专题检测卷专题八振动和波动 光及光的本性

温馨提示：此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看 比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。专题检测卷（十六）振动和波动光及光的本性（45分钟100分）1. （17分）（2013 西城区二模）铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一 定的间隙,匀速运行列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲击。由于每一 根钢轨长度相等,所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振 动。普通钢轨长为12.6m，列车固有振动周期为0.315 s。下列说法正确的是（）A. 列车的危险速率为40 m/sB. 列车过桥需要减速，是为了防止列车发生共振现象C. 列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的D. 增加钢轨的长度有利于列车高速运行（2）如图所示，由某种透明物质制成的百角三棱镜ABC，折射率为n, ZA=30O 一 细束光线在纸面内从O点射入棱镜,光线与AB面间法线的夹角为a ,通过观察此 时无光线从AC面射出，有光线垂直于BC从棱镜射出。稍减小a角，则可以观察 到有光线从AC面射出。求： 该透明物质的折射率n; 光线与AB面垂线间的夹角a的正弦值。2. （17分）（2013 宝鸡二模）（1）如图所示是一列简谐波在t=0时的波形图像，波 速为v=10m/s,此时波恰传到I点,下列说法中正确的是（）A. 此列波的周期为T=0.4sB. 质点B、F在振动过程中位移总是相等C. 质点I的起振方向沿y轴负方向D. 当t=5.1s时,x=10m的质点处于平衡位置处E. 质点A、C、E、G、I在振动过程中位移总是相同（2）（2013 新课标全国卷11）如图,三棱镜的横截面为百角三角形ABC, ZA=30，/B=60。一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜，在AC边发 生反射后从BC边的M点射出，若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等。求三棱镜的折射率;在三棱镜的AC边是否有光线透出?写出分析过程。（不考虑多次反射）3. （17 分）（2013 唐山二模）有一列简谐横波在弹性介质中 略六 沿x轴正方向以速率v=10m/s传播,某时刻的波形如图所示，把一o：土杯3此时刻作为零时刻，质点A的振动方程为y=m。（2） 一列沿x轴负方向传播的横波在t=0时的波形如图所示，已知t=0.7s时,P点第二次出现波峰。试计算：y/m 这列波的传播速度多大？ 从t=0时刻起，经多长时间Q点第一次出现波峰？ 当Q点第一次出现波峰时,P点通过的路程为多少？4. （24 分）（2013 -潍坊二模）如图所示，一个半径为R的透明球体放置在水平面上，一束蓝光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出，最后射到水平面上的C点。已知OA蛀,该球体对蓝光的折射率为5。则它从球面射出时的出射角。=;若换用一束紫光同样从A点射向该球体，则它从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比，位置（选填“偏左”“偏右”或“不变”）。（2）如图所示是一列简谐横波上A、B两质点的振动图像，两质点平衡位置间的距离乙x=4.0m,波长大于3.0 m,求这列波的传播速度。5.（25分）（1）如图所示，一列简谐波在均匀介质中传播，图甲表示t=0时刻的波形 图，图乙表示图甲中P质点从t=0时刻开始的振动图像，则这列波（）A. 从左向右传播B. 波的频率为2 HzC. 