2023届二轮复习 选择题11　振动与光学 作业

这是一份2023届二轮复习 选择题11　振动与光学 作业，共13页。试卷主要包含了5 s时,P点向上振动，图甲为一列简谐横波在t=0等内容，欢迎下载使用。
选择11　振动与光学考向1　机械振动与机械波1.如图所示,物体A、B叠放在光滑水平面上,轻质弹簧的一端固定在墙面上,另一端与A相连,弹簧的轴线与水平面平行。开始时弹簧处于伸长状态,释放后物体A、B一起运动,第一次向右通过平衡位置开始计时,取向右为正方向,则物体A所受的摩擦力Ff与时间t的关系图像正确的是(　A　)解析:物体A、B与弹簧组成的系统所做的运动是简谐运动,A、B作为一个整体,其位移与时间成正弦函数关系,其所受的合力即是回复力,与位移成正比,所以回复力与时间也成正弦函数的关系;将物体B单独隔离出来分析,物体B也做简谐运动,其回复力就是A对它的摩擦力,这个摩擦力也与时间成正弦函数关系,由牛顿第三定律可知物体A所受B的摩擦力与时间成正弦函数关系,故选A。2.为研究波的传播,小明利用一波源起振器产生的波进行观察,如图所示,波源起振器处于O点,如图所示是t=2 s时的波形图,已知波速为4 cm/s,则下列说法正确的是(　D　)A.波源的起振方向竖直向下B.若有一P点位于x=24 cm的位置,则t=5 s时,该P点第一次达到波峰的位置C.若有一P点位于x=36 cm的位置,则t= s时,该P点第一次达到振幅的一半的位置D.若有一P点位于x=48 cm的位置,则t= s时,该P点第一次达到振幅的的位置解析:由波形图可知,波源的起振方向竖直向上,故A错误;振动从波源传播到P点的时间t==6 s>5 s,所以振动还未传播到P点,故B错误;振动从波源传播到P点的时间t1==9 s,t2=s-9 s=s,则y=Asin t=Asin ×=A,故C错误;振动从波源传播到P点的时间t1==12 s,t2= s-12 s=s,则y=Asin t=Asin ×=A,故D正确。3.(多选)如图甲所示,在x轴上有相距1 m的两波源,一个在坐标原点O、另一个在M点,两波源都在垂直纸面方向上从t=0时刻开始振动,振动图像分别如图乙、丙所示。在x轴上有一P点,如图甲所示,P点与O相距0.8 m。已知两波的传播速度为1 m/s,则下列说法正确的是(　ACD　)A.两列波的波长相同B.P点振动的振幅为7 cmC.t=1 s时,P点的位移为0D.t=0.5 s时,P点向上振动解析:由题图乙、丙可以看出两列波的周期相等,T=0.2 s,波速都是v=1 m/s,则波长λ=vT=0.2 m,故A正确;因两波波长为0.2 m,波源振动频率相同,起振方向刚好相反,点P到两波源的距离差为0.6 m=3λ,刚好为半波长的偶数倍,所以P点是振动减弱点,振幅不为7 cm,故B错误;t=1 s时,两列波都恰好使P出现在平衡位置,位移为0,故C正确;t=0.5 s时,波M使P向上振动,波O还没有到P点,故D正确。4.如图甲所示,均匀介质中,波源位于O点的简谐横波在xOy水平面内传播,波源起振方向垂直水平面向上,其中实线表示波峰,虚线表示与波峰相邻的波谷。t=0时刻,波峰恰好第一次传到了A点。A处质点的振动图像如图乙所示,z轴正方向竖直向上。