高考物理一轮复习专题六选考部分第14讲机械振动和机械波光提升训练.pdf

小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学第 14 讲机械振动和机械波光专题提升训练1.(2015扬州市高三调研)(1)关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是_。图 1 A.甲图中，沙漠中的“蜃景”现象是光的衍射现象引起的B.乙图中，演示简谐运动的图象实验中，若匀速拉动木板的速度较大，则由图象测得简谐运动的周期较大C.丙图中，可利用薄膜干涉检查样品的平整度D.丁图中，由图可知当驱动力的频率f跟固有频率f0相差越小，振幅越大(2)如图 2 所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同。实线和虚线分别表示某一时刻两列波的波峰和波谷。a、b、c、d四点中振动减弱的点为_，经四分之一周期，不在平衡位置的点为_。图 2(3)如图图 3 所示，一透明介质制成的直角三棱镜，顶角A30，一束光由真空垂直射向AC面，经AB面射出后的光线偏离原来方向15。已知光在真空中的传播速度为c。求：图 3 该介质对光的折射率；小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学光在介质中的传播速度。解析(1)沙漠中的“蜃景”现象是光的折射现象引起的，A 错误；沙摆做简谐运动的周期与拉板的快慢无关，B错误；可利用薄膜干涉形成的干涉条纹疏密是否均匀检查样品的平整度，C正确；驱动力的频率f跟固有频率f0越接近，振幅越大，D错误。(2)a质点处是两列波波峰与波谷叠加的地方，振动始终是最弱的，图示时刻在平衡位置，以后将处于平衡位置不动；b质点处是两列波波峰与波峰叠加的地方，但随着时间推移，可以是波谷与波谷叠加的地方，但振动始终是最强的；c质点处是两列波波谷与波谷叠加的地方，但随着时间推移，可以是波峰与波峰叠加的地方，但振动始终是最强的；d处是平衡相遇点，由于振动方向相同，因此是振动加强点，所以振动减弱的点只有a；图示时刻a、d在平衡位置，b在波峰，c在波谷，再过T4后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，但d不在平衡位置。(3)光在AB面发生折射时的光路图如图，由几何知识知：i45，r30。根据折射定律得nsin isin rsin 45 sin 30 2 vcnc222c答案(1)CD(2)ad(3)2 22c2.(2015盐城市高三质量检测)(1)观看 2012 年底热门3D立体电影 少年派的奇幻漂流时所带的特制眼镜实际上是一对偏振片。立体电影技术的理论基础是_。A.光的传播不需要介质B.光是横波C.光能发生衍射D.光有多普勒效应(2)一个等腰直角三棱镜的截面ABC如图 4 甲所示，一细束绿光从AB面的P点沿平行底面BC方向射入棱镜后，经BC面反射，再从AC面的Q点射出，且有PQBC(图中未画光在棱镜内的光路)。若棱镜对绿光的折射率是3，则绿光在棱镜中的传播速度是_m/s；如果将一束蓝光沿同样的路径从P点射人三棱镜，也有光线从AC射出，请在图乙中定性作出出射光线(虚线表示绿光的出射光线)。小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学图 4(3)一列简谐波沿x轴传播，t0 时刻的波形如图5，此时质点P振动方向为y，6 s 后P第一次处于波谷，求简谐波传播的速度大小和方向。图 5 解析(1)偏振片式立体电影技术的原理是光的偏振，利用的是横波的特点，B正确。(2)在介质中光的传播速度为vcn31083m/s3m/s，因蓝光的折射率大于绿光的折射率，所以其偏折程度更大，光路图如图所示。(3)由P点的振动方向可以判断波沿x方向传播由题图知，P点由平衡位置向上运动，第一次到达波谷用时为34T6 s，得周期T8 s 波长 4 m，则vT48m/s0.5 m/s。答案(1)B(2)3108光路图见解析(3)0.5 m/s x方向3.(1)下列说法中正确的是_。A.同种介质中，光的波长越短，传播速度越快B.泊松亮斑有力地支持了光的微粒说，杨氏干涉实验有力地支持了光的波动说C.某同学在测单摆的周期时将全振动的次数多记了一次，则测出的周期偏小D.静止在地面上的人观察一条沿自身长度方向高速运动的杆，观察到的长度比杆静止时的短(2)一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在t0 时刻波刚好传播到x6 m 处的质点A，如图 6 所示，已知波的传播速度为48 m/s。请回答下列问题：图 6 从图示时刻起再经过_s，质点B第一次处于波峰；写出从图示时刻起质点A的振动方程为 _cm。小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学(3)如图 7 所示，某种透明液体的折射率为n，在液面下深为h处有一点光S，现用一不透光的圆形薄板置于液面，其圆心O在S的正上方。要使观察者从液面上任一位置都不能看到点光S，则该圆形薄板的半径R至少为多大？图 7 解析(1)光在真空中传播速度相等，A 项错误；泊松亮斑有力地支持了光的波动说，杨氏干涉实验有力地支持了光的波动说，B项错误；某同学在测单摆的周期时将全振动的次数多记了一次，测出的周期Ttn偏小，C项正确；根据相对论知识判断D项正确。(3)由图中几何关系得sin sin CRR2h2，sin C1n，解得Rhn21。答案(1)CD(2)0.5y 2sin 12 t(3)hn214.(1)以下是有关波动和相对论内容的若干叙述中正确的有_。A.单摆的摆球振动到平衡位置时，所受的合外力为零B.光速不变原理是：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的C.两列波相叠加产生干涉现象，则振动加强区域与减弱区域交替变化D.弹簧振子的位移随时间变化的表达式是xsin 2 t，则在0.3 s 0.4 s的时间内，振子的速率在增大(2)如图 8 所示，一列简谐横波沿x方向传播。已知在t0 时，波传播到x轴上的B质点，在它左边的A质点位于负最大位移处；在t0.6 s时，质点A第二次出现在正的最大位移处。图 8 这列简谐波的周期是_s，波速是 _m/s。