2021高考物理二輪復(fù)習(xí)專題8振動和波動光作業(yè)含解析

1、專題8 振動和波動 光1(2020四川綿陽四模)(1)如圖所示，一束光沿半徑方向射向一塊半圓形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為經(jīng)折射后射出a、b兩束光線，則(ace)a在真空中，a光的波長小于b光的波長b在玻璃中，a光的波長大于b光的波長c在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度d若改變光束的入射方向使角逐漸減小，則折射光線b首先消失e若改變光束的入射方向使角逐漸變大，則折射光線a首先消失(2)同一種均勻介質(zhì)中沿x軸正方向傳播的簡諧橫波上有兩個質(zhì)點m和n，其平衡位置分別是xm10 cm和xn22 cm.t114 s時刻，m離開平衡位置的位移是2 cm，n在波峰；t216 s時刻，質(zhì)點m第一次

2、回到平衡位置；t320 s時刻，質(zhì)點n第一次回到平衡位置求：簡諧橫波的波長：質(zhì)點m離開平衡位置的位移y與時刻t的關(guān)系式【答案】(2)72 cmy4sincm(t4 s)【解析】(1)光線a的偏折程度大，則a光的折射率大，說明a光的頻率高，根據(jù)c，a光在真空中的波長較短，故a正確；由v可知，由于a光的折射率大，則在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度，由v可知，由于在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度且a光的頻率高，則在玻璃中，a光的波長小于b光的波長，故b錯誤，c正確；若改變光束的入射方向使角逐漸減小，則兩光都不能發(fā)生全反射即都不會消失，故d錯誤；由公式sin c可知，由于a光的折射

3、率大，則a光的臨界角小，所以改變光束的入射方向使角逐漸變大，則折射光線a首先消失，故e正確故選ace.(2)質(zhì)點n，t114 s時刻在波峰，t320 s時刻第一次回到平衡位置，經(jīng)過了四分之一個周期，設(shè)簡諧波的周期為t，則t3t1解得t24 st216 s時刻，質(zhì)點m第一次回到平衡位置，t320 s時，質(zhì)點n第一次回到平衡位置，即波從m到n經(jīng)過的時間為t3t2，設(shè)波速為v，則v解得v3 cm/s設(shè)簡諧橫波的波長為，則vt，解得72 cm(2)設(shè)質(zhì)點m振幅為a，初相位為，則質(zhì)點m離開平衡位置的位移x與時刻t的關(guān)系式是yasin(t)將質(zhì)點m在t114 s時刻位移2 cm，t216 s時刻質(zhì)點m第一

4、次回到平衡位置，代入有2asin0asin解得a4 cm，則y0(0t4 s)所以y4sincm(t4 s)2(2020安徽馬鞍山質(zhì)監(jiān))(1)如圖所示，在某均勻介質(zhì)中的一條直線上有兩個振源a、b，相距6 m，c點在a、b的中間位置t0時，a、b以相同的頻率開始振動，且都只振動一個周期，振幅也相同，圖甲為a的振動圖像，乙為b的振動圖像t10.3 s時，a產(chǎn)生的向右傳播的波與b產(chǎn)生的向左傳播的波在c點相遇，則下列說法正確的是(bde)a兩列波的頻率都是0.2 hzb兩列波在a、b間的傳播速度大小為10 m/sc兩列波的波長都是4 md在兩列波相遇過程中，中點c為振動減弱點et20.7 s時，b經(jīng)過

5、平衡位置且振動方向向下(2)如圖所示，甲、乙兩塊透明介質(zhì)，折射率不同，截面為圓周，半徑均為r，對接成半圓一光束從a點垂直射入甲中，oar，在b點恰好發(fā)生全反射，從乙介質(zhì)d點(圖中未畫出)射出時，出射光線與bd連線間夾角為15.已知光在真空中的速度為c，求：乙介質(zhì)的折射率；光由b到d傳播的時間【答案】(2)【解析】(1)由圖可知，兩列波的周期均為t0.2 s，則頻率都是f5 hz，選項a錯誤；在0.3 s的時間內(nèi)兩列波各傳播3 m，則波速為v m/s10 m/s，選項b正確；兩列波的波長都是vt100.2 m2 m，選項c錯誤；因兩列波起振的方向相反，可知在兩列波相遇過程中，中點c為振動減弱點，