下列判断正确的是(　B　)A.t=2 s时,B、F两处质点位于波谷B.t=(4-4)s时,C、G两处质点位于波峰C.t=8 s时,D处质点位移方向竖直向上D.t=8 s时,H处质点振动速度方向竖直向上解析:题图甲中实线表示波峰,虚线表示相邻的波谷,则有λ=10 m,题图乙为质点P的振动图像,则T=4 s,根据波速计算公式有v==2.5 m/s,最近的波谷传到B、F两处质点所需要的时间t1==s=6 s,A错误;由题图甲可知,最近的波峰传到C、G点时,波形移动的距离为x=(10-10)m,则需要的时间为t2==s=(4-4)s,B正确;波从AE波面传到D的距离为x′=(10-10) m,则波从AE波面传到D点的时间t′=≈1.7 s,则t=8 s时,D处质点振动了6.3 s,根据波的传播图像,t=8 s时,D处质点位移方向竖直向下,C错误;同理可判断,t=8 s时,H处质点振动速度方向竖直向下,D错误。5.(多选)图甲为一列简谐横波在t=0.10 s时刻的波形图,质点P的位置横坐标为x=1 m,质点Q的位置横坐标为x=4 m。图乙为质点Q的振动图像。则下列说法正确的是(　BD　)A.该波的传播速度是20 m/sB.该波沿x轴的负方向传播C.t=0.10 s时,平衡位置与P点相距10 m处的质点与P点振动方向一定不相同D.t=0时刻,质点P的振动方向向下解析:由题图甲知波长λ=8 m,由题图乙知该波的周期T=0.20 s,则波速为v==m/s=40 m/s,A错误;在t=0.10 s时,由题图乙知质点Q正向下运动,根据“上下坡法”可知该波沿x轴负方向传播,B正确;因为λ=8 m,所以在t=0.10 s时,与P相距10 m处的质点的振动情况相当于与P相距2 m处的质点振动情况,由题图甲可知当该点在P点右边2 m处时与P点振动方向不同;当该点在P点左边2 m处时与P点振动方向相同,C错误;由题图甲可知t=0.10 s时,质点P的振动方向向上,则t=0时刻,质点P的振动方向向下,D正确。6.(多选)如图甲所示,在同一介质中,波源S1与S2在t=0时刻同时起振,形成频率相同的两列机械波,波源S1的振动图像如图乙所示;波源为S2的机械波在t=0.25 s时波的图像如图丙所示。P为介质中的一点,P点距离波源S1与S2的距离分别是PS1=7 m,PS2=9 m,则(　BC　)A.质点P的位移不可能为0B.t=1.25 s时,质点P处于波谷C.质点P的起振方向沿y轴正方向D.波源S2的起振方向沿y轴负方向解析:结合波源为S2的机械波在t=0.25 s时波的图像可知,此时刚开始振动的质点的起振方向沿y轴正方向,质点与波源的起振方向相同,因此波源S2的起振方向沿y轴正方向,D错误;根据波源S1的振动图像可知,波源S1的起振方向沿y轴正方向,又因为PS1<PS2,由此可知波源S1形成的机械波最先传到P点,因此P点的起振方向与波源S1的起振方向相同,沿y轴正方向,C正确;在同一介质中,频率相同的两列机械波,波速相同,波长相等,由题图可知λ=2.0 m,T=0.2 s,则波速为v==10 m/s,P点到两波源的波程差为Δx=PS2-PS1=2 m,P点到两波源的波程差为波长的整数倍,且两波源的起振方向相同,因此,P点为振动加强点,质点P的位移可能为0,A错误;S1和S2振动传到P点的时间分别为t1==0.7 s,t2==0.9 s,由此可知,在t=1.25 s时,波源S1在t=1.25 s-t1=0.55 s时的振动情况传到P点,此时波源S1位于波谷;波源S2在t=1.25 s-t2=0.35 s 时的振动情况传到P点,此时波源位于波谷,在t=1.25 s时P点处为两列波的波谷叠加,质点P处于波谷,B正确。7.