1、2012届高考物理二轮振动和波、光学（选修3-4）专题训练1.某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为xAsint，则质点()A第1 s末与第3 s末的位移相同B第1 s末与第3 s末的速度相同C第3 s末至第5 s末的位移方向都相同D第3 s末至第5 s末的速度方向都相同解析：根据xAsint可求得该质点振动周期为T8 s，则该质点振动图像如图所示，图像的斜率为正表示速度为正，反之为负，由图可以看出第1 s末和第3 s末的位移相同，但斜率一正一负，故速度方向相反，选项A正确、B错误；第3 s末和第5 s末的位移方向相反，但两点的斜率均为负，故速度方向相同，选项C错误、D正确。答案：AD2
2、(2011北京高考)如图1112所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹。要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以()A增大S1与S2的间距 图1112B减小双缝屏到光屏的距离C将绿光换为红光D将绿光换为紫光解析：由双缝干涉条纹间距公式x可知，要增大条纹间距，可以增大双缝到屏的距离，减小双缝间距，选用波长更长的单色光，因此C项正确。答案：C3(2011新课标全国卷)一振动周期为T、振幅为A、位于x0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐振动。该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播，波速为v，传播过程中无能量损失。一段时间后，该振动传播至某质点P，关于质点P振动的说法正确的
3、是_。A振幅一定为AB周期一定为TC速度的最大值一定为vD开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离E若P点与波源距离svT，则质点P的位移与波源的相同解析：机械波在传播过程中，把波源的信息传播出去了，即把波源的振动周期、振幅、开始振动的方向等信息都传播出去，各质点的振动周期、振幅、开始振动的方向均与波源相同，故D错误，A、B正确。波的传播速度和质点的振动速度是两回事，故C错误。当P点与波源距离svT时，即P点与波源相差一个波长，两质点的振动情况完全一样，故E正确。答案：ABE4在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，(1)以下对实验的几点建议中，有利于提高测量结果精确度的是_。A实验中
4、适当加长摆线B单摆偏离平衡位置的角度不能太大C当单摆经过最大位置时开始计时D测量多组周期T和摆长L，作LT2关系图像来处理数据(2)某同学在正确操作和测量的情况下，测得多组摆长L和对应的周期T，画出LT2图像，如图1113所示。出现这一结果最可能的原因是：摆球重心不在球心处，而是在球心的正_方(选填“上”或“下”)。为了使得到的实验结果不受摆球重心位置无法准确确定的影响，他采用恰当的数据处理方法：在图线上选取A、B两个点，找到两点相应的横纵坐标，如图所示。用表达式g_计算重力 图1113加速度，此结果即与摆球重心就在球心处的情况一样。解析：(1)当单摆经过平衡位置时开始计时能提高测量的精确度，
5、C错误；(2)作一条过原点的与AB线平行的直线，所作的直线就是准确测量摆长时所对应的图线。过横轴上某一点作一条平行纵轴的直线，则交两条图线的交点不同，与准确测量摆长时的图线的交点对应的摆长是准确的，与AB线的交点对应的摆长要小些，同样的周期，摆长应一样，但AB线所对应的却小些，其原因是在测量摆长时少测了，所以其重心应在球心的下方。设重心与球心的距离为r，则对A、B两点数据，由单摆周期公式有：TA2和TB2，解得：g，按这样计算，测量结果将与摆球重心就在球心处的值相同。答案：(1)ABD(2)下5如图1114所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由MN端面的
6、中心垂直射入，恰好能在弧面EF上发生全反射，然后垂直PQ端面射出。(1)求该玻璃棒的折射率。(2)若将入射光向N端平移，当第一次射到弧面EF上时_(填“能”、“不能”或“无法确定能否”)发生全反射。 图1114解析：(1)如图所示单色光照射到EF弧面上时刚好发生全反射，由全反射的条件得C45由折射定律得n联立式得n。(2)能，若将入射光向N端平移，当第一次射到弧面EF上时，入射角增大，能发生全反射。答案：(1)(2)能1.(10分)某同学在做“用双缝干涉测定光的波长”的实验时，第一次分划板中心刻度线对齐第2条亮纹的中心时(如图1甲中的A)，游标卡尺的示数如图乙所示，第二次分划板中心刻度线对齐第
7、6条亮纹的中心时(如图丙中的B)，游标卡尺的示数如图丁所示。已知双缝间距d0.5 mm，双缝到屏的距离l1 m，则：图1(1)图乙中游标卡尺的示数为_cm。(2)图丁中游标卡尺的示数为_cm。(3)所测光波的波长为_m(保留两位有效数字)。解析：(1)该游标卡尺有20个等分刻度，精度为0.05 mm，读数为：12 mm0.0510 mm1.250 cm。(2)该游标卡尺为20分度，读数为：17 mm0.0515 mm1.775 cm。(3)游标卡尺读数的差值为条纹间距的4倍，由公式d得m6.5625107m保留2位有效数字为：6.6107m。答案：(1)1.250(2)1.775(3)6.61
