1、1专题六第二讲 振动和波动 光学课后“高仿”检测卷1(2018烟台模拟)(1)如图所示， P、 Q、 M 是均匀媒介中 x 轴上的三个质点，PQ、 QM 的距离分别为 3 m、 2 m，一列简谐横波沿 x 轴向右传播。在 t0 时刻，波传播到质点 P 处并且 P 开始向下振动，经 t3 s，波刚好传到质点 Q，而此时质点 P 恰好第一次到达最高点且离平衡位置 10 cm 处。下列说法正确的是 _。A该简谐波的波速为 1 m/sB该简谐波的波长为 12 mC当波传播到质点 M 时，质点 P 通过的路程为 50 cmD当 t5 s 时，质点 Q 的加速度方向竖直向下E当质点 M 运动到最高点时，质
2、点 Q 恰好处于最低点(2)如图所示是一透明物体的横截面，横截面为等腰直角三角形ABC， AB 边长为 a，底面 AC 镀有反射膜。今有一条光线垂直 AB 边从中点入射，进入透明物体后直接射到底面 AC 上，并恰好发生全反射，(已知光在真空中的传播速度为 c)求：()透明物体的折射率和光在透明物体内的传播时间；()若光线从 AB 边中点沿平行于底面的方向射向透明物体，求光线最终离开透明物体时的出射角。解析：(1)在 t0 时刻，波传播到质点 P，经 t3 s，波刚好传到质点 Q，则 v xt 33m/s1 m/s，故 A 正确； 在 t0 时刻，质点 P 开始向下振动，经 t3 s，质点 P
3、恰好第一次到达最高点，则 T3 s， T4 s，根据 v ，可得 vT4 m，故 B 错误；当波34 T传播到质点 M 时，用时 t 5 s，即 T，质点 P 通过的路程为 5A50 cm，故 C 正xv 54确；当 t5 s 时，质点 Q 已经振动了 2 s，运动到了平衡位置，加速度为零，故 D 错误；质点 M 比质点 Q 晚运动了半个周期，当质点 M 运动到最高点时，质点 Q 恰好处于最低点，故 E 正确。(2)()根据题意，光线射到 AC 面上时入射角度恰好为临界角 C，由几何关系可知 C45，根据 sin C 可得 n 1n 1sin C 2由几何关系可知光在透明物体中的传播路径长为
4、a，设光在介质中的传播速度为 v，有 v ， tcn av2可得 t 。2ac()设此时光在 AB 面的入射角为 i，折射角为 r，由题意可知，i45根据公式 nsin isin r可得 r30由几何关系可知 60 C45，光线在 BC 面发生全反射。设光线在 AC 面的入射角为 i，折射角为 r，根据几何关系， i15根据公式 n ，解得 rarcsin 。sin rsin i 3 12答案：(1)ACE (2)() ()arcsin22ac 3 122(2018衡阳联考)(1)2018 年 1 月 31 日，天空中上演了一场万众瞩目、被称为“超级满月、蓝月亮、红月亮”的月全食大戏，这次月全
5、食历时近 5 小时。最精彩之处是在发生月全食阶段月亮呈现红色，下列有关月食的说法，其中正确的是_。A当地球处于太阳和月球中间时才会出现月食现象B当月球处于太阳和地球中间时才会出现月食现象C月食可能是太阳光经月球反射到地球大气层时发生全反射形成的D出现月食现象，是因为月球处于地球的“影子”中E “红月亮”是太阳光中的红光经地球大气层折射到月球时形成的(2)如图所示，实线是一列简谐横波在 t1时刻的波形图，虚线是在 t2( t10.2) s 时刻的波形图。()在 t1到 t2的时间内，如果 M 通过的路程为 1 m，那么波的传播方向怎样？波速多大？()若波速为 55 m/s，求质点 M 在 t1时
6、刻的振动方向。解析：(1)当太阳、地球、月球在同一直线上，地球位于太阳与月球之间时，太阳发出的沿直线传播的光被不透明的地球完全挡住，光线照不到月球上，月球处于地球的“影子”中，在地球上完全看不到月球的现象就是月全食。看到整个月球是暗红的，是因为太阳光中的红光经地球大气层折射到月球，选项 A、D、E 正确，B、C 错误。(2)()从波的图像可以看出质点的振幅为 A20 cm0.2 m。如果 M 通过的路程为x1 m，则经历的时间与周期的比值 m 1 ，说明波沿 x 轴正方向传播；波速为x4A 143v2 m/s25 m/s。mt2 t1 11440.2()从波的图像可以看出，波长为 4 m。若波
7、沿 x 轴正方向传播，波传播的距离为 x1 (n0,1,2，)，波传播的速度为 v1 5(4 n1)(n14) x1t2 t1m/s(n0,1,2，)，波速不可能等于 55 m/s，说明波沿 x 轴负方向传播，质点 M 向下振动。答案：(1)ADE (2)()沿 x 轴正方向传播 25 m/s ()向下振动3(2019 届高三西安八校联考)(1)一列沿 x 轴正方向传播的简谐波，在 t0 时刻的波形图如图所示，已知这列波在 P 出现两次波峰的最短时间是 0.4 s，根据以上可知：这列波的波速是_ m/s；再经过_ s 质点 R 才能第一次到达波峰；这段时间里 R 通过的路程为_ cm。(2)如
8、图所示，一透明球体置于空气中，球半径 R10 cm，折射率 n ， MN 是一条通过球心的直线，单色细光束 AB 平行2于 MN 射向球体， B 为入射点， AB 与 MN 间距为 5 cm， CD 为出2射光线。()补全光路并求出光从 B 点传到 C 点的时间；()求 CD 与 MN 所成的角 。解析：(1)依题， P 点两次出现波峰的最短时间是 0.4 s，所以这列波的周期 T0.4 s。由波速公式得v m/s10 m/s T 40.4由 t0 时刻到 R 第一次出现波峰，波移动的距离s7 m则 t s0.7 ssv 710在上述时间内， R 实际振动时间 t10.3 s因此 R 通过的路
