【师说】2016高考物理二轮复习 专题八 振动和波动 光及光的本性课时作业

1 专题八 振动和波动 光及光的本性

一、选择题

1．(多选)如图所示为在光滑水平面上的弹簧振子，弹簧形变的最大限度为20 cm，图示P位置是弹簧处于自然伸长时振子的位置．若将振子向左压缩弹簧5 cm后由静止释放，经0.2 s振子第一次回到P位置．关于该振子，下列说法正确的是( )

A．该振子的振动频率为8 Hz

B．若将振子从P位置向右拉动10 cm后由静止释放，经0.2 s振子第一次回到P位置

C．振子在做往复运动的过程中，振子的机械能不变

D．在P位置给振子任意一个向左或向右的初速度，只要最大位移不超过20 cm，振子总是经0.2 s速度就减为0

解析：由题意得，该振子振动周期为T＝0.2×4 s＝0.8 s，故f＝1.25 Hz，选项A错误；T＝0.8 s为振子的固有周期，与振幅无关，将振子向右拉动10 cm后由静止释放，经14T＝0.2 s振子第一次回到P位置，选项B正确；振子在做往复运动的过程中，振子与弹簧系统的机械能不变，而振子的机械能(动能)周期性变化，选项C错误；在P位置给振子任意一个向左或向右的初速度，只要最大位移不超过20 cm，总是经14T＝0.2 s，振子到达最大位移处，速度减为0，选项D正确．

答案：BD

2.2015·四川理综平静湖面传播着一列水面波(横波)，在波的传播方向上有相距3

m的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两小木块每分钟都上下30次，甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰．这列水面波( )

A．频率是30 Hz B．波长是3 m

C．波速是1 m/s D．周期是0.1 s

解析：两小木块每分钟上下30次，即每分钟完成30个周期性运动，周期T＝6030 s＝2 s，频率f＝1T＝0.5 Hz，波长λ＝31.5 m＝2 m，波速v＝λf＝2×0.5 m/s＝1 m/s，C正确，A、B、D错误．

答案：C

3．(多选)如图所示为一列在均匀介质中沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，波速为3 m/s，则下列说法正确的是( )

A．质点P此时刻的振动方向沿y轴负方向

B．质点P的振幅比质点Q的振幅小

C．波的频率为0.25 Hz

D．质点P、Q的平衡位置间距为6.5 m

E．从图示时刻开始，再经712 s，质点P、Q的位移第一次相等

解析：波沿x轴正方向传播，此时刻质点P左侧的点在其下方，故其振动方向沿y轴负 2 方向，选项A正确；质点P的振幅与质点Q的振幅相同，选项B错误；波的周期T＝λv＝4 s，频率为0.25 Hz，选项C正确；由三角函数关系可知，质点Q平衡位置的横坐标为4.5 m，质点P平衡位置的横坐标为11 m，则质点P、Q平衡位置间距为6.5 m，选项D正确；从题图所示时刻开始，由质点P、Q平衡位置间距和波长的大小关系可知，当x＝6.25 m处质点的振动传到质点P处时，质点P、Q的位移第一次相等，经过时间为Δt＝Δxv＝11－6.253 s＝1912 s，选项E错误．

答案：ACD

4.2015·海南单科(多选)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形如图所示，质点P的x坐标为3 m．已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4

s．下列说法正确的是( )

A．波速为4 m/s

B．波的频率为1.25 Hz

C．x坐标为15 m的质点在t＝0.6 s时恰好位于波谷

D．x坐标为22 m的质点在t＝0.2 s时恰好位于波峰

E．当质点P位于波峰时，x坐标为17 m的质点恰好位于波谷

解析：任意振动质点连续两次通过平衡位置的过程所用时间为半个周期，即12T＝0.4 s，T＝0.8 s，f＝1T＝1.25 Hz，选项B正确；由题图知，该波的波长λ＝4 m，波速v＝λT＝5 m/s，选项A错误；

