2021届高考物理二轮复习-专题七-第2讲-振动和波动-光作业.doc

2021届高考物理二轮复习 专题七 第2讲 振动和波动 光作业2021届高考物理二轮复习 专题七 第2讲 振动和波动 光作业年级：姓名：- 11 -第2讲 振动和波动 光(45分钟)基础题组专练1(2020高考全国卷)(1)在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有_。A雷雨天看到闪后电，稍过一会儿才能听到雷声B超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化C观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低D同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同E天文学上观察到双星(相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星)光谱随时间的周期性变化(2)一振动片以频率f做简谐振动时，固定在振动片上的两根细杆同步周期性地触动水面上a、b两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样。c是水面上的一点，a、b、c间的距离均为l，如图所示。已知除c点外，在ac连线上还有其他振幅极大的点，其中距c最近的点到c的距离为l。求：波的波长；波的传播速度。解析：(1)看到闪电后，过一会儿才能听到雷声，是光和声音在空气中传播速度不同造成的，A错误；探测器接收到的超声波频率发生变化，是由于血液发生流动，探测器与血液的观测点的距离发生变化引起的，可以用多普勒效应解释，B正确；观察者听到远去的列车发出的汽笛声音调变低是由于列车与观察者的距离发生变化引起的，可以用多普勒效应解释，C正确；声波在空气中和水中传播速度不同，是由于进入不同介质，波长发生变化引起的，D错误；观察者与双星的距离发生变化，接收到的频率发生变化，产生周期性变化的光谱，属于多普勒效应，E正确。(2)如图，设距c点最近的振幅极大的点为d点，a与d的距离为r1，b与d的距离为r2，d与c的距离为s，波长为，则r2r1由几何关系有r1lsr(r1sin 60)2(lr1cos 60)2联立式并代入题给数据得l波的频率为f，设波的传播速度为v，有vf联立式得v答案：(1)BCE(2)l2(1)图甲可以用来测定半圆柱形玻璃砖的折射率n，O是圆心，MN是法线；一束单色光线以入射角i30由玻璃砖内射向O点，折射角为，当入射角增大到也为时，恰好无光线从玻璃砖的上表面射出；让该单色光分别通过宽度不同的单缝a、b后，得到如图乙所示的衍射图样(光在真空中的传播速度为c)，则_。A此光在玻璃中的全反射的临界角为60B玻璃砖的折射率nC此光在玻璃砖中的传播速度为vD单缝b宽度较大E光的偏振现象说明光是一种纵波(2)简谐横波沿x轴传播，MN是x轴上两质点，图甲是质点N的振动图像，图乙中实线是t3 s时的波形，质点M位于x8 m处，虚线是经过t后的波形，图中两波峰间距离x7.0 m，求：波速大小和方向；时间t和从此刻算起M点的位移第一次到达2.5 cm 所需时间。解析：(1)根据折射定律有n，由题知，玻璃砖的全反射临界角等于，则有sin ，结合i30，解得n，45，故A错误，B正确。光在玻璃砖中的传播速度为vc，故C正确。由题图乙知，单色光通过单缝b后衍射现象较a不显著，所以单缝b宽度较大，故D正确。偏振是横波的特有现象，光的偏振现象说明光是一种横波，故E错误。(2)由题图甲可知，简谐运动的周期T6 s，由图乙可知，简谐横波的波长8 m故波速v m/s由题图甲可知，t3 s时N点沿y方向运动，所以简谐横波沿x轴负方向传播。由题意可知kxvt代入数据得t(6k5.25)s，其中k0，1，2，3，由题图乙可知，此刻M点正经过平衡位置向上运动，所以振动方程为yAsin tAAsinttt0.5 s。答案：(1)BCD(2) m/s沿x轴负方向t(6k5.25)s，其中k0，1，2，3，0.5 s3(2020高考全国卷)(1)如图，一列简谐横波平行于x轴传播，图中的实线和虚线分别为t0和t0.1 s时的波形图。已知平衡位置在x6 m处的质点，在0到0.1 s时间内运动方向不变。这列简谐波的周期为_s，波速为_m/s，传播方向沿x轴_(选填“正方向”或“负方向”)。(2)如图，一折射率为的材料制作的三棱镜，其横截面为直角三角形ABC，A90，B30。一束平行光平行于BC边从AB边射入棱镜，不计光线在棱镜内的多次反射，求AC边与BC边上有光出射区域的长度的比值。解析：(1)根据x6 m处的质点在0到0.1 s时间内运动方向不变，可知波沿x轴负方向传播，且0.1 s，得T0.4 s，由题图知波长4 m，则波速v10 m/s。