《2019版高考物理通用版二轮复习专题检测：（二十九） 振动和波、光、电磁波（选修3-4） Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高考物理通用版二轮复习专题检测：（二十九） 振动和波、光、电磁波（选修3-4） Word版含解析.pdf（6页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、专题检测（二十九）专题检测（二十九） 振动和波、光、电磁波（选修振动和波、光、电磁波（选修 3-4） 1(1)如图所示，如图所示，ABC 为一玻璃三棱镜的横截面，为一玻璃三棱镜的横截面，A30。一 束红光垂直 。一 束红光垂直 AB 边射入，从边射入，从 AC 边上的边上的 D 点射出，其折射角为点射出，其折射角为 60，则 玻璃对红光的折射率为 ，则 玻璃对红光的折射率为_。若改用蓝光沿同一路径入射， 则光线 在 。若改用蓝光沿同一路径入射， 则光线 在 D 点射出时的折射角点射出时的折射角_(选填 “小于” “等于” 或 “大于”选填 “小于” “等于” 或 “大于”)60。 (2)一列简
2、谐横波沿一列简谐横波沿x 方向传播，方向传播，t0 时刻的波形如图甲所示，时刻的波形如图甲所示，A、B、P 和和 Q 是介质 中的四个质点， 是介质 中的四个质点，t0 时刻波刚好传播到时刻波刚好传播到 B 点。质点点。质点 A 的振动图像如图乙所示，则：的振动图像如图乙所示，则： ()该波的传播速度是多大？该波的传播速度是多大？ ()从从 t0 到到 t1.6 s，质点，质点 P 通过的路程是多少？通过的路程是多少？ ()经过多长时间质点经过多长时间质点 Q 第二次到达波谷？第二次到达波谷？ 解析：解析：(1)根据光路的可逆性及折射率定义有根据光路的可逆性及折射率定义有 n；玻璃对蓝光的折射
3、率比对；玻璃对蓝光的折射率比对 sin 60 sin 30 3 红光的折射率大，入射角相同时，蓝光的折射角更大些。红光的折射率大，入射角相同时，蓝光的折射角更大些。 (2)()由题图甲可知该波的波长由题图甲可知该波的波长 20 m 由题图乙可知，该波的周期由题图乙可知，该波的周期 T0.8 s 传播速度传播速度 v 25 m/s。 T ()从从 t0 到到 t1.6 s 经过经过 2 个周期，质点个周期，质点 P 通过的路程通过的路程 s24A16 m。 ()质点质点 P、Q 平衡位置之间的距离平衡位置之间的距离 L85 m10 m75 m 由由 Lvt，解得，解得 t3 s 即经过即经过 3
4、 s 质点质点 Q 第一次到达波谷，故经过第一次到达波谷，故经过 3.8 s 质点质点 Q 第二次到达波谷。第二次到达波谷。 答案：答案：(1) 大于 大于 (2)()25 m/s ()16 m ()3.8 s3 2 (1)声波在空气中的传播速度为声波在空气中的传播速度为 340 m/s， 在钢铁中的传播速度为， 在钢铁中的传播速度为 4 900 m/s。一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音，分别经空气和 桥传到另一端的时间之差为 。一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音，分别经空气和 桥传到另一端的时间之差为1.00 s。桥的长度为。桥的长度为 _m。
5、若该声波在空气中的波长为。 若该声波在空气中的波长为，则 它在钢铁中 的波长为 ，则 它在钢铁中 的波长为 的的_倍。倍。 (2)某种柱状透明工艺品的截面形状如图中实线所示，某种柱状透明工艺品的截面形状如图中实线所示，AO、BO 为夹角是为夹角是 60的平面，底 部 的平面，底 部 ADB 是半径为是半径为 R 的圆弧面，其对应的圆心角也为的圆弧面，其对应的圆心角也为 60，圆心在，圆心在AOB 的角平分线的角平分线 OD 的 延长线上。一束单色平行光沿与 的 延长线上。一束单色平行光沿与 OA 面成面成 45角的方向斜向下射向角的方向斜向下射向 OA 面，经面，经 OA 面折射进 入该柱状介
