2017～2018學年物理二輪專題卷（十一）說明：1．本卷主要考查機械振動與機械波光。2．考試時間60分鐘，滿分100分。一、選擇題：本題共8小題，每小題6分。在每小題給出的五個選項中，選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得6分．每選錯1個扣3分，最低得分為0分。1．(2017·廣西南寧模擬)某同學在做利用單擺測重力加速度g的實驗，他先測得擺線長為98.50cm，用10分度的游標卡尺測得小球直徑如圖所示，然后用秒表記錄了單擺全振動50次所用的時間為100.0s，下列有關(guān)該實驗的說法正確的是（）A．根據(jù)圖示可知小球的直徑為2.96cmB．記錄時間時應從擺球經(jīng)過最高點時開始計時C．如果在實驗中誤將49次全振動計為50次，測得的g值偏小D．如果在實驗中誤將小球直徑與擺線長之和當成擺長，測得的g值偏大E．擺線上端在振動中出現(xiàn)松動，測得的g值偏小【解析】游標尺第6條刻度線與主尺對齊，則讀數(shù)為29mm＋6×0.1mm＝29.6mm＝2.96cm，選項A正確；計時應從擺球經(jīng)過最低點開始，這樣便于觀察，選項B錯誤；誤將49次計為50次，則測得周期T偏小，由周期公式T＝2πeq\r(\f(L,g))，可得g＝eq\f(4πr2L,T2)，可知g偏大，選項C錯誤；誤將小球直徑與擺線長之和當成擺長，擺長偏大，g偏大，選項D正確；擺線上端松動，則測量的擺長偏小，g偏小，選項E正確．【答案】ADE2．(2017·江西五校模擬)如圖所示，一細束單色光a和一細束單色光b平行射到同一個三棱鏡上，經(jīng)折射后交于光屏上的同一個點M.不考慮光的反射，則下列說法中正確的是（）B．在真空中，單色光a的波長小于單色光b的波長C．三棱鏡對單色光a的折射率小于對單色光b的折射率D．若改變光束的入射方向，即逆時針轉(zhuǎn)動，則單色光b從三棱鏡射出的光線首先消失E．讓a、b兩種單色光分別通過同一雙縫干涉裝置獲得的干涉圖樣，單色光b相鄰兩條亮條紋的間距較寬【解析】通過光路圖可看出，折射后單色光a的偏折程度大于單色光b的偏折程度，三棱鏡對單色光a的折射率大于對單色光b的折射率，選項C錯誤．單色光a的頻率大于單色光b的頻率，單色光a的波長小于單色光b的波長，選項B正確．由n＝eq\f(c,v)知，在三棱鏡中，單色光a的傳播速度小于單色光b的傳播速度，選項A正確．入射角增大時，折射率大的光線首先發(fā)生全反射，單色光a的折射光線首先消失，選項D錯誤．由于單色光b的波長大，通過同一雙縫干涉裝置獲得的干涉圖樣，由Δx＝eq\f(L,d)λ知，單色光b相鄰兩條亮條紋的間距較寬，選項E正確．【答案】ABE3．(2017·海南五校模擬)一列簡諧橫波，在t＝0.6s時刻的圖象如圖甲所示，此時P、Q兩質(zhì)點的位移均為－1cm，波上A質(zhì)點的振動圖象如圖乙所示，則以下說法正確的是()A．這列波沿x軸正方向傳播B．這列波的波速是eq\f(50,3)m/sC．從t＝0.6s開始，緊接著的Δt＝0.6s時間內(nèi)，A質(zhì)點通過的路程是10mD．從t＝0.6s開始，質(zhì)點P比質(zhì)點Q早0.4s回到平衡位置E．