6、選項d正確；t20.7 s時，向左傳播的波在b點已經(jīng)不會引起振動；向右傳播的波傳到x7 m的位置且該處質(zhì)點由平衡位置向上振動，此時b也經(jīng)過平衡位置且振動方向向下，選項e正確；故選bde.(2)如圖，由幾何關(guān)系知，甲介質(zhì)中，臨界角為c甲45甲介質(zhì)折射率n甲解得n甲乙介質(zhì)中，光束在d點發(fā)生折射，入射角i45，折射角r60得乙介質(zhì)折射率n乙(2)光在甲介質(zhì)中傳播速度為v甲c光在甲介質(zhì)中傳播距離為x甲r光在甲介質(zhì)中的傳播時間為t甲解得t甲光在乙介質(zhì)中傳播速度為v乙c光在乙介質(zhì)中傳播距離為x乙r光在乙介質(zhì)中傳播時間為t乙解得t乙因此光由a到d傳播的總時間為tt甲t乙3(2020福建南平質(zhì)檢)(1)一列簡

7、諧橫波沿x軸傳播，波長為1.2 m，周期為t，振幅為at0時刻，該波波形如圖中實線所示，此時x0處的質(zhì)元沿y軸負(fù)向振動，則(acd)a此列波沿x軸正向傳播b經(jīng)過t，x0.2 m處的質(zhì)元傳播到x0.8 m處ctt時刻波形如圖中虛線所示dx0處的質(zhì)元向y軸正方向運動時，x0.6 m處質(zhì)元向y軸負(fù)方向運動ex0處質(zhì)元的位移為a時，x0.4 m處質(zhì)元的位移為a(2)如圖，一長方體透明玻璃磚在底部挖去半徑為r的半圓柱，玻璃磚長為l.一束單色光垂直于玻璃磚上表面射入玻璃磚，且覆蓋玻璃磚整個上表面，已知該單色光在玻璃磚中的折射率為n，真空的光速c3.0108 m/s，求：單色光在玻璃磚中的傳播速度；半圓柱面

8、上有光線射出的表面積【答案】(2)2.12108 m/srl【解析】(1)t0時刻，x0處的質(zhì)元沿y軸負(fù)向振動，則此列波沿x軸正向傳播，選項a正確；機械波傳播的過程中，質(zhì)點不隨波遷移，選項b錯誤；因為tt2t，則該時刻波形與tt時刻相同，如圖中虛線所示，選項c正確；因為波長為1.2 m，則0.6 m，則x0處的質(zhì)元向y軸正方向運動時，x0.6 m處質(zhì)元向y軸負(fù)方向運動，選項d正確；x0處質(zhì)元與x0.4 m處質(zhì)元平衡位置相差0.4 m不等于半個波長，則當(dāng)x0處質(zhì)元的位移為a時，x0.4 m處質(zhì)元的位移不是a，選項e錯誤；故選acd(2)由n得v2.12108 m/s(結(jié)果中保留根號也給分)；光線

9、經(jīng)過玻璃磚上表面到達(dá)下方的半圓柱面出射時可能發(fā)生全反射，如圖，設(shè)恰好發(fā)生全反射時的臨界角為c，由折射定律n得c則有光線射出的部分圓柱面的面積為s2crl得srl.4(2020安徽宣城調(diào)研)(1)由波源s形成的簡諧橫波在均勻介質(zhì)中向左、右傳播波源振動的頻率為10 hz，波速為12 m/s.已知介質(zhì)中p、q兩質(zhì)點位于波源s的兩側(cè)，如圖所示，且p、q和s的平衡位置在一條直線上，p、q的平衡位置到s的平衡位置之間的距離分別為12.3 m、10.5 m，p、q開始振動后，下列判斷正確的是(bde)ap、q兩質(zhì)點運動的方向始終相同bp、q兩質(zhì)點運動的方向始終相反c當(dāng)s恰好通過平衡位置時，p、q兩點也正好通

10、過平衡位置d當(dāng)s恰好通過平衡位置向上運動時，p在波谷e當(dāng)s恰好通過平衡位置向上運動時，q在波峰(2)如圖所示，一玻璃柱形元件的橫截面是半徑為r的四分之一圓，圓心為o點，將該元件靜置于水平桌面上一束激光平行于桌面射入該元件，入射點距離水平桌面的高度為d，該激光在此玻璃元件中的折射率n.求：激光束在圓弧面上恰好發(fā)生全反射時d的取值；當(dāng)dr時，該激光束在玻璃元件內(nèi)傳播的時間(已知光在真空中的傳播速度為c)【答案】(2)dr(2)t【解析】(1)波源振動的頻率為10 hz，波速為12 m/s，由波長公式 m1.2 m；p、q兩質(zhì)點距離波源的距離之差為：x12.3 m10.5 m1.8 m，為半個波長的

