版高三物理一轮复习专题16机械波与光含高考真题.docx
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版高三物理一轮复习专题16机械波与光含高考真题
专题16机械波与光
1.(2013高考福建理综第14题)一束由红、紫两色组成的复色光,从空气斜射向玻璃三棱镜.下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜分离成两束单色光的是
答案:
B
解析:
复色光在界面折射就分成两束光,且紫光由于折射率较大,偏折较多,能正确表示该复色光经三棱镜分离成两束单色光的是图B.
2.(2013高考上海物理第3题)白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的,其原因是不同色光的
(A)传播速度不同(B)强度不同(C)振动方向不同(D)频率不同
答案:
D
解析:
白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的,其原因是不同色光的频率不同.
3.(2013高考天津理综物理第8题)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图.O点为圆心,OO’为直径MN的垂线.足够大的光屏PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN.由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点,入射光线与OO’夹角θ较小时,光屏NQ区城出现两个光斑.·逐渐增大θ角.当θ=α时,光屏NQ区城A光的光斑消失,继续增大θ角,当θ=β时,光屏NQ区域B光的光斑消失,则
A.玻璃砖对A光的折射率比对B光的大
B.A光在玻璃砖中传播速度比B光的大
C.α<θ<β时,光屏上只有1个光斑
D.β<θ<π/2时,光屏上只有1个光斑
答案:
AD
解析:
入射光线与OO’夹角θ较小时,在O点从MN射出的折射光色散为A、B两种单色光,射到光屏上,光屏NQ区城出现两个光斑.·逐渐增大θ角.当θ=α时,光屏NQ区城A光的光斑消失,说明A光的临界角等于α.当θ=β时,光屏NQ区域B光的光斑消失,说明A光的临界角等于β.由sinC=1/n可知,玻璃砖对A光的折射率比对B光的大,选项A正确.由n=c/v可知A光在玻璃砖中传播速度比B光的小,选项B错误.α<θ<β时,A光发生全反射,光屏上只有1个光斑,选项C正确.β<θ<π/2时,A、B光都发生全反射,光屏上没有光斑,选项D错误.
4.(2013全国高考大纲版理综第14题)下列现象中,属于光的衍射现象的是()
A.雨后天空出现彩虹
B.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹
C.海市蜃楼现象
D.日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹
答案:
B
解析:
雨后天空出现彩虹是由于光的折射,属于色散现象;通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹属于光的衍射现象.海市蜃楼现象是光的全反射现象.日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹是光的干涉现象.
5.(2013高考上海物理第1题)电磁波与机械波具有的共同性质是
(A)都是横波(B)都能传输能量
(C)都能在真空中传播(D)都具有恒定的波速
答案:
B
解析:
电磁波与机械波具有的共同性质是都能传输能量,选项B正确.
6.(2013高考浙江理综第14题)关于生活中遇到的各种波,下列说法正确的是
A.电磁波可以传递信息,声波不能传递信息
B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传递速度相同
D.遥控器发出的红外线波长和医院CT中的X射线波长相同
答案:
B
解析:
电磁波可以传递信息,声波也可以传递信息,选项A错误;手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波,选项B正确.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传递速度不相同,选项C错误.遥控器发出的红外线波长和医院CT中的X射线波长不相同,选项D错误.
7.(2013高考北京理综第14题)如图所示,一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O,经折射后分为两束单色光a和b.下列判断正确的是
A.玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
B.a光的频率大于b光的频率
C.在真空中a光的波长大于b光的波长
D.a光光子能量小于b光光子能量
答案:
B
解析:
由图示和折射定律可知,玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率,选项A错误.根据折射率随频率ν的增大而增大可知,a光的频率大于b光的频率,选项B正确.由波长公式λ=c/ν可知在真空中a光的波长小于b光的波长,选项C错误.由E=hν可知a光光子能量大于b光光子能量,选项D错误.
8.(2013高考四川理综第3题)光射到两种不同介质的分界面,分析其后的传播形式可知
A.折射现象的出现表明光是纵波
B.光总会分为反射光和折射光
C.折射光与入射光的传播方向总是不同的
D.发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同
答案.D
解析:
折射现象的出现表明光在两种介质中传播速度不同,选项A错误D正确.在发生全反射时,折射光消失,选项B错误.当入射角等于0°时,折射光与入射光的传播方向相同,选项C错误.