8、072(10分)(1)如图2所示，一根张紧的水平弹性绳上的a、b两点相距14.0 m，b点在a点的右方，当一列简谐波沿此绳向右传播时，若a点位移达到正向极大，b点的位移恰为零且向下运动，经过1.00 s 图2后，a点的位移为零且向下运动，而b点的位移恰好达到负向极大，则这列简谐波的波速可能等于_。A14.0 m/s B10.0 m/sC6.00 m/s D4.67 m/s(2)如图3中，激光的波长为5.30107 m，屏上P点距双缝s1和s2的路程差为7.95107 m，则在这里出现的应是_(选填“明条纹”或“暗条纹”)。现改用波长为6.30107 m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏
9、上的条纹间距将_(选填“变宽”、“变窄”、或“不变”)。图3解析：(1)此题虽已说明了波的传播方向，但满足条件的a、b两点间可以有无数个不同波形。如图所示。所以(n)sab，n0,1,2，经1.00 s a质点运动的时间至少为，所以有(k)Tt，k0,1,2，所以波速v m/s，分别令n0、1、2、，讨论k的取值可得B、D是正确的。(2)因n11.5，光程差是半波长的奇数倍，在这里出现的应是暗条纹，又因x，变大，x变大，条纹间距变宽。答案：(1)BD(2)暗条纹变宽3(6分)(2011福建高考)某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中：(1)用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图4所示，
10、则该摆球的直径为_cm。 图4(2)小组成员在实验过程中有如下说法，其中正确的是_。(填选项前的字母)A把单摆从平衡位置拉开30的摆角，并在释放摆球的同时开始计时B测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期C用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大D选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小解析：(1)主尺读数加游标尺读数的总和等于最后读数，0.9 cm7mm0.97 cm，不需要估读。(2)单摆符合简谐运动的条件是最大偏角不超过5，并从平衡位置计时，故A错误；若第一次过平衡位置计为“0”则周期T，若第一次过平衡位置计为“1”，则周期T，B错误；由T
11、2得g，其中L为摆长，即悬线长加摆球半径，若为悬线长加摆球直径，由公式知g偏大，故C正确；为了能将摆球视为质点和减少空气阻力引起的相对误差，应选密度较大体积较小的摆球，故D错误。答案：(1)0.97(2)C4(10分)(1)下列说法正确的是_。A简谐运动的周期与振幅无关B在简谐运动的回复力表达式Fkx中，F为振动物体受到的合外力，k为弹簧的劲度系数C在波的传播方向上，某个质点的振动速度就是波的传播速度D在双缝干涉实验中，如果用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的明暗条纹(2)如图5所示，一细光束从某种介质射向真空，该光束中含有频率分别为f1、f2的两种光。介质对这两种光的折射率
12、分别为n1、n2，且n1n2。则：两种光在介质中的速度之比v1v2_。 图5两种光在介质中的波长之比12_。调整光的入射角度，使频率为f1的光在真空中刚好消失，此时频率为f2的光折射角的正弦值为_。解析：(1)简谐运动的周期与振幅的大小无关，A对；在简谐运动的回复力表达式Fkx中，F为振动物体受到的回复力，k为一常数，不一定是弹簧的劲度系数，B错；在波的传播方向上，某个质点的振动速度与波的传播速度无关，波的传播速度与介质有关，C错；在双缝干涉实验中，如果用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现单缝衍射的图样，为间距不等的明暗条纹，D对。(2)由n可知：两种光在介质中的速度之比v1v2；由v
13、f知，故两种光在介质中的波长之比12；使频率为f1的光在真空中刚好消失，说明频率为f1的光恰好发生全反射，则有入射角的正弦值sinC，而sinrn2sinC，故此时频率为f2的光的折射角的正弦值为。答案：(1)AD(2)5(10分)(1)现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成。夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的，反光膜内均匀分布着一层直径为10 m的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射反射再折射后恰好和入射光线平行，如图6所示，那么第一次入射的入射角应是_。 图6A15 B30C45 D60(2)
14、如图7所示，实线是一列简谐横波在t10时的波形图，虚线为该波在t20.5 s时的波形图，已知0t2t1T，t10时x2 m处的质点A正向y轴正方向振动。质点A的振动周期为_ s； 图7波的传播方向是_；波速大小为_ m/s。解析：(1)通过“回归反光膜”的光路图可知入射角i是折射角r的2倍，即i2r，由折射定律，有n2cosr，得r30，i2r60，故选项D正确。(2)由波形图可知，波的波长为4 m，t10时，2 m处的质点A正向y轴正方向振动，可知波向右传播；t1和t2时的两波形对比可知，0.5 s内波传播了四分之一个波长，故该列波的周期为40.5 s2 s；v m/s2 m/s。答案：(1
