高考物理二輪課時(shí)作業(yè)：專題七 2 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波、光 Word版含解析

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1、 專題七 第2講 1．(1)(多選)關(guān)于波的說(shuō)法中，正確的是(　　 ) A．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源頻率發(fā)生了變化 B．發(fā)生干涉現(xiàn)象時(shí)，介質(zhì)中振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)，振動(dòng)能量最大，減弱點(diǎn)振動(dòng)能量可能為零 C．振動(dòng)圖像和波的圖像中，橫坐標(biāo)所反映的物理意義是不同的 D．超聲波比次聲波更容易發(fā)生衍射 E．在地球表面上走得很準(zhǔn)的擺鐘搬到月球表面上，其擺動(dòng)周期變大 (2)如圖所示，真空中的半圓形透明介質(zhì)，O1為圓心，OO1為其對(duì)稱軸，一束單色光沿平行于對(duì)稱軸的方向射到圓弧面上，經(jīng)兩次折射后由直徑面離開(kāi)介質(zhì)．已知第一次折射的入射角和第二次折射的折射角均為60°，光在真空中的速度大小為

2、c，求： (ⅰ)透明介質(zhì)的折射率n； (ⅱ)單色光在介質(zhì)中傳播的時(shí)間t. 解析：(1)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源頻率不變，是因接收頻率發(fā)生變化，故A錯(cuò)誤；頻率相同的波，發(fā)生干涉現(xiàn)象時(shí)，介質(zhì)中振動(dòng)方向相同，即為加強(qiáng)的點(diǎn)，則振動(dòng)能量最大，同理，減弱點(diǎn)振動(dòng)能量可能為零，故B正確； 振動(dòng)圖像和波的圖像中，橫坐標(biāo)所反映的物理意義不同，振動(dòng)圖像橫軸表時(shí)間，而波動(dòng)圖像是表各質(zhì)點(diǎn)平衡位置，故C正確；因頻率高，波長(zhǎng)小，則次聲波的波長(zhǎng)比超聲波的波長(zhǎng)長(zhǎng)，因此次聲波更容易發(fā)生衍射，故D錯(cuò)誤； 地球表面上走得很準(zhǔn)的擺鐘搬到月球表面上，根據(jù)周期公式T＝2π ，可知，其重力加速度減小，那么其擺動(dòng)周期變大，故E

3、正確； (2)(ⅰ)設(shè)第一次折射的入射角和折射角分別為i1和r1，第二次折射的入射角和折射角分別為i2和r2， 則有：n＝，n＝. 由幾何知識(shí)有：i1＝r1＋i2＝60° 根據(jù)第一次折射的入射角和第二次折射的折射角均為60°，得：r1＝i2＝30° 可得：n＝ (ⅱ)光在介質(zhì)中傳播速度v＝ 光在介質(zhì)中傳播距離 L＝ 由L＝vt 可得：t＝. 答案：(1)BCE　(2)(ⅰ)　(ⅱ) 2.(1)(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸的正向傳播，振幅為2 cm，周期為T(mén)，已知在t＝0時(shí)刻波上相距40 cm的兩質(zhì)點(diǎn)a、b的位移都是1 cm，但運(yùn)動(dòng)方向相反，其中質(zhì)點(diǎn)a沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)．如圖所

4、示，下列說(shuō)法正確的是(　　 ) A．該列簡(jiǎn)諧橫波波長(zhǎng)可能為150 cm B．該列簡(jiǎn)諧橫波波長(zhǎng)可能為12 cm C．當(dāng)質(zhì)點(diǎn)b的位移為＋2 cm時(shí)，質(zhì)點(diǎn)a的位移為負(fù) D．在t＝時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)b速度最大 E．質(zhì)點(diǎn)a﹑質(zhì)點(diǎn)b的速度始終大小相等，方向相反 (2)如圖所示，一個(gè)半徑為R的透明球體放置在水平面上，一束藍(lán)光從A點(diǎn)沿水平方向射入球體后經(jīng)B點(diǎn)射出，最后射到水平面上的C點(diǎn)．已知OA＝，該球體對(duì)藍(lán)光的折射率為.若將該束光的入射點(diǎn)從A點(diǎn)向上移動(dòng)到離O點(diǎn)R處的A1處，仍沿水平方向射入球體后最終射在水平面上的C1處，求CC1的距離是多少？ 解析：(1)根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程：x＝Asin(ωt)