9.(2013高考四川理综第1题)下列关于电磁波说法,正确的是
A.电磁波只能在真空中传播
B.电场随时间变化时一定产生电磁波
C.做变速运动的电荷会在空间产生电磁波
D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
答案:
C
解析:
电磁波可以在真空中传播.也可以在介质中传播,选项A错误.电场随时间变化时一定产生磁场,但是不一定产生电磁波,选项B错误.做变速运动的电荷相当于不均匀变化的电流,在周围产生不均匀变化的磁场,会在空间产生电磁波,选项C正确.赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在,选项D错误.
10(2013高考江苏物理第12B题)
(2)如题12B-2图所示,两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行,相对地面的速度均为v(v接近光速c).地面上测得它们相距为L,则A测得两飞船间的距离_______(选填“大于”、“等于”或“小于”)L.当B向A发出一光信号,A测得该信号的速度为___▲____.
答案
(2)大于c(或光速)
解析:
根据运动的尺子缩短,A测得两飞船间的距离大于地面上测得的距离L.根据狭义相对论的光速不变假设,当B向A发出一光信号,A测得该信号的速度为c.
11(3)题12B-3图为单反照相机取景器的示意图,ABCDE为五棱镜的一个截面,AB
BC.光线垂直AB射入,分别在CD和EA上发生反射,且两次反射的入射角相等,最后光线垂直BC射出.
若两次反射都为全反射,则该五棱镜折射率的最小值是多少?
(计算结果可用三角函数表示)
解析:
(3)由题意知,入射角
°
则折射率最小值
12(2013高考山东理综第37
(2)题)
(2)如图乙所示,ABCD是一直角梯形棱镜的横截面,位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入.已知棱镜的折射率n=
,AB=BC=8cm,OA=2cm,∠OAB=60°.
①求光线第一次射出棱镜时,出射光线的方向.
②第一次的出射点距Ccm.
解析:
①设发生全反射的临界角为C,由折射定律得
sinC=1/n,
代入数据得:
C=45°.
光路如图所示,由几何关系可知光线在AB边和BC边的入射角均为60°,均发生全反射.设光线在CD边的入射角为α,折射角为β,由几何关系得,α=30°,小于临界角,光线第一次射出棱镜在CD边,由折射定律得
n=sinβ/sinα,
代入数据解得:
β=45°.
②
13.(2013全国新课标理综1第34题)
(2)(9分)图示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图,玻璃丝长为L,折射率为n,AB代表端面.已知光在真空中的传播速度为c.
(i)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面,求光线在端面AB上的入射角应满足的条件;
(ii)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所藉的最长时间.
解析:
(i)设光线在端面AB上C点(见右图)的入射角为i,折射角为r,由折射定律有:
sini=nsinr.
设该光线射向玻璃丝内壁D点的入射角为α,为了使该光线在此光导纤维中传播,应有:
α≥θ.
式中θ为该光线在玻璃丝内发生全反射的临界角,它满足:
nsinθ=1.由几何关系得:
r+α=90°.
由上述各式联立解得:
sini≤
.
(ii)该光线在玻璃丝内传播速度的大小为v=c/n,
光速在玻璃丝轴线方向的分量为:
vx=vsinα
光线从玻璃丝端面AB传播到另一端面所需时间为T=L/vx
光线在玻璃丝中传播,在刚好发生全反射时,光线从端面AB传播到另一端面所需时间最长,由上述各式联立解得:
Tmax=Ln2/C.
14.(2013全国新课标理综II第34题)
(2)如图,三棱镜的横截面为直角三角形ABC,∠A=30°,∠B=60°.一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜,在AC边发生反射后从BC边的M点射出.若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等.
(i)求三棱镜的折射率;
(ii)在三棱镜的AC边是否有光线透出?
写出分析过程.(不考虑多次反射)
解析:
(1)光路图如图所示,图中N点为光线在AC边发生反射的入射点.设光线在P点的入射角为i、折射角为r,在M点的入射角为r’、折射角依题意也为i,有:
i=60°.
由折射定律有:
sini=nsinr,
nsinr'=sini,
联立解得:
r=r’.
OO’为过M点的法线,∠C为直角,OO’//AC.由几何关系有:
∠MNC=r’.
由反射定律可知:
∠PNA=∠MNC.
