2015高考物理振动和波光学冲关训练2(含解析)

1振动和波光学一、选择题1．一个弹簧振子做简谐振动，若从平衡位置开始计时，经过3s时，振子第一次到达P点，又经过2s第二次经过P点．则该弹簧振子的振动周期可能为()A．32sB.16sC．8sD．4s【解析】根据题述，该弹簧振子的14周期或34周期是4s，该弹簧振子的振动周期可能为16s或163s.【答案】B2．(2013·3月上海市六校联考)下列有关声波的描述中正确的是()A．同一列声波在各种介质中的波长是相同的B．声波的频率越高，它在空气中传播的速度越快C．人能辨别不同乐器同时发出的声音，证明声波不会发生干涉D．声波可以绕过障碍物传播，即它可以发生衍射【解析】声波在介质中的传播速度与介质有关，同一列声波在各种介质中的波长是不相同的，选项A错误．声波的频率与它在空气中传播的速度无关，选项B错误．人能辨别不同乐器同时发出的声音，是由于不同乐器的音色不同，选项C错误．声波可以绕过障碍物传播，即它可以发生衍射，选项D正确．【答案】D3．(2013·辽宁省实验中学二模)光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列选项符合实际应用的是()A．在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的干涉现象C．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的衍射现象【解析】在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象，用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射现象，选项A、B错误．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，选项C正确，D错误．【答案】C4．(2013·北京高考)一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4m/s.某时刻波形如图8－15所示，下列说法正确的是()2图8－15A．这列波的振幅为4cmB．这列波的周期为1sC．此时x＝4m处质点沿y轴负方向运动D．此时x＝4m处质点的加速度为0【解析】读懂波形图，明确波动与振动的关系．由题图可得，这列波的振幅为2cm，选项A错误；由题图得，波长λ＝8m，由T＝λv得T＝2s，选项B错误；由波动与振动的关系得，此时x＝4m处质点沿y轴正方向运动，且此质点正处在平衡位置，故加速度a＝0，选项C错误，选项D正确．【答案】D5．(多选)(2013·陕西省西安市一模)如图8－16所示，从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带．下面的说法中正确的是()图8－16A．a侧是红色光，b侧是紫色光B．在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长C．三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率D．在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率【解析】b侧是红色光，a侧是紫色光，在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长，选项A错误，B正确．三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率，在三棱镜中a侧光的传播速率小于b侧光的传播速率，选项C正确，D错误．【答案】BC二、非选择题6．(2013·河南名校质检)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图8－17所示，介质中质点P、Q分别位于x＝2m、x＝4m处．从t＝0时刻开始计时，当t＝15s时质点Q刚好第4次到达波峰．3图8－17(1)求波速．(2)写出质点P做简谐运动的表达式(不要求推导过程)．【解析】(1)设简谐横波的波速为v，波长为λ，周期为T，由图象知，λ＝4m．由题意知t＝3T＋34T①v＝λT②联立①②式，代入数据得v＝1m/s③(2)质点P做简谐运动的表达式为y＝0.2sin(0.5πt)m④【答案】(1)1m/s(2)y＝0.2sin(0.5πt)m7．(2013·郑州市一模)水面下一单色光源发出的一条光线射到水面的入射角为30°，从水面上射出时的折射角是45°，求：(1)水的折射率；(2)光在水面上发生全反射的临界角．【解析】(1)由折射定律n＝sini1sini2得n＝sin45°sin30°＝2(2)刚好全反射，有n＝1sinC＝2得C＝45°.【答案】(1)2(2)45°8．(2013·辽宁省沈阳名校质检)如图8－18所示，一水池深为h，一根长直木棍竖直地插入水底，棍露出水面部分的长度为L，当太阳光与水平面夹角为60°斜射到水面时，求棍在水底的影子的长度．(已知水的折射率为n)图8－18【解析】依题意画出如图所示的示意图，且AO长为L，因∠AO′O＝60°，所以4BC＝O′O＝Ltan30°＝33L因为sin30°sinr＝n所以sinr＝sin30°n＝12n，CD＝htanr＝hsinrcosr＝hsinr1－sin2r＝h4n2－1所以水底的影子长为BD＝DC＋BC＝33L＋h4n2－1.【答案】33L＋h4n2－19．一列简谐横波沿一根弹性绳传播，某一时刻质点a处于波峰，另一质点b正处于平衡位置，a、b的平衡位置相距14m，从此时刻开始，质点b经0.14s刚好第二次到达波峰，求这列波最大的传播速度可能是多少？【解析】若a、b间的波形如图甲，则λ＝56m，当波向右传播时，有0.14s＝(1＋14)T1，解得T1＝0.112s，当波向左传播时，有0.14s＝(1＋34)T2，解得T2＝0.08s.甲乙若a、b间的波形如图乙，则λ＝563m，当波向右传播时，T3＝0.08s．当波向左传播时，T4＝0.112s.由v＝λT知λ最大而T最小时，对应的波速才最大，故vm＝λT＝560.08m/s＝700m/s.【答案】700m/s10．(2013·陕西省宝鸡市二模)如图8－19所示，S1、S2是同一种介质中相距4m的两个波源，其在垂直纸面方向振动的周期分别为T1＝0.8s和T2＝0.4s，振幅分别为A1＝2cm和A2＝1cm，在介质中形成的机械波的波速为v＝5m/s.S是介质中一质点，它到S1的距离为3m，且SS1⊥S1S2，在t＝0时刻，S1、S2同时开始垂直纸面向外振动，试求：图8－195(1)S1、S2在t＝0时的振动传到S质点的时间差；(2)t＝10s时质点s离开平衡位置的位移大小．【解析】(1)由题图几何关系，SS2＝5m.从t＝0时刻开始，S2的振动传播到S质点所用时间：t1＝SS1/v＝0.6s，从t＝0时刻开始，S2的振动传播到S质点所用时间：t2＝SS2/v＝1s，两处振动传播到S质点的时间差：Δt＝t2－t1＝0.4s.(2)t＝10s时质点S按照S1的振动规律已经振动了Δt1＝t－t1＝9.4s＝(11＋0.75)T1.即t＝10s时S1引起质点S的振动位移大小为x1＝A1＝2cm.t＝10s时质点S按照S2的振动规律已经振动了Δt2＝t－t2＝9.0s＝(22＋0.5)T2.即t＝10s时S2引起质点S的振动位移大小为x2＝0cm.t＝10s时质点S的振动离开平衡位置位移为S1和S2引起质点S的振动位移的矢量和，所以x＝x1＋x2＝2cm.【答案】(1)0.4s(2)2cm