高考物理二轮复习专题十四振动和波动光及光的波动性限时集训.docx
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高考物理二轮复习专题十四振动和波动光及光的波动性限时集训.docx
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高考物理二轮复习专题十四振动和波动光及光的波动性限时集训
专题限时集训(十四) 振动和波动 光及光的波动性
(对应学生用书第143页)
(建议用时:
40分钟)
1.(12分)(2020·南通模拟)
(1)(多选)下列四幅图分别对应四种说法,其中正确的是__________.
图1420
A.图A中,若匀速拉动木板的速度较大,则由图象测得简谐运动的周期较大
B.由图B可知,系统的固有频率为f0
C.频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动加强,某些区域的振动减弱,这种现象叫做波的干涉
D.泊松亮斑是小孔衍射形成的图样
(2)某横波在介质中沿x轴正方向传播,t=0时刻时波源O开始振动,振动方向沿y轴负方向,图示1421为t=0.7s时的波形图,已知图中b点第二次出现在波谷,则该横波的传播速度v=__________m/s;从图示时刻开始计时,图中c质点的振动位移随时间变化的函数表达式为__________m.
图1421
(3)一半径为R的
球体放置在水平面上,球体由折射率为
的透明材料制成.现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线,平行于桌面射到球体表面上,折射入球体后再从竖直表面射出,如图1422所示.已知入射光线与桌面的距离为
.求出射角.
【导学号:
17214207】
图1422
【解析】
(1)演示简谐运动的图象实验中,若匀速拉动木板的速度较大,会导致图象的横标变大,但对应的时间仍不变,简谐运动的周期与单摆的固有周期相同,A项错误;由图可知当驱动力的频率f跟固有频率f0相同时,才出现共振现象,振幅才最大,跟固有频率f0相差越大,振幅越小,B项正确;频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动加强,某些区域的振动减弱,这种现象叫做波的干涉,C项正确;泊松亮斑是光绕过圆形挡板后衍射形成的图样,D项错误.
(2)由题意知:
+
=0.7s,得该波的周期为T=0.4s
由图知波长为λ=4m,则波速为v=
=10m/s
横波在介质中沿x轴正方向传播,图示时刻c质点沿y轴负方向振动,则c质点的振动位移随时间变化的函数表达式为y=-Asin
=-0.03sin
t=-0.03sin5πt(m).
(3)设入射光线与
球体的交点为C,连接OC,OC即为入射点的法线.因此,图中的角α为入射角.过C点作球体水平表面的垂线,垂足为B.依题意,有:
∠COB=α
又由几何关系得sinα=
①
设光线在C点的折射角为β,由折射定律得:
=
②
由①②式得:
β=30°③
由几何关系知,光线在球体的竖直表面上的入射角γ(见图)为30°.
由折射定律得:
=
④
因此sinθ=
,解得θ=60°
【答案】
(1)BC
(2)10 y=-0.03sin5πt (3)60°
2.(12分)
(1)(多选)下列说法中正确的是________.
A.交通警通过发射超声波测量车速,利用了波的干涉原理
B.电磁波的频率越高,它所能携带的信息量就越大,所以激光可以比无线电波传递更多的信息
C.单缝衍射中,缝越宽,条纹越亮,衍射现象也越明显
D.地面上测得静止的直杆长为L,则在沿杆方向高速飞行火箭中的人测得杆长应小于L
(2)如图1423甲所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,已知波的传播速度v=1m/s,则0.5m处质点在1s时的位移为________cm,x=1m处的质点做简谐运动的表达式y=________cm.
甲 乙
图1423
(3)直角玻璃三棱镜的截面如图1423乙所示,一条光线从AB面入射,ab为其折射光线,图中α=60°.已知这种玻璃的折射率n=
.试求:
①ab光线在AC面上有无折射光线?
(要有论证过程)
②ab光线经AC面反射后,再经BC面折射后的光线与BC面的夹角.
【解析】
(1)交通警通过发射超声波利用了多普勒效应测量车速.故A错误,电磁波的频率越高,它所能携带的信息量就越大,激光是可见光,其频率比无线电波高,则激光可以比无线电波传递更多的信息,故B正确.单缝衍射中,缝越宽,衍射现象越不明显,故C错误.根据相对论尺缩效应可知,地面上测得静止的直杆长为L,在沿杆方向高速飞行火箭中的人测得杆长应小于L,故D正确.