t 0.6 s时，质点D已运动的路程是_m。(3)如图 9 所示，由红、紫两种单色光组成的光束，由半圆形玻璃砖圆心O点射入。不断小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学调整入射角直至紫光刚好不从上表面出射，此时入射角为，红光的折射角为i，已知半圆形玻璃砖半径为R，真空中的光速为c。图 9 画出此时各色光的光路图并标出名称；求出紫光在玻璃砖中传播的时间。解析(1)单摆的摆球振动到平衡位置时，绳子拉力大于摆球的重力，所受的合外力不等于零，故 A错误；光速不变原理是相对论的基本假设之一，即真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，注意是惯性系，故 B正确；两列波相叠加产生干涉现象时，振动加强区域与减弱区域间隔出现，这些区域位置不变，故C错误；在0.3 0.4 s时间内振子向平衡位置运动速率增大，故D正确，故选BD。(2)由题，t0.6 s时，质点A第二次出现在正向最大位移处，则有1.5Tt，得到周期为T0.4 s，由图读出波长为 2 m，则波速为vT20.45 m/s。由图看出，B和D的距离等于一个波长，则波从图示位置传到D点的时间为一个周期，即t1T0.4 s，则在t0.6 s 时，质点D已经振动的时间为t0.6 s0.4 s0.2 s0.5T，则 0 到 0.6 s，质点D已运动的路程是：s2A25 cm 0.1 m。(3)因玻璃对紫光的折射率大于对红光的折射率，由临界角公式sin C1n知，紫光的临界角较小，紫光刚好不从MN表面出射时，发生了全反射，而红光不发生全反射，能从MN表面射出，在MN下表面，两种色光都有反射，作出光路图如图所示。由题意知，紫光的临界角等于，则紫光的折射率n紫1sin 紫光在玻璃中的传播速度v紫cn紫紫光在玻璃中的传播时间t2Rv紫2Rcsin。答案(1)BD(2)0.45 0.1(3)见解析小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学2Rcsin 5.(1)下列说法中正确的是_。A.光的偏振现象说明光是纵波B.全息照相利用了激光相干性好的特性C.光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理D.光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大(2)如图 10 所示，一弹簧振子在M、N间沿光滑水平杆做简谐运动，坐标原点O为平衡位置，MN8 cm。从小球经过图中N点时开始计时，到第一次经过O点的时间为0.2 s，则小球的振动周期为_s，振动方程的表达式为x _cm。图 10(3)两束平行的细激光束，垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图 11 所示。已知其中一条光线沿直线穿过玻璃，它的入射点是O；另一条光线的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于P点。已知玻璃截面的圆半径为R，OAR2，OP3R。求玻璃材料的折射率。图 11 解析(1)光是横波，光的双缝干涉条纹间距xld，紫光比红光波长短，则x变小，所以 A、D项错误。(3)作出光路图如图所示，其中一条光线沿直线穿过玻璃，可知O点为圆心，另一条光线沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为B，入射角设为1，折射角设为2。则 sin 1OAOB12小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学得 130因OP3R，由几何关系知BPR，则折射角260由折射定律得玻璃的折射率为nsin 2sin 1sin 60 sin 3031.73 答案(1)BC(2)0.8 4cos 52t(3)1.73 6.(2015淮安市高三模拟)(1)下列说法中正确的有_。A.光速不变原理是：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的B.变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场C.在光的双缝干涉实验中，若仅将人射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变宽D.声源与观察者相对靠近，观察者所接收的频率大于声源发出的频率图 12(2)一列简谐横波以1 m/s 的速度沿x轴正方向传播，t0 时刻波形如图12 所示。在x1.0 m处有一质点M，该波传播到M点需要的时间t_s，波动周期T_s；若在x2.0 m处的波源产生了频率等于2.0 Hz且沿x轴负方向传播的简谐横波，则这两列波相遇时 _(填“能”或“不能”)发生干涉，其原因是_。(3)如图 13 所示，光线a从某种玻璃射向空气，在它们的界面MN上发生反射和折射，反射光线b和折射光线c刚好垂直，已知此时人射角为iB，求：图 13 玻璃的折射率n；若要光线c消失，入射角iC应为多大？解析(1)真空中的光速在不同的惯性参考系中都相同，是相对论的基本假设之一；若电场(或磁场)均匀变化，产生的是稳定的磁场(或电场)；由于绿光波长较小，由干涉条纹宽度与波长关系xld 可知，在光的双缝干涉实验中，仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变窄；由多普勒效应可知，声源与观察者相对靠近，观察者所接收的频率大于声源发出的频率，选项B、C错误，A、D正确。小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学(2)从 0 时刻起，波传至x1.0 m处需要时间txv0.61s0.6 s；由图象可知波长0.4 m，则周期为Tv0.4 s，频率为f1T2.5 Hz；由于频率不同，该波与频率等于 2.0 Hz 的波不能发生干涉。(3)由折射定律及几何关系可知玻璃的折射率nsin（90iB）sin iBcot iB当入射角等于或大于临界角时，折射光线将消失故有 sin iC1ntaniB解得 sin iCtan iB答案(1)AD(2)0.6 0.4 不能频率不同(3)cot iBsin iCtan iB