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1【优化方案】2014物理二轮课时演练知能提升：振动与波动光（含2013试题，含详解）1．做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，可能不同的物理量是()A．位移B．速度C．加速度D．回复力解析：选B.做简谐运动的物体，经过同一位置时，位移、回复力和加速度是确定不变的，而速度的方向可能不同，故A、C、D错误，B正确．2．(2013·高考江苏卷)如图所示的装置，弹簧振子的固有频率是4Hz.现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz，则把手转动的频率为()A．1HzB．3HzC．4HzD．5Hz解析：选A.根据受迫振动的频率等于驱动力的频率，选项A正确．3．(2013·高考福建卷)如图，t＝0时刻，波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正向开始振动，振动周期为0.4s，在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波．下图中能够正确表示t＝0.6s时波形的图是()解析：选C.根据波动与振动的关系分析波的图象．根据波的传播的周期性，t＝0.6s时的波形是波源振动112个周期形成的，此时波源在坐标原点从平衡位置向y轴负方向振动，由波的传播方向与质点的振动方向的关系知选项C正确．4.(2013·杭州四中统测)在坐标原点处有一质点O做简谐振动，它形成沿x轴传播的简谐横波，波长为16m，在其右侧相距4m处的质点P的振动图象如图所示，选用与P质点相同的计时起点，那么t＝5s时的波形图象是下图中的()2解析：选C.首先波是从原点向两边传播的，所以一定是关于y轴对称，故选项B错误；由振动图象可知，t＝5s时，质点P正经过平衡位置向上运动．t＝5s时，选项A中的质点P处于波峰位置，选项D中的质点P经过平衡位置向下运动，故选项A、D错误．5．(2013·北京海淀模拟)如图，一束白光沿半径方向从A点射入半圆形玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光照在光屏上，a、b为折射光的上下边界，c为反射光．若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，可以观察到各色光在光屏上陆续消失．在光带未完全消失之前，下列说法正确的有()A．c光逐渐变暗B．ab光带逐渐变亮C．a光与b光相比，a光先消失D．单色光a通过玻璃砖所需的时间小于单色光b通过玻璃砖所需的时间解析：选D.由题图知单色光a的折射率小于单色光b的折射率，又由n＝cv知，单色光a在玻璃中的速度比b大，故通过玻璃砖所需的时间小于单色光b通过玻璃砖所需的时间，D正确．入射点从A向B缓慢移动时，越来越多的光发生全反射，故c光逐渐变亮，ab光带逐渐变暗，b光是先消失的，即A、B、C均错误．6．某同学设计了一个测定激光波长的实验装置，如图甲所示，激光器发出的一束直径很小的红色激光进入一个一端装双缝、另一端装有感光片的遮光筒，感光片的位置上出现一排等距的亮点，图乙中的黑点代表亮点的中心位置．(1)通过量出相邻光点的距离可算出激光的波长．据资料介绍：若双缝的缝间距离为a，双缝到感光片的距离为L，感光片相邻两光点间的距离为b，则光的波长λ＝abL.该同学测得L＝1.0000m，双缝间距a＝0.220mm，用带十分度游标的卡尺测感光片上的点间距离时，尺与点的中心位置如图乙所示．图乙中第1个光点到第4个光点的距离是________mm.实验中激光的波长λ＝________m．(保留两位有效数字)(2)如果实验时将红激光换成蓝激光，屏上相邻两光点间的距离将________．解析：(1)由乙图可知第1个光点到第4个光点间的距离b′＝8.6mm，b＝b′3＝2.9mm由b＝Laλ得：λ＝aL·b＝0.220×10－31.0000×2.9×10－3m≈6.4×10－7m.(2)如果实验时将红激光换成蓝激光，λ变小了，由b＝Lλa可得，屏上相邻两光点的间距将变小．3答案：(1)8.66.4×10－7(2)变小7．(2013·高考重庆卷)(1)一列简谐横波沿直线传播，某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6m，且这两质点之间的波峰只有一个，则该简谐波可能的波长为________．A．4m、6m和8mB．6m、8m和12mC．4m、6m和12mD．4m、8m和12m(2)利用半圆柱形玻璃，可减小激光光束的发散程度．在如图所示的光路中，A为激光的出射点，O为半圆柱形玻璃横截面的圆心，AO过半圆顶点．