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专题限时集训(十六)振动和波动光及光的本性(建议用时：40分钟)1(1)(5分)对如图10所示的图片、示意图或实验装置图，下列判断准确无误的是_(选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分)图10A甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”B乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度C丙图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是半波长的的偶数倍，则P处是亮纹D丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现竖直干涉条纹E戊图是振动图象，其振幅为8 cm，振动周期为4 s(2)(10分)如图11所示，ABC为一直角三棱镜的截面，一束单色平行光束斜射向AB面，经三棱镜折射后在AC面水平平行射出以图中三条光线代表光束，画出三条光线经棱镜折射的光线示意图；若棱镜的折射率为，求入射光线与AB面的夹角.图11【解析】(1)题图甲是小孔衍射的图样，但不是“泊松亮斑”，故A错题图丁是薄膜干涉现象的实验装置图，但其干涉条纹应为水平的，故D错(2)光路图如图甲所示甲乙由图乙可知nn又n解得30由图中几何关系可知30解得60则30.【答案】(1)BCE(2)见解析302(1)(5分)一列简谐横波沿x轴正向传播，t0时的波的图象如图12所示，质点P的平衡位置在x8 m处该波的周期T0.4 s下列说法正确的是_(选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分每选错1个扣3分，最低得分为0分)图12A该列波的传播速度为20 m/sB在01.2 s内质点P经过的路程是24 mCt0.6 s时质点P的速度方向沿y轴正方向Dt0.7 s时质点P位于波谷E质点P的振动方程是y10sin 5t(cm)(2)(10分)一湖面上有一伸向水面的混凝土观景台，图13所示是其截面图，观景台下表面恰好和水面相平，A为观景台右侧面在湖底的投影，水深h4 m在距观景台右侧面x4 m处有一可沿竖直方向移动的单色点光源S，在该光源从距水面高3 m处向下移动到接近水面的过程中，观景台水下被照亮的最远距离为AC，最近距离为AB，且AB3 m求：图13该单色光在水中的折射率；AC的距离【解析】(1)由波的图象易知，8 m，由v20 m/s，选项A正确；s4A1.2 m，选项B错误；沿波的传播方向，“上坡下，下坡上”，故t0时质点P的运动方向沿y轴正方向，经过0.6 s，相当于T，再次回到平衡位置，速度方向沿y轴负方向，选项C错误；经过0.7 s，相当于T，质点P运动到波谷位置，选项D正确；角速度，质点P的振动方程y10sin t(cm)10sin t(cm)10sin 5t(cm)，选项E正确(2)如图所示，点光源S在距水面高3 m处发出的光在观景台右侧面与水面交接处折射到水里时，被照亮的距离为最近距离AB，则：由于n所以，水的折射率n.点光源S接近水面时，光在观景台右侧面与水面交接处折射到水里时，被照亮的距离为最远距离AC，此时，入射角为90，折射角为临界角C则：n解得：AC m(或AC4.5 m)【答案】(1)ADE(2)4.5 m3(2016长春市质检)(1)(5分)如图14甲所示的弹簧振子(以O点为平衡位置在B、C间振动)，取水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移的正方向，得到如图乙所示的振动曲线，由曲线所给的信息可知，下列说法正确的是_(选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分)甲乙图14At0时，振子处在B位置B振子振动的周期为4 sCt4 s时振子相对平衡位置的位移为10 cmDt2.5 s时振子相对平衡位置的位移为5 cmE如果振子的质量为0.5 kg，弹簧的劲度系数为20 N/cm，则振子的最大加速度大小为400 m/s2(2)(10分)如图15所示为一透明的圆柱体的横截面，其半径为R，透明圆柱体的折射率为n，AB是一条直径今有一束平行光沿平行AB方向射向圆柱体求：经透明圆柱体折射后，恰能经过B点的入射光线的入射点到AB的垂直距离图15【解析】(1)由题图乙可知零时刻振子位移为10 cm，则所对应的位置为B，故A正确由题图乙可知振子振动周期为4 s，故B正确t4 s时，振子偏离平衡位置的位移为10 cm，故C错误t2.5 s时振子的位移由y10 cos 可知为5 cm，故D错误当振子偏离平衡位置最大时，振子受合力最大，产生的加速度也最大，由Fkxma，所以a m/s2400 m/s2，故E正确(2)设入射角为i，折射角为r，入射光线离AB的距离为h，由折射定律：n由几何关系：sin i，sin r解得：cos r，sin r又因为：sin i2sin rcos r解得：h.