5、，設(shè)質(zhì)點(diǎn)的起振方向向上，則b點(diǎn)：1＝2sin ωt1，所以：ωt1＝，a點(diǎn)振動(dòng)的時(shí)間比b點(diǎn)長(zhǎng)，所以：1＝2sin ωt2，則ωt2＝，a、b兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的時(shí)間差：Δt＝t2－t1＝－＝＝，所以a、b之間的距離：Δx＝vΔt＝v·＝.則通式為λ＝50 cm，n＝0,1,2,3，…；則波長(zhǎng)可以為 λ＝cm(n＝0,1,2,3…)；當(dāng)n＝0時(shí)，λ＝150 cm，由于n是整數(shù)，所以λ不可能為12 cm，故A正確，B錯(cuò)誤．當(dāng)質(zhì)點(diǎn)b的位移為＋2 cm時(shí)，即b到達(dá)波峰時(shí)，結(jié)合波形知，質(zhì)點(diǎn)a在平衡位置下方，位移為負(fù)，故C正確．由ωt1＝，得t1＝＝，當(dāng)t＝－t1＝時(shí)質(zhì)點(diǎn)b到達(dá)平衡位置處，速度最大；故D正確；在

6、兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)，若兩點(diǎn)分別處在平衡位置上下方時(shí)，則兩物體的速度可以相同；故E錯(cuò)誤． (2)設(shè)從B點(diǎn)出射時(shí)的出射角為β，∠ABO＝α 由sin α＝，得 α＝30° 由n＝，得β＝60° 過(guò)B點(diǎn)做OC的垂線，垂足為D，由幾何關(guān)系得： ∠BCD＝β－α＝30° 所以CD＝＝R 光束從A1處沿水平方向射入球體， 入射角為θ，sin θ＝ 發(fā)生全反射的臨界角為sin C＝ 顯然θ＞C，所以該束光到達(dá)半圓界面時(shí)要發(fā)生全反射，反射角等于45°，即垂直射在水平面上的C1點(diǎn)，則有：OC1＝Rsin 45°，OD＝Rcos α＝R 因此CC1＝OD＋CD－OC1＝R＋R－R＝R－R 答

7、案：(1)ACD　(2)R－R 3．(1)(多選)如圖甲所示，在水平面內(nèi)，有三個(gè)質(zhì)點(diǎn)a、b、c分別位于直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，已知ab＝6 m，ac＝8 m．在t1＝0時(shí)刻a、b同時(shí)開(kāi)始振動(dòng)，振動(dòng)圖像均如圖乙所示，所形成的機(jī)械波在水平面內(nèi)傳播，在t2＝4 s時(shí)c點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)，則(　　 ) A．該機(jī)械波的傳播速度大小為2 m/s B．c點(diǎn)的振動(dòng)頻率先是與a點(diǎn)相同，兩列波相遇后c點(diǎn)的振動(dòng)頻率增大 C．該列波的波長(zhǎng)是2 m D．兩列波相遇后，c點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng) E．兩列波相遇后，c點(diǎn)振動(dòng)減弱 (2)如圖所示，某玻璃磚的截面由半圓和正三角形組成，半圓的直徑為d，正三角形的邊長(zhǎng)也為d，一束單色

8、光從AB邊的中點(diǎn)D垂直于BC射入玻璃磚中，結(jié)果折射光線剛好通過(guò)半圓的圓心O，光在真空中的傳播速度為c，求： (ⅰ)光在玻璃磚中傳播的時(shí)間(不考慮光的反射)． (ⅱ)入射光線的方向不變，將光在AB面上的入射點(diǎn)下移，使折射光線剛好能照射到圓的底部，入射點(diǎn)沿AB移動(dòng)的距離為多少？這時(shí)光束在圓的底部經(jīng)玻璃磚折射后的折射角為多少？ 解析：(1)由于兩列波的波速相同，則a處振動(dòng)先到達(dá)c點(diǎn)，所以波速為v＝＝ m/s＝2 m/s.故A正確．由于兩列波在同種介質(zhì)中傳播，且波長(zhǎng)相同，所以兩列波的頻率相同，所以產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，兩列波相遇后c點(diǎn)的振動(dòng)頻率不變，故B錯(cuò)誤．由圖知：波長(zhǎng)為λ＝2 m，c點(diǎn)到ab兩點(diǎn)

