高考物理能力梯级提升思维高效练习80振动和波动光及光的本性

高考物理能力梯级提升思维高效练习80振动和波动光及光的本性

高考物理能力梯级提升思维高效练习8.0振动和波动光及光的本性 ‎1.（2018·南京模拟）（1）以下说法正确的选项是( )‎ A.测定某恒星特定元素发出光的频率，对比地球上该元素的发光频率，可以推算该恒星远离地球的速度 B.无线电波没有偏振现象 C.红外线比无线电波更容易发生干涉和衍射现象 D.在一个确定的参考系中观测，运动物体上物理过程的时间进程跟物体运动速度有关 ‎（2）在“研究单摆周期与摆长的关系”实验中，摆的振幅不要太大，摆线要细些、伸缩性要小，线的长度要尽量_________（填“长些”或“短些”）.悬点要固定，摆长是悬点到_________的距离.‎ ‎（3）如图，为一圆柱中空玻璃管，管内径为R1，‎ 外径为R2，R2＝2R1.一束光线在圆柱横截面内射 向玻璃管，为保证在内壁处光不会进入中空部分，‎ 问入射角i应满足什么条件？‎ ‎2.(2017·海南高考)(1)一列简谐横波在t=0时的波形图如下图.介质中x=‎2 m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=10sin(5πt)cm.关于这列简谐波，以下说法正确的选项是_________(填入正确选项前的字母).‎ A.周期为4.0 s B.振幅为20 cm C.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h1=0.6 m，尾部下端Q略高于水面；赛艇正前方离赛艇前端s1=‎0.8 m处有一浮标，示意如图.一潜水员在浮标前方s2=‎3.0 m处下潜到深度为h2=‎4.0 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Δh=‎4.0 m，恰好能看见Q.求：‎ ‎(ⅰ)水的折射率n；‎ ‎(ⅱ)赛艇的长度l.(可用根式表示)‎ ‎3.(2018·盐城模拟)(1)机械波和电磁波都能传递能量，其中电磁波的能量随波的频率的增大而________；波的传播及其速度与介质有一定的关系，在真空中机械波是_________传播的，电磁波是________传播的(填“能”、“不能”或“不确定”)；在从空气进入水的过程中，机械波的传播速度将_________，电磁波的传播速度将_________．(填“增大”、“减小”或“不变”)‎ ‎(2)如下图复合光经过半圆形玻璃后分成 a、b两束光，比较a、b两束光在玻璃中的 传播速度va ________vb；入射光线由AO转 到BO，出射光线中_________最先消失；若 在该光消失时测得AO与BO间的夹角为α，则玻璃对该光的折射率为__________．‎ ‎4.（2018·山东高考）（1）如下图，一列简谐波沿x轴传播，实线为t1=0时的波形图，此时P质点向y轴负方向运动，虚线为t2=0.01 s时的波形图.已知周期T＞0.01 s.‎ ‎①波沿x轴__________(填“正”或“负”）方向传播.‎ ‎②求波速.‎ ‎（2）如下图，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB=60°.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.‎ ‎①求介质的折射率.‎ ‎②折射光线中恰好射到M点的光线________(填“能”或“不能”）发生全反射.‎ ‎5.(1)以下说法正确的选项是( )‎ A．波的图象表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移 B．当波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小 C．光的偏振现象说明光是纵波 D．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场，均匀变化的电场产生均匀变化的磁场 E．狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，真空中的光速都是相同的.‎ ‎(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＝R．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．‎ ‎6.(1)下面有关光纤及光纤通信说法正确的选项是( )‎ A．光纤由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的小 B．光在光纤中传输利用了全反射的原理 C．光纤通信是一种以光波为传输介质的通信方式，光波按其波长长短，依次可分为红外线光、可见光和紫外线光，但红外线光和紫外线光属不可见光，它们都不可用来传输信息 D．