1、专题限时集训(十六)振动和波动光及光的本性(对应学生用书第147页)(限时：40分钟)一、选择题(本题共8小题，每小题5分，共40分每小题的五个选项中有三个选项符合题目要求，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错一个扣3分，最低得分为0分)1(2017沈阳模拟)如图1613是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线)，S1的振幅A13 cm，S2的振幅A22 cm，则下列说法正确的是() 【导学号：19624182】图1613A质点D是振动减弱点B质点A、D在该时刻的高度差为10 cmC再过半
2、个周期，质点A、C是振动加强点D质点C的振幅为1 cmE质点C此刻以后将向下振动BDE两个波源的振动步调一致，图中A、D到两个波源路程差为零，是振动加强点，而B、C是波峰与波谷相遇，是振动减弱点，故A错误；图示时刻，质点A的位移为3 cm2 cm5 cm，质点D的位移为3 cm2 cm5 cm，故质点A、D在该时刻的高度差为10 cm，故B正确；振动的干涉图象是稳定的，A、D一直是振动加强点，而B、C一直是振动减弱点，故C错误；质点C是振动减弱点，振幅为3 cm2 cm1 cm，故D正确；质点C是振动减弱点，此刻在上方最大位移处，故质点C此刻以后将向下振动，故E正确2如图1614所示，a、b、
3、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2 m、4 m和6 m一列简谐横波以2 m/s的波速沿x轴正向传播，在t0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t3 s时a第一次到达最高点下列说法正确的是()图1614A在t6 s时刻波恰好传到质点d处B在t5 s时刻质点c恰好到达最高点C质点b开始振动后，其振动周期为4 sD在4 st6 s的时间间隔内质点c向上运动E当质点d向下运动时，质点b一定向上运动ACD由波的传播知t6 s时波传播的距离svt26 m12 m，即传到d点，选项A正确；t0时a由平衡位置开始向下振动，t3 s时第一次到达最高点，则T3 s，得T4
4、s，各质点振动周期相同，选项C正确；波传到c点所需时间t s3 s，此时c点由平衡位置开始向下振动，1 s后到达最低点，所以4 st6 s内质点c向上运动，选项D正确；5 s时c点正在平衡位置，选项B错误；由v得vT24 m8 m，bd间距x10 m1，其振动方向并不始终相反，选项E错误3(2017高三第二次大联考(新课标卷)有关电磁波与振动和波的知识，下列说法正确的是()A日光灯是紫外线的荧光效应的应用B单摆在做受迫振动时，它的周期等于单摆的固有周期C机械波从一种介质进入另一种介质后，它的频率保持不变D麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在E弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持
5、不变ACE日光灯应用了紫外线的荧光效应，选项A正确；当单摆做受迫振动时，它振动的周期等于驱动力的周期，不一定等于它的固有周期，选项B错误；机械波从一种介质进入另一种介质，频率不变，选项C正确；麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，选项D错误；弹簧振子做简谐振动时，只有动能和势能参与转化，根据机械能守恒条件可知，振动系统的势能与动能之和保持不变，选项E正确4.如图1615所示，两束单色光a、b从水下射向A点后，光线经折射合成一束光c，则下列说法中正确的是()图1615A用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距B用a、b光分
