【物理】2019届二轮复习机械振动和机械波　光作业（江苏专用） 11页

第2讲　机械振动和机械波　光 专题强化练 ‎1．(2018·南京学情调研)(1)下列说法正确的是________．‎ A．单缝衍射实验中，缝越宽，条纹越亮，衍射现象越明显 B．光纤通信、医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理 C．机械波传播过程中，某质点在一个周期内向前移动一个波长的距离 D．地球上的人看来，接近光速运动的飞船中的时钟变慢了 ‎(2)图1甲为一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图，沿传播方向上位于平衡位置的质点A的振动图象如图乙所示．该横波的传播方向为________(选填“向右”或“向左”)，波速大小为________ m/s.‎ 图1‎ ‎(3)图2所示装置可用来测定水的折射率．当圆柱形容器内未装水时，从A点沿AB方向能看到对边上的点E；当容器内装满水时，仍沿AB方向看去，恰好看到底面直径CD上的点D.测得容器直径CD＝12 cm，高BC＝16 cm，DE＝7 cm.已知光在真空中的传播速度为c＝3.0×108 m/s，求：‎ 图2‎ ‎①水的折射率n；‎ ‎②光在水中的传播速度v.‎ 答案　(1)BD　(2)向左　8　(3)①　 ②2.25×108 m/s 解析　(3)①作出光路如图，入射角为i、折射角为r，由几何关系有 tan i＝＝，则sin i＝0.8‎ tan r＝＝，则sin r＝0.6‎ 水的折射率n＝＝ ‎②由n＝得光在水中的传播速度v＝＝2.25×108 m/s.‎ ‎2．(2018·南通市、泰州市一模)(1)下列关于波的说法中符合实际的有________．‎ A．电视机遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机 B．根据多普勒效应可以算出宇宙中的星球靠近或远离地球的速度 C．可见光和医院“B超”中的超声波在空气中的传播速度相同 D．电磁波和声波均能产生干涉、衍射、反射和折射现象 ‎(2)如图3所示，两列频率相同、传播方向互相垂直的平面波在空间相遇发生干涉．它们的振幅均为A.图中实线表示波峰，虚线表示波谷，e是a、d连线的中点．则e处质点振动________(选填“加强”“减弱”或“不振动”)，d处质点的振幅为________．‎ 图3‎ ‎(3)反光膜是一种广泛用于道路交通标志的材料，基本结构如图4所示．光照射到反光膜的玻璃珠上时，经折射后射到反射层反射，最终平行于原入射方向反向射出玻璃珠，玻璃珠是半径为R的均匀球体，AB是入射光线．其出射光线与光线AB的间距为R.‎ 图4‎ ‎①请作出光线AB从射入到射出玻璃珠的完整光路图；‎ ‎②求玻璃珠的折射率n.‎ 答案　(1)BD　(2)加强　2A　(3)①见解析图　② 解析　(3)①光路图如图所示 ‎②设射入B点光线的入射角为θ1，折射角为θ2，则sin θ1＝，θ1＝2θ2‎ 由折射定律有n＝ 解得n＝.‎ ‎3．(2018·南京市三模)(1)下列说法中正确的是________．‎ A．真空中的光速与光源的运动有关 B．X射线是比紫外线频率低的电磁波 C．机械波和电磁波本质上不相同，但它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象 D．在“用单摆测定重力加速度”的实验中，为使实验结果较为准确，应在小球摆动到最高点时开始计数 ‎(2)两列简谐波的振幅都是20 cm，传播速度大小相同，实线波的频率为1 Hz，沿x轴正方向传播，虚线波沿x轴负方向传播，某时刻两列波在如图5所示区域相遇，则在相遇区域______(填“会”或“不会”)发生干涉现象；从图示时刻起再经过0.5 s，平衡位置为x＝4 cm处的质点的位移y＝________ cm.‎ 图5‎ ‎(3)如图6所示是一个透明圆柱的横截面，其半径为R，AB是一条直径．某学习小组通过实验去测定圆柱体的折射率，他们让一束平行光沿AB方向射向圆柱体，发现与AB相距R的入射光线经折射后恰经过B点，已知光在真空中的传播速度为c，求：‎ 图6‎ ‎①这个圆柱体的折射率；‎ ‎②光在透明圆柱中传播的速度．