高考物理二輪專題復(fù)習(xí) 專講訓(xùn)練 第14講 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波　光（含解析）

第14講機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波光1．·日照5月校際聯(lián)考)(1)下列說(shuō)法中正確的是________．(雙選，填正確答案標(biāo)號(hào))A．光纖通信和醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理B．物體做受迫振動(dòng)的頻率等于物體的固有頻率C．光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光波是橫波D．在玻璃幕墻表面鍍一定厚度的金屬氧化物，利用衍射現(xiàn)象使外面的人在白天看不到幕墻里面的情況(2)一列橫波沿x軸傳播，圖中實(shí)線表示某時(shí)刻的波形，虛線表示從該時(shí)刻起0.005s后的波形．圖6－14－20①如果周期大于0.005s，則當(dāng)波向右傳播時(shí)，波速為多大？波向左傳播時(shí)，波速又是多大？②如果周期小于0.005s，則當(dāng)波速為6000m/s時(shí)，求波的傳播方向．解析(1)根據(jù)光導(dǎo)纖維對(duì)光的傳輸特點(diǎn)可知A對(duì)；物體做受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，B錯(cuò)；光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是橫波，C對(duì)；根據(jù)光的衍射現(xiàn)象的特點(diǎn)可知D錯(cuò)．(2)①如果周期大于0.005s，波在0.005s內(nèi)傳播的距離小于一個(gè)波長(zhǎng)．如果波向右傳播，從圖上看傳播的距離為2m，由此可得波速為：v右＝eq\f(Δx,Δt)＝eq\f(2,0.005)m/s＝400m/s如果波向左傳播，從圖上看傳播的距離為6m，由此可得波速：v左＝eq\f(Δx,Δt)＝eq\f(6,0.005)m/s＝1200m/s②由圖知波長(zhǎng)λ＝8m，波的傳播距離為Δx＝vΔt＝6000m/s×0.005s＝30m＝(eq\f(30,8))λ＝3eq\f(3,4)λ，所以波向左傳播．答案(1)AC(2)①400m/s1200m/s②向左傳播2．(1)一列沿x軸正向傳播的橫波，t＝0時(shí)的波形為圖6－14－21中的實(shí)線，經(jīng)過(guò)t1＝0.6s時(shí)波形如圖中的虛線所示，已知該波的周期T＞0.6s．則下列說(shuō)法正確的是________．(雙選，填正確選項(xiàng)標(biāo)號(hào))圖6－14－21A．這列波的周期一定為2.4sB．質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)0.9s時(shí)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)C．質(zhì)點(diǎn)P在0～0.6s的時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程為0.2mD．質(zhì)點(diǎn)Q在0～0.6s的時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程為0.2m(2)如圖6－14－22所示，一束平行的光由真空垂直射向半圓形玻璃磚左側(cè)面，該玻璃對(duì)光的折射率為eq\f(2\r(3),3)，半圓形玻璃磚的半徑為R，光在真空中的傳播速度為c.圖6－14－22①求光在玻璃磚中的傳播速度；②為使射向半圓形玻璃磚左側(cè)面的光不能從右側(cè)的圓弧面射出，可在右側(cè)的圓弧面貼上不透明的遮光紙．試求遮光紙的長(zhǎng)度．解析(1)由已知條件可知，t1＝(n＋eq\f(1,4))T，則T＝eq\f(2.4,4n＋1).又由于T＞0.6s，則該波的周期T＝2.4s，A正確；t＝0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P向上振動(dòng)，經(jīng)0.9s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；經(jīng)過(guò)0.6s，P點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程為0.2m，C正確；t＝0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q向上振動(dòng)，經(jīng)0.6s時(shí)，Q點(diǎn)不能到達(dá)波峰位置，由于在平衡位置附近的平均速度大，則該段時(shí)間的路程大于0.2m，D錯(cuò)誤．(2)①由折射率公式n＝eq\f(c,v)得光在玻璃磚中的傳播速度為v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(3),2)c.②設(shè)光射到P點(diǎn)處恰好發(fā)生全反射(反射光線未畫(huà)出)，如圖所示，設(shè)臨界角為C，則sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(3),2)得C＝60°.在P點(diǎn)與Q點(diǎn)(圖中未畫(huà)出，Q點(diǎn)與P點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱)之間有光射出，故遮光紙的長(zhǎng)度就是PQ之間的弧長(zhǎng)L＝R×eq\f(2π,3)＝eq\f(2πR,3).