2019版高中物理二轮专题复习课时跟踪训练：18 振动与波动、光 Word版含解析物理备课大师【全免费】.doc

由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 课时跟踪训练(十八)‎ ‎1．(1)如图(a)，在xy平面内有两上沿z方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S2(0，－2)．两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示．两列波的波速均为‎1.00 m/s.两列波从波源传播到点A(8，－2)的路程差为________m，两列波引起的点B(4,1)处质点的振动相互________(填“加强”或“减弱”)，点C(0,0.5)处质点的振动相互________(填“加强”或“减弱”)．‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎(2)如图，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高为2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜．有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0.6R.已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)．求该玻璃的折射率．‎ 解析　(1)波长λ＝vT＝‎2 m，两列波的波长相等．‎ 两波源到A点的路程差Δx＝m－‎8 m＝‎2 m.‎ 两波源到B点的路程差Δx′＝m－m＝0，初相相差π，B点为振动减弱点．‎ 两波源到C点的路程差Δx″＝‎3.5 m－‎2.5 m＝‎1 m＝，初相相差π，C点为振动加强点．‎ ‎ (2)如图，根据光路的对称性和光路可逆性，与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行．这样，从半球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心C点反射．‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 设光线在半球面的入射角为i，折射角为r.‎ 由折射定律有 sin i＝nsin r 由正弦定理有 ＝ 由几何关系，入射点的法线与OC的夹角为i.由题设条件和几何关系有 sin i＝③‎ 式中L是入射光线与OC的距离，由②③式和题给数据得 sin r＝ 由①③④式和题给数据得 n＝≈1.43‎ 答案　(1)2　减弱　加强　(2)1.43‎ ‎2．(1)(多选)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地‎1.8 m/s的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近．该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s．下列说法正确的是(　　)‎ A．水面波是一种机械波 B．该水面波的频率为6 Hz C．该水面波的波长为‎3 m D．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去 E．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移 ‎ (2)(2018·辽南协作体二模)如图所示，ABCD是一玻璃砖的截面图，一束光与AB面成30°角从AB边上的E点射入玻璃砖中，折射后经玻璃砖的BC边反射后，从CD边上的F点垂直于CD边射出．‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 已知∠B＝90°，∠C＝60°，BE＝‎10 cm，BC＝‎30 cm.真空中的光速c＝3×‎108m/s，求：‎ ‎①玻璃砖的折射率；‎ ‎②光在玻璃砖中从E到F所用的时间．