(2)波长λ=2m,则周期T=
=
s=2s,则0.5m处质点在1s时运动到下方最大位移处,x=-5cm.
质点振动的振幅A=5cm,ω=
=πrad/s,根据y=Asin(ωt+φ)知,x=1m处的质点的振动方程为y=5sinπtcm.
(3)①临界角C满足:
sinC=
,则C=45°
入射角β=60°>C
所以在AC面上发生全反射,即无折射光线.
②反射光线在BC面上的入射角为30°
由折射定律有BC面上的折射角r
=n,则r=45°
所以折射光线与BC面的夹角角为45(注:
135°也算正确).
【答案】
(1)BD
(2)-5 5sinπt (3)见解析 45°
3.(12分)(2020·江苏徐州高三考前模拟)
(1)下列说法正确的是__________.
A.超声波的频率比普通声波的频率大,更容易发生衍射现象
B.市场上加工烤鸭的远红外烤箱,其加热作用主要是靠紫外线来实现的
C.光从一种介质进入另一种介质时,折射角的大小只取决于两种介质的性质
D.根据狭义相对论,一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比静止时要小一些
(2)一列横波沿x轴正方向传播,在介质中只存在
波长的波形.某时刻恰好到达坐标原点处,如图1424所示.此波传到x=20cm的P点时,处于原点O的质点所通过的路程为________cm,该时刻的位移是________cm.
图1424
(3)如图1425所示,折射率n=
的半圆形玻璃砖半径R=20cm,屏幕MN与玻璃砖的直径AB垂直,A点刚好与屏幕接触,激光束a以入射角i=30°射向玻璃砖的圆心O点,在屏幕上形成两个光斑,求这两个光斑之间的距离.
【导学号:
17214208】
图1425
【解析】
(1)因普通声波的波长比超声波长,则普通声波比超声波更易发生衍射,A项错误;红外线有明显的热效应,远红外烤箱根据红外线具有热效应特点制成的,B项错误;折射角与两种介质的性质和光的频率都有关系,C项错误;根据l=l0
知,一条沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度小,D项正确.
(2)根据图象可知,波长λ=4cm,振幅A=2cm,
x=20cm=5λ,则此波传到x=20cm的P点时原点O点振动了5个周期,O点静止在平衡位置,位移为0,所通过的路程为:
s=5×4A=40cm.
(3)作出光路如图所示,折射光线为OC,由折射定律有
=n
解得折射角α=60°
两个光斑CD间距离L=R(tan60°+tan30°)=
m.
【答案】
(1)D
(2)40 0 (3)
m
4.(12分)(2020·江苏扬州四模)
(1)下列说法正确的是__________.
A.声波与无线电波都是机械振动在介质中的传播
B.水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色,这是由于光的衍射造成的
C.狭义相对论认为时间与空间、物体的运动无关
D.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,与光源和观察者的运动无关
(2)如图1426所示,一个
透明球体放置在水平面上,一束蓝光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出,最后射到水平面上的C点.已知∠BOC=30°,∠BCO=30°,该球体对蓝光的折射率为__________;若换用一束红光同样从A点水平射向该球体,则它从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比,位置__________(选填“偏左”“偏右”或“不变”).
图1426
(3)如图1427所示,一列简谐波在均匀介质中传播,图甲表示t=0时刻的波形图,图乙表示图甲中质点D从t=0时刻开始的振动图象.试求:
甲 乙
图1427
①这列波传播的速度和方向;
②t=2.5s时,质点P偏离平衡位置的位移.
【导学号:
17214209】
【解析】
(1)声波是机械波,无线电波是电磁波,选项A错误;水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色,这是由于光的干涉造成的,选项B错误;狭义相对论认为时间与空间、物体的运动有关,选项C错误;根据狭义相对论的光速不变原理可知,选项D正确.
(2)具体光路图如下:
根据几何关系得,入射角α=30°,β=60°根据折射定律得,n=
=
;
红光的折射率比蓝光小,则光线射出后偏折程度减小,即β变小,所以从球体射出后落到水面上形成的光点与C点相比,位置偏右.
(3)①由甲图知波长λ=6m,由乙图知周期T=4s
所以波速v=
=1.5m/s
传播方向为沿x轴负方向.
②质点P的简谐运动方程为y=10sin
t(cm)
所以t=2.5s时,y=-5
cm.