答案(1)AC(2)①eq\f(\r(3),2)c②eq\f(2πR,3)3．(1)下列說(shuō)法正確的是________．(雙選，填正確選項(xiàng)標(biāo)號(hào))A．肥皂泡呈現(xiàn)彩色條紋是光的折射現(xiàn)象造成的B．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中條紋變寬，可能是將入射光由綠光變?yōu)榧t光造成的C．光導(dǎo)纖維傳送圖像信息利用了光的衍射原理D．A、B兩種光從相同的介質(zhì)入射到真空中，若A光的頻率大于B光的頻率，則逐漸增大入射角，A光先發(fā)生全反射(2)如圖6－14－23所示，實(shí)線和虛線分別是沿x軸傳播的一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝0和t′＝0.06s時(shí)刻的波形圖．已知在t＝0時(shí)刻，x＝1.5m處的質(zhì)點(diǎn)向y軸正方向運(yùn)動(dòng)．圖6－14－23①判斷該波的傳播方向；②求該波的最小頻率；③若3T＜t′＜4T，求該波的波速．解析(1)肥皂泡呈現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，條紋間距Δx＝eq\f(l,d)λ，條紋變寬，可能是將入射光由波長(zhǎng)較短的綠光變?yōu)椴ㄩL(zhǎng)較長(zhǎng)的紅光造成的，B正確；光導(dǎo)纖維傳送圖像信息利用了光的全反射原理，C錯(cuò)誤；頻率越大的光，折射率越大，全反射臨界角越小，所以A、B兩種光從相同的介質(zhì)入射到真空中，若A光的頻率大于B光的頻率，則逐漸增大入射角，A光先達(dá)到臨界角而發(fā)生全反射，D正確．(2)①該波向右傳播②t′＝eq\f(3,4)Tmax＝0.06sfmin＝eq\f(1,Tmax)＝12.5Hz③若3T＜t′＜4T，則t′＝(3＋eq\f(3,4))TT＝eq\f(0.24,15)sv＝eq\f(λ,T)＝eq\f(1.2,0.24)×15m/s＝75m/s答案(1)BD(2)①向右②12.5Hz③75m/s4．(1)下列說(shuō)法正確的是________．(雙選，填正確選項(xiàng)標(biāo)號(hào))A．波的圖象表示介質(zhì)中“某個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“各個(gè)時(shí)刻”的位移B．麥克斯韋預(yù)言并用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在C．單擺在周期性外力作用下做受迫振動(dòng)，其振動(dòng)周期與單擺的擺長(zhǎng)無(wú)關(guān)D．均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)，均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)(2)如圖6－14－24所示是一透明的折射率為n＝eq\r(3)的圓柱體，其半徑R＝20cm，O點(diǎn)為圓心，AB為其中的一直徑．今有一束平行光沿平行于AB方向射向圓柱體，已知真空中光速為c＝3.0×108m/s.圖6－14－24①求光在圓柱體中的傳播速度；②假如在該平行光中有一光線經(jīng)圓柱體折射后剛好到達(dá)B點(diǎn)，則該光線在圓柱體中的傳播時(shí)間為多少．解析(1)波的圖象表示介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的位移，振動(dòng)圖象才表示介質(zhì)中“某個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“各個(gè)時(shí)刻”的位移，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；麥克斯韋預(yù)言了電磁波，赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；單擺做受迫振動(dòng)的頻率或周期由驅(qū)動(dòng)力的頻率或周期決定，與擺長(zhǎng)無(wú)關(guān)，選項(xiàng)C正確；根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)，均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，所以選項(xiàng)D正確．(2)①光在該圓柱體中的傳播速度為v＝eq\f(c,n)＝eq\r(3)×108m/s②假設(shè)PC經(jīng)折射后經(jīng)過(guò)B點(diǎn)，光路圖如圖所示．假設(shè)入射角為α，折射角為β，則由折射定律有：n＝eq\f(sinα,sinβ)＝eq\r(3)又由幾何關(guān)系有：α＝2β解得：α＝60°，β＝30°則BC＝2Rcosβ＝eq\r(3)R＝eq\f(\r(3),5)m所以t＝eq\f(BC,v)代入數(shù)據(jù)得：t＝2×10－9s答案(1)CD(2)①eq\r(3)×108m/s②2×10－9s5．(1)某橫波在介質(zhì)中沿x軸正方向傳播，t＝0時(shí)刻，O點(diǎn)開(kāi)始向正方向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)t＝0.2s，O點(diǎn)第一次到達(dá)正方向最大位移處，某時(shí)刻形成的波形如圖6－14－25所示，下列說(shuō)法正確的是________．(雙選，填正確選項(xiàng)標(biāo)號(hào))圖6－14－25A．該橫波的波速為5m/sB．該波形圖可能是t＝1.2s時(shí)刻的C．