則有1.5T＝t，得到周期為T(mén)＝0.4 s，由圖讀出波長(zhǎng)為λ＝2 m，則波速為v＝＝＝5 m/s。 ②由圖看出，B和D的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)，則波從圖示位置傳到D點(diǎn)的時(shí)間為一個(gè)周期，即t＝1T＝0.4 s，則在t＝0.6 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)D已經(jīng)振動(dòng)的時(shí)間為Δt＝0.6 s－0.4 s＝0.2 s＝0.5T，則0到0.6 s，質(zhì)點(diǎn)D已運(yùn)動(dòng)的路程是：s＝2A＝25 cm＝0.1 m。 (3)①因玻璃對(duì)紫光的折射率大于對(duì)紅光的折射率，由臨界角公式sin C＝知，紫光的臨界角較小，紫光剛好不從MN表面出射時(shí)，發(fā)生了全反射，而紅光不發(fā)生全反射，能從MN表面射出，在MN下表面，兩種色光都有反射，作出光路圖如圖所示。 ②由題意知，紫光的臨界角等于θ，則紫光的折射率n紫＝ 紫光在玻璃中的傳播速度v紫＝ 紫光在玻璃中的傳播時(shí)間t＝＝。 答案　(1)BD　(2)①0.4　5?、?.1　(3)①見(jiàn)解析 ② 5.(1)下列說(shuō)法中正確的是________。 A.光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是縱波 B.全息照相利用了激光相干性好的特性 C.光導(dǎo)纖維傳播光信號(hào)利用了光的全反射原理 D.光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光從紅光改為紫光，則相鄰亮條紋間距一定變大 (2)如圖10所示，一彈簧振子在M、N間沿光滑水平桿做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，坐標(biāo)原點(diǎn)O為平衡位置，MN＝8 cm。從小球經(jīng)過(guò)圖中N點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，到第一次經(jīng)過(guò)O點(diǎn)的時(shí)間為0.2 s，則小球的振動(dòng)周期為_(kāi)_______s，振動(dòng)方程的表達(dá)式為x＝________cm。 圖10 (3)兩束平行的細(xì)激光束，垂直于半圓柱玻璃的平面射到半圓柱玻璃上，如圖11所示。已知其中一條光線沿直線穿過(guò)玻璃，它的入射點(diǎn)是O；另一條光線的入射點(diǎn)為A，穿過(guò)玻璃后兩條光線交于P點(diǎn)。已知玻璃截面的圓半徑為R，OA＝，OP＝R。求玻璃材料的折射率。 圖11 解析　(1)光是橫波，光的雙縫干涉條紋間距Δx＝λ，紫光比紅光波長(zhǎng)短，則Δx變小，所以A、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 (3)作出光路圖如圖所示，其中一條光線沿直線穿過(guò)玻璃，可知O點(diǎn)為圓心，另一條光線沿直線進(jìn)入玻璃，在半圓面上的入射點(diǎn)為B，入射角設(shè)為θ1，折射角設(shè)為θ2。 則sin θ1＝＝ 得θ1＝30 因OP＝R，由幾何關(guān)系知BP＝R，則折射角θ2＝60 由折射定律得玻璃的折射率為n＝＝＝＝1.73 答案　(1)BC　(2)0.8　4cos t　(3)1.73 6.(xx淮安市高三模擬)(1)下列說(shuō)法中正確的有____________。 A.光速不變?cè)硎牵赫婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中都是相同的 B.變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng) C.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將人射光由紅光改為綠光，則干涉條紋間距變寬 D.聲源與觀察者相對(duì)靠近，觀察者所接收的頻率大于聲源發(fā)出的頻率 圖12 (2)一列簡(jiǎn)諧橫波以1 m/s的速度沿x軸正方向傳播，t＝0時(shí)刻波形如圖12所示。在x＝1.0 m處有一質(zhì)點(diǎn)M，該波傳播到M點(diǎn)需要的時(shí)間t＝________s，波動(dòng)周期T＝________s；若在x＝2.0 m處的波源產(chǎn)生了頻率等于2.0 Hz且沿x軸負(fù)方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，則這兩列波相遇時(shí)________(填“能”或“不能”)發(fā)生干涉，其原因是____________________。 (3)如圖13所示，光線a從某種玻璃射向空氣，在它們的界面MN上發(fā)生反射和折射，反射光線b和折射光線c剛好垂直，已知此時(shí)人射角為iB，求： 圖13 ①玻璃的折射率n； ②若要光線c消失，入射角iC應(yīng)為多大？ 解析　(1)真空中的光速在不同的慣性參考系中都相同，是相對(duì)論的基本假設(shè)之一；若電場(chǎng)(或磁場(chǎng))均勻變化，產(chǎn)生的是穩(wěn)定的磁場(chǎng)(或電場(chǎng))；由于綠光波長(zhǎng)較小，由干涉條紋寬度與波長(zhǎng)關(guān)系Δx＝λ可知，在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，僅將入射光由紅光改為綠光，則干涉條紋間距變窄；由多普勒效應(yīng)可知，聲源與觀察者相對(duì)靠近，觀察者所接收的頻率大于聲源發(fā)出的頻率，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤，A、D正確。 (2)從0時(shí)刻起，波傳至x＝1.0 m處需要時(shí)間Δt＝＝s＝0.6 s；由圖象可知波長(zhǎng)λ＝0.4 m，則周期為T(mén)＝＝0.4 s，頻率為f＝＝2.5 Hz；由于頻率不同，該波與頻率等于2.0 Hz的波不能發(fā)生干涉。 (3)①由折射定律及幾何關(guān)系可知 玻璃的折射率n＝＝cot iB ②當(dāng)入射角等于或大于臨界角時(shí)，折射光線將消失 故有sin iC≥＝taniB 解得sin iC≥tan iB 答案　(1)AD (2)0.6　0.4　不能　頻率不同 (3)①cot iB?、趕in iC≥tan iB