(结果保留两位有效数字)‎ 解析　(1)水面波是机械振动在水面上传播，是一种典型的机械波，A对；从第一个波峰到第十个波峰中经历了九个波形，时间间隔为15秒，所以其振动周期为T＝s＝s，频率为0.6 Hz.B错；其波长λ＝vT＝‎1.8 m/s×s＝‎3 m，C对；波中的质点都上下振动，不随波迁移，但是能量随着波的传播而传递出去，D错，E对．‎ ‎(2)①光在玻璃砖中传播光路如图所示，‎ 由几何关系可得 i＝60°，r＝∠BQE＝∠CQF＝30°‎ 由折射定律n＝ 得n＝ ‎②由n＝，得v＝×‎108m/s 由几何关系得EQ＝2EB＝‎‎20 cm QF＝QC cos 30°＝(BC－BQ)cos 30°＝(15－15)cm t＝≈1.8×10－9s 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 答案　(1)ACE　(2)①　②1.8×10－9s ‎3．(1)(多选)如图甲所示为一列简谐横波在t＝0.6 s时的波形图，图乙为质点A的振动图象，则下列判断正确的是________．‎ A．该简谐波沿x轴负方向传播 B．这列波的传播速度为m/s C．从t＝0.6 s开始，质点P比质点Q先回到平衡位置 D．从t＝0.6 s开始，再经过Δt＝1.5 s后质点A传播到了坐标原点处 E．从t＝0.6 s开始，紧接着的Δt＝0.6 s的时间内质点A通过的路程为‎10 cm ‎ (2)如图丙所示，ABNM为一透明柱体的横截面，AB和MN为两段以O为圆心的同心圆弧，AB圆弧所在圆的半径为R，现有一单色光垂直水平端面并从AM上的D点射入透明柱体，经过一次全反射后恰好从B点射出，出射光线与水平方向成60°角且反向延长线恰好与MN相切，已知光在真空中的传播速度为c，求：‎ ‎①透明柱体的折射率；‎ ‎②光在透明柱体中的传播时间；‎ ‎③MN圆弧所在圆的半径．‎ 解析　(1)由题图乙知t＝0.6 s时，质点A的振动方向是向下的，由“上下坡法”可知此波是沿x轴负方向传播的，A对；由题图甲知波长λ＝‎8 m，由题图乙知该波的周期T＝1.2 s，所以该波的波速为v＝＝m/s，B对；由波上各质点的振动情况可知此时质点P向上振动，质点Q向下振动，但P 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 离波峰距离大，应后回到平衡位置，C错；因波传播的是能量和波形，质点本身并不随波传播，D错；0.6 s是半个周期，所以质点A通过的路程为s＝‎2A＝‎10 cm，E对．‎ ‎(2)①由题意可画出如图所示的光路图，由图知∠DCO＝∠OCB＝∠CBO ‎∠DCO＋∠OCB＋∠CBO＝180°‎ 所以∠CBO＝60°‎ 所以由折射率定义知透明柱体的折射率为n＝＝.‎ ‎②由几何关系知DC＝，BC＝R 光在透明柱体中的传播速度为v＝＝c 所以光在透明柱体中的传播时间为t＝＝.‎ ‎③由几何关系知，法线OC一定经过出射光线的反向延长线与弧MN的切点 MN圆弧所在圆的半径r＝.‎ 答案　(1)ABE　(2)①　②　③ ‎4．(2018·宝鸡市二模)(1)(多选)如图所示为t＝0时刻两列简谐横波的图象(都刚好形成了一个周期的波形)，两列波分别沿x轴正方向和负方向传播，波源分别位于x＝－‎2 m和x＝‎12 m处，两列波的波速均为v＝‎4 m/s，波源的振幅均为A＝‎2 cm.此刻平衡位置在x＝‎2 m和x＝‎8 m的P、Q两质点刚开始振动．质点M的平衡位置处于x＝‎5 m处，下列关于各质点运动情况的判断中不正确的是________．‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 A．质点P、Q沿y轴正向起振 B．t＝0.75 s时刻，质点P、Q都运动到M点 C．t＝1 s时刻，质点M的位移为＋‎‎4 cm D．t＝1 s时刻，质点M的位移为－‎‎4 cm E．两列波相映后能发生干涉，且M点为振动加强区，P点为振动减弱区 ‎(2)如图所示，已知半圆柱形玻璃砖的折射率为，半径为R，长为d，一组与玻璃砖横截面平行的光，射向玻璃砖，入射光与底面夹角45°，真空中光速为c，求：‎ ‎①经玻璃砖折射后，从底面射出光的面积；‎ ‎②这组平行光经一次折射后，在玻璃砖中沿直线传播的最长时间．