版高考物理二轮重点讲练专题九 选考34 专题强化训练文档格式.docx
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B项,机械波的波速与介质有关,不同介质机械波的传播速度不同,则机械波在传播过程中通过两种不同的介质,沿传播方向上,在任何相等时间内,传播的距离不一定相同,故B项错误;
C项,光波在介质中传播的速度与光的频率有关,故C项正确;
D项,根据狭义相对论的基本原理可知:
一切物理规律在不同的惯性参考系中都相同,故D项正确;
E项,双缝干涉条纹间距与光的波长成正比.红光的波长比紫光长,所以红光的双缝干涉条纹间距大于紫光双缝干涉条纹间距,故E项错误.故选C、D项.
命题立意 本题旨在考查波的干涉和衍射现象、双缝干涉的条纹间距与波长的关系、狭义相对论
3.(2015·
北京)周期为2.0s的简谐横波沿x轴传播,该波在某时刻的图像如图所示,此时质点P沿y轴负方向运动,则该波( )
A.沿x轴正方向传播,波速v=20m/s
B.沿x轴正方向传播,波速v=10m/s
C.沿x轴负方向传播,波速v=20m/s
D.沿x轴负方向传播,波速v=10m/s
答案 B
解析
机械振动与机械波为每年必考题目,难度都不大.根据机械波的速度公式v=
,由图可知波长为20m,再结合周期为2s,可以得出波速为10m/s.应用“同侧法”等方法判断波沿x轴正方向传播.因此答案为B项.
命题立意 机械振动与机械波
4.(2015·
吉林三模)如图所示,实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形图,虚线是这列波在t=0.2s时刻的波形图.则( )
A.这列波的周期可能是1.2s
B.这列波的波长为12m
C.这列波可能向左传播4m
D.这列波的波速可能是40m/s
E.t=0时刻x=4m的质点沿x轴正方向运动
答案 BCD
解析 由图可知,该波的波长为12m,故B项正确;
若波向左传播,则s=(n+
)λ=12n+4(n=0,1,2,3,…),s取4时,n=0,故波可能向左传4m,故C项正确;
设波的周期为T,若波沿x轴正方向传播,则t=(n+
)T1,得T1=
=
(n=0,1,2,3,…)
波速可以为v=
=20(3n+2)(n=0,1,2,3,…)
若波沿x轴负方向传播,则t=(n+
)T2
得T2=
波速为v=20(3n+1)(n=0,1,2,3,…)
由以上公式可知,周期不可能为1.2s;
而波速可为40m/s,故A项错误,D项正确.E项,若该波向左传播,所以根据振动和波动关系可知t=0时刻,x=4cm处的质点的速度沿y轴负方向,故E项错误.
命题立意 本题旨在考查波长、频率和波速的关系、横波的图像
5.(2015·
四川)直线P1P2过均匀玻璃球球心O,细光束a、b平行且关于P1P2对称,由空气射入玻璃球的光路如图.a、b光相比( )
A.玻璃对a光的折射率较大
B.玻璃对a光的临界角较小
C.b光在玻璃中的传播速度较小
D.b光在玻璃中的传播时间较短
解析 由于a、b光平行且关于过球心O的直线P1P2对称,因此它们的入射角i相等,根据图中几何关系可知,b光在玻璃球中的光路偏离进入球之前方向较多,即b光的折射角r较小,根据折射定律,有n=
,所以玻璃对b光的折射率较大,故选项A错误;
根据临界角公式,有sinC=
,所以玻璃对α光的临界角较大,故选项B错误;
根据折射率的定义式有n=
,所以b光在玻璃中的传播速度v较小,故选项C正确;
根据图中几何关系可知,a、b光进入玻璃球后,b光的光程d较大,根据匀速直线运动规律,有t=
,所以b光在玻璃中的传播时间较长,故选项D错误.
答案 C
命题立意 对折射率、临界角、光的折射定律的理解与应用
6.(2015·
宁德市普高质检)在某一均匀介质中,由波源O发出的简谐横波沿x轴正负方向传播,某时刻的波形如图,其波速为5m/s,振幅为20cm.下列说法正确的是( )
A.波的频率与波源的频率无关
B.此时P、Q两质点振动方向相同
C.再经过0.5s,波恰好传到坐标为(-5m,0)的位置
D.能与该波发生干涉的横波的频率一定为3Hz
解析 A项,波的频率由波源的振动频率决定故A项错误;
B项,根据对称性可知,此时P(-2m,0cm)、Q(2m,0cm)两点运动方向相同,故B项正确;
C项,由图知波长λ=2m,周期为T=
s=0.4s,时间t=0.5s=1
T,设波传到N点时间为T,波传到N点时,N点向上运动,则经过0.5s质点N刚好在波峰,其坐标为(-5m,20cm),故C项错误;
D项,该波的频率为f=
=2.5Hz,能与该波发生干涉的横波的频率一定为2.5Hz,故D项错误.
