【全程复习方略】2021年高考物理二轮专题辅导与训练：高效演练--7专题-振动-波动-光及光的本性.docx

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高 效 演 练
1.(1)下列关于波的现象和规律的说法中正确的是(　　)
A.机械波、电磁波均能产生干涉、衍射现象
B.泊松亮斑是光的干涉现象中的加强区
C.光的偏振现象说明光是横波
D.波速公式说明波速与波长、频率有关，与介质无关
E.“彩超”可以测血流速度，利用的是超声波的多普勒效应
(2)如图所示，在桌面上方有一倒立的玻璃圆锥，顶角∠AOB=120°，顶点O与桌面的距离为4a，圆锥的底面半径R=a，圆锥轴线与桌面垂直。有一半径为R的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率n=，求光束在桌面上形成的光斑的面积。
【解析】(1)选A、C、E。干涉、衍射是波特有的现象，A正确；泊松亮斑是光的衍射现象，B错误；横波才有偏振现象，C正确；波速大小取决于介质，D错误；利用多普勒效应可以测速度，E正确。
(2)如图所示，射到OA界面的入射角α=30°，则sinα=<，故入射光能从圆锥侧面射出。
设折射角为β，无限接近A点的折射光线为AC，依据折射定律sinβ=nsinα
解得β=60°
过O点作OD∥AC，则
∠O2OD=β-α=30°
在Rt△O1AO中
O1O=Rtan30°·a=a
在Rt△ACE中，EC=AEtan30°=
故O2C=EC-R=
在Rt△OO2D中，O2D=4atan30°=
光束在桌面上形成光环的面积S=π·O2D2-π·O2C2=4πa2
答案：(1)A、C、E　(2)4πa2
2.(2022·山东高考)(1)一列简谐横波沿直线传播。以波源O由平衡位置开头振动为计时零点，质点A的振动图像如图所示，已知O、A的平衡位置相距0.9m。以下推断正确的是(　　)
A.波长为1.2 m
B.波源起振方向沿y轴正方向
C.波速大小为0.4 m/s
D.质点A的动能在t=4s时最大
(2)如图，三角形ABC为某透亮介质的横截面，O为BC边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O以角i入射，第一次到达AB边恰好发生全反射。已知θ=15°，BC边长为2L，该介质的折射率为。求：

①入射角i；
②从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c，可能用到：sin75°=或tan15°=2-)。
【解析】(1)选A、B。由A的振动图像可知，A经过3s开头振动，O、A间距0.9m，波速v==m/s=0.3 m/s；振动的周期T=4s，所以波长λ=vT=0.3×4m=1.2 m；介质中质点的起振方向和波源的起振方向相同，由A质点的起振方向可以推断波源的起振方向沿y轴的正方向；t=4s时，A距离平衡位置最远，速度最小，动能最小，正确选项为A、B。
(2)①依据全反射规律可知，光线在AB边上某点P的入射角等于临界角C，由折射定律得sinC=　 ①
代入数据得C=45° ②
设光线在BC边上的折射角为r，由几何关系得r=30° ③
由折射定律得n=　 ④
联立③④式，代入数据得i=45° ⑤
②在△OPB中，依据正弦定律得=　 ⑥
设所用时间为t，光线在介质中的速度为v，得OP=vt　 ⑦
v=　 ⑧
联立⑥⑦⑧式，代入数据得t=L
答案：(1)A、B　(2)①45°　②L
3.(2022·绍兴二模)(1)下列说法中正确的是　　　　。
A.水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由光的衍射造成的
B.光的偏振证明白光和声波一样是纵波
C.狭义相对论认为：不论光源与观看者做怎样的相对运动，光速都是一样的
D.在“利用单摆测定重力加速度”的试验中，测量单摆周期应当从小球经过最低点处开头计时
(2)一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为2s，t=0时刻的波形如图所示。该列波的波速是　　　　m/s；质点a平衡位置的坐标xa=2.5m，再经　　　　s它第一次经过平衡位置向y轴正方向运动。