波速为4 m/sD. P质点和D质点在振动过程中同一时刻位移总相同(2) 一列简谐波在x轴上传播，其波形图如图所示，其中实线、虚线分别表示 t=0,t0.05s时的波形，求： 这列波的波速。 若波速为280m/s,其传播方向如何?此时质点P从图中位置运动至波谷位置的最短时间是多少？答案解析1. 【解析】选A、。火车在行驶过程中与铁轨间隙的碰撞，给火车施加了一 个周期性的驱动力，要使火车不发生危险，应使驱动力的周期远离火车的固有周 期，因固有周期T=0.315s,所以驱动力周期T=T=0.315s时使火车发生共振，振幅最大，最为危险，则由T=二得危险速度v=m= - ：=40m/s,所以A项正确。列车过桥 vT 0.315 s时应防止桥梁发生共振导致桥梁坍塌，而不是防止列车发生共振,基本的做法是 减小火车速度,所以B项错误。物体受迫振动时的振动频率总等于驱动力的频率, 与物体的固有频率无关，所以C项错误。增加铁轨的长度，使驱动力频率远离火 车的固有频率,是提高火车车速的一种措施，所以D项正确。由题意知光线恰好在AC面发生全反射,反射光线垂直于BC面从棱镜射出， 光路如图所示。设全反射临界角为C,由几何关系有：。=。=。2=60 ,又因sinC=_,解得n=-in3由几何关系有Y =30 ,由折射定律知n=!_1siny解得：sina=答案：(1)A、D (2)三己332. 【解析】选A、B、C。从图像中可以看出，波长为入=4m，周期T=0.4s,A 对;质点B、F是同处在波峰的两个点，它们的振动步调完全相同，在振动过程中 位移总是相等,B对;各点的起振方向都一样，此时I点刚起振且起振方向沿y轴 负方向，C对；当t=5.1s时,x=10m的质点处于负的最大位移处,D错;从图像中可 以看出质点A、C、E、G、I在该时刻的位移都是零，由于波的传播方向是向右的, 容易判断出质点A、E、I的速度方向是向下的,而质点C、G的速度方向是向上 的,因而这五个点的位移不总是相同,E错。(2)光路如图所示，设光线在P点的入射角为i,折射角为r,因光线平行AC射 入，所以i=60,由折射定律得，对于P处折射有sini二nsinr，对于M处折射有 nsinr=sini,所以 r=r,又 OO/AC,匕MNC=r,匕ANP=匕MNC=r,根据三角形 的外角等于不相邻的两内角之和，得r=30 ,所以n二二孔邑sinrA N C发生全反射的临界角C满足sinC=W,由图可知，在N处反射的入射角i 二 60,即sini 二所以入射角i C,符合发生全反射的条件，在AC边没有光线 透出。答案：(1)A、B、C (2)，乙 见解析3. 【解析】由题图读出波长和振幅，由波速公式v=Af求出频率，由=2nf 得出角速度，由于质点A开始时刻向下振动，故将相关数据代入y=-AsinE可得 答案。A=0.5m,二三二20 n ,所以 y=-0.5sin20 n tm(2)由图示：这列波的波长久二4m又：八 t二-T=0.7 s4得 T=0.4s由波速公式：v二二二三二10m/sT 0.4 s第一个波峰到Q点的距离为x=11m,振动传到Q点需2.5个周期，因质点起振方 向向上，第一次到达波峰再需-周期，故t=2.5T+-T=1.1s44 振动传到P点需一个周期，所以当Q点第一次出现波峰时,P点已振动了 2个周 24期，则P点通过的路程为s=2- x 4A=9A=0.9m。4答案：（1）-0.5sin20n t 10m/s 1.1 s 0.9 m 【方法技巧】横波的传播方向与质点的振动方向判断“三法”“上、下坡”法：沿着波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时 质点向上振动。fy/cm同侧法：质点的振动方向与波的传播方向在波的图像的同一侧。I。土一的传播方向质点振动方向微平移法：沿波的传播方向将波的图像进行一微小平移，再由x轴上某一位 置的两波形曲线上的点来判断。,y/cmV么5平移后的波形/时刻波形4. 【解析】根据OA三可知入射角为30 ,由折射定律可得它从球面射出时的 出射角0=60。若换用一束紫光同样从A点射向该球体，由于紫光的折射率大 于蓝光的折射率，则它从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比，位置 偏左。