年高考物理二輪 考前三個月 第7題 機械振動與機械波 光學案

第7題機械振動與機械波光1．如圖1所示，是一個單擺的共振曲線(g取10m/s2) ()圖1A．此單擺的擺長約為2.8mB．此單擺的周期約為0.3sC．若擺長增大，則共振曲線的峰值向上移動D．若擺長增大，則共振曲線的峰值向右移動答案A解析由單擺的共振曲線知，當驅(qū)動力的頻率為0.3Hz時單擺的振幅最大，因此單擺的固有頻率為0.3Hz，固有周期為T0＝eq\f(10,3)s，選項B錯；由T＝2πeq\r(\f(l,g))得單擺的擺長約為l＝eq\f(T2g,4π2)≈2.8m，所以選項A正確；當擺長增大時，周期變大，固有頻率變小，曲線的峰值應向左移，選項C、D均錯．2．如圖2所示，長度為l的輕繩上端固定在O點，下端系一小球(小球可看做質(zhì)點)．在O點正下方，距O點eq\f(3l,4)處的P點固定一顆小釘子．現(xiàn)將小球拉到點A處，輕繩被拉直，然后由靜止釋放小球．點B是小球運動的最低位置，點C(圖中未標出)是小球能夠到達的左方最高位置．已知點A與點B之間的高度差為h，h?l.A、B、P、O在同一豎直平面內(nèi)．當?shù)氐闹亓铀俣葹間，不計空氣阻力．下列說法正確的是 ()圖2A．點C與點B的高度差小于hB．點C與點B的高度差大于hC．小球擺動的周期等于eq\f(3π,2)eq\r(\f(l,g))D．小球擺動的周期等于eq\f(3π,4)eq\r(\f(l,g))答案C解析由機械能守恒定律可知，點C與點B的高度差等于h，選項A、B錯誤；由單擺的周期公式可知，小球擺動的周期等于πeq\r(\f(l,g))＋πeq\r(\f(\f(1,4)l,g))＝eq\f(3π,2)eq\r(\f(l,g))，選項C正確，D錯誤．3．一個質(zhì)點做簡諧運動的圖象如圖3所示，下列說法不正確的是 ()圖3A．質(zhì)點振動的頻率為4HzB．在10s內(nèi)質(zhì)點經(jīng)過的路程是20cmC．在5s末，質(zhì)點的速度為零，加速度最大D．t＝1.5s和t＝4.5s兩時刻質(zhì)點的位移大小相等，都是eq\r(2)cm答案A解析由圖象可知，質(zhì)點振動的周期為4s，故頻率為0.25Hz，A錯誤；在10s內(nèi)質(zhì)點振動了2.5個周期，經(jīng)過的路程是10A＝20cm，B正確；在5s末，質(zhì)點處于正向最大位移處，速度為零，加速度最大，C正確；由圖象可得振動方程是x＝2sin(eq\f(2π,4)t)cm，將t＝1.5s和t＝4.5s代入振動方程得x＝eq\r(2)cm，D正確．4．一彈簧振子做簡諧運動，它所受的回復力F隨時間t變化的圖象為正弦曲線，如圖4所示，下列說法正確的是 ()圖4A．在t從0到2s時間內(nèi)，彈簧振子做加速運動B．在t1＝3s和t2＝5s時，彈簧振子的速度大小相等，方向相反C．在t2＝5s和t3＝7s時，彈簧振子的位移大小相等，方向相同D．在t從0到4s時間內(nèi)，t＝2s時刻彈簧振子所受回復力做功的功率最大答案C解析在t從0到2s時間內(nèi)，彈簧振子所受的回復力增大，說明位移在增大，彈簧振子做減速運動，A錯誤；從題圖中可以看出，在t1＝3s和t2＝5s時，彈簧振子所受的回復力大小相等，可知彈簧振子的速度大小相等，在這段時間內(nèi)彈簧振子是從負向最大位移向正向最大位移運動，速度方向相同，B錯誤；從題圖中可以看出，在t2＝5s和t3＝7s時，回復力大小相等，方向相同，則有彈簧振子的位移大小相等，方向相同，C正確；從題圖中可以看出，t＝2s時刻彈簧振子所受的回復力最大，彈簧振子的速度為零，則回復力做功的功率為零，D錯誤．5．圖5為一列沿x軸負方向傳播的簡諧橫波，實線為t＝0時刻的波形圖，虛線為t＝0.6s時的波形圖，波的周期T>0.6s，則 ()圖5A．波的周期為2.4sB．在t＝0.9s時，P點沿y軸正方向運動C．