【答案】
(1)D
(2)
偏右 (3)①1.5m/s 传播方向为沿x轴负方向 ②-5
cm
5.(12分)
(1)(多选)下列关于光现象的说法正确的是( )
A.用光导纤维传播信号是利用了光的全反射
B.照相机镜头在阳光下呈现淡紫色是光的干涉现象
C.偏振光可以是横波,也可以是纵波
D.全息照相利用了激光方向性好的特点
(2)一列沿x轴正方向传播的简谐横波,在t=0时刻波刚好传播到x=6m处的质点A,如图1428甲所示,已知波的传播速度为48m/s.请回答下列问题:
①从图示时刻起再经过________s,质点B第一次处于波峰;
②写出从图示时刻起质点A的振动方程为y=______________cm.
(3)如图1428乙为一块直角三棱镜,顶角A为30°.一束激光沿平行于BC边的方向射向直角边AB,并从AC边射出,出射光线与AC边夹角也为30°.则该激光在棱镜中的传播速度为多少?
(结果保留两位有效数字)
甲 乙
图1428
【解析】
(1)光导纤维传播信号利用了光的全反射原理,故A正确;照相机的镜头呈现淡紫色是光的干涉现象,因为可见光有“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫”七种颜色,而膜的厚度是唯一的,所以只能照顾到一种颜色的光让它完全进入镜头,一般情况下都是让绿光全部进入的,这种情况下,你在可见光中看到的镜头反光其颜色就是淡紫色,因为反射光中已经没有了绿光,故B正确;光的偏振现象说明光是一种横波,故C错误;全息照相利用了激光的频率相同的特点,故D错误.
(2)①B点离x=0处波峰的距离为Δx=24m,当图示时刻x=0处波峰传到质点B第一次处于波峰,则经过时间为t=
=
s=0.5s.
②波的周期为T=
=
s=
s,图示时刻,A点经过平衡位置向下运动,则从图示时刻起质点A的振动方程为y=-Asin
t=-2sin12πtcm.
(3)由几何关系得:
β=∠A=30°,α=90°-30°=60°
折射率n=
=
激光在棱镜中传播速度
v=
=
m/s=1.7×108m/s
【答案】
(1)AB
(2)①0.5 ②-2sin12πt (3)1.7×108m/s
6.(12分)(2020·江苏南京高三二模)
(1)(多选)下列说法正确的是__________.
A.用标准平面检查光学平面的平整程度利用了光的干涉现象
B.一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分解为各种单色光是光的衍射现象
C.在高速运动飞船中的人看到地面任意两点距离均变短
D.红光在水中传播的速度大于紫光在水中传播的速度
(2)如图1429所示,一列沿+x方向传播的简谐横波在t=0时刻刚好传到x=6m处,已知波速v=10m/s,则图中P点开始振动的方向沿__________(选填“+y”或“-y”)方向,在x=21m的点在t=__________s第二次出现波峰.
图1429
(3)如图1430所示,某复合光经过半圆形玻璃砖后分成a、b两束光,其中光束a与法线的夹角为60°,光束b与法线的夹角为45°,已知光在真空中的速度c=3.0×108m/s.
则:
图1430
①a光在玻璃中的传播速度是多少?
②入射光绕O点逆时针至少再旋转多大角度就无折射光?
【解析】
(1)用标准平面检查光学平面的平整程度利用了光的薄膜干涉现象,A项正确;白光通过玻璃三棱镜折射后分解为各种单色光是因为玻璃对各种色光的折射率不同而使色光分开的色散现象,B项错误;在高速运动的飞船中的人只能看到沿运动方向地面任意两点间的距离变短,垂直运动方向地面两点间的距离不变,C项错误;由n=
和n红
(2)波沿+x方向传播,由波动中波的传播方向和质点振动方向的关系知,P点开始振动方向沿+y方向,由波的图象知波长λ=4m,波的周期T=
=0.4s.在x=21m的点经时间t=
+T=
s+0.4s=2s,第二次出现波峰.
(3)①对a光由折射定律
=na①
又va=
②
联立①②式代入数值解得va=1.73×108m/s.③
②对b光由折射定律得
=nb④
入射光线O点逆时针转动α角时,b光在O点刚好发生全反射,有
=nb⑤
联立④⑤式解得α=15°.⑥
【答案】
(1)AD
(2)+y 2 (3)①1.73×108m/s ②15°
高考理综物理模拟试卷
注意事项:
1.答题前,考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
4.保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1.质谱仪是一种测定带电粒子质量或分析同位素的重要设备,它的构造原理如图所示,含有两种不同带电粒子的离子束
所有粒子带电荷量相同
经MN间的同一加速电压U从下底板由静止加速后从小孔S垂直于磁感线进入匀强磁场,运转半周后,打在照相底片上的P点和Q点,已知
,则打在P点和Q点的两种粒子的质量之比是
A.