15、)D(2)2向右26(9分)一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的，光线不能通过此表面。现要测定此玻璃的折射率。给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚(P1、P2、P3、P4)、带有刻度的直角三角板、量角器。 图8实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直。在纸上画出直线aa和bb，aa表示镀银的玻璃表面，bb表示另一表面，如图8所示，然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2(位置如图所示)。用P1、P2的连线表示入射光线。(1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4？试在题图中标出P3、P4的位置。(2)然后，移去玻璃砖与大头针。试在题图中通过作
16、图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角1与折射角2。简要写出作图步骤。解析：(1)在bb一侧观察P1、P2(经bb折射，aa反射，再经bb折射后)的像，在适当的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即P3挡住P1、P2的像；再插上P4，让它挡住P2(或P1)像和P3，位置如图所示。(2)过P1、P2作直线与bb交于O；过P3、P4作直线与bb交于O；利用刻度尺找到OO的中点M；过O点作bb的垂线CD，过M点作bb的垂线与aa相交于N，如图所示，连接ON；P1OD1，CON2。代入公式n求得折射率。答案：见解析7(11分)(1)大海中航行的轮船，受到大风大浪冲击时，为了防止倾覆，应
17、当改变航行方向和_，使风浪冲击力的频率远离轮船摇摆的_。光纤通信中，光导纤维传递光信号的物理原理是利用光的_现象，要发生这种现象，必须满足的条件是：光从光密介质射向_，且入射角等于或大于_。(2)如图9所示，实线是某时刻的波形图，虚线是0.2 s后的波形图。若波向左传播，求它传播的最小距离。若波向右传播，求它的最大周期。解析：(1)速度频率全反射光疏介质临界角 图9(2)向左传播，xn当n取0时x最小，则最小位移为x3 m向右传播，tTnT所以T，当n0时，最大周期为T0.8 s。答案：(1)速度频率全反射光疏介质临界角(2)3 m0.8 s8(12分)(1)(2011海南高考)一列简谐横波在
18、t0时的波形图如图10所示。介质中x2 m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y10sin(5t) cm。关于这列简谐波，下列说法正确的是_。 图10A周期为4.0 sB振幅为20 cmC传播方向沿x轴正向 D传播速度为10 m/s(2)一赛艇停在平静的水面上，赛艇前端有一标记P离水面的高度为h10.6 m，尾部下端Q略高于水面；赛艇正前方离赛艇前端s10.8 m处有一浮标，示意如图11。一潜水员在浮标前方s23.0 m处下潜到深度为h24.0 m时，看到标记刚好被浮标挡住，此处看不到船尾端Q；继续下潜h4.0 m，恰好能看见Q。求：图11水的折射率n；赛艇的长度l(可用根式表示)。解析：
19、(1)由图像可知振幅A10 cm，4 m，故B错误；T0.4 s，故A错误；v10 m/s，故D正确；由P点做简谐运动的表达式可知，P点开始向上振动，所以机械波向右传播，故C正确。(2)如图甲所示，n 刚好看到Q点时的光路图如图乙所示。xs1s2lyh2hsinCn联立以上各个方程解得ls1s2(3.8) m。答案：(1)CD(2)(3.8) m9(12分)(1)下列说法中正确的是_。A当你听到一列鸣笛的火车音调由低变高，可以判断火车正向你驶来B光照射遮挡物形成的影，轮廓模糊，是光的衍射现象C太阳光是偏振光D如果做振动的质点所受的合外力总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动(2)如图12所示
20、，半圆玻璃砖的半径R10 cm、折射率为n，直径AB与屏幕垂直接触于A点，激光a以入射角i30射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在水平屏幕MN上出现两个光斑。画出光路图。 图12求两个光斑之间的距离L。解析：(1)根据多普勒效应原理可知当波源向观察者靠近时，观察者接受到的频率会变大，故当听到一列鸣笛的火车的音调由低变高，可以判断火车正向你驶来，A对；光照射遮挡物的边缘时，光会发生衍射现象，B对；太阳光是自然光，C错；如果做振动的质点所受的合外力总是指向平衡位置，且满足Fkx，质点的运动就是简谐运动，D错。(2)画出如图所示光路图设折射角为r，根据折射定律有：。解得：r60PQ之间的距离LPAAQRt
21、an30Rtan60解得L cm。答案：(1)AB(2)见解析图 cm10(10分)(2011山东高考)(1)如图13所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线为t10时的波形图，此时P质点向y轴负方向运动，虚线为t20.01 s时的波形图。已知周期T0.01 s。波沿x轴_(填“正”或“负”)方向传播。 图13求波速。(2)如图14所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角AOB60。一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质，经OA折射的光线恰平行于OB。求介质的折射率。图14折射光线中恰好射到M点的光线_(填“能”或“不能”)发生全反射。解析：(1)根据“下坡上”判断，波向x轴正方向传播。由图像得波经0.01 s向x轴正方向传播了1 m，波速v100 m/s。(2)依题意作出光路图由几何知识可知入射角i60，折射角r30根据折射定律得n代入数据得n不能。答案：(1)正100 m/s(2)不能