經(jīng)過0.4s，P點經(jīng)過的路程為4mD．在t＝0.5s時，Q點到達波峰位置答案D解析因為T>0.6s且波沿x軸負方向傳播，所以波一定傳播了eq\f(3,4)λ，經(jīng)過eq\f(3,4)T，所以周期為0.8s，A錯誤；P點在0時刻沿y軸負方向運動，經(jīng)過eq\f(0.9,0.8)T后仍沿y軸負方向運動，B錯誤；經(jīng)過0.4s即半個周期，P點振動通過的路程為兩個振幅，為0.4m，C錯誤；經(jīng)過0.5s，Q點恰好到達波峰位置，D正確．6．如圖6所示是一列橫波上A、B兩質(zhì)點的振動圖象，該波由A傳向B，兩質(zhì)點沿波的傳播方向上的距離Δx＝6.0m，波長λ>4.0m，這列波的波速 ()圖6A．12m/s B．20m/s C．30m/s D．60m/s答案B解析由題圖知，波動周期T＝0.4s．根據(jù)兩質(zhì)點振動圖象畫出兩質(zhì)點之間的波形圖，由波長λ>4.0m可得，AB之間為eq\f(3,4)波長，該波由A傳至B的時間可表示為t＝eq\f(3,4)T＝0.3s，由v＝eq\f(Δx,t)，解得v＝20m/s，選項B正確．7．一列簡諧橫波某時刻的波形如圖7中實線所示，經(jīng)過0.50s后的波形如圖中虛線所示．已知波的周期為T，且0.25s＜T＜0.50s，則 ()圖7A．當波向x軸的正方向傳播時，波速大小為10m/sB．無論波向x軸正方向傳播還是向x軸負方向傳播，在這0.50s內(nèi)x＝1.0m的M質(zhì)點，通過的路程都相等C．當波向x軸正方向傳播時，x＝1.0m的質(zhì)點M和x＝2.5m的質(zhì)點N在0.50s內(nèi)通過的路程不相等D．當t＝0.10s時，x＝1.0m的質(zhì)點M振動的位移一定是0答案A解析由波形圖可知，波長λ＝4m，當波向x軸的正方向傳播時，0.50s傳播了eq\f(5,4)λ，eq\f(5,4)T＝0.50s，解得T＝0.4s，所以波速v＝λ/T＝10m/s，選項A正確；當波向x軸的正方向傳播時，在這0.50s內(nèi)x＝1.0m的M質(zhì)點，通過的路程為eq\f(5,4)×4A＝5A＝10cm；當波向x軸的負方向傳播時，在這0.50s內(nèi)x＝1.0m的M質(zhì)點，通過的路程為7/4×4A＝7A＝14cm，選項B錯誤；當波向x軸正方向傳播時，x＝1.0m的質(zhì)點M和x＝2.5m的質(zhì)點N在0.50s內(nèi)通過的路程相等，選項C錯誤；當波向x軸正方向傳播時，當t＝0.10s＝T/4時，x＝1.0m的質(zhì)點M的位移為0；當波向x軸負方向傳播時，eq\f(7,4)T′＝0.50s，解得T′＝eq\f(2,7)s，當t＝0.10s＝0.35T′時，x＝1.0m的質(zhì)點M的位移為負值，選項D錯誤．本題答案為A.8．如圖8所示，玻璃棱鏡的截面為等腰三角形，頂角a為30°，一束光線垂直于ab面射入棱鏡，又從ac面射出．出射光線與入射光線之間的夾角為30°，則此棱鏡材料的折射率是 ()圖8A.eq\f(3,2) B.eq\f(2\r(3),3)C.eq\f(\r(3),3) D.eq\r(3)答案D解析過ac面作出法線，如圖所示，可知θ2＝30°，θ1＝60°，所以n ＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3).9．如圖9所示，一橫截面為直角三角形的三棱鏡，∠B＝90°，∠C＝30°.一束與AB面成θ＝30°角的光線射向AB面，經(jīng)過BC邊發(fā)生一次反射，再從AC邊射出，且出射光線的折射角為60°.則這種材料的折射率為 ()圖9A.eq\r(2) B.eq\r(3) C.eq\f(4,3) D．2答案B解析作出光路圖，如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系和折射定律有n＝eq\f(sin60°,sini)＝eq\f(sin60°,sin60°－i)，可得i＝30°，n＝eq\r(3).10．