在0.2s的時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)M通過(guò)的路程為1mD．在t＝2.6s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)M處于平衡位置，正沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)(2)如圖6－14－26甲所示是由透明材料制成的半圓柱體，一束細(xì)光束由真空沿著徑向與AB成θ角射入后對(duì)射出的折射光線的強(qiáng)度進(jìn)行記錄，發(fā)現(xiàn)它隨著θ角的變化而變化，變化關(guān)系如圖乙所示；如圖丙所示是這種材料制成的玻璃磚，左側(cè)是半徑為R的半圓，右側(cè)是長(zhǎng)為4R，寬為2R的長(zhǎng)方形，一束單色光從左側(cè)A′點(diǎn)沿半徑方向與長(zhǎng)邊成45°角射入玻璃磚，求：圖6－14－26①該透明材料的折射率；②光線穿過(guò)玻璃磚的時(shí)間．(光在空氣中的傳播速度為c)解析(1)由題意可知質(zhì)點(diǎn)的起振方向向上，O點(diǎn)經(jīng)過(guò)0.2s第一次到達(dá)正方向最大位移處，說(shuō)明周期為0.8s，由題圖可知波長(zhǎng)為4m，故波速為v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4,0.8)m/s＝5m/s，選項(xiàng)A正確；x＝6m處的質(zhì)點(diǎn)在題圖所示時(shí)刻剛好振動(dòng)方向向上，該波可能剛好傳播到6m質(zhì)點(diǎn)，形成1.5個(gè)完整波形，可知t＝1.2s，選項(xiàng)B正確；如果質(zhì)點(diǎn)M在平衡位置或最大位移處開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，在0.2s的時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程為一個(gè)振幅，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；題圖中的圖象對(duì)應(yīng)時(shí)刻為1.2s，再經(jīng)過(guò)t＝1.4s＝1eq\f(3,4)T，質(zhì)點(diǎn)M處于平衡位置，正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．(2)①由圖乙可知，θ＝45°時(shí)，折射光線開(kāi)始出現(xiàn)，說(shuō)明此時(shí)對(duì)應(yīng)的入射角應(yīng)是發(fā)生全反射的臨界角，即C＝90°－45°＝45°，折射率n＝eq\f(1,sinC)＝eq\r(2).②因?yàn)榕R界角是45°，光線在玻璃磚中剛好發(fā)生5次全反射，光路圖如圖所示，則光程L＝(2＋8eq\r(2))R光在玻璃磚中的傳播速度v＝eq\f(c,n)＝eq\f(c,\r(2))光在玻璃磚中的傳播時(shí)間t＝eq\f(L,v)＝eq\f(2\r(2)＋16R,c).答案(1)AB(2)①eq\r(2)②eq\f(2\r(2)＋16R,c)6．(1)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸方向傳播，t＝0.1s時(shí)的波形如圖6－14－27甲所示，圖乙是x＝4m處的質(zhì)點(diǎn)從t＝0時(shí)刻開(kāi)始的振動(dòng)圖象，則下列說(shuō)法正確的是________．(雙選，填正確選項(xiàng)標(biāo)號(hào))圖6－14－27A．該簡(jiǎn)諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播B．該簡(jiǎn)諧橫波的波速為10m/sC．在t＝0.5s時(shí)，x＝3m處的質(zhì)點(diǎn)到達(dá)平衡位置D．從t＝0.1s時(shí)開(kāi)始再經(jīng)過(guò)0.1s，x＝2.5m處的質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程為5cm(2)如圖6－14－28所示為用某種透明材料制成的一塊柱形棱鏡的截面圖，其折射率n＝eq\f(\r(6),2)，四邊形ABOD為一矩形，圓弧CD為半徑為R的四分之一圓周，圓心為O，光線從AB面上的某點(diǎn)入射(圖中未畫(huà)出)，它進(jìn)入棱鏡后射在BC面上的O點(diǎn)，且恰好在這一點(diǎn)以臨界角發(fā)生全反射，求：圖6－14－28①光線在該棱鏡中傳播的速度大小v(已知光在真空中的傳播速度c＝3.0×108②光線從AB面上入射時(shí)的入射角．解析(1)從題圖乙可知，t＝0.1s時(shí)x＝4m處的質(zhì)點(diǎn)正處在平衡位置，且沿y軸正方向振動(dòng)，所以簡(jiǎn)諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播，選項(xiàng)A正確；根據(jù)圖象可知波長(zhǎng)λ＝4m，周期T＝0.4s，所以波速為10m/s，選項(xiàng)B正確；在t＝0.1s時(shí)，x＝3m處的質(zhì)點(diǎn)在負(fù)的最大位移處，所以再過(guò)一個(gè)周期又回到原位置，則選項(xiàng)C錯(cuò)誤；經(jīng)過(guò)0.1s，即eq\f(1,4)周期，處在平衡位置或最大位移處的質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程為A＝5cm，但其他位置的質(zhì)點(diǎn)沒(méi)有此特點(diǎn)，則選項(xiàng)D錯(cuò)誤．(2)①光速v＝e