高考物理二轮复习专题限时训练16振动和波 光学.docx

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高考物理二轮复习专题限时训练16振动和波光学

专题限时训练16　振动和波　光学

时间：

45分钟

1．（2017·北京理综）

某弹簧振子沿x轴的简谐运动图象如图所示，下列描述正确的是（　　）

A．t＝1s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值

B．t＝2s时，振子的速度为负，加速度为正的最大值

C．t＝3s时，振子的速度为负的最大值，加速度为零

D．t＝4s时，振子的速度为正，加速度为负的最大值

解析：

本题考查简谐运动图象．由图象可知，t＝1s和t＝3s时振子在最大位移处，速度为零，加速度分别为负向最大值、正向最大值；而t＝2s和t＝4s时振子在平衡位置，加速度为零，而速度分别为负向最大、正向最大．综上所述，A项说法正确．

答案：

A

2．（2017·上海单科）做简谐运动的单摆，其摆长不变，若摆球的质量增加为原来的

倍，摆球经过平衡位置的速度减为原来的

，则单摆振动的（　　）

A．周期不变，振幅不变

B．周期不变，振幅变小

C．周期改变，振幅不变

D．周期改变，振幅变大

解析：

本题考查单摆．由单摆的周期公式T＝2π

可知，当摆长L不变时，周期不变，故C、D错误；由能量守恒定律可知

mv2＝mgh，其摆动的高度与质量无关，因平衡位置的速度减小，则最大高度减小，即振幅减小，选项B正确，A错误．

答案：

B

3．（2017·河南模拟）

（1）根据下表所给出的4种单色光线在某种介质中的折射率判断：

单色光线

A

B

C

D

折射率

1.45

1.50

1.58

1.53

①将上述4种单色光混合成复色光，将一束此复色光从介质中射出，随着入射角增大，________（填“A”“B”“C”或“D”）光线在折射时最先发生全反射．

②将上述4种单色光分别利用相同的双缝干涉仪，测量其波长，在干涉仪的光屏上测得的相干条纹间距分别记为ΔxA、ΔxB、ΔxC、ΔxD，则间距的大小关系为________（从大到小排列）．

（2）图甲为一从波源发出的连续简谐横波在t＝0时刻在x轴上的波形图象，图乙为横波中某一质点P的振动图象．若波源在t＝7s时刻将波的频率变为原来的4倍，振幅不变，求：

①质点P的平衡位置；

②质点P在0～14s时间内的振动路程．

解析：

（1）①根据产生全反射的条件，光必须从光密介质射入光疏介质，单色光在介质中的折射率越大，则发生全反射的入射临界角越小，所以C光线最先发生全反射．②在同一种介质中的折射率越大，则表示光线的频率越高，根据λ＝

知，频率高的光线其波长短，又Δx＝

λ，可知ΔxA>ΔxB>ΔxD>ΔxC.

（2）①从图甲可以得出：

若波向x轴正向传播，则质点P滞后波源起振，其初始振动方向应该与波的前端质点振动方向一致，根据“上坡下，下坡上”判断，则P点起振方向应该是向下，而根据图乙判断可知质点P在起振时，其振动方向是向上的，所以波应该是向x轴负方向传播的

从图甲可知波的波长为8m

从图乙可知波的周期为4s

所以波的传播速度v＝

＝2m/s

则图甲的8m处应该是波源所在位置，0m处在t＝0时刻是波的前端，经过3s波的前端传播到P点

根据x＝vt＝6m，所以P点平衡位置在x＝－6m处．

②根据图乙知道，质点P在第3s末才开始振动，所以0～14s时间内，P质点实际只参与了11s振动

前4s振动周期为4s，路程为4A＝80cm

后7s振动周期为1s，路程为28A＝560cm

0～14s内质点振动的总路程为640cm.