‎ 解析　(1)质点P、Q沿y轴负方向起振；质点不随波迁移；两列波波长、波速相同，故频率相同，相遇后能发生稳定干涉，且M点为振动加强区，t＝1 s时质点M的位移为－‎4 cm；P点到两振源的距离之差为‎6 cm，即1.5个波长，P为振动减弱区，故选ABC.‎ ‎(2)①光路图如图所示，临界角sin C＝＝，即C＝45°‎ ‎①号光为对着圆心O点入射的光，垂直截面到达O点，①号光左侧的光全部发生全反射，③号光线与圆周相切，折射后垂直射向底边B，折射角为45°，OB长为l＝R 所以，透出光的面积S＝ld＝Rd ‎②在玻璃砖中传播最长时间的光为②号光 ‎②号光sin θ＝＝，此时折射角为30°‎ 光程l2＝＝R，在玻璃砖中的光速v＝c 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 所以t＝＝ 答案　(1)ABC　(2)①Rd　② ‎5．(1)如图甲所示为用双缝干涉测量光的波长的实验装置图，滤光片为红光滤光片，测量头为螺旋测微器．实验时调节测量头，使分划板中心刻线与一条亮纹中心对齐，记录为第一条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心线对准第六条亮纹的中心，记下此时图丙中手轮的示数为________mm.求得相邻亮纹的间距为Δx＝________mm，已知双缝间距d为1.5×10－‎4m，双缝到屏的距离为l＝‎0.800 m，由计算式λ＝________，求得红光波长为________m(保留两位有效数字)．‎ ‎(2)(10分)一中间有小孔的小球与固定弹簧一端相连，弹簧另一端固定在墙壁上，球和弹簧穿在光滑水平杆上，O点为小球的平衡位置，取O点为位移原点，水平向右为位移的正方向建立直线坐标系．将小球拉到偏离O点右侧‎4 cm由静止释放，经过0.1 s小球第一次经过平衡位置．‎ ‎(ⅰ)求小球位移随时间变化的关系式；‎ ‎(ⅱ)将小球从右侧最大位置释放后经过时间t，小球经过某一位置A点(A点不是O点和最大位移点)，则小球经过其关于平衡位置的对称点B 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 时可能经过了多长时间？‎ 解析　(1)题图乙中示数为‎2.320 mm，题图丙中示数为‎13.870 mm，相邻条纹间距Δx＝＝‎2.310 mm，由条纹间距公式Δx＝，得λ＝，代入数据解得λ＝4.3×10－‎7m.‎ ‎(2)(ⅰ)小球从开始释放的位移大小为振幅大小，A＝‎‎4 cm 小球从最大位移到第一次经过平衡位置经历的时间为四分之一周期，T＝0.4 s，则ω＝＝5π rad/s 则振动位移随时间变化的表达式为x＝4 cos5πt(cm)‎ ‎(ⅱ)如图1所示，若A点在O点右侧，当小球向左经过对称点B时，有 图1‎ Δt＝nT＋2(0.1 s－t)＝0.4n＋0.2－2t(s)(n＝0,1,2,3，…)‎ 若A点在O点右侧，当小球向右经过对称点B时，有 Δt＝nT＋2(0.1 s－t)＋2t＝0.4n＋0.2(s)(n＝0,1,2,3，…)‎ 图2‎ 如图2所示，若A点在O点左侧，当小球向右经过对称点B时，有 Δt＝nT＋2(0.2 s－t)＋2(t－0.1 s)＝0.4n＋0.2(s)(n＝0,1,2,3，…)‎ 若A点在O点左侧，当小球向左经过对称点B时，有 Δt＝nT＋4(0.2 s－t)＋2(t－0.1 s)＝0.4n＋0.6－2t(s)(n＝0,1,2,3，…)‎ 若A点在O点左侧，当小球向左经过对称点B时，有 Δt＝nT＋4(0.2 s－t)＋2(t－0.1 s)＝0.4n＋0.6－2t(s)＝(n＝0,1,2,3，…)‎ 答案　(1)13.870　2.310　　4.3×10－7　(2)见解析 ‎6．(1)一列简谐横波沿x轴传播，波速为v＝‎4 m/s.已知坐标原点(x＝0)处质点的振动图象如图甲所示，t＝0.45 s时部分波形图如图乙所示．