若該波在傳播過程中遇到一個尺寸為10m的障礙物不能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象【解析】由圖乙讀出t＝0.6s時刻質(zhì)點A的速度方向沿y軸負方向，由圖甲判斷出波的傳播方向為x軸正方向，A正確；由圖甲讀出該波的波長為λ＝20m，由圖乙知周期為T＝1.2s，則波速為v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(20,1.2)m/s＝eq\f(50,3)m/s，B正確；Δt＝0.6s＝0.5T，質(zhì)點做簡諧運動時，在一個周期內(nèi)質(zhì)點A通過的路程是4倍振幅，則經(jīng)過Δt＝0.6s，A質(zhì)點通過的路程是s＝2A＝2×2cm＝4cm，C錯誤；圖甲中圖示時刻質(zhì)點P沿y軸正方向運動，質(zhì)點Q沿y軸負方向運動，所以質(zhì)點P比質(zhì)點Q早回到平衡位置，由圖甲知P與Q的相位差Δφ＝eq\f(2,3)π，相差時間Δt′＝eq\f(Δφ,2π)T＝0.4s，D正確；發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物比波長的尺寸小或相差不多，由于障礙物的尺寸為10m，小于波長20m，E錯誤．【答案】ABDA．該列波在0.1s內(nèi)向右傳播的距離為1mB．質(zhì)點P(x＝1m)在0.1s內(nèi)向右運動的位移大小為1mC．在0～0.1s時間內(nèi)，質(zhì)點Q(x＝1.5m)通過的路程是10cmD．在t＝0.2s時，質(zhì)點Q(x＝1.5m)的振動方向沿y軸正方向E．質(zhì)點N(x＝9m)經(jīng)過0.5s第一次到達波谷【解析】T＝0.4s，v＝eq\f(λ,T)＝10m/s，該列波在0.1s內(nèi)向右傳播的距離為x＝10×0.1m＝1m，A正確；質(zhì)點不會隨波遷移，B錯誤；質(zhì)點Q在0～0.1s時間內(nèi)通過的路程大于一個振幅，C錯誤；經(jīng)過eq\f(1,2)周期，質(zhì)點Q位于x軸下方正在接近平衡位置，D正確；經(jīng)過0.5s，波谷第一次傳播到坐標是4m＋0.5×10m＝9m處，E正確．【答案】ADE5．(2017·四川重點中學模擬)圖甲為一列簡諧橫波在t＝1s時的波形圖，圖乙為該簡諧橫波上平衡位置在x＝1m處的質(zhì)點的振動圖象，若該簡諧橫波為位于x＝0m或x＝4m處的振源振動所形成的．則下列說法正確的是（）A．該波的振源一定位于x＝0m處B．如果該波與另一頻率為1Hz的簡諧橫波相遇，則一定不能發(fā)生干涉現(xiàn)象C．如果該波遇到一尺寸為4m的障礙物時一定能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象D．如果位于x＝2m處的觀察者沿x軸的負方向運動時，觀察者接收到的頻率一定變小E．t＝1.5s時，平衡位置在x＝2m處的質(zhì)點具有負方向的最大加速度【解析】由振動圖象可知，t＝1s時，x＝1m處的質(zhì)點位于平衡位置且向下運動，則由質(zhì)點的振動方向以及波的傳播方向可知，該簡諧波沿x軸的負方向傳播，則該振源一定位于x＝4m處，則選項A錯誤；由振動圖象可知，該簡諧波的頻率為0.5Hz，當與頻率為1Hz的簡諧波相遇，則一定不能發(fā)生干涉現(xiàn)象，選項B正確；發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或孔的尺寸比波長小或相差不多，由題圖甲可知該波的波長為λ＝2m，則當該波遇到一尺寸為4m的小孔時不能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，選項C錯誤；如果位于x＝2m處的觀察者沿x軸的負方向運動時，由多普勒效應知該觀察者接收到的頻率一定變小，選項D正確；t＝1.5s時，平衡位置在x＝2m處的質(zhì)點位于正方形的最大位移處，則該質(zhì)點具有負方向的最大加速度，選項E正確．【答案】BDE6．