由振动图像可知,质点振动周期T=0.4s若该波从质点A传到质点B,取t=0时刻分析，质点A经平衡位置向上振动，质点B处于波谷,则x=n入+一入（n=0、1、2、3.） 4所以该波波长为入=一 m（n=0、1、2、3.） 4n+ 1 4n+ 1因为有入3.0m的条件，所以取n=0、1 当 n=0 时，入 i=16m,波速 V=?=40m/s 当 n=时，入 2=3.2m，波速 v2=8-0m/s 若该波从质点B传到质点A,取t=0时刻分析，质点A经平衡位置向上振动，质 点B处于波谷，Ax=n入+上入（n=0、1、2、3.）4所以该波波长为入=二=一 m（n=0、1、2、3.） 4n+3 4n4-3因为有入3.0m的条件，所以取n=0 当n=0时，入专m, 波速v?=坦m/s 答案：（1）60 偏左（2）见解析 【变式备选】（2013 长春二模）关于振动和波动，下列说法正确的是（）A. 单摆做简谐运动的周期与摆球的质量有关B. 部队过桥不能齐步走而要便步走，是为了避免桥梁发生共振现象C. 在波的干涉中，振动加强的点位移不一定始终最大D. 各种波均会发生偏振现象E. 只有横波才能发生干涉现象，纵波不能发生干涉现象 （2）如图所示,OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径,一 束由红光和紫光组成的复色光沿AO方向从真空斜射入玻璃次、C点为两单色光的射出点（设光线在B、C处未发生全反射）。已知从B点 射出的单色光由O到B的传播时间为t。 若OB、OC两束单色光在真空中的波长分别为入b、入c，试比较入b、入c的大小（不 必说明理由）； 求从C点射出的单色光由O到C的传播时间tc。【解析】选B、C。由T=2 n，-知,A错误;为防止桥的固有频率与人齐步走的 频率接近，发生共振,故要求便步走,B正确；振动加强点的振幅加大，但仍处于振 动之中，位移在不停变化,C正确；偏振是横波特有的现象,D错误;横波和纵波都 可以发生干涉现象，故E错误。由于OB偏折比OC偏折更多，所以入B入c。如图，作界面OD的法线MN,设圆柱体直径为由入射角为。，折射角分别为Ob、 0C,连接 DB、DC, 由折射定律得 n=C 日in :-%=气=二sin0E=sinOc所以tC=t答案：(1)B、C (2)入/入。t5. 【解析】选A、B。由振动图像可判断t=0时刻P质点是向下振动的，即在 简谐波图像上的P质点的振动方向是向下的，由此判定波是从左向右传播的,A正 确;质点P振动一个周期，波在介质中要传播一个波长，由振动图像看出，质点P 振动周期T=0.5s，则振动频率即波的频率f=2Hz,B正确；由波的图像可知，波长 入=6m，则波速为：vf f=12m/s,C错误；由于P、D两质点相距半个波长,在振动 过程中它们的振动步调总相反，位移和速度总是等大反向，故D错误。题目没有指明波的传播方向，因此有左、右传播方向两种可能性。若波向右传播，则在t=0.05s内传播的距离 x =(n+-)入，n=0、1、2、.4此时波速的通式为 v=(n+-) x_=(160n+40)m/s,t 40.05n=0、1、2、.若波向左传播，则在t=0.05s内传播的距离 x=(n+二)入，n=0、1、2、.4此时波速的通式为：v=(160n+120)m/s,n=0、1、2、.若波速v=280m/s ,在七=0.05s内传播的距离为 x=v t=280 x 0.05=14(m)=即传播方向向左。4由波形知，波再向左传 x=7m，可使P点第一次到达波谷位置 t，=s=2.5 x23010-2s 答案：(1)A、B (2)向右 v=(160n+40)m/s,n=0、1、2、 向左 v=(160n+120)m/s,n=0、1、2、.向左 2.5x10-2s【方法技巧】求波的多解问题的三种方法如果是由于时间的周期性，则应写出时间与周期的关系式；如果是由于空间的周期性，则应写出距离与波长的关系式；如果是由于双向性，则应分两种情况讨论。对于有限制条件的问题，要在解出通式以后再限制解,可避免漏解。关闭Word文档返回原板块