如圖10所示，從點光源S發(fā)出的一細束白光以一定的角度入射到三棱鏡的表面，經(jīng)過三棱鏡的折射后發(fā)生色散現(xiàn)象，在光屏ab間形成一條彩色光帶．在光帶的a、b兩側(cè)，下面的說法中正確的是 ()圖10A．a(chǎn)側(cè)是紅色光，b側(cè)是紫色光B．在真空中a側(cè)光的波長大于b側(cè)光的波長C．三棱鏡對a側(cè)光的折射率大于對b側(cè)光的折射率D．在三棱鏡中a側(cè)光的傳播速率大于b側(cè)光的傳播速率答案C解析由題圖可以看出，a側(cè)光偏折得較厲害，三棱鏡對a側(cè)光的折射率較大，所以a側(cè)是紫色光，波長較小，b側(cè)是紅色光，波長較大，因此A、B錯，C正確；又v＝c/n，所以三棱鏡中a側(cè)光的傳播速率小于b側(cè)光的傳播速率，D錯．11．如圖11所示，一條紅色光線和另一條紫色光線，以不同的角度同時沿不同的半徑方向射入同一塊橫截面為半圓形的玻璃柱體，其透射光線都是由圓心O點沿OC方向射出．則可知 ()圖11A．擋住BO光線，OC光線是紅光B．擋住BO光線，OC光線是紫光C．AO光線較BO光線穿過玻璃磚所需時間短D．在雙縫干涉實驗中，若僅將入射光由AO光線變?yōu)锽O光線，則干涉亮條紋間距變小答案B解析根據(jù)光路的可逆性，復色光從空氣射入玻璃，偏折大的折射率大，在玻璃中，紫光折射率大于紅光，所以A是紫光，B是紅光，題中，若擋住BO光線，OC光線是紫光，所以選項A錯誤，B正確；在玻璃中，紫光折射率大，光速小，光程相同時，所需時間長，即AO光線較BO光線穿過玻璃柱體所需時間長，選項C錯誤；雙縫干涉條紋間距公式為Δx＝eq\f(l,d)λ，可見，若l和d不變時，入射光由波長較短的紫光改為波長較長的紅光，條紋間距變大，選項D錯誤．本題答案為B.12．如圖12所示，兩束不同單色光P和Q射向半圓形玻璃磚，其出射光線都是從圓心O點沿OF方向，由此可知 ()圖12A．P光的光子能量比Q光大B．Q光穿過玻璃磚所需的時間比P光短C．兩束光以相同的入射角從水中射向空氣，若Q光能發(fā)生全反射，則P光也一定能發(fā)生全反射D．如果讓P、Q兩束單色光分別通過同一雙縫干涉裝置，P光形成的干涉條紋間距比Q光的大答案D解析根據(jù)光路的可逆性，當兩種不同的單色光均沿FO方向射向圓心O點時，P光的折射角較大，根據(jù)折射定律可知，P光在玻璃磚中的折射率較小，所以P光的光子頻率較小，光子能量也較小，選項A錯誤；根據(jù)關(guān)系式v＝c/n和nQ＞nP可知，Q光在玻璃磚中的波速較小，又因為兩種單色光在玻璃中傳播的距離相同，所以Q光傳播時間比P光長，選項B錯誤；在玻璃中Q光的折射率較大，在水中Q光的折射率也較大，根據(jù)臨界角公式sinC＝1/n以及nQ＞nP可知，當光從水中射向空氣時，Q光的折射率較小，所以若兩束光以相同的入射角從水中射向空氣，Q光能發(fā)生全反射，則P光不一定能發(fā)生全反射，選項C錯誤；P光的折射率較小，波長較長，再根據(jù)光的雙縫干涉條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，若用同一干涉裝置做實驗，則P光的干涉條紋間距比Q光的大，所以選項D正確．本題答案為D.13．如圖13所示，一束由兩種色光混合的復色光沿PO方向射向一上下表面平行的厚玻璃平面鏡的上表面，得到三束反射光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，則 ()圖13A．光束Ⅰ仍為復色光，光束Ⅱ、Ⅲ為單色光，且三束光一定相互平行B．增大α且α≤90°，光束Ⅱ、Ⅲ會遠離光束ⅠC．在此玻璃中光束Ⅱ的折射率比光束Ⅲ的折射率小D．減小α且α＞0°，光束Ⅲ可能會從上表面消失答