《2019年高考物理冲刺大二轮练习：专题八 选修3－4 振动和波 光学 专题跟踪训练17 Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年高考物理冲刺大二轮练习：专题八 选修3－4 振动和波 光学 专题跟踪训练17 Word版含解析.pdf（11页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、专题跟踪训练专题跟踪训练(十七十七) 1 (2018全国卷全国卷)(1)如图， 如图， 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_(填“小于”“等于” 或“大于” 填“小于”“等于” 或“大于”)60. (2)一列简谐横波在一列简谐横波在 t s 时的波形图如图时的波形图如图(a)所
2、示，所示，P、Q 是介是介 1 3 质中的两个质点图质中的两个质点图(b)是质点是质点 Q 的振动图象求的振动图象求 波速及波的传播方向；波速及波的传播方向； 质点质点 Q 的平衡位置的的平衡位置的 x 坐标坐标 解析解析 (1)根据题述和题图可知， 折射角根据题述和题图可知， 折射角 i60， 入射角， 入射角 r30， 由折射定律可得，玻璃对红光的折射率 ， 由折射定律可得，玻璃对红光的折射率 n.若改用蓝光沿同若改用蓝光沿同 sini sinr 3 一路径入射， 由于玻璃对蓝光的折射率大于玻璃对红光的折射率， 则一路径入射， 由于玻璃对蓝光的折射率大于玻璃对红光的折射率， 则 光线在光线
3、在 D 点射出时的折射角大于点射出时的折射角大于 60. (2)由图由图(a)可以看出，该波的波长为可以看出，该波的波长为 36 cm 由图由图(b)可以看出，周期为可以看出，周期为 T2 s 波速为波速为 v 18 cm/s T 由图由图(b)知，当知，当 t s 时，时，Q 点向上运动，结合图点向上运动，结合图(a)可得，波沿可得，波沿 x 1 3 轴负方向传播轴负方向传播 设质点设质点 P、 Q 平衡位置的平衡位置的 x 坐标分别为坐标分别为 xP、 xQ.由图由图(a)知，知， x0 处处 y Asin(30)，因此，因此 xP3 cm A 2 30 360 由图由图(b)知，在知，在
4、 t0 时时 Q 点处于平衡位置，经点处于平衡位置，经 t s，其振动，其振动 1 3 状态向状态向 x 轴负方向传播至轴负方向传播至 P 点处，由此及式有点处，由此及式有 xQxPvt6 cm 由式得，质点由式得，质点 Q 的平衡位置的的平衡位置的 x 坐标为坐标为 xQ9 cm 答案答案 (1) 大于 大于 (2)18 cm/s x 轴负方向轴负方向3 xQ9 cm 2(2018全国卷全国卷)(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 4900 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，
5、 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)如图， 如图， ABC 是一直角三棱镜的横截面， 是一直角三棱镜的横截面， A90， ， B60. 一细光束从一细光束从 BC 边的边的 D 点折射后， 射到点折射后， 射到 AC 边的边的 E 点， 发生全反射后点， 发生全反射后 经经 AB 边的边的 F 点射出点射出EG 垂直于垂直于 AC 交交 B
6、C 于于 G，D 恰好是恰好是 CG 的 中点不计多次反射 的 中点不计多次反射 求出射光相对于求出射光相对于 D 点的入射光的偏角；点的入射光的偏角； 为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？ 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 t1、传播速度为、传播速度为 v1，在 空气中的传播时间为 ，在 空气中的传播时间为 t2、传播速度为、传播速度为 v2，桥长为，桥长为 l，则，则 lv1t1v2t2， 而 ， 而 t2t11.00 s，代入数据解得，代入数据解得 l365 m又又 ，声波频率不变， ，声波频率不