‎ 答案　(1)C　(2)不会　0　(3)①　②c 解析　(3)①设光线P经折射后经过B点，光路如图所示：‎ 根据折射定律n＝ 有sin α＝＝，解得α＝60°‎ 又α＝2β，得β＝30°　‎ 联立解得n＝ ‎ ‎②由n＝，得光在透明圆柱中传播的速度为v＝c.‎ ‎4．(2018·盐城市三模)(1)如图7所示为两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况，实线表示波峰，虚线表示波谷，A点是凸起最高的位置之一，下列判断正确的是________．‎ 图7‎ A．此时B点是凹下最低的位置之一 B．此时C点是凹下最低的位置之一 C．随着时间推移，这个凸起位置沿AB向远处移动 D．随着时间推移，这个凸起位置沿AD向远处移动 ‎(2)如图8所示，宽度为l的宇宙飞船沿其长度方向以0.9c(c为真空中的光速)远离地球，地球上的人看到宇宙飞船宽度________(选填“大于”“等于”或“小于”)l.飞船和地面上各有一只铯原子钟，地球上的人观察到________(选填“飞船上钟较快”“地面上钟较快”或“两只钟一样快”)．‎ 图8‎ ‎(3)如图9所示，半径为R的玻璃半圆柱体的圆心为O.单色红光射向圆柱面，方向与底面垂直，光线的入射点为C，且∠AOC＝30°.已知该玻璃对红光的折射率n＝，求光线从底面射出时出射点与O点间的距离．‎ 图9‎ 答案　(1)AC　(2)等于　地面上钟较快　(3)R 解析　(3)由n＝得：r＝30°，‎ 由几何关系可知：d＝Rcos 30°－Rsin 30°tan(60°－r)＝R.‎ ‎5．(2018·徐州市考前模拟)(1)下列说法正确的有________．‎ A．光的偏振说明光是横波 B．高速运动的物体沿运动方向会变长 C．可见光中，紫光的波长最短 D．声波从空气进入水中，频率变大 ‎ ‎(2)一束光由空气射入某种介质中，测得入射角为45°时，折射角为30°，这种介质的折射率为________，已知光在真空中传播的速度为c＝3×108 m/s，这束光在此介质中传播的速度为________ m/s.‎ ‎(3)P、Q是一列简谐横波中的两个质点，它们的平衡位置相距30‎ ‎ m，各自的振动图象如图10中的实线和虚线所示，且P、Q之间的距离小于一个波长，求：‎ 图10‎ ‎①若P比Q离波源近，该波的波长；‎ ‎②若Q比P离波源近，该波的速度．‎ 答案　(1)AC　(2) 　×108 (3)①40 m　②30 m/s 解析　(3)①若点P离波源较近，波由P传到Q，则PQ间的距离为：‎ Δx＝(n＋)λ＝30m ‎ 因P、Q之间的距离小于一个波长 则n取0，则得：λ＝40 m ‎②若Q点离波源近，则有：Δx＝(n＋)λ′＝30 m 因P、Q之间的距离小于一个波长，‎ 则n取0，则得：λ′＝120 m v＝＝30 m/s ‎6．(2018·江苏省高考压轴卷)(1)下列关于光的说法中正确的是________．‎ A．雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中发生全反射形成的 B．“和谐号”动车组高速行驶时，地面上测得其车厢长度将明显变短 C．在双缝干涉实验中，用红光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距 D．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波长不同 ‎(2)某介质中形成一列简谐波，t ‎＝0时刻的波形如图11中实线所示．若波向右传播，零时刻刚好传到B点，且再经过0.6 s，P点也开始起振，该列波的周期为________．从t＝0时刻起到P点第一次达到波谷的过程中，O点所经过的路程为________．若此列波的传播速度大小为20 m/s，且波形由实线变为虚线需要经历0.525 s时间，该列波的传播方向是________．‎ 图11‎ ‎(3)半径为R的玻璃圆柱体，截面如图12所示，圆心为O，在同一截面内，两束相互垂直的单色光射向圆柱面的A、B两点，其中一束沿AO方向，∠AOB＝30°，若玻璃对此单色光的折射率n＝.‎ 图12‎ ‎①试作出两条光线从射入到第一次射出的光路图，并求出B光第一次射出圆柱面时的折射角(当光线射向柱面时，如有折射光线则不考虑反射光线)．‎ ‎②求两条光线经圆柱体后第一次射出的光线的交点(或反向延长线的交点)与A点的距离．