【解析】(1)选CD。油膜在阳光照射下会呈现彩色，是油膜的内外表面反射，频率相同，相互叠加，这是由光的干涉造成的，故A错误；偏振现象是横波特有的现象，所以光的偏振证明白光和声波一样是横波，故B错误；狭义相对论认为：不论光源与观看者做怎样的相对运动，光速都是一样的，故C正确；在“利用单摆测定重力加速度”的试验中，测量单摆周期应当从小球经过平衡位置处开头计时，以减小试验误差，故D正确。
(2)由图读出波长λ=4m，则波速v==2m/s。依据波的传播方向推断可知，图中x=2m处质点的运动方向沿y轴向上，当此质点的状态传到a点时，质点a第一次经过平衡位置向y轴正方向运动；则质点a第一次经过平衡位置向y轴正方向运动的时间t==s=0.25 s。
答案：(1)C、D　(2)2　0.25
4.(1)一列简谐横波，在t=4.0s时的波形如图甲所示，图乙是这列波中质点P的振动图线，那么关于该波的传播，下列说法正确的是 (　　)
A.v=0.25m/s，向左传播
B.v=0.50m/s，向右传播
C.从t=0到t=4.0s的过程，质点P向前迁移了1.0m
D.从t=0到t=4.0s的过程，波向前传播了1.0m
(2)如图所示，ABC是三棱镜的一个截面，其折射率为n=1.5。现有一细束平行于截面的光线沿MN方向射到棱镜的AB面上的N点，AN=NB=2cm，入射角的大小为i，且sini=0.75。已知真空中的光速c=3.0×108m/s，求：
①光在棱镜中传播的速率。
②此束光进入棱镜后从棱镜射出的方向和位置。(不考虑AB面的反射)
【解析】(1)选A、D。由波动图像可知波长λ=50cm，由振动图像可知质点振动的周期T=2s，故波速v==m/s=0.25 m/s，又质点P在t=4.0s时的振动方向向上，可知波向左传播，A正确、B错误；由Δx=v·Δt=0.25×4m=1.0 m，所以波向前传播1.0 m，而质点并不随波的传播而迁移，C错误、D正确。(2)①光在棱镜中传播的速率v==2.0×108m/s。
②设此束光从AB面射入棱镜后的折射角为r，由折射定律，n=，解得r=30°。明显光线从AB面射入棱镜后的折射光线NP平行于底边AC，由图中几何关系可得，光线入射到BC面上入射角θ=45°，光线从棱镜侧面发生全反射时的临界角为C，则sinC==<，C<45°。所以光线射到棱镜侧面BC时将发生全反射，由图可知光线将沿垂直于底面AC方向由图中Q点射出棱镜。CQ=PQ=ANsin60°=cm。
答案：(1)A、D　(2)①2.0×108m/s
②垂直于AC射出，出射点距C点cm
【加固训练】(1)如图所示，一细束白光由空气斜射到横截面为矩形的玻璃砖abdc的ab边上(入射光的延长线沿Od方向)，则入射光(　　)
A.不行能在ab界面发生全反射
B.可能射到bd面，并在bd界面发生全反射
C.确定能到达cd面，并可能在cd界面发生全反射
D.确定能到达cd面并从cd射出，射出的各种色光确定相互平行
(2)一列简谐横波，在t=0时的波动图像如图所示，此时波恰好传播到A点，再经过1.0s，Q点正好完成第一次全振动。试求：
①波速v的大小；
②规范画出第1s内质点P的振动图像(要求在坐标轴上标明有关的物理量、单位和数据)。
【解析】(1)选A、D。依据全反射的条件(光由光密介质进入光疏介质且入射角大于等于临界角)，入射光不行能在ab界面发生全反射，A项正确；入射光进入玻璃砖后，折射光线向法线靠近，不行能射到bd面上，确定射到cd面上；由于其入射角小于临界角，所以不行能在cd界面发生全反射，确定能从cd面射出，射出的各种色光确定相互平行，B、C项错误，D项正确。
(2)①由图像可知，波长λ=4m，对于周期由=1.0s，解得T=0.8s，由于波速v=，联立解得v=5m/s。
②如图所示

答案：(1)A、D　(2)①5 m/s　②见解析
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