(2017·湖北襄陽調(diào)研)一列簡諧橫波沿x軸的正向傳播，振幅為2cm，周期為T，已知在t＝0時刻波上相距40cm的兩質(zhì)點a、b的位移都是1cm但運動方向相反，其中質(zhì)點a沿y軸負向運動．如圖所示，下列說法正確的是（）B．該列簡諧橫波波長可能為12cmC．當質(zhì)點b的位移為＋2cm時，質(zhì)點a的位移為負D．在t＝eq\f(5T,12)時刻，質(zhì)點b速度最大E．質(zhì)點a、質(zhì)點b的速度始終大小相等，方向相反【解析】根據(jù)題意，質(zhì)點a、b在波的圖象中的位置可能情況如圖所示．有eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(λ,2)×\f(2,3)＋kλ))＝0.4m，可得λ＝eq\f(1.2,3k＋1)m，其中k為大于等于0的整數(shù)，波長最長為1.2m選項A錯誤；當k＝3時，λ＝12cm，選項B正確；質(zhì)點b再經(jīng)過eq\f(1,6)T時間位移為＋2cm(波峰位置)，質(zhì)點a再經(jīng)過eq\f(1,12)T到平衡位置，之后再經(jīng)過eq\f(1,4)T到波谷位置，選項C正確；再經(jīng)過eq\f(5,12)T質(zhì)點b經(jīng)過平衡位置，速度最大，選項D正確；兩質(zhì)點平衡位置間的距離等于半個波長的奇數(shù)倍時才會總是速度等大反向，而a、b兩質(zhì)點平衡位置間的距離不等于半個波長的奇數(shù)倍，選項E錯誤．【答案】BCD7．(2017·安徽重點中學模擬)如圖所示，一由玻璃制成的直角三棱鏡ABC，其中AB＝AC，該三棱鏡對紅光的折射率大于eq\r(2).一束平行于BC邊的白光射到AB面上．光束先在AB面折射后射到BC面上，接著又從AC面射出．下列說法正確的是（）B．各色光在BC面的入射角都大于45°C．有的色光可能不在BC面發(fā)生全反射D．從AC面射出的有色光束中紅光在最上方E．從AC面射出的光束一定平行于BC邊【解析】(1)設光在AB面的折射角為α，由折射定律知，eq\f(sin45°,sinα)>eq\r(2)，解得sinα<eq\f(1,2)，即各色光在AB面的折射角都小于30°，選項A正確；由幾何關(guān)系知，各色光射向BC面時，入射角都大于45°，選項B正確；由臨界角公式sinθ＝eq\f(1,n)知，各色光全反射的臨界角都小于45°，各色光都在BC面發(fā)生全反射，選項C錯誤；從AC面射出的光束一定平行于BC邊，由于紅光射向BC面時的入射角最大，故紅光射到AC面時處于最下方，選項E正確，D錯誤．【答案】ABE8．(1)(2017·湖北武漢4月調(diào)研)《夢溪筆談》是中國科學技術(shù)史上的重要文獻，書中對彩虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨則有之”．如圖是彩虹成因的簡化示意圖，設水滴是球形的，圖中的圓代表水滴過球心的截面，入射光線在過此截面的平面內(nèi)，a、b是兩種不同頻率的單色光．下列說法正確的是()A．雨后太陽光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹B．水滴對a光的臨界角大于對b光的臨界角C．在水滴中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度D．在水滴中，a光的波長小于b光的波長E．a(chǎn)、b光分別通過同一雙縫干涉裝置，a光的相鄰亮條紋間距較小【解析】太陽光射入水滴中發(fā)生色散形成彩虹，選項A正確．