光波和无线电波同属电磁波，光波的频率比无线电波的频率低，波长比无线电波的波长长，在真空中传播的速度大小都约为3.00×‎108 m/s ‎(2)如下图，一束截面为圆形(半径R=‎1 m)的 平行紫光垂直射向一半径也为R的玻璃半球的 平面，经折射后在屏幕S上形成一个圆形亮区.‎ 屏幕S至球心距离为D=(+1)m，不考虑光的 干涉和衍射，试问：‎ ‎①若玻璃半球对紫色光的折射率为n=，请你求出圆形亮区的半径.‎ ‎②若将题干中紫光改为白光，在屏幕S上形成的圆形亮区的边缘是什么颜色？‎ 答案解析 ‎1.【解析】（1）选A、D.根据多普勒效应，对比某特定元素发光的频率变化，可以推算出恒星相对地球的运动速度，A项正确；无线电波属于电磁波，而电磁波是横波，具有偏振特性，因此无线电波有偏振现象，B项错误；红外线的波长小于无线电波的波长，不易发生干涉和衍射现象，C项错误；根据狭义相对论原理知道运动物体上的物理过程的时间进程跟物体运动速度有关，D项正确.‎ ‎ （2）根据单摆定义知道，要把摆球看做质点，摆线要尽量长些，摆长是指从悬点到摆球球心的距离.‎ ‎（3）如下图，由折射定律得：‎ 根据几何知识得：‎ 又R2=2R1.sinC=，‎ 联立以上几式得：i=30°‎ 因此入射角i应满足i≥30°才能保证在内壁处光不会进入中空部分.‎ 答案：（1）A、D （2）长些 摆球球心 ‎（3）i≥30°‎ ‎2.【解析】(1)选C、D.由图象可知振幅A=‎10 cm，λ=‎4 m，故B错误；T==‎ ‎0.4 (s)，故A错误；v= =‎10 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，所以简谐波向右传播，故C正确.‎ ‎(2)(ⅰ)如下图，n=‎ ‎(ⅱ)刚好看到Q点时的光路图如下图.‎ x=s1+s2+l y=h2+Δh sinC=‎ n=‎ 联立以上方程解得 l=() m 答案：(1)C、D ‎(2)(ⅰ) (ⅱ)() m ‎3.【解析】(1)电磁波的能量随波的频率的增大而增大；电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，而机械波不能在真空中传播；从空气进入水的过程中，机械波的传播速度增大，而电磁波的传播速度减小．‎ ‎ (2)由折射率n＝知na＞nb，又n＝，故va＜vb；根据sinC＝可知，a光的临界角较小，当入射光线由AO转到BO时，出射光线中a最先消失．玻璃对a光的折射率n＝.‎ 答案：(1)增大 不能 能 增大 减小 ‎(2)＜ a ‎ ‎4.【解析】（1）①由波动图象可知波长λ=8 m，又由机械波的传播方向和质点的振动方向间的关系“上坡抬头，下坡低头”可以判定，波沿x轴正方向传播.②由题意可知经过质点P回到平衡位置.可得周期T=0.08 s，波速 v= = m/s=100 m/s.‎ ‎（2）①由题意画出光路图如下图，可得入射角i=60°，折射角r=30°，由折射定律可得此介质的折射率为 ‎②由题意画出恰好经过M点的折射光线如下图，可得出此时射向M点的入射角为30°，全反射的临界角故不能发生全反射.‎ 答案：（1）①正 ②‎100 m/s （2）① ②不能 ‎5.【解析】(1)选B、E.波的图象表示介质中“不同质点”在“同一时刻”的位移,A错;根据多普勒效应可知:当波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小,B对;光的偏振现象说明光是横波,C错;由麦克斯韦电磁场理论可知:均匀变化的磁场产生稳定的电场，均匀变化的电场产生稳定的磁场,D错;狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，真空中的光速都是相同的,E对.‎ ‎(2)光路如下图.‎ 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,sin i＝故i＝60°.由图可知，折射角 r＝＝30°,所以 sin r＝‎ 折射率n＝‎ 答案：(1)B、E (2)见解析图 ‎ ‎6.【解析】(1)选B．光在光纤中的传输利用了 全反射的原理，要求光线从光密介质射向光疏 介质，则光纤内芯的折射率比外套的大，Ａ错，‎ Ｂ对；只要是光波，就能够在光导纤维中传播，‎ 不管是可见光还是不可见光，都可以用来传输 信息，Ｃ错；光波的频率比无线电波的频率高，‎ 波长比无线电波的波长短，Ｄ错．‎ ‎(2)①如图，紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕S上的点E，E点到亮区中心G的距离r就是所求最大半径.设紫光临界角为C，由全反射的知识：‎ sin C=‎ 由几何知识可知:‎ AB=Rsin C=‎ OB=Rcos C=R BF=ABtan C=‎ GF=D-(OB+BF)=D-‎ 所以有:rm=GE=·AB=D·-nR=1 m ‎②由于白色光中紫光的折射率最大，临界角最小，故在屏幕S上形成的圆形亮区的边缘应是紫色光.‎ 答案：(1)B (2)①‎1 m ②紫色