11、奇數(shù)倍，所以p、q兩質(zhì)點振動步調(diào)相反，p、q兩質(zhì)點運動的方向始終相反，故a錯誤，b正確；因為sp12.3 m，sq10.5 m，所以當(dāng)s恰好通過平衡位置時，p、q兩點都不在平衡位置；當(dāng)s恰好通過平衡位置向上運動時，p在波谷，q在波峰位置，故c錯誤，de正確；故選bde.(2)如圖所示，當(dāng)光射到圓弧面上的入射角等于臨界角時，剛好發(fā)生全反射sin 由幾何關(guān)系可得sin 解得dr如圖所示，當(dāng)光射到圓弧面上的入射角設(shè)為由幾何關(guān)系可得sin 則60n由幾何關(guān)系可得，光在介質(zhì)傳播的路程srt5(2020江西吉安一模)(1)一列簡諧波在均勻介質(zhì)中傳播甲圖表示t0時刻的波形圖，乙圖表示甲圖中b質(zhì)點從t0開始計

12、時的振動圖像，則(ace)a該波沿x軸正方向傳播b質(zhì)點振動的頻率是4 hzc該波傳播的速度是8 m/sda質(zhì)點和c質(zhì)點在振動過程中任意時刻的位移都相同ea質(zhì)點和c質(zhì)點在振動過程中任意時刻的相位差不變(2)有一個有趣的實驗叫“消失的硬幣”，如圖，把一枚硬幣放在裝滿水的不透明圓柱形杯子底部中央，眼睛在杯子左上邊緣恰好可以看到整個硬幣，若把杯子里的水全部用吸管吸走，則硬幣在視線中消失了，且眼睛恰好看到杯子的右下端，已知硬幣的直徑為d，杯子底部的直徑為3d，杯子的高度為h：求水的折射率n；當(dāng)硬幣剛好從視線中完全消失時，液面下降的高度h.【答案】(2)nh【解析】(1)由乙圖知，t0時刻，質(zhì)點b向上運動

13、，在甲圖上，由波形的平移可知，該波沿x軸正方向傳播故a正確；由乙圖知，質(zhì)點的振動周期為t0.5 s，則頻率為f2 hz，故b錯誤；由甲圖知，波長4 m，則波速為v m/s8 m/s，故c正確；a質(zhì)點和c質(zhì)點的平衡位置相距半個波長，振動情況總是相反，所以在振動過程中任意時刻的位移都相反，即相位差不變，故d錯誤，e正確；故選ace.(1)由題意可知，硬幣左端d的光線經(jīng)水面折射，從杯子左邊緣a點射出后恰好進(jìn)入眼睛，折射光線的反向延長線經(jīng)過杯子右下端c點，如圖設(shè)入射角為，折射角為，由折射定律得sin nsin 在rtabc、rtabd中，由幾何關(guān)系可得sin sin 解得n如圖，設(shè)當(dāng)液面下降至mn時硬

14、幣剛好從視線中完全消失，硬幣右端e的光線經(jīng)mn面折射，從杯子左邊緣a點射出后恰好進(jìn)入眼睛，折射光線的反向延長線經(jīng)過杯子右下端c點，由agfadc和amgabd可得解得h6(2020東北三省四市模擬)(1)一列簡諧橫波在一均勻介質(zhì)中傳播，圖甲是介質(zhì)中質(zhì)點p的振動圖像當(dāng)質(zhì)點p開始振動時計時開始，t0.15 s的波形如圖乙所示，q為介質(zhì)中的另一質(zhì)點則該波的波速為_0.4_m/s；質(zhì)點p、q平衡位置之間的距離為_14_cm.(2)如圖，截面為圓環(huán)的透明材料，o為該圓環(huán)的圓心，ab、cd是該圓環(huán)的兩端，寬度均為d.單色光線a垂直ab從b點射入，光線恰好不從ad射出，而是從c點垂直cd射出求該透明材料的折射率；單色光線b與ab成45從ab上的a點射入，已知光在真空中的傳播速度為c.求光線b在該材料中的傳播時間【答案】(2)【解析】(1)由圖甲可知，周期t1.0 s，由圖乙可知波長40 cm0.4 m，則波速為v m/s0.4 m/s；由圖甲可知，t0.15 s時質(zhì)點p向下振動，由圖乙可知，波向右傳播，波在0.15 s內(nèi)傳播的距離為xvt0.06 m6 cm，結(jié)合甲乙可知，t0.15 s時，經(jīng)過p點波向右傳播了6 cm，則pq間距是14