9、的路程差為Δs＝ac－ab＝2 m＝λ，故兩列波相遇后，c點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)．故C、D正確，E錯(cuò)誤． (2)(ⅰ)由幾何關(guān)系可知，光在AB面上的入射角為60°，折射角為30°. 根據(jù)折射率公式有 n＝＝＝ 由幾何關(guān)系可知，光在玻璃磚中傳播的路程s＝d 光在玻璃磚中的傳播速度v＝ 光在玻璃磚中傳播的時(shí)間t＝＝ (ⅱ)由幾何關(guān)系可知＝ 得AE＝d＋d 因此入射點(diǎn)沿AB移動(dòng)的距離Δs＝AE－AD＝d 由幾何關(guān)系可知，光線在玻璃磚底部的入射角為30°，根據(jù)光路可逆可知，光線在玻璃磚底部的折射角為60°. 答案：(1)ACD　(2)(ⅰ)　(ⅱ)d　60° 4．(2018·全國(guó)卷Ⅱ，3

10、4T)(1)聲波在空氣中的傳播速度為340 m/s，在鋼鐵中的傳播速度為4 900 m/s.一平直橋由鋼鐵制成，某同學(xué)用錘子敲擊一下橋的一端發(fā)出聲音，分別經(jīng)空氣和橋傳到另一端的時(shí)間之差為1.00 s．橋的長(zhǎng)度為_(kāi)_______m．若該聲波在空氣中的波長(zhǎng)為λ，則它在鋼鐵中的波長(zhǎng)為λ的________倍． (2)如圖，△ABC是一直角三棱鏡的橫截面，∠A＝90°，∠B＝60°.一細(xì)光束從BC邊的D點(diǎn)折射后，射到AC邊的E點(diǎn)，發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點(diǎn)射出．EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中點(diǎn)．不計(jì)多次反射． (ⅰ)求出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角； (ⅱ)為實(shí)現(xiàn)上述光路，棱鏡折射

11、率的取值應(yīng)在什么范圍？ 解析：(1)設(shè)聲波在鋼鐵中的傳播時(shí)間為t1，在空氣中傳播時(shí)間為t2，橋長(zhǎng)為s.則s＝340t2＝4 900t1，而t2－t1＝1 s t1≈0.073 s，代入得s≈365 m 由λ＝，頻率不變，所以＝，得λ鋼＝λ空． (2)(ⅰ)如圖，設(shè)D點(diǎn)入射角為i，折射角為r，E點(diǎn)反射角為γ，F(xiàn)點(diǎn)入射角為α，折射角為β. 由幾何關(guān)系得i＝β，r＝α＝30°，γ＝60°， 延長(zhǎng)入射光線和出射光線，則偏轉(zhuǎn)角為θ，由幾何關(guān)系得θ＝(i－r)＋[180°－2γ－(β－α)]＝60° (ⅱ)要滿足以上條件，則需滿足在E點(diǎn)發(fā)生全反射，在F點(diǎn)不發(fā)生全反射． 即，即，而sin

12、 C＝，得≤n＜2. 答案：(1)365　　(2)(ⅰ)60°　(ⅱ)≤n＜2 5．(2018·全國(guó)卷Ⅰ，34T)(1)如圖，△ABC為一玻璃三棱鏡的橫截面，∠A＝30°.一束紅光垂直AB邊射入，從AC邊上的D點(diǎn)射出，其折射角為60°，則玻璃對(duì)紅光的折射率為_(kāi)_______．若改用藍(lán)光沿同一路徑入射，則光線在D點(diǎn)射出時(shí)的折射角________(填“小于”“等于”或“大于”)60°. (2)一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝s時(shí)的波形圖如圖(a)所示，P、Q是介質(zhì)中的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)．圖(b)是質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像．求 (ⅰ)波速及波的傳播方向； (ⅱ)質(zhì)點(diǎn)Q的平衡位置的x坐標(biāo)． 解析：(1)玻璃對(duì)紅光