7、变， v f 所以，得所以，得 钢 钢 空 空 . 钢 钢 空 空 v1 v2 v1 v2 245 17 (2)光线在光线在 BC 面上折射，由折射定律有面上折射，由折射定律有 sini1nsinr1 式中，式中，n 为棱镜的折射率，为棱镜的折射率，i1和和 r1分别是该光线在分别是该光线在 BC 面上的入 射角和折射角光线在 面上的入 射角和折射角光线在 AC 面上发生全反射，由反射定律有面上发生全反射，由反射定律有 i2r2 式中式中 i2和和 r2分别是该光线在分别是该光线在 AC 面上的入射角和反射角面上的入射角和反射角 光线在光线在 AB 面上发生折射，由折射定律有面上发生折射，由折
8、射定律有 nsini3sinr3 式中式中 i3和和 r3分别是该光线在分别是该光线在 AB 面上的入射角和折射角面上的入射角和折射角 由几何关系得由几何关系得 i2r260，r1i330 F 点的出射光相对于点的出射光相对于 D 点的入射光的偏角为点的入射光的偏角为 (r1i1)(180i2r2)(r3i3) 由式得由式得 60 光线在光线在 AC 面上发生全反射，光线在面上发生全反射，光线在 AB 面上不发生全反射， 有 面上不发生全反射， 有 nsini2nsinCnsini3 式中式中 C 是全反射临界角，满足是全反射临界角，满足 nsinC1 由式知，棱镜的折射率由式知，棱镜的折射率
9、 n 的取值范围应为的取值范围应为 n2 2 3 3 答案答案 (1)365 (2)60 n2 245 17 2 3 3 3(2018武汉武昌区调研武汉武昌区调研)(1)(多选多选)已知在已知在 t1时刻简谐横波的波 形如图中实线所示， 在 时刻简谐横波的波 形如图中实线所示， 在 t2时刻该波的波形图如图中虚线所示，时刻该波的波形图如图中虚线所示， t2t1 0.1 s波速、周期分别用波速、周期分别用 v 和和 T 表示，则由图可知表示，则由图可知_ A若这列简谐横波是向右传播的，则波速一定为若这列简谐横波是向右传播的，则波速一定为 20 m/s B若这列简谐横波是向左传播的，则波速可能为若
10、这列简谐横波是向左传播的，则波速可能为 40 m/s C若若 Tt2t12T、且质点、且质点 P 在在 t1时刻的瞬时速度方向向上， 则波速为 时刻的瞬时速度方向向上， 则波速为 100 m/s D若若 Tt2t12T、且质点、且质点 Q 在在 t1时刻的瞬时速度方向向上， 则波速为 时刻的瞬时速度方向向上， 则波速为 80 m/s E从从 t1时刻计时，经时间时刻计时，经时间 tT，质点，质点 R 运动的路程为运动的路程为 6 m (2)学校水平地面上两幢相同高度的教学楼学校水平地面上两幢相同高度的教学楼 A 和和 B 相距较近，白 天 相距较近，白 天 B 楼对楼对 A 楼有阳光遮挡，某时
11、刻沿楼有阳光遮挡，某时刻沿 B 楼楼顶边缘照射的太阳光恰 好落在 楼楼顶边缘照射的太阳光恰 好落在 A 楼的楼的 C 点，已知点，已知 C 与与 A 楼楼顶的高度差为楼楼顶的高度差为 h6 m，A3 与与 B 楼间距为楼间距为 d18 m，截面如图所示在，截面如图所示在 B 楼楼顶边缘安置一个 底面为扇形的透明柱体，扇形的半径为 楼楼顶边缘安置一个 底面为扇形的透明柱体，扇形的半径为 R m、圆心角为、圆心角为 150，3 圆心在楼顶边缘， 扇形柱体的一个侧面紧贴竖直墙壁， 这样就可以使圆心在楼顶边缘， 扇形柱体的一个侧面紧贴竖直墙壁， 这样就可以使 A 楼楼 C 点下方一定区域在此时获得光照
12、则安装了上述透明柱体后 可使此时刻的太阳光最大能到达 点下方一定区域在此时获得光照则安装了上述透明柱体后 可使此时刻的太阳光最大能到达 C 点正下方多大距离处？点正下方多大距离处？(可将太阳 光当成平行单色光处理，且光在该透明柱体中的折射率为 可将太阳 光当成平行单色光处理，且光在该透明柱体中的折射率为 n， 2 3 3 结果可用根式表示结果可用根式表示) 解析解析 (1)由题图可知该波的波长由题图可知该波的波长 6 m，若该波向右传播， 则波由实线变为虚线经历 ，若该波向右传播， 则波由实线变为虚线经历 0.1 sT(n0,1,2,3，)，解得，解得 T (n 1 3) s， 则 波 速 为