根據(jù)光路圖知，a光的折射率n大，全反射的臨界角小，選項B錯；由v＝eq\f(c,n)可得，a光在水滴中的傳播速度小，選項C錯；折射率越大，波長越小，選項D正確．根據(jù)公式Δx＝eq\f(L,d)λ，波長λ越小，干涉條紋間距越小，選項E正確．【答案】ADE二、非選擇題：本大題共4小題，共52分。按題目要求作答。解答題應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。9.(2017·廣西南寧模擬)如圖所示，玻璃柱體的橫截面為eq\f(1,4)圓形，半徑為R.一單色光從空氣垂直AO面從AO中點射向玻璃柱體，恰好在AB弧面發(fā)生全反射．光在真空中的速度為c.①求玻璃的折射率n；②試判斷光線能否到達A點，若能，求從光線射入玻璃柱體到射到A點所用的時間t；若不能，請說明理由．【解析】①光在AB弧面上的入射角為i＝30°，則有sini＝eq\f(1,n)，解得n＝2.②如圖所示，光經(jīng)C點全反射到達D點，在D點的入射角為30°，再次發(fā)生全反射．在△COD中，∠COD＝30°，由正弦定理得eq\f(OC,sin120°)＝eq\f(CD,sin30°)，解得CD＝eq\f(\r(3)R,3).而由幾何知識可知CD＝OD，且eq\f(OA,OD)＝eq\r(3)＝tan60°，可知∠ODA＝60°，故光束能到達A點，EC＝eq\f(\r(3)R,2)，AD＝eq\f(2\r(3)R,3)，速度v＝eq\f(c,n)，t＝eq\f(EC＋CD＋DA,v)＝eq\f(3\r(3)R,c).【答案】①2②見解析10.(2017·湖北武漢4月調(diào)研)有兩列簡諧橫波a、b在同一介質(zhì)中分別沿x軸正方向和負方向傳播．兩列波在t＝0時刻的波形曲線如圖所示．已知a波的周期Ta＝1s．求：①兩列波的傳播速度；②從t＝0時刻開始，最短經(jīng)過多長時間x＝1.0m的質(zhì)點偏離平衡位置的位移為0.16m?【解析】①由題圖可知a、b兩列波的波長分別為λa＝2.5m，λb＝4.0m，兩列波在同種介質(zhì)中的傳播速度相同v＝eq\f(λa,Ta)＝2.5m/s.②a波的波峰傳播到x＝1.0m的質(zhì)點經(jīng)歷的時間ta＝eq\f(Δxa,v)＝eq\f(1＋mλa,v)b波的波峰傳播到x＝1.0m的質(zhì)點經(jīng)歷的時間tb＝eq\f(Δxb,v)＝eq\f(1.5＋nλb,v)，又ta＝tb＝t，聯(lián)立解得5m－8n＝1.(式中m、n均為正整數(shù))分析知，當m＝5，n＝3時，x＝1.0m的質(zhì)點偏離平衡位置的位移為0.16m時經(jīng)過的時間最短，將m＝5代入t＝eq\f(1＋mλ0,v)解得t＝5.4s.【答案】①2.5m/s②5.4s11.(2017·云南七校聯(lián)考)如圖所示為一玻璃磚的截面圖，該截面是一直角邊為20cm的等腰直角三角形ABC，其中截面的AC邊與接收屏PQ垂直，垂足為C.一束由a和b兩種色光組成的復合色光由AB的中點垂直AB射向AC中點O處，結(jié)果在接收屏上出現(xiàn)了兩個亮點．已知玻璃磚對a光的折射率n1＝eq\f(2\r(3),3)，對b光的折射率n2＝eq\r(2).根據(jù)所學知識分析兩亮點的顏色，并求兩亮點之間的距離．【解析】設a和b兩種色光發(fā)生全反射的臨界角分別為C1、C2，由折射定律可知sinC1＝eq\f(1,n1)＝eq\f(\r(3),2)，sinC2＝eq\f(1,n2)＝eq\f(\r(2),2)，則C1＝60°，C2＝45°.復合光到達AC邊時的入射角i＝45°＝C2<C1，故b光在AC面發(fā)生全反射，而a光在AC面一部分折射，一部分反射．作出該復合