高考物理二轮复习 训练16 专题八 振动和波动 光及光的本性

训练16振动和波动光及光的本性1(8分)如图所示，弹簧振子在M、N之间做简谐运动以平衡位置O为原点，建立Ox轴，向右为x轴正方向若振子位于N点时开始计时，则其振动图象为()解析：本题考查简谐振动的图象，意在考查学生的理解能力由题意，向右为x轴的正方向，振子位于N点时开始计时，因此t0时，振子的位移为正的最大值，振动图象为余弦函数，A项正确答案：A2(8分)右图是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则()A在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大B从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大C照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大D若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大解析：本题综合考查光的干涉图样、光电效应、全反射、能级跃迁及其相关的知识点，意在考查学生从光的干涉图样中获取信息的能力和灵活运用相关知识分析解决问题的能力根据题图给出的经过同一双缝干涉装置得到光的干涉图样可知，b光的干涉条纹间距大于a光的干涉条纹间距由双缝干涉条纹间距公式xL/d可知，b光的波长大于a光的波长由波长与频率、光速关系式c/f可知，b光的频率小于a光的频率同种均匀介质对b光的折射率小于对a光的折射率，根据nc/v可知，在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的传播速度小，选项A错误由全反射临界角公式sinC1/n，可知从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角小，选项B错误饱和光电流与照射光的频率无直接关系，因此选项C错误若两光均由氢原子能级跃迁产生，根据玻尔理论，产生a光的能级能量差较大，选项D正确答案：D3(16分) 激光束可以看做是粒子流，其中的粒子以相同的动量沿光传播方向运动激光照射到物体上，在发生反射、折射和吸收现象的同时，也会对物体产生作用光镊效应就是一个实例，激光束可以像镊子一样抓住细胞等微小颗粒一束激光经S点后被分成若干细光束，若不考虑光的反射和吸收，其中光束和穿过介质小球的光路如图所示图中O点是介质小球的球心，入射时光束和与SO的夹角均为，出射时光束均与SO平行请在下面两种情况下，分析说明两光束因折射对小球产生的合力的方向a光束和强度相同；b光束比的强度大解析：本题主要考查动量定理的矢量应用，意在考查学生的理解和应用能力a仅考虑光的折射，设t时间内每束光穿过小球的粒子数为n，每个粒子动量的大小为p.这些粒子进入小球前的总动量为p12npcos从小球出射时的总动量为p22npp1、p2的方向均沿SO向右根据动量定理得Ftp2p12np(1cos)0可知，小球对这些粒子的作用力F的方向沿SO向右；根据牛顿第三定律，两光束对小球的合力的方向沿SO向左b建立如图所示的Oxy直角坐标系x方向：根据a同理可知，两光束对小球的作用力沿x轴负方向y方向：设t时间内，光束穿过小球的粒子数为n1，光束穿过小球的粒子数为n2，n1n2.这些粒子进入小球前的总动量为p1y(n1n2)psin从小球出射时的总动量为p2y0根据动量定理得Fytp2yp1y(n1n2)psin可知，小球对这些粒子的作用力Fy的方向沿y轴负方向，根据牛顿第三定律，两光束对小球的作用力沿y轴正方向所以两光束对小球的合力的方向指向左上方4(8分)在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动，其表达式为y5sint(m)，它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x12 m处，波形图象如图所示，则()A此后再经6 s该波传播到x24 m处BM点在此后第3 s末的振动方向沿y轴正方向C波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向D此后M点第一次到达y3 m处所需时间是2 s解析：本题考查波的传播、简谐运动表达式的理解、波的图象的理解、波速的计算及其相关的知识点，意在考查学生灵活运用相关知识分析解决问题的能力由题中波的图象可知，该波的波长8 m，由波源简谐运动的表达式y5sint(m)可知， rad/s，周期T4 s，波速v2 m/s.