專題15破解振動圖像-波動圖像-光的折射-全反射-沖刺高考物理小題限時集訓(解析版)

15破解振動圖像波動圖像光的折射全反射難度：★★★★☆建議用時：30分鐘正確率：/151．（2023北京豐臺區(qū)高三綜合練習）圖甲為水平放置的彈簧振子，圖乙為該彈簧振子的頻閃照片。拍攝時底片沿著垂直于小球振動的方向從下向上勻速運動。圖乙中M為t1時刻拍攝的小球的像，N為tA．小球在t1、tB．增大底片勻速運動的速度，同樣尺寸的底片上拍攝小球像的個數(shù)減少C．小球從t1時刻運動至平衡位置的時間大于從tD．從t1時刻到t【答案】B【解析】A．小球做簡諧振動，加速度方向指向平衡位置，由圖可知小球在t1、tB．小球做簡諧振動的周期不變，增大增大底片勻速運動的速度，則底片運動的時間減少，拍攝小球像的個數(shù)減少，B正確；C．由圖可知，M點為振幅最大處向平衡位置振動，則小球從t1時刻運動至平衡位置的時間為T4,小球在N位置先向最大振幅處振動，再向平衡位置運動，從t2時刻運動至平衡位置的時間大于T4,所以小球從D．從t1時刻到t故選B。2．（2022北京學業(yè)水平等級性考試）在如圖所示的xOy坐標系中，一條彈性繩沿x軸放置，圖中小黑點代表繩上的質點，相鄰質點的間距為a。t=0時，x=0處的質點P0開始沿y軸做周期為T、振幅為A的簡諧運動。t=A．t=0時，質點P0沿y軸負方向運動 B．t=34C．t=34T時，質點P3和P【答案】D【解析】A．由t=34T時的波形圖可知，波剛好傳到質點P6，根據(jù)“上下坡法”，可知此時質點P6沿y軸正方向運動，故波源起振的方向也沿y軸正方向，故t=0B．由圖可知，在t=34TC．由圖可知，在t=34T時，質點P3沿y軸負方向運動，質點D．由圖可知λ解得λ=8a故該列繩波的波速為v=λT故選D。3．（2021年湖北省學業(yè)水平選擇性考試）(多選)一列簡諧橫波沿x軸傳播，在t=0時刻和t=1s時刻的波形分別如圖中實線和虛線所示。已知x=0處的質點在0~1s內運動的路程為4.5cm。下列說法正確的是（）A．波沿x軸正方向傳播B．波源振動周期為1.1sC．波的傳播速度大小為13m/sD．t=1s時，x=6m處的質點沿y軸負方向運動【答案】AC【解析】A．由題意，x=0處的質點在0~1s的時間內通過的路程為4.5cm，則結合圖可知t=0時刻x=0處的質點沿y軸的負方向運動，則由質點的振動和波的傳播方向關系可知，該波的傳播方向沿x軸的正方向，故A正確；BC．由題意可知，t=1s為1312T，解得由圖可知λ=12則v=故C正確，B錯誤；D．由同側法可知t=1s時，x=6m處的質點沿y軸正方向運動，故D錯誤。故選AC。4．（2022年天津高考）在同一均勻介質中，分別位于坐標原點和x=7m處的兩個波源O和P，沿y軸振動，形成了兩列相向傳播的簡諧橫波a和b，某時刻a和b分別傳播到x=3m和x=5mA．a與b的頻率之比為2:1 B．O與P開始振動的時刻相同C．a與b相遇后會出現(xiàn)干涉現(xiàn)象 D．O開始振動時沿y軸正方向運動【答案】A【解析】A．由同一均勻介質條件可得a和b兩列波在介質中傳播速度v相同，由圖可知，a和b兩列波的波長之比為λ根據(jù)f=可得a與b的頻率之比為f故A正確；B．因a和b兩列波的波速相同，由a和b兩列波分別傳播到x=3m和x=5m處的時刻相同，可知O與C．因a與b的頻率不同，a與b相遇后不能產生干涉現(xiàn)象，故C錯誤；D．a波剛傳到3m處，由波形平移法可知，3m處的質點開始振動方向沿y軸負方向，而所有質點的開始振動方向都相同，所以O點開始振動的方向也沿故選A。5．（2023濟南一模）一條輕長繩放置在水平桌面上，俯視圖如圖甲所示，用手握住長繩的一端O，從t=0時刻開始用手帶動O點沿垂直繩的方向（圖甲中y軸方向）在水平面內做簡諧運動，0～6s內O點的振動圖像如圖乙所示。t=4A． B．C． D．【答案】B【解析】由圖乙可知波形圖對應的質點起振方向沿y軸正方向，且開始時的周期較小，則對應的波形圖開始時波長較小。故選B。6．（2022山東高考）(多選)一列簡諧橫波沿x軸傳播，平衡位置位于坐標原點O的質點振動圖像如圖所示。當t=7sA． B．C． D．【答案】AC【解析】由O點的振動圖像可知，周期為T=12s，設原點處的質點的振動方程為y=A則10解得φ在t=7s時刻y因7則在t=7s時刻質點在y軸負向向下振動，根據(jù)“同側法”可判斷若波向右傳播，則波形為C所示；若波向左傳播，則波形如A所示。