2014年版高考物理14机械振动和机械波及光学中常考的2个问题目二轮典型例题目

2014年版高考物理14机械振动和机械波及光学中常考的2个问题目二轮典型例题目

训练14　机械振动和机械波及光学中常考的2个问题 ‎1．(2012·天津卷，9(2))某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素．‎ 图14－16‎ ‎(1)他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图14－16所示．这样做的目的是________(填字母代号)．‎ A．保证摆动过程中摆长不变 B．可使周期测量得更加准确 C．需要改变摆长时便于调节 D．保证摆球在同一竖直平面内摆动 ‎ 图14－17‎ ‎(2)他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L＝0.999 ‎0 m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图14－17所示，则该摆球的直径为________mm，单摆摆长为________m.‎ ‎(3)下列振动图象真实地描述了对摆长约为‎1 m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点表示计时开始，A、B、C均为30次全振动的图象，已知sin 5°＝0.087，sin 15°＝0.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是________(填字母代号)．‎ ‎2．(1)下列说法中正确的是 (　　)．‎ A．光的偏振现象说明光是一种纵波 B．相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关 C．用激光读取光盘上记录的信息是利用激光平行度好的特点 D．当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音频率小于声源发出的频率 图14－18‎ ‎(2)如图14－18所示， S1、S2是两个水波波源，某时刻它们形成的波峰和波谷分别用图中实线和虚线表示．下列说法中正确的是 (　　)．‎ A．两列波的波长一定不同 B．两列波的频率可能相同 C．两列波叠加不能产生干涉现象 D．B点的振动始终是加强的 图14－19‎ ‎(3)如图14－19所示，OO′为等腰棱镜ABC的对称轴．两束频率不同的单色光a、b关于OO′对称，垂直AB面射向棱镜，经棱镜折射后射出并相交于P点，则此棱镜对光线a的折射率________(填“大于”、“等于”或“小于”)对光线b的折射率；这两束光从同一介质射向真空时，光束a发生全反射时的临界角________(填“大于”“等于”或“小于”)光束b发生全反射时的临界角．‎ ‎(4)如图14－20所示，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.‎ 图14－20‎ ‎①波沿x轴________(填“正”或“负”)方向传播；‎ ‎②求波速．‎ ‎3．(1)一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到的干涉条纹，除中央白色亮纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是________．‎ A．各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同 B．各色光的速度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同 C．各色光的强度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同 D．上述说法都不正确 ‎(2)一列简谐横波由质点A向质点B传播．已知A、B两点相距‎4 m，这列波的波长大于‎2 m而小于‎20 m．如图14－21甲、乙表示在波的传播过程中A、B两质点的振动图象．求波的传播速度．‎ 图14－21‎ ‎4．(1)下列说法中正确的是 (　　)．‎ A．X射线穿透物质的本领比γ射线更强 B．在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调谐 C．