‎ 答案　(1)CD　(2)0.2 s　0.26 cm　沿x轴负方向 (3)①光路图见解析图　60°　②(－1)R 解析　(1)雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中发生折射形成的，故选项A错误；“和谐号”动车组高速行驶时，其速度远小于光速c，故狭义相对论的“尺缩效应”不明显，车厢长度不会明显变短，故选项B错误；双缝干涉实验中，用红光代替黄光后，波长变长，则导致干涉条纹的间距增大，故选项C正确；白光通过双缝后产生干涉，因波长不一，导致干涉条纹间距不同，从而出现彩色条纹，故选项D正确．‎ ‎(2)由题图可知：λ＝2 m，A＝2 cm 当波向右传播时，点B的起振方向向下，波速v＝＝ m/s＝10 m/s 由v＝得：T＝0.2 s 由t＝0至P点第一次到达波谷，经历的时间：Δt2＝Δt1＋T＝0.65 s＝(3＋)T，‎ 而t＝0时O点的振动方向向上，故经Δt2时间，O点所经过的路程为s0＝×4A＝0.26 m 当波速v′＝20 m/s时，经历0.525 s时间，波沿x轴方向传播的距离x＝v′t＝10.5 m＝λ，故波沿x轴负方向传播．‎ ‎(3)①A光过圆心，射入和射出玻璃圆柱面方向始终不变，射出玻璃圆柱面的折射角为0°.B光从B点射入，设折射角为r，第一次在C点射出，设B光第一次射出圆柱面时的折射角为i2，由折射定律，n＝，解得r＝30°.‎ 由折射定律，n＝，‎ 解得i2＝60°.光路图如图所示．‎ ‎②设B光从C点射出光线反向延长线交A光于D点，由图可知，∠DOC为直角，DA＝Rtan 60°－R＝(－1)R.‎ ‎7．(2018·江苏七校模拟)(1)在以下各种说法中，正确的是________．‎ A．单摆做简谐运动的回复力大小总与偏离平衡位置的位移大小成正比 B．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度 C．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的折射现象 D．光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一 ‎(2)已知双缝到光屏之间的距离L＝500 mm，双缝之间的距离d＝0.50 mm，单缝到双缝的距离s＝100 mm，测量单色光的波长实验中，测得第1条亮条纹与第8条亮条纹的中心之间的距离为4.48 mm，则相邻亮条纹之间的距离Δx＝_______ mm；入射光的波长λ＝_______ m(结果保留两位有效数字)．‎ ‎(3)如图13所示为某透明介质的截面图，△AOC为等腰三角形，BC为半径R＝12 cm的四分之一圆弧，AB与水平屏幕MN垂直并接触于A点，一束红光射向圆心O，在AB分界面上的入射角i＝45°，结果在水平屏幕MN上出现两个亮斑．已知该介质对红光的折射率为n＝，求两个亮斑与A点间的距离分别为多少．‎ 图13‎ 答案　(1)AD　(2)0.64　6.4×10－7　(3)12 cm　0‎ 解析　(1)单摆做简谐运动的回复力大小总与偏离平衡位置的位移大小成正比，故A正确；反射光是偏振光，拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以过滤橱窗玻璃的反射光，故B错误；在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的薄膜干涉现象，故C错误；光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，故D正确．‎ ‎(2)第1条亮条纹与第8条亮条纹的中心之间的间隔是7个亮条纹，所以相邻亮条纹间的距离为：‎ Δx＝＝ mm＝0.64 mm＝6.4×10－4 m 根据公式：Δx＝λ 代入数据得 λ＝＝ m＝6.4×10－7 m ‎(3)设红光的临界角为C，sin C＝＝ 解得C＝45°‎ 所以红光在AB处发生全反射，由几何关系可知，反射光线与AC垂直且交于E点，‎ 在AN处产生亮斑P，光路如图所示 由几何知识可得OAP为等腰直角三角形 解得AP＝12 cm；‎ 光在AB面上的入射角等于临界角，在A处形成一个亮斑，该亮斑到A的距离为0.‎