联立解得:
∠PNA=r.
由几何关系得:
r=30°.
联立解得:
n=
.
(ii)设在N点的入射角为r’,由几何关系得:
i’=60°.
此三棱镜的全反射临界角满足nsinθC=1,
联立解得:
i’>θC.
此光线在N点发生全反射,三棱镜的AC边没有光线透出.
15(2013高考福建理综第16题)如图,t=0时刻,波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正方向开始振动,振动周期为0.4s,在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波.下图中能够正确表示t=0.6时波形的图是
答案:
C
解析:
波源振动在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波.t=0.6时沿x轴正、负两方向各传播1.5个波长,能够正确表示t=0.6时波形的图是C.
16.(2013高考上海物理第4题)做简谐振动的物体,当它每次经过同一位置时,可能不同的物理量是
(A)位移(B)速度(C)加速度(D)回复力
答案:
B
解析:
做简谐振动的物体,当它每次经过同一位置时,位移相同,加速度相同,位移相同,可能不同的物理量是速度,选项B正确.
17.(2013高考上海物理第14题)一列横波沿水平绳传播,绳的一端在t=0时开始做周期为T的简谐运动,经过时间t(
T<t<T),绳上某点位于平衡位置上方的最大位移处.则在2t时,该点位于平衡位置的
(A)上方,且向上运动
(B)上方,且向下运动
(C)下方,且向上运动
(D)下方,且向下运动
答案:
B
解析:
由于再经过T时间,该点才能位于平衡位置上方的最大位移处,所以在2t时,该点位于平衡位置的上方,且向上运动,选项B正确.
18.(2013全国高考大纲版理综第21题)在学校运动场上50m直跑道的两端,分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器.两个扬声器连续发出波长为5m的声波.一同学从该跑道的中点出发,向某一端点缓慢行进10m.在此过程中,他听到扬声器声音由强变弱的次数为()
A.2B.4
C.6D.8
答案:
B
解析:
向某一端点每缓慢行进2.5m,他距离两波源的路程差为5m,听到扬声器声音强,缓慢行进10m,他听到扬声器声音由强变弱的次数为4次,选项B正确.
19.(2013全国新课标理综1第34题)
(1)(6分)如图,a.b,c.d是均匀媒质中x轴上的四个质点.相邻两点的间距依次为2m、4m和6m一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播,在t=0时刻到达质点a处,质点a由平衡位置开始竖直向下运动,t=3s时a第一次到达最高点.下列说法正确的是(填正确答案标号.选对I个得3分,选对2个得4分,选对3个得6分.每选错I个扣3分,最低得分为0分)
A.在t=6s时刻波恰好传到质点d处
B.在t=5s时刻质点c恰好到达最高点
C..质点b开始振动后,其振动周期为4s
D..在4s E..当质点d向下运动时,质点b一定向上运动 答案: ACD 解析: 根据题述“在t=0时刻到达质点a处,质点a由平衡位置开始竖直向下运动,t=3s时a第一次到达最高点”可知周期为T=4s.波长λ=vT=2×4m=8m.在t=6s时刻波恰好传到质点d处,选项A正确.在t=3s时刻波传播到质点C,在t=5s时刻质点c恰好回到平衡位置,在t=6s时刻到达最高点,选项B错误.质点b开始振动后,其振动周期为4s,选项C正确.在4s 20.(2013高考江苏物理第12B题) (1)如题12B-1图所示的装置,弹簧振子的固有频率是4Hz.现匀速转动把手,给弹簧振子以周期性的驱动力,测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz,则把手转动的频率为___▲____. (A)1Hz (B)3Hz (C)4Hz (D)5Hz 答案: A 解析: 根据受迫振动的频率等于驱动力的频率,把手转动的频率为1Hz,选项A正确. 21.(2013高考上海物理第23题)如图,在: 半径为2.5m的光滑圆环上切下一小段圆弧,放置于竖直平面内,两端点距最低点高度差H为1cm.将小环置于圆弧端点并从静止释放,小环运动到最低点所需的最短时间为____s,在最低点处的加速度为____m/s2.