【答案】(1)ABE(2)4(1)(5分)关于光现象及其应用，下列说法正确的是_(选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分)A白光只有通过三棱镜的折射，才能产生光的色散现象B光经过大头针尖儿时，大头针尖儿边缘轮廓会模糊不清，这是光的衍射现象C光导纤维利用全反射的原理，其内芯的折射率大于外套的折射率D拍摄玻璃橱窗中的物品时，为消除玻璃表面反射光的干扰，需要在照相机镜头前加装偏振片，该装置利用的是薄膜干涉原理E利用光的干涉现象可以检查平面的平整度(2)(10分)一列简谐横波，沿波的传播方向依次有P、Q两点，平衡位置相距5.5 m，其振动图象如图16所示，实线为P点的振动图象，虚线为Q点的振动图象图16如图17是t0时刻波形的一部分，若波沿x轴正向传播，试在给出的波形上用黑点标明P、Q两点的位置，并写出P、Q两点的坐标(横坐标用表示)；求波的最大传播速度图17【解析】(2)正确标出P、Q两点的位置如图所示P(0,0)由题意可求得Q点离开平衡位置振动的时间，0.050.1sint，解得t s，波从O点传播到Q点的时间为s，则Q点的横坐标为，即Q.由图象可知，该波的周期T1 s由P、Q的振动图象可知，P、Q之间的距离是5.5 m当n0时，值最大此时对应波速最大，v6 m/s【答案】(1)BCE(2)见解析图P(0,0)、Q6 m/s5(1)(5分)光纤是现代通讯普遍使用的信息传递媒介，现有一根圆柱形光纤，光信号从光纤一端的中心进入，并且沿任意方向进入的光信号都能传递到另一端下列说法正确的有_(填正确答案标号选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分每选错1个扣3分，最低得分为0分)图18A光从空气进入光纤时传播速度变小B光导纤维利用了光的偏振原理C光导纤维利用了光的全反射原理D光纤材料的折射率可能为1.2E光纤材料的折射率可能为(2)(10分)如图19所示，一列简谐横波在沿x轴方向传播的过程中，波形由实线变为虚线用时t0.5 s，假设该列波的周期为T，并且满足3Tt4T.图19(i)求此列波传播速度的可能值(ii)如果没有3Tt4T的限制，且波的传播速度为v74 m/s，判断此列波的传播方向. 【导学号：37162089】【解析】(1)光从空气进入光纤时传播速度变小，A正确；光导纤维利用了光的全反射原理，B错误，C正确；设光的入射角为i，折射角为r，根据折射定律得n，当入射角i趋于90时，折射角r最大，此时光在内侧面的入射角最小，只要能保证此时光在侧面恰好发生全反射，即能保证所有入射光都能发生全反射，即sin(90r)，联立可得n，只要折射率大于或等于就能使所有的光都能发生全反射，E正确，D错误(2)()当该简谐横波沿x轴正方向传播时，传播时间tk1TT(k10,1,2，)由于3Tt4T，因此k13，故t3TT由波形图知8 m，波速v，解得v54 m/s当该简谐横波沿x轴负方向传播时，传播时间tk2TT(k20,1,2，)由3Tt4T可知k23故t3TT，波速v，解得v58 m/s.()波速大小为74 m/s时，波在t时间内传播的距离xvt740.5 m37 m4，所以波沿x轴负方向传播【答案】(1)ACE(2)(i)54 m/s或58 m/s()负方向6(1)(5分)如图20所示，一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射向一上下表面平行的厚玻璃砖的上表面，得到三束光线、，若玻璃砖的上下表面足够宽，下列说法正确的是_(填正确答案标号选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分每选错1个扣3分，最低得分为0分)图20A光束仍为复色光，光束、为单色光B玻璃对光束的折射率大于对光束的折射率C改变角，光束、仍保持平行D通过相同的双缝干涉装置，光束产生的条纹宽度要大于光束的E在真空中，光束的速度等于光束的速度(2)(10分)如图21所示，一质点O在垂直于x轴方向上做简谐运动，形成沿x轴正方向传播的机械波，在t0时刻，质点O开始从平衡位置向上运动，经0.4 s第一次形成图示波形再经多长时间，位于x5 m处的质点B可以第一次到达波峰位置？当B第一次到达波峰位置时，求位于x2 m处的质点A通过的总路程图21【解析】(1)光束为复色光在玻璃砖上表面的反射光，光束、为复色光先在玻璃上表面折射，再在玻璃砖下表面反射，然后再在玻璃砖上表面折射出去的光线，因而选项A正确；玻璃砖对光束的折射率大于玻璃砖对光束的折射率，选项B错误；改变角，光束、仍保持平行，选项C正确；光束的波长较短，因而形成的干涉条纹较窄，选项D错误；在真空中，光的速度均相等，选项E正确(2)由题图可看出，该机械波的传播周期为T0.8 s，波长为4 m，所以该机械波的波速为v5 m/s.由图可知，此时波峰在x1 m处，当波峰传播到x5 m处的B点时，波向前传播的距离为x4 m，所以质点B第一次到达波峰位置所需要的时间t0.8 s.由题意知，当质点B第一次到达波峰位置时，质点A恰好振动了一个周期，所以质点A通过的总路程为x4A20 cm.【答案】(1)ACE(2)0.8 s20 cm
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