6、质内，已知介质折射率为。 面折射进 入该柱状介质内，已知介质折射率为。2 ()通过计算说明在介质中经通过计算说明在介质中经 OA 面折射的光线的方向；面折射的光线的方向； ()要使底部弧面要使底部弧面 ADB 没有光线射出，没有光线射出，OA 面至少应该遮住多长的距离面至少应该遮住多长的距离(不考虑二次反 射 不考虑二次反 射)。 解析：解析：(1)设声波在钢铁中的传播时间为设声波在钢铁中的传播时间为 t，由，由 Lvt 知，知，340(t1.00)4 900t，解得，解得 t s，代入，代入 Lvt 中解得桥长中解得桥长 L365 m。声波在传播过程中频率不变，根据。声波在传播过程中频率不变
7、，根据 vf 知，知， 17 228 声波在钢铁中的波长声波在钢铁中的波长 。 4 900 340 245 17 (2)()由题意可知，光线在由题意可知，光线在 OA 面上的入射角面上的入射角 i45，由折射定律知：，由折射定律知： n sin i sin r 解得折射角解得折射角 r30 由几何关系知，折射光线平行于由几何关系知，折射光线平行于 OB。 ()光路图如图所示光路图如图所示 进入介质内的光线，在弧面进入介质内的光线，在弧面 ADB 上到达的位置越向左入射角越 大，假设光线射向 上到达的位置越向左入射角越 大，假设光线射向 M 点时，折射到弧面点时，折射到弧面 ADB 上上 P 点
8、时恰好发生全反 射，则 点时恰好发生全反 射，则 AM 为为 OA 面上应该遮住的部分面上应该遮住的部分 此时在弧面此时在弧面 ADB 上的入射角为上的入射角为 ，则，则 45 由几何关系得由几何关系得 15 过过 A 点作点作 PO的平行线的平行线 AN 与与 PM 的延长线相交于的延长线相交于 N 点，则四边形点，则四边形 ANPO为菱形， 在 为菱形， 在AMN 中，由几何关系得中，由几何关系得NMA120，MNA45 根据正弦定理根据正弦定理 AN sinNMA AM sinMNA 解得解得 AMR。 2 3 答案：答案：(1)365 (2)()折射光线平行于折射光线平行于 OB ()
9、R 245 17 2 3 3.(2019 届高三届高三哈尔滨模拟哈尔滨模拟)(1)多选多选一列沿一列沿 x 轴传播的简谐横波，轴传播的简谐横波，t 0 时刻的波形如图所示， 此时质点时刻的波形如图所示， 此时质点 P 恰在波峰， 质点恰在波峰， 质点 Q 恰在平衡位置恰在平衡位置 且向下振动。 再过且向下振动。 再过 0.5 s，质点，质点 Q 第二次到达波谷，下列说法中正确的是第二次到达波谷，下列说法中正确的是_。 A波沿波沿 x 轴负方向传播轴负方向传播 B波的传播速度为波的传播速度为 60 m/s C波的周期为波的周期为 0.2 s Dt0 至至 0.9 s 时间内质点时间内质点 P 通
10、过的路程为通过的路程为 1.8 m E1 s 末质点末质点 P 的位移是零的位移是零 (2)如图所示为等腰直角三棱镜如图所示为等腰直角三棱镜 ABC， 一组平行光线垂直斜面， 一组平行光线垂直斜面 AB 射 入。 射 入。 ()如果光线不从如果光线不从 BC、AC 面射出，求三棱镜的折射率面射出，求三棱镜的折射率 n 的范围；的范围； ()如果光线顺时针转过如果光线顺时针转过 60，即与，即与 AB 面成面成 30角斜向下，不考虑 反射光线的影响，当 角斜向下，不考虑 反射光线的影响，当 n 时，能否有光线从时，能否有光线从 BC、AC 面射出？面射出？3 解析：解析：(1)t0 时刻，质点时
11、刻，质点 Q 恰在平衡位置且向下振动，可知波沿恰在平衡位置且向下振动，可知波沿 x 轴负方向传播，选 项 轴负方向传播，选 项 A 正确；再过正确；再过 0.5 s，质点，质点 Q 第二次到达波谷，可得第二次到达波谷，可得0.5 s，T0.4 s，波的传播速度，波的传播速度 5T 4 为为 v m/s60 m/s，选项，选项 B 正确，正确，C 错误；错误；0.9 s2.25T，故，故 t0 至至 0.9 s 时间内质时间内质 T 24 0.4 点点 P 通过的路程为通过的路程为 2.254A90.2 m1.8 m，选项，选项 D 正确；正确；1 s2.5T，则，则 1 s 末质点末质点 P