画出t＝0.6 s时波形图如图所示，因15 m＝3λ＋34λ，故x坐标为15 m的质点与x＝3 m处的质点振动情况一样，即在平衡位置向下振动，选项C错误；

画出t＝0.2 s时波形图如图所示，因22 m＝5λ＋12λ，故x＝22 m处的质点与x＝2 m处的质点振动情况一样，即在波峰位置，选项D正确；

因质点P与x＝17 m处质点平衡位置间距离Δx＝14 m＝3λ＋12λ，故两质点振动步调相反，选项E正确．

答案：BDE

5．如图所示为一横截面为直角三角形的三棱镜，∠B＝90°，∠C＝30°.一束与AB边成θ＝30°角的光线射入AB面，在棱镜中经过BC边一次反射后从AC边射出，出射光线的折射角为60°.则这种材料的折射率为( ) 3 A.2 B.3

C.43 D．2

解析：作出光路图如图所示，根据几何关系和折射定律有n＝sin60°sini＝sin60°sin60°－i，可得：i＝30°，n＝3，故B正确．

答案：B

6.2015·新课标全国卷Ⅱ(多选)如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，

在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线．则( )

A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度

B．在真空中，a光的波长小于b光的波长

C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率

D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失

E．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距

解析：由题图知，从玻璃砖射出时，入射角相同，a光的折射角大于b光的折射角，玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，a光在玻璃中的传播速度比b光的小，a光的频率比b光的大，在真空中，a光的波长较短，a光形成的干涉条纹间距较小，选项A、B正确，C、E错误；a光的全反射临界角较小，当入射角θ增大时，a光先发生全反射，折射光线先消失，选项D正确．

答案：ABD

7.2015·重庆理综虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明．两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图所示，M、N、P、Q点的颜色分别为( )

A．紫、红、红、紫 B．红、紫、红、紫

C．红、紫、紫、红 D．紫、红、紫、红

解析：对同一个介质来说，红光折射率最小，偏折程度最小，由图可知，N、P为红，M、Q为紫，A正确．

答案：A

8.2015·福建理综如图，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则( ) 4 A．λa＜λb，na＞nb B．λa＞λb，na＜nb

C．λa＜λb，na＜nb D．λa＞λb，na＞nb

解析：从题图中可以看出，单色光b经玻璃后偏折明显，说明玻璃对单色光b的折射率较大，可知b的波长短，B正确．

答案：B

二、非选择题

9.2015·天津理综某同学利用单摆测量重力加速度。

(1)为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是________．

A．组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球

B．组装单摆须选用轻且不易伸长的细线

C．实验时须使摆球在同一竖直面内摆动

D．摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大

(2)如图所示，在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约1 m的单摆．实验时，由于仅有量程为20 cm、精度为1 mm的钢板刻度尺，于是他先使摆球自然下垂，在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点，测出单摆的周期T1；然后保持悬点位置不变，设法将摆长缩短一些，再次使摆球自然下垂，用同样方法在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆的周期T2；最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离ΔL.用上述测量结果，写出重力加速度的表达式g＝________.

解析：(1)应选用密度较大且直径较小的摆球，A错．在摆动中要尽力保证摆长不变，故应选用不易伸长的细线，B对．摆动中要避免单摆成为圆锥摆，摆球要在同一竖直面内摆动，C对．摆动中摆角要控制在5°以内，所以D错．

(2)设两次摆动时单摆的摆长分别为L1和L2，则T1＝2πL1g，T2＝2πL2g，则ΔL＝g4π2(T21－T22)，因此，g＝4π2ΔLT21－T22.

答案：(1)BC (2)4π2ΔLT21－T22

10.2015·江苏单科(1)一渔船向鱼群发出超声波，若

鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比________．

A．波速变大 B．波速不变

C．频率变高 D．频率不变

(2)用2×106 Hz的超声波检查胆结石，该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2 250 m/s和1 500 m/s，则该超声波在结石中的波长是胆汁中的________倍．用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短，遇到结石时________(选填“容易”或“不容易”)发生衍射．

解析：(1)超声波的波速由介质决定，介质不变，则波速不变，B项正确；当鱼群向渔船靠近时，由于多普勒效应，被鱼群反射回来的超声波频率高于波源发出的频率，C正确．

(2)由于波长、波速、频率三者的关系为v＝λf，而同一超声波在不同介质中传播时频率不变(不发生多普勒效应)，则波长之比等于波速之比，所以该超声波在结石中的波长是胆汁中的2 2501 500＝1.5倍；发生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度和障碍物的尺寸与波长相差不多，或小于波长．因为超声波的波长较短，所以遇到结石不容易发生衍射．

答案：(1)BC (2)1.5 不容易