6、别做单缝衍射实验时，它们的衍射条纹宽度都是均匀的C在水中a光的速度比b光的速度小Da光在水中的临界角大于b光在水中的临界角Ea光的频率小于b光的频率ADE由题图可判断a光的折射率小、频率小、波长长，因此同一装置下的干涉条纹间距大，故A、E正确衍射条纹都是不均匀的，故B错误由v知，a光在水中的传播速度大，故C错误由sin C知，a光在水中的临界角大，故D正确52017高三第一次大联考(新课标卷)一列简谐横波在某时刻的波形如图1616所示，此时刻质点P的速度为v，经过1 s后它的速度大小、方向第一次与v相同，再经过0.2 s它的速度大小、方向第二次与v相同，则下列判断正确的是() 【导学号：196
7、24183】图1616A波沿x轴负方向传播，且周期为1.2 sB波沿x轴正方向传播，且波速为10 m/sC质点M与质点Q的位移大小总是相等，方向总是相反D若某时刻N质点速度为零，则Q质点一定速度为零E从图示位置开始计时，在3 s时刻，质点M偏离平衡位置的位移y10 cmADE根据图示时刻质点P的速度为v，经过1 s它的速度大小、方向第一次与v相同，质点P运动到关于平衡位置对称的位置，再经过0.2 s它的速度大小、方向第二次与v相同时，回到原来位置，完成一次全振动，则P振动的周期T1.2 s，根据回到对称点时间长，从对称点回到原来位置时间短可判断初始P点在向下振动，据此判断波的传播方向向左，选项
8、A对，B错MQ之间的距离不是的奇数倍，不属于反相点，故振动步调不总是相反，C错误NQ之间的距离为，为反相点，若某时刻N质点速度为零，Q质点一定速度为零，D正确从图示位置开始计时，在3 s时刻即经过了T，根据对称性可得质点M在y10 cm处，E正确6如图1617甲为一列简谐横波在t0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置在x1.0 m处的质点，Q是平衡位置在x4.0 m处的质点；图乙为质点Q的振动图象下列说法正确的是()甲乙图1617A在t0.10 s时，质点Q向y轴正方向运动B在t0.25 s时，质点P的加速度方向与y轴正方向相同C从t0.10 s到t0.25 s，该波沿x轴负方向传播了6 mD
9、从t0.10 s到t0.25 s，质点P通过的路程为30 cmE质点Q简谐运动的表达式为y0.10sin 10t(国际单位制)BCE由yt图象可知，t0.10 s时质点Q沿y轴负方向运动，选项A错误；由yt图象可知，波的振动周期T0.2 s，由yx图象可知8 m，故波速v40 m/s，根据振动与波动的关系知波沿x轴负方向传播，则波在0.10 s到0.25 s内传播的距离xvt6 m，选项C正确；t0.25 s0.10 s0.15 sT,0.25 s时质点P的位移沿y轴负方向，而回复力、加速度方向沿y轴正方向，选项B正确；质点P在其中的T内路程为20 cm，在剩下的T内包含了质点P通过最大位移的
10、位置，故其路程小于10 cm，因此在t0.15 s内质点P通过的路程小于30 cm，选项D错误；由yt图象可知质点Q做简谐运动的表达式为y0.10sint(m)0.10sin 10t(m)，选项E正确7光纤是现代通信普遍使用的信息传递媒介，现有一根圆柱形光纤，光信号从光纤一端的中心进入，并且沿任意方向进入的光信号都能传递到另一端下列说法正确的有() 【导学号：19624184】图1618A光从空气进入光纤时传播速度变小B光导纤维利用了光的偏振原理C光导纤维利用了光的全反射原理D光纤材料的折射率可能为1.2E光纤材料的折射率可能为ACE光从空气进入光纤时传播速度变小，A正确；光导纤维利用了光的全
11、反射原理，B错误，C正确；设光的入射角为i，折射角为r，根据折射定律得n，当入射角i趋于90时，折射角r最大，此时光在内侧面的入射角最小，只要能保证此时光在侧面恰好发生全反射，即能保证所有入射光都能发生全反射，即sin(90r)，联立可得n，只要折射率大于或等于就能使所有的光都能发生全反射，E正确，D错误8(2017泉州模拟)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t0时刻的波形如图1619中实线所示，t0.1 s时刻的波形如图中虚线所示波源不在坐标原点O，P是传播介质中离坐标原点xP2.5 m处的一个质点则以下说法正确的是()图1619A质点P的振幅为0.1 mB波的频率可能为7.5 HzC波的传播速