13、的折射率n＝＝，藍(lán)光相對(duì)紅光折射率更大，故在D點(diǎn)出射時(shí)偏折更明顯，所以大于60°. (2)(ⅰ)由圖(a)可以看出，該波的波長(zhǎng)為λ＝36 cm① 由圖(b)可以看出，周期為T(mén)＝2 s② 波速為v＝＝18 cm/s③ 由圖(b)知，當(dāng)t＝s時(shí)，Q點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，結(jié)合圖(a)可得，波沿x軸負(fù)方向傳播． (ⅱ)設(shè)質(zhì)點(diǎn)P、Q平衡位置的x坐標(biāo)分別為xP、xQ.由圖(a)知，x＝0處y＝－＝Asin(－30°)，因此 xP＝λ＝3 cm④ 由圖(b)知，在t＝0時(shí)Q點(diǎn)處于平衡位置，經(jīng)Δ t＝s，其振動(dòng)狀態(tài)向x軸負(fù)方向傳播至P點(diǎn)處，由此及③式有xQ－xP＝vΔt＝6 cm⑤ 由④⑤式得，質(zhì)點(diǎn)Q的

14、平衡位置的x坐標(biāo)為 xQ＝9 cm⑥ 答案：(1)　大于　(2)(ⅰ)0.18 m/s　x軸的負(fù)方向　(ⅱ)9 cm 6．(2018·全國(guó)卷Ⅲ，34T)(1)(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，在t＝0和t＝0.20 s時(shí)的波形分別如圖中實(shí)線和虛線所示，已知該波的周期T＞0.20 s，下列說(shuō)法正確的是________． A．波速為0.40 m/s B．波長(zhǎng)為0.08 m C．x＝0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在t＝0.70 s時(shí)位于波谷 D．x＝0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在t＝0.12 s時(shí)位于波谷 E．若此波傳入另一介質(zhì)中其波速變?yōu)?.80 m/s，則它在該介質(zhì)中的波長(zhǎng)為0.32 m (

15、2)如圖，某同學(xué)在一張水平放置的白紙上畫(huà)了一個(gè)小標(biāo)記“·”(圖中O點(diǎn))，然后用橫截面為等邊三角形ABC的三棱鏡壓在這個(gè)標(biāo)記上，小標(biāo)記位于AC邊上．D位于AB邊上，過(guò)D點(diǎn)做AC邊的垂線交AC于F.該同學(xué)在D點(diǎn)正上方向下順著直線DF的方向觀察，恰好可以看到小標(biāo)記的像；過(guò)O點(diǎn)做AB邊的垂線交直線DF于E；DE＝2 cm，EF＝1 cm.求三棱鏡的折射率．(不考慮光線在三棱鏡中的反射)． 解析：(1)由波形圖可得：t＝0.2 s＝nT＋T(n＝0、1、2…)，又因?yàn)門(mén)＞0.2 s，所以n＝0，T＝0.4 s，由圖知λ＝16 cm＝0.16 m，B項(xiàng)錯(cuò)誤；而v＝＝0.4 m/s，A項(xiàng)正確；t＝0時(shí)，x＝0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置且向上振動(dòng)，T后位于波谷，C項(xiàng)正確；而T后，該質(zhì)點(diǎn)不能到達(dá)波谷，D項(xiàng)錯(cuò)誤；波從一種介質(zhì)傳到另一種介質(zhì)時(shí)頻率不變，＝λ′＝λ＝0.32 m，所以E項(xiàng)正確 (2)畫(huà)出光路圖如圖所示 設(shè)入射角為α，折射角為β，OE交AB與M，由幾何知識(shí)可得：α＝60°， ∠MDE＝∠FOE＝θ＝30°， 因?yàn)镈E＝2 cm，EF＝1 cm 所以：DM＝ cm，OE＝2 cm.求得：OM＝3 cm 由勾股定理得：OD＝＝2 cm， 則sin β＝＝ 所以n＝＝. 答案：(1)ACE　(2)