答案：

（1）①C　②ΔxA>ΔxB>ΔxD>ΔxC

（2）①x＝－6m处　②640cm

4．（2017·新课标全国卷Ⅱ）

（1）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样．若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（　　）

A．改用红色激光

B．改用蓝色激光

C．减小双缝间距

D．将屏幕向远离双缝的位置移动

E．将光源向远离双缝的位置移动

（2）

一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示．容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料．在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率．

解析：

（1）本题考查双缝干涉．由相邻两亮条纹间距Δx＝

λ可知，若要增大两相邻亮条纹的间距，应增大双缝与光屏间距离L、减小双缝间距d或增大照射光波长λ，而λ红>λ绿>λ蓝，故选项A、C、D正确．

（2）

设从光源发出直接射到D点的光线的入射角为i1，折射角为r1.在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点C，连接C，D，交反光壁于E点，由光源射向E点的光线，反射后沿ED射向D点．光线在D点的入射角为i2，折射角为r2，如图所示．设液体的折射率为n，由折射定律有

nsini1＝sinr1①

nsini2＝sinr2②

由题意知r1＋r2＝90°③

联立①②③式得n2＝

④

由几何关系可知sini1＝

＝

⑤

sini2＝

＝

⑥

联立④⑤⑥式得n＝1.55⑦

答案：

（1）ACD　

（2）1.55

5．（2017·新课标全国卷Ⅲ）

如图，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心，虚线OO′表示光轴（过球心O与半球底面垂直的直线）．已知玻璃的折射率为1.5.现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出（不考虑被半球的内表面反射后的光线）．求：

（1）从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；

（2）距光轴

的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离．

解析：

（1）如图，从底面上A处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i，当i等于全反射临界角iC时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l.

i＝iC①

设n是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有

nsiniC＝1②

由几何关系有sini＝

③

联立①②③式并利用题给条件，得l＝

R④

（2）设与光轴相距

的光线在球面B点发生折射时的入射角和折射角分别为i1和r1，由折射定律有

nsini1＝sinr1⑤

设折射光线与光轴的交点为C，在△OBC中，由正弦定理有

＝

⑥

由几何关系有∠C＝r1－i1⑦

sini1＝

⑧

联立⑤⑥⑦⑧式及题给条件得

OC＝

R≈2.74R⑨

答案：

（1）

R　

（2）

R（或2.74R）

6．（2017·长沙模拟）

（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，这是由于光的干涉造成的

B．光纤由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的小

C．在双缝干涉实验中，若将双缝中的一条挡住，其他条件均不改变，则仍然能在光屏上观察到明暗相间的条纹，只是条纹的宽窄和亮度的分布不再均匀了

D．涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色，说明增透膜增强了对淡紫色光的透射

E．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源、观察者间的相对运动没有关系

（2）一列简谐横波在t＝0.6s时刻的图象如图甲所示．该时刻P、Q两质点的位移均为－1cm，平衡位置为15cm处的A质点的振动图象如图乙所示．

①求该列波的波速v的大小和方向；

②求t＝0.6s到t＝1.2s时间内，A质点通过的路程s；

③求从t＝0.6s开始，质点P、Q第一次回到平衡位置的时刻t1、t2.

解析：

（1）水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，膜的上、下面作为反射面，这是由于光的干涉现象造成的，故A正确；光纤由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大，B错误；若将双缝中的一条挡住，其他条件均不改变，则变为单缝衍射，出现明暗相间的条纹，不过条纹的宽窄和亮度的分布不再均匀了，故C正确；涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色，是因为增透膜增强了中间频率可见光的透射，D错误；真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，E正确．

（2）①根据甲图知波长λ＝20m，由图乙知周期T＝1.2s，波速为v＝

＝

m/s

t＝0.6s时，A质点经过平衡位置向下运动知，波沿x轴正方向传播

②t＝0.6s到t＝1.2s，时间间隔为Δt＝

T，A质点通过的路程为s＝2A＝2×2cm＝4cm

③对质点P有t1＝t＋

＝0.7s

对质点Q有t2＝t＋

＝1.1s.

答案：

（1）ACE　

（2）①

m/s　波沿x轴正方向传播

②4cm　③0.7s　1.1s