根据宇宙大爆炸学说，遥远星球发出的红光被地球接收到时可能是红外线 D．爱因斯坦狭义相对论指出：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 ‎ ‎ 图14－22‎ ‎(2)如图14－22所示，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，∠A＝30°，棱镜材料的折射率n＝ .在此截面所在的平面内，空气中的一条光线平行于底边 AB从AC边上的M点射入棱镜，经折射射到AB边，光线从AC边进入棱镜时的折射角为________，试判断光线能否从AB边射出，________(填“能”或“不能”)．‎ ‎(3)一列简谐横波由P点向Q点沿直线传播，P、Q两点相距‎1 m．图14－23甲、乙分别为P、Q两质点的振动图象，如图所示，如果波长λ>‎1 m，则波的传播速度为多少？‎ 图14－23‎ ‎5．(1)某波源P的振动图象如图14－24所示，已知该波在某种介质中传播速度为v＝‎2 m/s，从图中计时时刻开始，画出t＝0.3 s时刻，该波源向外传播的波形图(至少一个波长)，并在图中标注出P点位置．‎ 图14－24‎ ‎(2)如图14－25所示，在杨氏双缝干涉实验中，光屏中央O点应该出现的是________(填“明条纹”或“暗条纹”)．现将两狭缝S1、S2之间的距离变小，仍用上述光源进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将________(填“变宽”、“变窄”或“不变”)．‎ 图14－25‎ ‎(3)如图14－26所示，一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上面的A点射出；已知入射角为θ1，A与O相距l，介质的折射率为n，光在空气中的传播速度为c.试求光在介质中的传播时间t.‎ 图14－26‎ ‎ ‎ 图14－27‎ ‎6．(1)如图14－27所示，截面为等腰三角形的棱镜顶角α＝41.30°，一束白光以较大的入射角θ从棱镜的一侧射入，通过棱镜后从另一个侧面射出，在光屏上形成由红到紫的彩色光带．当入射角θ逐渐减小到零的过程 中，请根据下表中该棱镜材料对各种色光的折射率和发生全反射的临界角，判断光屏上彩色光带的变化情况________.‎ 色光 红 橙 黄 绿 蓝 紫 折射率 ‎1.513‎ ‎1.514‎ ‎1.517‎ ‎1.519‎ ‎1.528‎ ‎1.532‎ 临界角 ‎41.37°‎ ‎41.34°‎ ‎41.23°‎ ‎41.17°‎ ‎40.88°‎ ‎40.75°‎ A.红光最先消失，最后光屏上剩下黄、绿、蓝、紫四种色光 B．紫光最先消失，最后光屏上只剩下红、橙两种色光 C．紫光最先消失，最后光屏上没有任何色光 D．红光最先消失，最后光屏上没有任何色光 ‎(2)如图14－28所示，图甲为沿x轴传播的一列简谐横波在t ‎＝0时刻的波动图象，并且已知波源的起振方向为－y方向，坐标原点与x＝‎6 m之间第一次形成图甲所示波形，图乙为质点P的振动图象，求波的传播速度和t＝0 s到t＝6 s这段时间内坐标轴上x＝－‎18 m处Q点的运动路程．‎ 图14－28‎ ‎ ‎ ‎7．(2012·江苏卷，12B)(1)如图14－29所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧．旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是________．‎ A．A、B均不变 图14－29‎ B．A、B均有变化 C．A不变，B有变化 D．A有变化，B不变 ‎ 图14－30‎ ‎(2)“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D.在插入第四个大头针D时，要使它________．图14－30是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a、a′是描在纸上的玻璃砖的两个边．根据该图可算得玻璃的折射率n＝________.(计算结 ‎ 果保留两位有效数字)”‎ ‎(3)地震时，震源会同时产生两种波，一种是传播速度约为‎3.5 km/s的S波，另一种是传播速度约为‎7.0 km/s的P波．一次地震发生时，某地震监测点记录到首次到达的P波比首次到达的S波早3 min.