故選AC。7．（2023·北京平谷·統(tǒng)考一模）如圖所示，玻璃磚的上表面aa′與下表面bb′平行，一束紅光從上表面的P點處射入玻璃磚，從下表面的A．紅光進入玻璃磚前后的波長不會發(fā)生變化B．紅光進入玻璃磚前后的速度不會發(fā)生變化C．若增大紅光的入射角，則紅光可能會在玻璃磚下表面的Q點左側某處發(fā)生全反射D．若紫光與紅光都從P點以相同的入射角入射，則紫光將從Q點右側某處射出玻璃磚【答案】D【解析】A．波速由介質決定，但頻率由波源決定，同一種波在不同的介質中，波速不同，但頻率不變，由公式v=λf可得，紅光進入玻璃磚前后的波長會發(fā)生變化，A錯誤；B．光具有波粒二象性，從波動性的角度說，光作為一種電磁波，一種單色光即一種單一頻率的光，對一種介質的折射率n是一定的，從空氣進入玻璃介質后，光的頻率不變，由折射定律n=可得，v會發(fā)生改變，所以紅光進入玻璃磚前后的速度會發(fā)生變化，B錯誤；C．根據(jù)光的可逆性原理，只要光線可以從上表面射入，在玻璃中發(fā)生折射，就一定可以從下表面射出，所以增大紅光的入射角，則紅光不會在玻璃磚下表面發(fā)生全反射，C錯誤；D．若紫光與紅光都從P點以相同的入射角入射，由于紫光折射率較大，所以紫光折射角較小，所以紫光將從Q點右側某處射出玻璃磚，D正確。故選D。8．（2023·安徽·統(tǒng)考二模）(多選)如圖所示，一細束白光通過三棱鏡折射后分為各種單色光，取其中a、b、c三種色光，并同時做如下實驗：①讓這三種單色光分別通過同一雙縫干涉實驗裝置在光屏上產生干涉條紋（雙縫間距和縫屏間距均不變）；②讓這三種單色光分別照射到某金屬板表面，觀察與金屬板連接的靜電計指針是否轉動；下列說法中正確的是（）A．在棱鏡中a光的速度最大B．如果減小白光在左側面的入射角，最先消失的是c光C．a種色光形成的干涉條紋間距最大D．若c光能使該金屬板發(fā)生光電效應，a光一定不能使該金屬發(fā)生光電效應【答案】ABC【解析】A．因a光的偏折程度最小，則折射率最小，根據(jù)v=可知在棱鏡中a光的速度最大，選項A正確；B．因c光的折射率最大，根據(jù)sin可知c光臨界角最小，則如果減小白光在左側面的入射角，最先消失的是c光，選項B正確；C．a種色光頻率最小，波長最長，根據(jù)Δ可知a光形成的干涉條紋間距最大，選項C正確；D．c光頻率最大，a光頻率最小，若c光能使該金屬板發(fā)生光電效應，a光不一定不能使該金屬發(fā)生光電效應，選項D錯誤。故選ABC。9．（2021·江蘇·高考真題）某種材料制成的半圓形透明磚平放在方格紙上，將激光束垂直于AC面射入，可以看到光束從圓弧面ABC出射，沿AC方向緩慢平移該磚，在如圖所示位置時，出射光束恰好消失，該材料的折射率為（）A．1.2 B．1.4 C．1.6 D．1.8【答案】A【解析】畫出激光束從玻璃磚射出時恰好發(fā)生全反射的入射角如圖所示全反射的條件sin由幾何關系知sin聯(lián)立解得n=1.2故A正確，BCD錯誤.故選A.10．（2023·湖南常德·統(tǒng)考模擬預測）(多選)近日根據(jù)國際報道，光纖通信速率創(chuàng)造出了新的記錄，每秒可以傳達1.84Pbit，這相當于每秒可以傳輸約236個1TB硬盤的數(shù)據(jù)。目前正常的網速想要傳輸1TB硬盤的數(shù)據(jù)，需要花費四到八小時以上，如果這項技術能大規(guī)模商用，網速將得到大幅提升。光纖通訊中信號傳播的主要載體是光纖，它的結構如圖甲所示，一束激光由光導纖維左端的點O以α=60°的入射角射入一直線光導纖維內，恰好在光導纖維的側面（側面與過O的法線平行）發(fā)生全反射，如圖乙所示。下列說法中正確的是（）A．光纖內芯的折射率比外套的小 B．光從左端空中進入光纖內芯后，其頻率不變C．頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大 D．內芯對這種激光的折射率n=【答案】BD【解析】A．激光在內芯和外套的界面上發(fā)生全反射，所以內芯是光密介質，外套是光疏介質，即光纖內芯的折射率比外套的大，故A錯誤；B．光從左端空中進入光纖內芯后，波長和波速會發(fā)生變化，但頻率和周期不變，故B正確；C．頻率越大的光，介質對它的折射率越大，根據(jù)v=cnD．根據(jù)折射定律n=根據(jù)全反射公式n=聯(lián)立解得n=72故選BD。