13、， 则 波 速 为 v m/s 20(3n 1) m/s(n 0.3 3n 1 T 6 0.3 3n 1 0,1,2,3，)，当，当 n0 时，波速大小为时，波速大小为 20 m/s，为最小的速度，为最小的速度，A 错 误；若该波向左传播，则波由实线变为虚线经历 错 误；若该波向左传播，则波由实线变为虚线经历 0.1 sT(n (n 2 3) 0,1,2,3，)， 解得， 解得T s， 则波速为， 则波速为v m/s20(3n 0.3 3n 2 T 6 0.3 3n 2 2) m/s，当，当 n0 时，波速大小为时，波速大小为 40 m/s，B 正确；若正确；若 P 点在点在 t1时刻 的瞬时
14、速度方向向上，则该波向左传播，如果 时刻 的瞬时速度方向向上，则该波向左传播，如果 T0.1 s2T，则，则 0.05 sT0.1 s，则，则 n1 时，时，T0.06 s，则波速，则波速 v m/s100 T 6 0.06 m/s，C 正确；若正确；若 Q 点在点在 t1时刻的瞬时速度方向向上，则该机械波向 右传播， 如果 时刻的瞬时速度方向向上，则该机械波向 右传播， 如果 T0.1 s2T， 则， 则 n1 时时 T0.075 s， 则波速， 则波速 v T 6 0.075 m/s80 m/s，D 正确；从正确；从 t1时刻计时，经时刻计时，经 tT 质点质点 R 运动的路程为 振幅的
15、运动的路程为 振幅的 4 倍，即路程为倍，即路程为 8 cm，E 错误错误 (2)如图所示，设太阳光与水平方向夹角为如图所示，设太阳光与水平方向夹角为 ，有，有 tanh d 得得 30 光线在光线在 E 点恰好发生全反射，设临界角为点恰好发生全反射，设临界角为 C 由全反射知识知由全反射知识知 sinC ，得 ，得 C60 1 n 由几何关系知由几何关系知 |OF| R cos C 解得解得|OF|2 m 设可以使太阳光到达距设可以使太阳光到达距 C 点点 H 处，则有处，则有 hH(d|OF|)tanOFE 又又OFEC60 解得解得 H10 m3 答案答案 (1)BCD (2)10 m3
16、 4(2018广州综合测试广州综合测试(一一)(1)甲、乙两列简谐横波沿甲、乙两列简谐横波沿 x 轴传播 时相遇， 轴传播 时相遇，t0 时，甲、乙的波动图象分别如图中实线、虚线所示已 知两列波的波速大小相等，则甲的周期 时，甲、乙的波动图象分别如图中实线、虚线所示已 知两列波的波速大小相等，则甲的周期_乙的周期乙的周期(选填“等 于 选填“等 于”、“大于、“大于”或“小于或“小于”)； 若甲的周期为； 若甲的周期为 0.5 s，则，则 t0.75 s 时，时，x4 m 处为处为_(选填“零” 、“正值”或“负值”选填“零” 、“正值”或“负值”) (2)如图， 半圆柱形玻璃砖截面的直径如图
17、， 半圆柱形玻璃砖截面的直径 AOB 长为长为 d20 cm， 玻璃 的折射率为 ， 玻璃 的折射率为 n，该截面内有一束平行光线以，该截面内有一束平行光线以 45角入射到角入射到 AB 面面2 上，部分光线经折射后从半圆柱面射出上，部分光线经折射后从半圆柱面射出(不考虑多次反射不考虑多次反射)求：求： 由圆心由圆心 O 点入射的光线经玻璃砖偏折后的出射方向相对于初 始入射方向的偏角； 点入射的光线经玻璃砖偏折后的出射方向相对于初 始入射方向的偏角； 该截面中玻璃砖有光线出射的圆弧长度该截面中玻璃砖有光线出射的圆弧长度 解析解析 (1)由波动图象可知， 甲波的波长为由波动图象可知， 甲波的波长
18、为 甲 甲 4 m， 乙波的波 长为 ， 乙波的波 长为 乙 乙 6 m 由于两列波的波速大小相等， 则有， 由于两列波的波速大小相等， 则有， 甲 甲 T甲 甲 乙 乙 T乙 乙 T甲 甲 T乙 乙 甲 甲 乙 乙 ，所以甲的周期 ，所以甲的周期 T甲 甲小于乙的周期 小于乙的周期 T乙 乙若甲波的周期为 若甲波的周期为 T甲 甲 0.5 2 3 s，乙波的周期为，乙波的周期为 T乙 乙 0.75 s，则，则 t0.75 s 时，甲波引起时，甲波引起 x4 m 处 质点的位移为 处 质点的位移为 0， 乙波引起， 乙波引起 x4 m 处质点的位移为负值， 所以处质点的位移为负值， 所以 t0