若某条从A点发出的与AO成α角的光线，以入射角i入射到半圆弧上，出射光线平行于AO，求此玻璃的折射率．解析：(1)根据题意，两质点之间的波峰只有一个，可能情况有：①12λ＝6m，λ＝12m②λ＝6m③32λ＝6m，λ＝4m，故选项C正确．(2)如图所示，由几何关系知折射角r＝i－α，由折射定律得n＝sinisin（i－α）.答案：(1)C(2)sinisin（i－α）8．(2013·高考山东卷)(1)如图甲所示，在某一均匀介质中，A、B是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为x＝0.1sin(20πt)m，介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4m和5m，两波源形成的简谐横波分别沿AP、BP方向传播，波速都是10m/s.①求简谐横波的波长．②P点的振动________(填“加强”或“减弱”)．(2)如图乙所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入，已知棱镜的折射率n＝2，AB＝BC＝8cm，OA＝2cm，∠OAB＝60°.①求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向．4②第一次的出射点距C________cm.解析：(1)①设此简谐横波的波速为v，波长为λ，周期为T，由题意知T＝0.1s由波速公式v＝λT代入数据得λ＝1m.②加强．(2)①设发生全反射的临界角为C，由折射定律得sinC＝1n代入数据得C＝45°光路图如图所示，由几何关系可知光线在AB边和BC边的入射角均为60°，均发生全反射．设光线在CD边的入射角为α，折射角为β，由几何关系得α＝30°，小于临界角，光线第一次射出棱镜是在CD边，由折射定律得n＝sinβsinα代入数据得β＝45°.②433cm.答案：(1)①1m②加强(2)①光线与CD成45°角②4339.(2013·黄山二模)(1)只含有a、b两种单色光的复色光由某种介质射向真空，光路如图所示，则下列说法正确的是________．A．a光在玻璃砖中的传播速度比b光小B．a光的频率比b光小C．a光的临界角比b光小D．a、b通过相同的双缝干涉实验装置，a光的条纹间距比b光大(2)P、Q是一列简谐横波中的两点，相距9m，它们各自的振动图线如图所示，如果Q比P离波源近，那么这列波的波长为多少？波速的最大值是多少？解析：(1)由光路图可知，b光折射率大，a光在玻璃砖中的传播速度比b光大，a光的频率比b光小，选项A错误，B正确；由全反射临界角公式可知，a光的临界角比b光大，选项C错误；由双缝干涉条纹间距公式，a、b通过相同的双缝干涉实验装置，a光的条纹间距比b光大，选项D正确．(2)由振动图象可知，T＝4s.由题意可知，9＝kλ＋λ4，5解得λ＝364k＋1(k＝0，1，2，3…)由公式v＝λT，得v＝94k＋1(k＝0，1，2，3，…)当k＝0时，波速最大，最大波速v＝9m/s.答案：(1)BD(2)364k＋1(k＝0，1，2，3…)9m/s10．(1)下列说法正确的是________．A．摆钟偏快时可缩短摆长进行校准B．火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高C．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D．地面附近有一高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到的火箭长度要比火箭上的人观察到的短一些E．从地面上观察，飞船上的时间进程比地面上慢(2)高速公路上的标志牌都用“回归反射膜”制成，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回．这种“回归反射膜”是用球体反射元件制成的．如图，透明介质球的球心位于O点，半径为R，光线DC平行于直径AOB射到介质球的C点，DC与AB的距离H＝32R.若DC光线进入介质球折射后，经一次反射，再折射后射出的光线与入射光线平行，试作出光路图，并算出介质球的折射率．解析：(1)由T＝2πLg知，摆钟偏快是T偏小，因此应增大摆长来进行校准，故A错；由多普勒效应知，B正确；镜头前加偏振片是为了不让玻璃上的反射光进入镜头，故C错；由相对论可知，动尺变短，动钟变慢，故D、E正确．(2)光路如图所示．光线经反射后到达介质与空气的界面时，由几何关系和折射定律得i′＝r，r′＝i.折射光线PQ与入射光线DC平行，则：∠POA＝∠COA＝i，sini＝HR＝32，故i＝60°.由图可知，折射角r＝i2＝30°，所以sinr＝12，折射率n＝sinisinr＝3.6答案：(1)BDE(2)见解析图3