(取g=10m/s2) 答案: 0.7850.08 解析: 小环运动沿圆弧的运动可类比于单摆的简谐运动,小环运动到最低点所需的最短时间为t=T/4= =0.785s.由机械能守恒定律,mgH= mv2,在最低点处的速度为v= .在最低点处的加速度为a= = =0.08m/s2. 22(2013全国新课标理综II第34题) (1)如图.一轻弹簧一端固定,另一端连接一物块构成弹簧振子,该物块是由a、b两个小物块粘在一起组成的.物块在光滑水平桌面上左右振动.振幅为A0,周期为T0.,.当物块向右通过平衡位置时,a、b之间的粘胶脱开;以后小物块a振动的振幅和周期分别为A和T,则: AA0(填“>”、“<”或“=”),TT0(填“>”、“<”或“=”), 34. (1)<< 解析: 小球通过平衡位置时弹性势能为零,动能最大.向右通过平衡位置,a由于受到弹簧弹力做减速运动,b做匀速运动.小物块a与弹簧组成的系统机械能小于原来系统,所以小物块a的振幅减小,A 23.(2013高考北京理综第15题)一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波,波速为4m/s.某时刻波形如图所示,下列说法正确的是 A.这列波的振幅为4cm B.这列波的周期为1s C.此时x=4m处质点沿y轴负方向运动 D.此时x=4m处质点的加速度为0 答案: D 解析: 这列波的振幅为2cm,波长λ=8cm,这列波的周期为T=λ/v=2s,选项AB错误.此时x=4m处质点沿y轴正方向运动,加速度为零,选项C错误D正确. 24.(2013高考四川理综第5题)图1是一列简谐横波在t=1.25s时的波形图,已知c位置的质点比a位置的晚0.5s起振.则图2所示振动图像对应的质点可能位于 A. B. C. D. 答案: D 解析: 根据题述“C位置的质点比a位置的晚0.5s起振”可知波动周期为1s,波沿x轴正方向传播.画出t=0时的波形图如图.则图2所示振动图像对应的质点可能位于 ,选项D正确. 25.(2013高考山东理综第37 (1)题) (1)如图甲所示,在某一均匀介质中,AB是振动情况完全相同的两个波源,其简谐运动表达式均为x=0.1sin(20πt)m,介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4m和5m.两波源形成的简谐横波分别沿AP、BP方向传播,波速都是10m/s. ①求简谐横波的波长. ②P点的振动(填写“加强”或“减弱”) (2)①② 解析: ①设简谐横波的波速为v,波长为λ,周期为T,由题意知 T=0.1s, 由波速公式v=λ/T, 代入数据得: λ=1m. ②加强. 26.(2013高考安徽理综第24题)如图所示,质量为M\倾角为α的斜面体(斜面光滑且足够长)放在粗糙的水平地面上,底部与地面的动摩擦因数为μ,斜面顶端与劲度系数为k、自然长度为L的轻质弹簧相连,弹簧的另一端连接着质量为m的物块.压缩弹簧使其长度为3L/4时将物块由静止开始释放,且物块在以后的运动中,斜面体始终处于静止状态.重力加速度为g. (1)求物块处于平衡位置时弹簧的长度; (2)选物块的平衡位置为坐标原点,沿斜面向下为正方向建立坐标轴,用x表示物块相对于平衡位置的位移,证明物块做简谐运动; (3)求弹簧的最大伸长量; (4)为使斜面始终处于静止状态,动摩擦因数μ应满足什么条件(假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力)? 解析: (1)设物块在斜面上平衡时,弹簧伸长量为△L,有 mgsinα-k△L=0, 得: △L= 此时弹簧的长度为L+△L=L+ .. (2)当物块位移为x时,弹簧伸长量为x+△L,物块所受合力为 F合=mgsinα-k(x+△L) 联立以上各式解得F合=-kx, 可知物块做简谐运动. (3)物块做简谐振动的振幅为 由对称性可知,最大伸长量为 (4)设物块位移x为正,则斜面体受力情况如图所示.由于斜面平衡,所以有: 水平方向: f+FN1sinα-Fcosα=0, 竖直方向: FN2-Mg-FN1cosα-Fsinα=0, 又F=k(x+△L),FN1=mgcosα, 联立解得: f=kxcosα,FN2=Mg+mg+kxsinα. 为使斜面体始终处于静止,结合牛顿第三定律,应有│f│≤μFN2,所以: μ≥ = . 当x=-A时上式右端达到最大值,于是有: μ≥ .
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