19、.75 s 时，时，x4 m 处质点的位移为负值处质点的位移为负值 (2)入射角入射角 i45，由，由 n得折射角得折射角 r30 sini sinr 2 由由 O 点入射的光线经玻璃砖点入射的光线经玻璃砖 AB 面折射后的偏转角度面折射后的偏转角度 ir 15 此折射光线沿玻璃砖的半径方向， 又沿直线射出半圆面， 该光线 总偏转角度即 此折射光线沿玻璃砖的半径方向， 又沿直线射出半圆面， 该光线 总偏转角度即 15 由由 sinC ，得临界角 ，得临界角 C45 1 n 则透射光范围为则透射光范围为 EF 段，如答图所示段，如答图所示MEONFO45 AOE180MEO(90r)75 BOF
20、180NFO(90r)15 则则EOF180AOEBOF90 该截面中半圆柱面能被照亮部分的圆弧长度为该截面中半圆柱面能被照亮部分的圆弧长度为15.7 cm d 4 答案答案 (1)小于 负值 小于 负值 (2)15 15.7 cm 5 (2018福州质检福州质检)(1)(多选多选)一列简谐横波在一列简谐横波在 x 轴上传播， 波中轴上传播， 波中 A、 B 两质点平衡位置间的距离为两质点平衡位置间的距离为 1.0 m， 且小于一个波长， 如图甲所示， 且小于一个波长， 如图甲所示， A、B 两质点振动图象如图乙所示，由此可知两质点振动图象如图乙所示，由此可知_ A波中任意质点在一个周期内通过
21、的路程为波中任意质点在一个周期内通过的路程为 8 cm B若该波沿若该波沿 x 轴负方向传播，则波长为轴负方向传播，则波长为 4 m C若波速为若波速为 1.0 m/s，则该波沿，则该波沿 x 轴正方向传播轴正方向传播 D在在 0.51.5 s 间，间，A、B 两质点的路程相等两质点的路程相等 Et1.5 s 时，时，A、B 两质点的振动速度都相同两质点的振动速度都相同 (2)如图所示，置于空气中一透明正立方体截面如图所示，置于空气中一透明正立方体截面 ABCD，BC 面和面和 CD 面均镀银，面均镀银，P、M、Q、N 分别为分别为 AB 边、边、BC 边、边、CD 边、边、AD 边 的中点从
22、光源 边 的中点从光源 S 发出一条光线发出一条光线 SP 与与 PA 面的夹角成面的夹角成 30，经折射、 反射后从 ，经折射、 反射后从 N 点射出， 刚好回到点射出， 刚好回到 S 点点 (计算中可能会用到计算中可能会用到1.41，26 2.45，sin150.26) 画出光路图，并求出立方体的折射率画出光路图，并求出立方体的折射率 n； 已知光在空气中的速度近似等于真空中的速度已知光在空气中的速度近似等于真空中的速度 c，正方形，正方形 ABCD 的边长为的边长为 a，求该光线从，求该光线从 S 点发出后回到点发出后回到 S 点的时间点的时间 解析解析 (1)由图象可知， 该简谐横波的
23、振幅是由图象可知， 该简谐横波的振幅是 2 cm， 周期是， 周期是 4 s， 因此波中任意质点在一个周期内通过的路程为 ， 因此波中任意质点在一个周期内通过的路程为 8 cm，选项，选项 A 正确； 若该波沿 正确； 若该波沿 x 轴负方向传播，该波由轴负方向传播，该波由 B 点传至点传至 A 点经历 个波长，即波点经历 个波长，即波 3 4 长为长为 m，选项，选项 B 错误；若波速为错误；若波速为 1 m/s，则，则 A、B 间用时间用时 1 s，即，即 4 3 经过四分之一周期，则该波沿经过四分之一周期，则该波沿 x 轴正方向传播，选项轴正方向传播，选项 C 正确；由振 动图象知 正确
24、；由振 动图象知 SBSA，选项，选项 D 错误 ；错误 ； A、B 是同一简谐横波上的振动质点， 在 是同一简谐横波上的振动质点， 在 t1.5 s 时两质点的振动速度大小和方向均相同，选项时两质点的振动速度大小和方向均相同，选项 E 正确正确 (2)根据题意作出光路图，光线在根据题意作出光路图，光线在 P 点发生折射时，入射角为点发生折射时，入射角为 60，折射角为，折射角为 45 故透明物体的折射率故透明物体的折射率 n1.225 sin60 sin45 6 2 连接连接 PN，由几何关系可得，由几何关系可得 PN、PM、QN、QM 的长均为的长均为a 2 2 PSN30，SNSP PN 2 sin15 光在透明物体中的速度光在透明物体中的速度 vc n 光在透明物体中传播所用的时间光在透明物体中传播所用的时间 t1PM QMQN v 光在透明物体外传播所用的时间光在透明物体外传播所用的时间 t2SP SN c 故光从故光从 S 点发出到射回点发出到射回 S 点所经历的总时间点所经历的总时间 tt1t25.30a c 答案答案 (1)ACE (2)图见解析 图见解析 1.225 5.30a c