简谐横波的传播方向沿x轴________(选填“正”或“负”)方向；x＝0处的质点经过0.6‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 ‎ s时的路程为________m；t＝0.45 s时x＝0处的质点对应的纵坐标为________m.‎ ‎(2)如图所示，一玻璃棱柱，其截面边长为‎2a的等边三角形ABC，D点是AB边的中点，一束细光从D点射入棱柱，改变其入射方向，使进入棱柱的光恰好在BC面发生全反射，玻璃棱柱对该光的折射率为，求：(sin 15°＝)‎ ‎(ⅰ)细光束在D点的入射角α的正弦值；‎ ‎(ⅱ)细光束从AC面射出的点离C点的距离．‎ 解析　由题图甲、乙可知，x＝0处的质点在t＝0.45 s时沿y轴正方向振动，则该波沿x轴正方向传播；简谐波的周期T＝0.4 s，波速v＝‎4 m/s，简谐波的波长λ＝‎1.6 m；x＝0处的质点经过0.6 s时的路程s＝×‎4A＝‎0.6 m；x＝0处的质点的振动方程为y＝0.1 sin 5πt(m)，将t＝0.45 s代入得y＝m.‎ ‎(2)(ⅰ)当光在BC面恰好发生全反射时，光路图如图所示 由sin γ＝，得γ＝45°‎ 则由几何关系可得β＝15°‎ 由＝n，得sin α＝ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 ‎(ⅱ)在△DFC中，CD＝a，‎ ‎∠DFC＝135°‎ 由正弦定理得＝ 在△FCG中，∠CFG＝45°，∠CGF＝75°‎ 由正弦定理得 ＝ 解得CG＝(2－3)a 答案　 (1)正　0.6　 ‎7．(2018·济宁市高三第二次模拟)(1)(多选)一列简谐横波在弹性介质中沿x轴传播，波源位于坐标原点O，t＝0时刻波源开始振动，t＝3s时波源停止振动，如图所示为t＝3.2s时靠近波源的部分波形图．其中质点a的平衡位置离原点O的距离为x＝‎2.5m.下列说法中正确的是________．(填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分)‎ A．波速为‎5 m/s B．波长为‎2.0 m C．波源起振方向沿y轴正方向 D．在t＝3.3 s，质点a位于波谷 E．从波源起振开始时，3.0 s内质点a运动的总路程为‎2.5 m ‎(2)如图所示，MN为半圆形玻璃砖的对称轴，O为玻璃砖的圆心，某同学在与MN平行的直线上插上两枚大头计P1、P2，在MN上插大头针P3，从P3一侧透过玻璃砖观察P1、P2的像，调整P3位置使P3能同时挡住P1、P2的像，确定了的P3位置如图所示，他测得玻璃砖直径D＝‎8 cm，P1、P2连线与MN之间的距离d1＝‎2 cm，P3到O的距离d2＝‎6.92 cm(取＝1.73)．求该玻璃砖的折射率．‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 解析　(1)v＝＝m/s＝‎5 m/s，选项A正确；由题图可知，波长λ＝‎2 m，选项B正确；t＝3.2 s时，Δx＝v·Δt＝5×‎3.2 m＝‎16 m，由于λ＝‎2.0 m，故波形前端的运动同x＝‎2.0 m质点的运动，可判断‎2.0 m处的质点向下振动，故波源起振方向沿y轴负方向，选项C错误；T＝＝s＝0.4 s，从图示时刻经Δt＝0.1 s＝T，质点a位于平衡位置，选项D错误；从t＝0时刻起，经Δt＝＝s＝0.5 s，质点a开始振动，3.0 s内质点α振动了2.5 s，2.5 s＝6T，故质点a运动的总路程为s＝6×‎4A＋A＝25×‎0.1 m＝‎2.5 m，选项E正确．‎ ‎(2)光路图如图所示，‎ sin i＝＝得i＝30°，则∠OAB＝60°‎ OB＝OAsin 60°＝‎‎3.46 cm 根据几何关系有P3B＝d2－OB＝‎‎3.46 cm tan∠BAP3＝＝1.73得∠BAP3＝60°‎ 因此r＝180°－∠OAB－∠BAP3＝60°‎ 据折射定律得n＝解得n＝1.73‎ 答案　(1)ABE　(2)1.73‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费