(2)如图(a)所示，设从D点入射的光经折射后恰好射向C点，光在AB边上的入射角为1，折射角为2，由折射定律有sin 1nsin 2设从DB范围入射的光折射后在BC边上的入射角为，由几何关系得302由式并代入题给数据得230nsin 1所以，从DB范围入射的光折射后在BC边上发生全反射，反射光线垂直射到AC边，AC边上全部有光射出。设从AD范围入射的光折射后在AC边上的入射角为，如图(b)所示。由几何关系得902由式和已知条件可知nsin 1即从AD范围入射的光折射后在AC边上发生全反射，反射光线垂直射到BC边上。设BC边上有光线射出的部分为CF，由几何关系得CFACsin 30AC边与BC边有光出射区域的长度的比值为2答案：(1)0.410负方向(2)2能力题组专练4(1)图示为“用双缝干涉测光的波长”的实验装置，从左到右依次放置光源、红色滤光片、遮光筒、光屏。下列说法正确的是_。A、分别是双缝、单缝B减小双缝之间的距离，可以增大相邻暗条纹间的距离C先放上单缝和双缝，调节光源高度使光沿遮光筒轴线照在屏中心D若双缝的间距为d，与光屏的间距为l，用测微目镜测出6条红色条纹间的距离为a，则该红光的波长E假若把此装置置于某液体中测量某单色光的波长，测得结果要比在真空中测得该光的波长短(2)在图甲中，轻弹簧上端固定，下端系一质量为m0.2 kg的小球，现让小球在竖直方向上做简谐运动，小球从最高点释放时开始计时，小球相对平衡位置的位移y随时间t按正弦规律变化，如图乙所示。取g10 m/s2。写出小球相对平衡位置的位移y的表达式；求09.2 s内小球的总路程L，并指出t9.2 s时小球的位置。解析：(1)光源产生的光经滤光片变成单色光，通过单缝成为线光源，经过双缝获得相干波源，、分别是单缝、双缝，A错误；由x知，要增大相邻暗条纹间的距离，可减小双缝之间的距离d或增大双缝到屏的距离l，B正确；先不放单缝和双缝，调节光源高度使光沿遮光筒轴线照在屏中心，然后再放上单缝和双缝，调节其位置使光屏上出现干涉条纹，C错误；相邻两条红色条纹间的距离x，又x，得该红光的波长，D正确；假若把此装置置于某种液体中，由于液体的折射率大于1，所以结果将比在真空中测得该光的波长短，E正确。(2)由题图乙可知，周期T0.8 s振幅A0.1 m小球相对平衡位置的位移yAcos t即y0.1cost m。n1109.2 s内小球的总路程Ln4A解得L4.6 mt9.2 s时小球处于最低点。答案：(1)BDE(2)y0.1cost m4.6 m小球处于最低点5(2020广东佛山高三二模)(1)如图所示，某种复合光经过半圆形玻璃砖后分成a、b两束，光束a与法线的夹角为60，光束b与法线的夹角为45，则玻璃对a、b两种光的折射率之比nanb_；若复合光的入射角增大至37，则a光束射出玻璃砖时与原法线的夹角为 _；若用a、b两束光照射同一双缝干涉装置，测量a、b两束光的相邻亮条纹间距之比为xaxb，a、b两束光的频率之比fafb_。(2)同一种均匀介质中沿x轴正方向传播的简谐横波上有两个质点M和N，其平衡位置分别是xM10 cm和xN22 cm。t114 s时刻，M离开平衡位置的位移是2 cm，N在波峰；t216 s时刻，质点M第一次回到平衡位置；t320 s时刻，质点N第一次回到平衡位置。求：简谐横波的波长；质点M离开平衡位置的位移y与时刻t的关系式。解析：(1)根据n可得na，nb则nanba光的临界角为sin Ca0.5774 s)。答案：(1)37xbxa(2)72 cmy6(2020高考全国卷)(1)用一个摆长为80.0 cm的单摆做实验，要求摆动的最大角度小于5，则开始时将摆球拉离平衡位置的距离应不超过_cm(保留一位小数)。(提示：单摆被拉开小角度的情况下，所求的距离约等于摆球沿圆弧移动的路程。)某同学想设计一个新单摆，要求新单摆摆动10个周期的时间与原单摆摆动11个周期的时间相等。新单摆的摆长应该取为_cm。(2)直角棱镜的折射率n1.5，其横截面如图所示，图中C90，A30。截面内一细束与BC边平行的光线，从棱镜AB边上的D点射入，经折射后射到BC边上。光线在BC边上是否会发生全反射？说明理由；不考虑多次反射，求从AC边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。解析：(1)设摆球离平衡位置的最大距离为s，摆线长为l，s近似等于摆球沿圆弧的长度，由2，解得s7.0 cm。设新单摆周期为T，原单摆周期为T，则解得l96.8 cm。(2)如图，设光线在D点的入射角为i，折射角为r。折射光线射到BC边上的E点。设光线在E点的入射角为，由几何关系，有90(30r)60根据题给数据得sin sin 60即大于全反射临界角，因此光线在E点发生全反射。设光线在AC边上的F点射出棱镜，光线的入射角为i，折射角为r，由几何关系、反射定律及折射定律，有i30i90sin insin rnsin isin r联立式并代入题给数据，解得sin r由几何关系，r即AC边射出的光线与最初的入射光线的夹角。答案：(1)7.096.8(2)会理由见解析