假定地震波沿直线传播，震源的振动周期为1.2 s，求震源与监测点之间的距离x和S波的波长λ.‎ ‎8．(2012·济南市高考模拟)(1)如图14－31所示是某时刻一列横波上A、B两质点的振动图象，该波由A传向B，两质点沿波的传播方向上的距离Δx＝‎6.0 m，波长大于‎10.0 m，求这列波的波速．‎ 图14－31‎ ‎ ‎ 图14－32‎ ‎(2)如图14－32所示，一束光从空气沿与玻璃球直径AB成60°角的方向射入．已知玻璃球的折射率为 ，直径为D，光在空气中的速度为c.求进入玻璃球后光线与直径AB的夹角和在玻璃球中的传播时间．(不考虑光的反射)‎ 参考答案：‎ 训练14　机械振动和机械波及光学中常考的 ‎2个问题 ‎1．解析　(1)在“探究影响单摆周期的因素”实验中，要使单摆在摆动过程中摆长不变，而且摆长便于调节，故选项A、C正确、选项B、D错误．‎ ‎(2)摆球的直径d＝‎12 mm＋0×‎0.1 mm＝‎‎12.0 mm 摆长l＝L－＝0.999 ‎0 m－0.006 ‎0 m＝0.993 ‎0 m.‎ ‎(3)单摆振动的摆角θ≤5°，当θ＝5°时，单摆振动的振幅A＝lsin 5°＝‎0.087 m＝‎8.7 cm，且为计时准确，在摆球摆至平衡位置时开始计时，故选项A正确、选项B、C、D错误．‎ 答案　(1)AC　(2)12.0　0.9930　(3)A ‎2．解析　(4)①正 ‎②由题意知，λ＝‎8 m①‎ t2－t1＝T v＝②‎ 联立①②式，代入数据解得 v＝‎100 m/s③‎ 答案　(1)BC　(2)AC　(3)小于　大于　(4)①正 ‎②‎100 m/s ‎3．解析　(1)白光包含各种颜色的光，它们的波长不同，在相同条件下做双缝干涉实验时，它们的干涉条纹间距不同，所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹．A正确．‎ ‎(2)由振动图象读出T＝0.4 s，‎ 分析图象可知：t＝0时，质点A位于＋y方向最大位移处，而质点B则经过平衡位置向负y方向运动．‎ 所以A、B间距4＝(n＋)λ，λ＝ m，‎ 其中n＝0,1,2，…‎ 因为这列波的波长大于‎2 m，而小于‎20 m，‎ 所以n有0、1两个可能的取值，‎ 即：λ1＝ m，λ2＝ m，‎ 因v＝.所以v1＝ m/s或v2＝ m/s.‎ 答案　(1)A　(2) m/s或 m/s ‎4．(1)CD　(2)30°　不能 ‎(3)T＝0.8 s，λ＝‎4 m，v＝＝‎5 m/s ‎5．(1)如图所示 ‎(2)明条纹　变宽 ‎(3)n＝，‎ 其中sin θ2＝，‎ 得x＝，t＝＝.‎ ‎6．解析　(1)本题考查折射、全反射．θ减为0时，光在右侧面的入射角等于棱镜顶角α＝41.30°，黄光到紫光等都已经发生全反射．‎ ‎(2)在t＝0时刻P点沿－y方向运动，‎ 表明波是沿－x方向传播的．‎ v＝＝‎4 m/s，在t＝0时刻，波传播到x＝－‎2 m处，‎ 传播到Q点需要时间Δt＝＝4 s，‎ ‎6 s过程Q点的运动路程s＝‎4 A＝‎1.6 m.‎ 答案　(1)B　(2)‎4 m/s　‎‎1.6 m ‎7．解析　(1)白炽灯光包含各方向的光，且各个方向的光强度相等，所以旋转偏振片P时各方向透射光强度相同，故A点光的强度不变；白炽灯光经偏振片P后为偏振光，当Q旋转时，只有与P的偏振方向一致时才有光透过Q，因此B点的光强有变化，选项C正确．‎ ‎(2)确定出射光线时应使D挡住C和A、B的像，作图如图所示，以O为圆心，OO′为半径作圆交AB于E点，根据n＝得n＝，测量EF和O′P长度得n＝1.8.(1.6～1.9均正确、方法亦有多种)‎ ‎(3)设P波的传播时间为t，则x＝vPt，x＝vS(t＋Δt)‎ 解得x＝Δt，代入数据得x＝1 ‎‎260 km 由λ＝vST，解得λ＝‎4.2 km.‎ 答案　(1)C　(2)挡住C及A、B的像　1.8(1.6～1.9都算对)　(3)1 ‎260 km　‎‎4.2 km ‎8．解析　(1)这列波的波长Δx＝，因为λ>‎10 m得λ＝‎24 m，周期T＝0.4 s，由波速公式v＝，解得v＝‎60 m/s.‎ ‎(2)设玻璃球中光线与AB夹角为r，由折射定律得＝n，‎ 解得sin r＝，r＝30°.‎ sin C＝＝>，所以临界角C>30°，光线在玻璃球内不能发生全反射．‎ 光线在玻璃球中的路程s＝Dcos 30°＝D，‎ 光在玻璃球中的速度v＝，‎ 在玻璃球中的传播时间t＝＝.‎ 答案　(1)‎60 m/s　(2)30°