9、程为 s3 A6 cm。(2)()连接 BC，光路图如图所示；在 B 点光线的入射角、折射角分别标为 i、 r，sin i ，所以 i45。5210 224由折射率定律，在 B 点有 nsin isin r可得 s in r12故 r30。又 BC2 Rcos r， vcn所以 t 109 s。BCv BCnc 63()由几何关系可知 COP15， OCP135，所以 30。答案：(1)10 0.7 6(2)()光路图见解析 109 s ()30634(2018武汉模拟)(1)如图所示，甲图为沿 x 轴传播的一列简谐横波在 t0 时刻的波动图像，乙图为参与波动的质点 P 的振动图像，则下列判断
10、正确的是_。A该波的传播速率为 4 m/sB该波的传播方向沿 x 轴正方向C经过 0.5 s，质点 P 沿波的传播方向向前传播 2 mD该波在传播过程中若遇到 4 m 的障碍物，能发生明显衍射现象E经过 0.5 s 时间，质点 P 的位移为零，路程为 0.4 m(2)如图所示，透明的柱形元件的横截面是半径为 R 的圆弧，圆心为 O，以 O 为原点建立直角坐标系 xOy。一束单14色光平行于 x 轴射入该元件，入射点的坐标为(0， d)，单色光对此元件的折射率为 n 。233()当 d 多大时，该单色光在圆弧面上恰好发生全反射？()当 d0 时，求该单色光照射到 x 轴上的位置到圆心 O 的距离
11、。(不考虑单色光经圆弧面反射后的情况。 很小时，sin )解析：(1)由题图甲读出该波的波长为 4 m，由题图乙读出周期为 T1 s，则波5速为 v 4 m/s，故 A 正确；在题图乙上读出 t0 时刻 P 质点的振动方向沿 y 轴负方 T向，在甲图上判断出该波的传播方向沿 x 轴负方向，故 B 错误；质点 P 只在自己的平衡位置附近上下振动，并不沿波的传播方向向前传播，故 C 错误；由于该波的波长为 4 m，与障碍物尺寸相等，能发生明显的衍射现象，故 D 正确；经过 t0.5 s ，质点 P 又回到T2平衡位置，位移为零，路程为 s2 A20.2 m0.4 m，故 E 正确。(2)()如图甲
12、所示，当光射到圆弧面上的入射角等于临界角时，刚好发生全反射，由 sin 1n解得： 60，根据几何关系可得 d 。3R2()如图乙所示，当光射到圆弧面上的入射角很小时，设入射角为 ，折射角为 ，由折射定律 nsin sin 在 OEF 中，由正弦定理 OFsin Rsin 当 d0 时， 、 很小，sin ，sin( ) 解得： OF R n所以 OF(42 )R。3答案：(1)ADE (2)() ()(42 )R3R2 35(2018江西重点中学联考)(1)下列有关叙述正确的是_。A第四代移动通信系统(4G)采用 1 8802 690 MHz 间的四个频段，该电磁波信号的磁感应强度随时间是非
13、均匀变化的B狭义相对论的时间效应，可通过卫星上的时钟与地面上的时钟对比进行验证，高速运行的卫星上的人会认为地球上时钟变快C单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关D向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接受，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法应用的是共振原理E泊松亮斑的发现有力地支持了光的波动学说，玻璃中的气泡6看起来特别明亮是光的全反射现象(2)如图所示，一束截面为圆形(半径 R1 cm)的平行复色光垂直射向一玻璃半球的面。经折射后在屏幕 S 上形成一个圆形彩色亮区。已知玻璃半球的半径也为 R。屏幕 S 至球心的距离为 d4 cm。不考虑光
14、的干涉和衍射，试问：()在屏幕 S 上形成的圆形亮区的最外侧是什么颜色？()若玻璃半球对圆形亮区最外侧单色光的折射率为 n ，求屏幕 S 上圆形亮区的3最大半径。(结果可保留根号)解析：(1)第四代移动通信系统(4G)采用 1 8802 690 MHz 间的四个频段，该电磁波信号的磁感应强度随时间是周期性变化的，是非均匀变化的，故 A 正确；狭义相对论中有运动延迟效应，即“动钟变慢” ，高速运行的卫星上的人会认为地面上的时钟变慢，故 B 错误；单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期由驱动力的周期决定，与单摆的固有周期无关，故与摆长无关，故 C 正确；向人体发射频率已知的超声波被血管中的血
15、流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法应用的是多普勒效应原理，故 D 错误；泊松亮斑的发现有力地支持了光的波动学说，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象，故 E 正确。(2)()复色光与半球形玻璃面的下表面相垂直，方向不变，但是在上面的圆弧面会发生偏折，紫光的折射率最大，临界角最小，偏折能力最强，所以紫光偏折的最多，因此最外侧是紫色。()如图所示，紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕 S 上的点 D 到亮区中心 E 的距离 r 就是所求最大半径。设紫光临界角为 C，由全反射的知识：sin C1n所以 cos Cn2 1ntan C1n2 1OB Rcos C nRn2 1r d nR d OBtan C n2 1代入数据得： r(4 )cm。2 3答案：(1)ACE (2)()紫色 ()(4 )cm2 3