12、度可能为50 m/sD在t0.1 s时刻与P相距5 m处的质点一定沿x轴正方向运动E在t0.1 s时刻与P相距5 m处的质点可能是向上振动，也可能是向下振动ACE质点P的振幅即波的振幅，为0.1 m，故A正确波沿x轴正方向传播，则tnTT，周期为T s，频率为f Hz，(n0,1,2,3)，所以波的频率可能为2.5 Hz,12.5 Hz，不可能为7.5 Hz，故B错误波速为vf4 m/s(40n10) m/s，所以当n1时，v50 m/s，故C正确在t0.1 s时刻与P相距5 m处的质点只能上下振动，不可能沿x轴正方向运动，故D错误由于波传播的周期性，波沿x轴正方向传播，在t0.1 s时刻与P
13、相隔5 m处的质点与P点相距1 m的质点振动情况完全相同，即距原点为3.5 m或1.5 m的质点的振动情况相同；据虚线波形图和波向右传播可知，3.5 m的质点沿y轴正方向，即与P相距5 m处的质点也一定向上振动；1.5 m的质点沿y轴负方向，即与P相距5 m处的质点也一定向下振动，故E正确二、计算题(本题共4小题，每小题10分，共40分)9(10分)(2017武汉华中师大一附中模拟)一列简谐横波沿直线传播，在传播方向上有P、Q两个质点，它们相距为0.8 m，当t0时，P、Q两点的位移恰好是正向最大位移，且P、Q间只有一个波谷，t0.6 s末时，P、Q两点正好都处在平衡位置，且P、Q两点间只有一
14、个波峰和一个波谷，且波峰距Q点的距离第一次为，试求：(1)波由P传至Q，波的周期；(2)波由Q传至P，波的速度；(3)波由Q传至P，从t0时开始观察，哪些时刻P、Q间(P、Q除外)只有一个质点的位移大小等于振幅？ 【导学号：19624185】【解析】(1)若波由P传到Q，由题结合波形得到，tT，得T s(n0,1,2，)(2)若波由Q传到P，由题结合波形得到，tT，得T s又由题意知波长0.8 m，则波速v(4n1) m/s(n0,1,2，)(3)波形应每隔半个周期时，P、Q间(P、Q除外)只有一个波峰或波谷时，只有一个质点的位移等于振幅，则时间tn1.2n s(n0,1,2,3，)【答案】(
15、1) s，(n0,1,2，)(2)(4n1) m/s，(n0,1,2，)(3)t1.2n s(n0,1,2,3，)10(10分)(2017肇庆市二模)如图1620所示，一个透明的圆柱横截面的半径为R，折射率是，AB是一条直径，现有一束平行光沿AB方向射入圆柱体若有一条光线经折射后恰经过B点，求：图1620(1)这条入射光线到AB的距离是多少？(2)这条入射光线在圆柱体中运动的时间是多少？【解析】(1)设光线经P点折射后如图所示，根据折射定律可得：n在OBC中：由式解得：6030所以：CDRsin R.(2)在DBC中：BCRt.【答案】(1)R(2)11(10分)(2017卷T34(2)一直桶
16、状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD、垂直于左右两侧面的剖面图如图1621所示容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率图1621【解析】设从光源发出直接射到D点的光线的入射角为i1，折射角为r1.在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点C，连接C、D，交反光壁于E点，由光源射向E点的光线，反射后沿ED射向D点光线在D点的入射角为i2，折射角为r2，如图所示设液体的折射率为n，由折射定律有nsin i1sin r1nsin i2sin r2由题意知r1r29
17、0联立式得n2由几何关系可知sin i1sin i2联立式得n1.55.【答案】1.5512(10分)(2017厦门一中检测)如图1622所示，上下表面平行的玻璃砖折射率为n，下表面镶有银反射面，一束单色光与界面的夹角45射到玻璃表面上，结果在玻璃砖右边竖直光屏上出现相距h2.0 cm的光点A和B(图中未画出)图1622(1)请在图中画出光路示意图(请使用刻度尺)；(2)求玻璃砖的厚度d.【解析】(1)画出光路图如图(2)设第一次折射时折射角为1，则有n，代入解得130.设第二次折射时折射角为2，则有，解得245由几何知识得：h2dtan 1，可知AC与BE平行，则d cm.【答案】(1)如图所示(2) cm图