12、的位移是的位移是0.2 m，选项，选项 E 错误。错误。 (2)()光线穿过光线穿过 AB 面后方向不变， 在面后方向不变， 在 BC、 AC 面上的入射角均为面上的入射角均为 45， 光线不从， 光线不从 BC、 AC 面射出面射出(即发生全反射即发生全反射)的条件为：的条件为： sin 451 n 解得解得 n。2 ()当当 n时，设全反射的临界角为时，设全反射的临界角为 C，3 sin C 3 3 折射光线如图所示，折射光线如图所示， 由由 n， sin 60 sin r 解得解得 r30 光线在光线在 BC 面的入射角面的入射角 15C，所以不能从，所以不能从 AC 面射出。面射出。
13、答案：答案：(1)ABD (2)()n ()只从只从 BC 面射出面射出2 4 (1)多选多选一列简谐横波沿一列简谐横波沿 x 轴正方向传播， 振幅为轴正方向传播， 振幅为 2 cm， 周期 为 ， 周期 为 T， 已知在， 已知在 t0 时刻波上平衡位置相距时刻波上平衡位置相距 40 cm 的两质点的两质点 a、 b 的位移 都是 的位移 都是 1 cm， 但运动方向相反， 其中质点， 但运动方向相反， 其中质点 a 沿沿 y 轴负方向运动，如图所轴负方向运动，如图所 示。下列说法正确的是示。下列说法正确的是_。 A该列简谐横波波长可能为该列简谐横波波长可能为 150 cm B该列简谐横波波
14、长可能为该列简谐横波波长可能为 12 cm C当质点当质点 b 的位移为的位移为2 cm 时，质点时，质点 a 的位移为负的位移为负 D在在 t时刻，质点时刻，质点 b 速度最大速度最大 5T 12 E质点质点 a、b 的速度始终大小相等，方向相反的速度始终大小相等，方向相反 (2)如图所示为某种透明材料制成的一柱形棱镜的横截面图，如图所示为某种透明材料制成的一柱形棱镜的横截面图，CD 是半径为是半径为 R 的四分之一圆弧面，圆心为的四分之一圆弧面，圆心为 O； 光线从； 光线从 AB 面上的面上的 M 点入 射，入射角为 点入 射，入射角为 ，光 进入棱镜后恰好在，光 进入棱镜后恰好在 BC
15、 面上的面上的 O 点发生全反射， 然后由 点发生全反射， 然后由 CD 面射出。已知面射出。已知 OB 段的长度为段的长度为 L，真空中的光速为，真空中的光速为 c。 求：。 求： ()透明材料的折射率透明材料的折射率 n； ()该光在透明材料内传播的时间该光在透明材料内传播的时间 t。 解析：解析：(1)根据题意，质点根据题意，质点 a、b 在波的图像中的位置可能情况如图所示。在波的图像中的位置可能情况如图所示。 有 有 k0.4 m，可得，可得 m，其中，其中 k 为大于等于为大于等于 0 的整数，波长最长为的整数，波长最长为 1.2 2 2 3 1.2 3k 1 m，选项，选项 A 错
16、误；当错误；当 k3 时，时，12 cm，选项，选项 B 正确；质点正确；质点 b 再经过再经过 T 位移为位移为2 cm(波波 1 6 峰位置峰位置)，质点，质点 a 再经过再经过T 到平衡位置，之后再经过到平衡位置，之后再经过 T 到波谷位置，选项到波谷位置，选项 C 正确 ；正确 ； tT 1 12 1 4 5 12 时，质点时，质点 b 经过平衡位置，速度最大，选项经过平衡位置，速度最大，选项 D 正确；两质点平衡位置间的距离等于半个波 长的奇数倍时速度才会始终等大反向，而 正确；两质点平衡位置间的距离等于半个波 长的奇数倍时速度才会始终等大反向，而 a、b 两质点平衡位置间的距离不等
17、于半个波长的 奇数倍，选项 两质点平衡位置间的距离不等于半个波长的 奇数倍，选项 E 错误。错误。 (2)()设光线在设光线在 AB 面的折射角为面的折射角为 r，光路如图所示，光路如图所示 根据折射定律得根据折射定律得 nsin sin r 设棱镜发生全反射的临界角为设棱镜发生全反射的临界角为 C， 由题意， 光线在， 由题意， 光线在 BC 面恰好发生 全反射， 可得 面恰好发生 全反射， 可得 sin C1 n 由几何知识可知，由几何知识可知，rC90 联立以上各式解得联立以上各式解得 n。1sin2 ()光在棱镜中的传播速度光在棱镜中的传播速度 vc n 由几何知识得，由几何知识得，M