11．（2020·浙江·統(tǒng)考高考真題）如圖所示，圓心為O、半徑為R的半圓形玻璃磚置于水平桌面上，光線從P點垂直界面入射后，恰好在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射；當入射角θ=60°時，光線從玻璃磚圓形表面出射后恰好與入射光平行。已知真空中的光速為c，則（）A．玻璃磚的折射率為1.5B．OP之間的距離為2C．光在玻璃磚內的傳播速度為3D．光從玻璃到空氣的臨界角為30°【答案】C【解析】AB．作出兩種情況下的光路圖，如圖所示設OP=x，在A處發(fā)生全反射故有sin由于出射光平行可知，在B處射出，故n=由于sin聯(lián)立可得n=3，x=C．由v=可得v=3D．由于sin所以臨界角不為30°，故D錯誤。故選C。12．（2023·遼寧大連·統(tǒng)考一模）如圖所示，將半徑為R的透明半球體放在水平桌面上方，O為球心，上表面恰好水平，軸線OO＇垂直于水平桌面。位于O點正上方某一高度處的點光源S發(fā)出一束與OO＇夾角θ=60°的單色光射向半球體上的A點，光線通過半球體后剛好垂直射到桌面上的B點，已知O'B=32RA．透明半球體對該單色光的折射率n=2 B．透明半球體對該單色光的折射率C．該光在半球體內傳播的時間為3R3c 【答案】B【解析】AB．光從光源S發(fā)出經半球到達水平桌面的光路圖如下光由空氣射向半球體，由折射定律有n=在ΔOCD中可知∠COD=60°由幾何關系可知γ=∠COD=60°故γ=θ=60°光由半球體射向空氣，由折射定律有n=故α=β由幾何知識可得α+β=60°故α=β=30°故n=sinθCD．光在半球體中的傳播速度為v=由幾何知識可得AC解得AC=光在半球體內傳播的時間為t=ACv故選B。13．（2023·山西運城模擬）一柱狀容器的高為3l，底面是邊長為2l的正方形，容器內裝滿某種透明液體。過容器中心軸DD′、垂直于左右兩側面的剖面圖如圖所示。容器右側內壁涂有反光材料，其他內壁涂有吸光材料。在剖面圖的左下角處有一點光源，其發(fā)出的紅光經過容器內部相應光路后，從液體上表面的D點射出兩束相互垂直的光，則（）A．該透明液體對紅光的折射率為5B．紅光在透明液體中的傳播速度為0.6cC．紅光從透明液體到空氣的臨界角為37°D．將紅光改為紫光后從D點射出的兩束光夾角為銳角【答案】A【解析】設從光源發(fā)出的光直接照射到D點射出的光的入射角為i1，折射角為r1，經反光壁反射后從D點射出的光的入射角為i2，折射角為r2，在剖面圖內作光源相對于反光壁的對稱點C，連接CD，交反光壁于E點，則這兩束光的光路圖如圖所示A．設液體對紅光的折射率為n，由折射定律可得n=sinr由題意可得r1＋r2=90°由幾何關系可得sini1聯(lián)立可得n=53B．由折射定律可得n=可得紅光在透明液體中的傳播速度v=35C．由全反射臨界角公式可得sin故紅光從透明液體到空氣的臨界角大于37°，C錯誤；D．將紅光改為紫光后，光的頻率增大，液體對光的折射率變大，因為入射角不變，則折射角增大，故兩條折射光線夾角為鈍角，D錯誤。?故選A。14．（2022年高考浙江6月真題）(多選)位于x=0.25m的波源p從t=0時刻開始振動，形成的簡諧橫波沿x軸正負方向傳播，在t=2.0s時波源停止振動，t=2.1s時的部分波形如圖所示，其中質點a的平衡位置xa=1.75A．沿x軸正負方向傳播的波發(fā)生干涉B．t=0.42sC．t=2.25s時，質點a沿yD．在0到2s內，質點b運動總路程是2.55m【答案】BD【解析】A．波從波源發(fā)出后，向x軸正負方向傳播，向相反方向傳播的波不會相遇，不會發(fā)生干涉，故A錯誤；B．由圖可知，波的波長λ=1由題意可知0.1s內波傳播四分之一波長，可得T解得T=0.4根據(jù)同側法可知，波源的振動方向向上，t=0.42s即T<t<C．波的波速v=波源停止振動，到質點a停止振動的時間t即質點a還在繼續(xù)振動，t=2.1s到t=2.25s經過時間t2=0.15s即TD．波傳到b點所需的時間t在0到2s內，質點b振動的時間為t質點b運動總路程s=17A=17×0.15m=2.25故選BD。15．（2023山東3月聯(lián)考）一列簡諧橫波在t=13s時的波形圖如圖甲所示，a、b是介質中的兩個質點，a質點的平衡位置坐標為x＝0，圖乙是質點bA．當t=712s時，a