此后再经6 s，该波再向前传播的距离svt26 m12 m，即再经6 s，该波传播到x12 m12 m24 m处，选项A正确题中波的图象上此时M点向下振动，在此后的第3 s末(即经过)的振动方向沿y轴正方向，选项B正确由题图为某时刻波刚好传播到x12 m时的波的图象可知，波源开始振动时的方向沿y轴正方向，选项C错误题图中M点振动方向向下，此后M点第一次到达y3 m处所需的时间小于半个周期，即小于2 s，选项D错误答案：AB5(20分)(1)关于光在科学技术、生产和生活中的应用，下列说法正确的是()A用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象D光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象(2)如图所示，一玻璃三棱柱竖直放在水平桌面上，其底面A1B1C1是边长a12 cm的等边三角形，柱高L12 cm.现在底面的中心O处放置一点光源，不考虑三棱柱内的反射光，玻璃的折射率为，求三个侧面的发光的总面积解析：(1)选项A是利用光的干涉现象，选项B是利用光的色散现象，选项C是利用光的全反射现象，选项D是利用光的薄膜干涉现象，故D正确(2)因光源在底面的中点，可知光源到三个侧面的距离相等，根据几何知识可知光源到三个侧面的距离为a.根据折射定律，sinC，求得临界角C45.根据几何知识可求每个侧面的发光的面积为半径为a圆面积的一半三个侧面的发光面积为S(a)218 cm2.答案：(1)D(2)18 cm26(16分)(1)平静湖面传播着一列水面波(横波)，在波的传播方向上有相距3 m的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两小木块每分钟都上下30次，甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰这列水面波()A频率是30 Hz B波长是3 mC波速是1 m/s D周期是0.1 s(2)图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为xa2 m和xb6m，图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象下列说法正确的是()A该波沿x方向传播，波速为1 m/sB质点a经过4 s振动的路程为4 mC此时刻质点a的速度沿y方向D质点a在t2 s时速度为零解析：(1)由于小木块每分钟振动30次，因此周期为T s，频率为：f0.5 Hz，故A、D错；又因为甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰，所以sAB，解得波长2 m波速v1 m/s，B错、C对 .(2)由题图甲可知，该波的波长为8 m，由题图乙可知，波振动的周期为8 s，并且质点b在开始计时时刻沿y轴方向运动，则该波沿x方向传播，且波速v m/s1 m/s，故选项A错误；质点a经4 s振动半个周期，振动的路程为两个振幅，即振动的路程为2A20.5 m1 m，故选项B错误；该波沿x方向传播，则开始计时时刻质点a的速度沿y轴方向运动，故选项C错误；质点a在t2 s时，处于波谷，其速度为零，故选项D正确答案：(1)C(2)D7(24分)(1)如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹，要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以()A增大S1与S2的间距B减小双缝屏到光屏的距离C将绿光换为红光D将绿光换为紫光(2)某同学没计了一个测定激光波长的实验装置，如图甲所示，激光器发出的一束直径很小的红色激光进入一个一端装双缝、另一端装有感光片的遮光筒，感光片的位置上出现一排等距的亮点，图乙中的黑点代表亮点的中心位置通过量出相邻光点的距离可算出激光的波长据资料介绍：若双缝间距为a，双缝到感光片的距离为L，感光片相邻两点间的距离为b，则光的波长.该同学测得L1.0000 m，双缝间距a0.220 mm，用十分度游标卡尺测感光片上的点间距离时，尺与点的中心位置如图乙所示图乙中第1个光点到第4个光点的距离是_mm.实验中激光的波长_m(保留两位有效数字)如果实验时将红激光换成蓝激光，屏上相邻两光点间的距离将_解析：(1)在双缝干涉实验中，相邻两条亮纹(或暗纹)间的距离x，要想增大条纹间距可以减小两缝间距d，或者增大双缝屏到光屏的距离l，或者换用波长更长的光做实验由此可知，选项C正确，A、B、D错误(2)由题图乙可知第1个光点到第4个光点间的距离b8.6 mm，b2.9 mm.则b2.9103 m6.4107 m.如果实验时将红激光换成蓝激光，变小了，由b可得，屏上相邻两光点的间距将变小答案：(1)C(2)8.66.4107变小