命题立意 本题旨在考查横波的图像、波长、频率和波速的关系
7.(2015·
张掖三诊)图甲为某一列沿x轴正向传播的简谐横波在t=1.0s时刻的波形图,图乙为参与波动的某一质点的振动图像,则下列说法正确的是( )
A.该简谐横波的传播速度为4m/s
B.从此时刻起,经过2秒,P质点运动了8米的路程
C.从此时刻起,P质点比Q质点先回到平衡位置
D.乙图可能是甲图x=2m处质点的振动图像
E.此时刻M质点的振动速度小于Q质点的振动速度
答案 ACD
解析 A项,由甲图可得λ=4m,由乙图中可得T=1.0s,所以该简谐横波的传播速度为:
v=
=4m/s,故A项正确;
B项,t=2s=2T,则从此时刻起,经过2s,P质点运动的路程为s=8A=8×
0.2cm=1.6cm,故B项错误;
C项,简谐横波沿x轴正向传播,此时刻Q点向上运动,而P点直接向下运动,所以P质点比Q质点先回到平衡位置,故C项正确;
D项,由乙图知t=0时刻质点的位移为0,振动方向沿y轴负方向,与甲图x=2m处t=0时刻的状态相同,所以乙图可能是甲图x=2m处质点的振动图像,故D项正确;
E项,质点越靠近平衡位置速度越大,则此时刻M质点的振动速度大于Q质点的振动速度,故E项错误.故选A、C、D项.
8.(2015·
衡水高三调研)一列简谐横波沿x轴正方向传播,t时刻波形图如图中的实线所示,此时波刚好传到P点,t+0.6s时刻,这列波刚好传到Q点,波形如图中的虚线所示,a、b、c、P、Q是介质中的质点,则以下说法正确的是( )
A.这列波的波速为16.7m/s
B.这列波的周期为0.8s
C.质点c在这段时间内通过的路程一定等于30cm
D.从t时刻开始计时,质点a第一次到达平衡位置时,恰好是t+
s这个时刻
E.当t+0.5s时刻,质点b、P的位移相同
答案 BDE
解析 A项,由图可知,波的波长为λ=40m,波从P传到Q的距离为:
x=90m-60m=30m,波速为:
m/s=50m/s,故A项错误;
B项,这列波的周期:
T=
s=0.8s,故B项正确;
C项,波从P传到c的时间为:
T=0.2s,在这段时间内质点c振动了半个周期,通过的路程等于:
2A=20cm,故C项错误;
D项,从t时刻开始计时,质点a的振动方程为y=Asin(
t+
)=10sin(2.5πt+
)cm;
当y=0,2.5πt+
=π时,t=
s,故在t+
s这个时刻质点a第一次到达平衡位置,故D项正确;
E项,在t时刻,因波沿x轴正方向传播,故此时质点P是向上振动的,经0.5s后,P正在向下振动(负位移),是经过平衡位置后向下运动0.1s=
;
而质点b是正在向上振动的(负位移),是到达最低点后向上运动0.1s=
,可见此时两个质点的位移是相同的,故E项正确.故选B、D、E项.
9.(2015·
丰台区二练)如图所示,两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x=-0.2m和x=1.2m处,两列波的速度大小均为v=0.4m/s,两波源的振幅均为A=2cm.图示为t=0时刻两列波的图像(传播方向如图所示),该时刻平衡位置位于x=0.2m和x=0.8m的P、Q两质点刚开始振动,质点M的平衡位置处于x=0.5m处.关于各质点运动情况的判断正确的是( )
A.t=0时刻质点P、Q均沿y轴正方向运动
B.t=1s时刻,质点M的位移为-4cm
C.t=1s时刻,质点M的位移为+4cm
D.t=0.75s时刻,质点P、Q都运动到x=0.5m
解析 t=0时刻质点P、Q均沿y轴负方向运动,故A项错误;
由波形图可知λ=0.4m,T=
s=1s,t=0.75s时刻,两列波同时到达质点M,质点M开始振动,又经过0.25s即t=1s时刻,质点在两列波的共同作用下同时达到波谷,所以M的位移为-4cm,故选B项,故C项错误;
波在传播过程中是运动状态的传递,质点本身位置并不发生移动,故D项错误.