18、OnL L sin C 该光在透明材料内传播的时间该光在透明材料内传播的时间 t。 MOR v 1 sin2 L 1 sin2R c 答案：答案：(1)BCD (2)() ()1sin2 1 sin2 L 1 sin2R c 5(2018太原高三段考太原高三段考)(1)多选多选据报道，台湾高雄市曾发生据报道，台湾高雄市曾发生 6.7 级地震，震源深度为级地震，震源深度为 15 km。如果该地震中的简谐横波在地球中匀速传播的速度大小为。如果该地震中的简谐横波在地球中匀速传播的速度大小为 4 km/s，已知波沿，已知波沿 x 轴正 方向传播，某时刻刚好传到 轴正 方向传播，某时刻刚好传到 N 处，
19、如图所示，则下列说法中正确的是处，如图所示，则下列说法中正确的是_。 A从波源开始振动到波源迁移到地面需要经过从波源开始振动到波源迁移到地面需要经过 3.75 s B从波传到从波传到 N 处开始计时，经过处开始计时，经过 t0.03 s 位于位于 x240 m 处的质点加速度最小处的质点加速度最小 C波的周期为波的周期为 0.015 s D波的图像上波的图像上 M 点此时速度方向沿点此时速度方向沿 y 轴负方向，经过一段极短的时间后动能减小轴负方向，经过一段极短的时间后动能减小 E从波传到从波传到 N 处开始，经过处开始，经过 0.012 5 s，M 点的波动状态传播到点的波动状态传播到 N
20、点点 (2)如图，等腰三角形如图，等腰三角形 ABC 为某透明介质的横截面，为某透明介质的横截面，ABAC，O 为为 BC 边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自 O 点以角点以角 i 入射， 第一次到达 入射， 第一次到达AB边恰好发生全反射。已知边恰好发生全反射。已知15，BC边长为边长为2L，该介质的折 射率为 。求： ，该介质的折 射率为 。求：2 ()入射角入射角 i； ()光 从 入 射 到 发 生 第 一 次 全 反 射 所 用 的 时 间 。 光 从 入 射 到 发 生 第 一 次 全 反 射 所 用 的 时 间 。 ( ( 设设光光在
21、在真真空空中中的的速速度度为为c， ，可可能能用用到到： ：sin 75 6 2 4 或或tan 152 3 ) ) 解析：解析：(1)波上的质点并不随波迁移，选项波上的质点并不随波迁移，选项 A 错误；由题意可知该波的周期为错误；由题意可知该波的周期为 T 60 4 103 s 0.015 s，从波传到，从波传到 x120 m 处开始计时，经过处开始计时，经过 t0.03 s，波向前传播的距离，波向前传播的距离 s4103 0.03 m120 m，位于，位于 x240 m 处的质点在平衡位置，加速度最小，选项处的质点在平衡位置，加速度最小，选项 B、C 正确 ； 由“上 下坡法”可得 正确
22、； 由“上 下坡法”可得 M 点的速度方向沿点的速度方向沿 y 轴负方向，正在往平衡位置运动，速度增大，动能增大， 选项 轴负方向，正在往平衡位置运动，速度增大，动能增大， 选项 D 错误；错误；M、N两点的平衡位置之间相距两点的平衡位置之间相距50 m，波从，波从M点传到点传到N点所需时间点所需时间t1 50 4 103 s0.012 5 s，选项，选项 E 正确。正确。 (2)()作出光路图如图所示， 根据全反射规律可知， 光线在作出光路图如图所示， 根据全反射规律可知， 光线在 AB 面上面上 P 点的入射角等于临界角点的入射角等于临界角 C，由折射定律得，由折射定律得 sin C1 n 代入数据得代入数据得 C45 设光线在设光线在 BC 面上的折射角为面上的折射角为 r，由几何关系得，由几何关系得 r30 由折射定律得由折射定律得 nsin i sin r 联立以上各式，代入数据得联立以上各式，代入数据得 i45。 ()在在OPB 中，根据正弦定理得中，根据正弦定理得 OP sin 75 L sin 45 设所用时间为设所用时间为 t，光线在介质中的传播速度为，光线在介质中的传播速度为 v，得，得 vtOP 又又 vc n 联立以上各式，代入数据得联立以上各式，代入数据得 tL。 6 2 2c 答案：答案：(1)BCE (2)()45 () L 6 2 2c