B.
C.
D.
2.如图所示,是一种清洗车辆用的手持式喷水枪。
若已知水枪口的横截面积为S,水的密度为ρ。
设水以恒定的速率v源源不断地从枪口喷出,关于水枪工作时功率的大小,下列判断正确的是
A.与S成反比
B.与v成正比
C.与v2成正比
D.与v3成正比
3.假设人类登上火星后,在火星上进行了如下实验:
在固定的半径为r的竖直光滑圆轨道内部,一小球恰好能做完整的圆周运动,小球在最高点的速度大小为v,如图所示。
若已知火星的半径为R,引力常量为G,则火星的质量为()
A.
B.
C.
D.
4.如图所示,匀强电场的电场强度方向与水平方向夹角为30°且斜向右上方,匀强磁场的方向垂直于纸面(图中未画出)。
一质量为m、电荷量为q的带电小球(可视为质点)以与水平方向成30°角斜向左上方的速度v做匀速直线运动,重力加速度为g。
则
A.匀强磁场的方向可能垂直于纸面向外
B.小球可能带正电荷
C.电场强度大小为
D.磁感应强度的大小为B=
5.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为
,a、b两点间的电压为
,R为可变电阻,P为额定电流1A、用铅锑合金制成的保险丝。
为使保险丝中的电流不超过1A,可变电阻R连入电路的最小阻值是()
A.2.2ΩB.
ΩC.22ΩD.
Ω
6.如图所示,足够长的光滑平板AP与BP用铰链连接,平板AP与水平面成53
角固定不动,平板BP可绕水平轴在竖直面内自由转动,质量为m的均匀圆柱体O放在两板间,sin53
=0.8,cos53
=0.6,重力加速度为g。
在使BP板由水平位置缓慢转动到竖直位置的过程中,下列说法正确的是()
A.平板BP受到的最小压力为
mg
B.平板BP受到的最大压力为mg
C.平板AP受到的最小压力为
mg
D.平板AP受到的最大压力为mg
二、多项选择题
7.下列说法正确的是___________
A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的电磁波随即消失
C.在岸边观察前方水中的一条鱼,鱼的实际深度比看到的要深
D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验,用红光时得到的条纹间距更宽
E.在空气中传播的声波是横波
8.溜索是一种古老的渡河工具,现已演变为游乐项目.如图所示,滑轮、保险绳索与人体连接,粗钢索两端连接在固定桩上.人从高处平台的A点出发,借助几十米的落差,沿钢索顺势而下,滑过最低点C,到达B点时速度为零.下列说法中正确的有
A.人滑到C点时速度最大
B.人从A滑到C的过程中,重力的功率先增大后减小
C.人滑到C点时的加速度方向竖直向上
D.钢索对左侧固定桩的拉力小于对右侧固定桩的拉力
9.如图所示,两个物块A、B用竖直的轻弹簧连接后悬挂在天花板上,已知物块A的质量为物块B质量的2倍,重力加速度为g,两个物块均处于静止状态,现在突然剪断物块A与天花板之间的竖直轻绳,则剪断瞬间()
A.物块A的加速度等于gB.物块A的加速度等于1.5g
C.物块B的加速度等于gD.物块B的加速度等于0
10.一辆汽车沿着一条平直的公路行驶,公路旁边有与公路平行的一行电线杆,相邻电线杆间的间隔均为50m,取汽车驶过某一根电线杆的时刻为零时刻,此电线杆作为第1根电线杆,此时刻汽车行驶的速度大小为v1=5m/s,假设汽车的运动为匀加速直线运动,10s末汽车恰好经过第3根电线杆,则下列说法中正确的是()
A.汽车运动的加速度大小为1m/s2
B.汽车继续行驶,经过第7根电线杆时的瞬时速度大小为25m/s
C.汽车在第3根至第7根电线杆间运动所需的时间为20s
D.汽车在第3根至第7根电线杆间的平均速度为25m/s
三、实验题
11.如图所示,绝热汽缸A与导热汽缸B均固定于地面,由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦,已知两汽缸的横截面积之比SA︰SB=3︰1,两汽缸内均装有处于平衡状态的某理想气体,开始时汽缸中的活塞与缸底的距离均为L,温度均为T0,压强均为外界大气压P0。
缓慢加热A中气体,停止加热达到稳定后,A中气体压强为原来的1.5倍,设环境温度始终保持不变,求:
(1)停止加热达到稳定后,B汽缸中的气体压强为多少?