命题立意 考查对振动图像和波动图像的分析
10.
(2015·
南平综测)如图所示,ABC为等腰棱镜,OO′是棱镜的对称轴,a、b两束不同频率的单色光垂直AB边射入棱镜,两束光在AB面上的入射点到D点的距离相等,两束光折射后相交于图中的P点,下列判断正确的是( )
A.在同一介质中,a光光速大于b光光速
B.若从同一介质射入真空,发生全反射时a光的临界角比b光大
C.用同一双缝干涉实验装置观察,a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距
D.在真空中,a光波长大于b光波长
解析 在真空中,所有色光的传播速度都相同,都等于c.由题看出,a光的偏折角大于b光的偏折角,说明a光的折射率大于b光的折射率,a光的频率大于b光的频率,由c=λf分析真空中波长关系.由临界角公式sinC=
确定临界角的大小.由Δx=
λ分析双缝干涉条纹间距的大小.A项,由题图看出,a光的偏折角大于b光的偏折角,则知a光的折射率大于b光的折射率,由v=
知,在同一介质中,a光光速小于b光光速,故A项错误.B项,由临界角公式sinC=
,可知,a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角.故B项错误.C、D项,a光的频率大于b光的频率,由c=λf分析得知,在真空中,a光波长小于b光波长.由Δx=
λ分析得知,a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距,故C项正确,D项错误.故选C项.
命题立意 本题旨在考查光的折射定律
11.
衡水高三调研)如图所示,一等腰直角三棱镜放在真空中,斜边BC长度为d,一束单色光以60°
的入射角从AB侧面的中点D入射,折射后从侧面AC射出,不考虑光在AC面的反射.已知三棱镜的折射率为
,单色光在真空中的光速为c,求此单色光通过三棱镜的时间?
答案
解析 单色光在AB面上发生折射,光路图如图所示:
根据折射定律,得n=
,n=
代入解得α=45°
,光线射到AC面上时入射角为45°
,从AC射出三棱镜.根据几何知识得知,DE∥BC,而且DE=
BC=
d
光在三棱镜传播的速度为v=
所以此单色光通过三棱镜的时间为t=
12.
聊城二模)如图所示,AOB为半圆柱形玻璃砖截面的直径,玻璃的折射率为n=
,现有一束平行光线以45°
角入射到AB面上后,经折射从半圆面上的部分位置射出.试求半圆柱面能被照亮的部分与整个半圆柱弧面的面积之比.
答案 1∶2
根据折射定律,得
=n
光在AB面上的折射角θ=30°
在曲面上发生全反射的临界角:
sinC=
,得C=45°
如图根据几何关系得,E点以上和F点以下的光线发生全反射,
不能从曲面上射出,有光线射出的部分为EF部分
根据几何关系解得∠AOE=75°
,∠BOF=15°
所以:
∠EOF=90°
故被照亮的面积与整个半圆柱的面积之比为1∶2
13.(2015·
陕西三模)
图示的直角三角形ABC是玻璃砖的横截面,∠B=90°
,∠A=30°
,BC边长等于L.一束平行于AB边的光束从AC边上的某点射入玻璃砖,进入玻璃砖后,在BC边上的E点被反射,E点是BC边的中点,EF是从该处反射的光线,且EF恰与AC边平行.求:
(1)玻璃砖的折射率;
(2)该光束从E点反射后,直到第一次有光线从玻璃砖射出所需的时间(真空中的光速用符号“c”表示).
答案
(1)玻璃砖的折射率为
(2)该光束从E点反射后,直到第一次有光线从玻璃砖射出所需的时间为
解析
(1)作出光路图,根据几何知识和全反射规律得到光线在AC面的入射角和折射角,即可求得折射率,
(2)根据全反射临界角公式sinC=
求出临界角C,判断出光线在F点发生全反射,在O2点不能发生全反射,即该光束经一次反射后,到第一次射出玻璃砖发生在O2点,根据几何知识求出光线在玻璃砖内传播的距离s,由v=
求出光线在玻璃砖内传播的速度v,即可求得所求的时间
依题意,光在玻璃砖中的传播路径如右图所示.
可见,光在O1点的入射角为60°
,折射角为30°
.
①玻璃的折射率n=
②因为
>
,所以这种玻璃的临界角C大于30°
,小于60°
故从E点反射出的光线,将在F点发生全反射,在O2点才有光线第一次射出玻璃砖.由几何知识可知:
EF=L,FO2=
L;
光在这种玻璃中的传播速度v=
故光从E点传播到O2点用时t=
命题立意 本题旨在考查光的折射
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