(2)稳定后汽缸A中活塞距缸底的距离。
12.某研究小组同学做下面两个实验:
(1)甲同学在“研究电磁感应现象”的实验中,首先要按图甲接线,以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系;然后按图乙将电流表与线圈B连成一个闭合回路,将线圈A、电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路,在图甲中,当闭合S时,观察到电流表指针向左偏,不通电时电流表指针停在正中央。
在图乙中:
S闭合后,将螺线管A插入螺线管B的过程中,电流表的指针________(选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”);线圈A放在B中不动时,指针将________(选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”);线圈A放在B中不动,突然断开开关S,电流表指针将________(选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”)。
(2)乙同学为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系,用图丙所示电路进行实验,得出两种U-I图线如图丁所示。
根据U-I图线可知正常光照射时光敏电阻阻值为________Ω,强光源照射时电阻为________Ω;若实验中所用电压表的内阻约为
,毫安表的内阻约为
;考虑到电表内阻对实验结果的影响,此实验中____(填“正常光照射时”或“强光照射时”)测得的电阻误差较大。
若测量这种光照下的电阻,则需将实物图中毫安表的连接方式采用________(填“内接”或“外接”)法进行实验,实验结果较为准确。
四、解答题
13.如图所示,倾角为θ=37°的传送带以速度v=2m/s顺时针转动。
在传送带的底端静止释放一质量为2kg的小木块,已知小木块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.8,传送带足够长,sin37°=0.6,cos37°=0.8,取g=10m/s2。
小木块从滑上转送带至到达最高点的过程中,求
(1)小木块所受摩擦力的大小
(2)滑动摩擦力对小木块所做功
(3)小木块上滑的过程中系统产生的热量
14.如图所示,粗糙斜面与光滑水平通过半径可忽略的光滑小圆弧平滑连接,斜面倾角α=37°,A、B是两个质量均为m=1kg的小滑块(可看作质点),C为左端附有胶泥的薄板(可移动且质量不计),D为两端分别连接B和C的轻质弹簧。
当滑块A置于斜面上且受到大小为F=4N、方向垂直于斜面向下的恒力作用时,恰能沿斜面向下匀速运动。
现撤去F,让滑块A从斜面上距斜面末端L=1m处由静止下滑。
(取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)求滑块A到达斜面末端时的速度大小
(2)滑块A与C(原来C、B、D处于静止状态)接触后粘连在一起,求此后两滑块和弹簧构成的系统在相互作用过程中弹簧的最大弹性势能和滑块B的最大动能分别是多少?
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
D
D
C
D
A
A
二、多项选择题
7.ACD
8.BD
9.BD
10.AB
三、实验题
11.
(1)2.5
(2)8L/5
12.
(1)向左偏不偏转向右偏
(2)3000200强光照射时外接
四、解答题
13.
(1)
(2)64J(3)64J
14.
(1)
m/s
(2)
J,
J
高考理综物理模拟试卷
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一、单项选择题
1.一个电源和一个电阻箱组成的电路如图所示,把R由2Ω改变为6Ω时,流过电源的电流减小到原来的一半,则电源的内阻应为
A.4ΩB.8ΩC.6ΩD.2Ω
2.宇航员在某星球表面做了如图甲所示的实验,将一插有风帆的滑块放置在倾角为的粗糙斜面上由静止开始下滑,帆在星球表面受到的空气阻力与滑块下滑的速度成正比,即F=kv,k为已知常数。
宇航员通过传感器测量得到滑块下滑的加速度a与速度v的关系图象如图乙所示,已知图中直线在纵轴与横轴的截距分别为a0、v0,滑块与足够长斜面间的动摩擦因数为μ,星球的半径为R,引力常量为G,忽略星球自转的影响,由上述条件可判断出
A.滑块的质量为
B.星球的密度为
C.星球的第一宇宙速度
D.该星球近地卫星的周期为
3.科学家计划在2025年将首批宇航员送往火星进行考察。
一质量为m的物体,假设在火星两极宇航员用弹簧测力计测得的读数为F1,在火星赤道上宇航员用同一把弹簧测力计测得的读数为F2。
通过天文观测测得火星的自转角
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