(多选)两列简谐横波在同种介质中沿x轴相向传播,如图所示是两列波在t=0时的各自波形图,实线波A向右传播,周期为TA。虚线波B向左传播,已知实线波的振幅为10 cm,虚线波的振幅为5 cm。则下列说法正确的是(　CD　)A.实线波和虚线波的传播速度之比为2∶1B.两列波在相遇区域内不会发生干涉现象C.两列波相遇后,x=5 m处的质点振幅最小D.t=TA时,x=5 m处的质点的位移为5 cm解析:同种介质中波的传播速度相同,故A错误;实线波的波长与虚线波的波长相同,它们的波速相等,由波速公式v=λf可知频率相同,会发生干涉现象,故B错误;两列波相遇后,x=5 m处的振动方向恰好相反,两列波振幅相减,振幅最小,故C正确;在时间t=TA内,实线波A向右传播一个周期,而虚线波B向左传播一个周期,此时x=5 m处的质点由实线波引起的位移为10 cm,由虚线波引起的位移为-5 cm,则此时此质点的位移为5 cm,故D正确。考向2　光学问题8.(多选)用一束白光从肥皂薄膜的左侧射入竖立的肥皂膜上,下列说法正确的是(　AC　)A.彩色条纹水平分布B.彩色条纹竖直分布C.人从左侧向右看,彩色条纹比从右侧向左看清晰D.人从右侧向左看,彩色条纹比从左侧向右看清晰解析:路程差(即膜的厚度的两倍)是半波长的偶数倍,振动加强,为亮条纹,路程差是半波长的奇数倍,振动减弱,为暗条纹,由于各种颜色的光的波长不一样,竖立的肥皂膜上,水平方向膜的厚度相同,故彩色条纹水平分布,故B错误,A正确;肥皂薄膜的干涉现象,是前后表面的反射光在前表面发生叠加产生的,光从左侧照射,则在薄膜的左侧出现干涉条纹,则人从左侧向右看,彩色条纹比从右侧向左看清晰,故D错误,C正确。9.导光管采光系统是一套采集天然光,并经管道传输到室内的采光系统,如图为过装置中心轴线的截面。上部分是收集阳光的半径为R的某种均匀透明材料的半球形采光球,O为球心,下部分是内侧涂有反光涂层的导光管,MN为两部分的分界面,M、N为球面两点。若一束平行MN且与MN相距h=R的细光束从空气入射到采光球表面时,经折射绿光恰好照射到N点。则(　B　)A.绿光在采光球中的传播速度为 cB.红光一定能从N点上方射出C.紫光有可能直接折射经过O点D.要使光束在导光管中发生全反射,涂层折射率应小于管壁折射率解析:如图所示,根据几何关系,有sin α==,α=2θ,折射率n==,绿光在采光球中的传播速度为v==c,故A错误;红光折射率小,折射角大,则红光一定能从N点上方射出,故B正确;紫光不可能直接折射经过O点,如果过的话,折射角为0°,故C错误;光由光密介质到光疏介质可能发生全反射,则涂层折射率应大于管壁折射率,故D错误。10.(多选)如图所示,扇形AOB为透明柱状介质的横截面,圆心角∠AOB=60°,两束平行于角平分线OM的单色光a和b由OA面射入介质,经OA面折射的光线相交于M点,其中a光的折射光线恰好平行于OB,以下说法正确的是(　AB　)A.该介质对a光的折射率为 B.把a光的入射光逐渐平行上移,则折射光必定可以在AB圆弧上某点发生全反射C.b光的光子能量大于a光的光子能量D.a光如果可以让某金属发生光电效应,则b光一定无法让该金属发生光电效应解析:由题可知,a光进入介质的入射角为60°,折射角为30°,由折射定律可得n===,故A正确;sin C==<,所以C<60°,把a光的入射光平行上移,可知折射光在AB圆弧上的落点不断接近A点,当逼近A点时,介质中的折射光在圆弧面上的入射角达到60°,故必定可以在AB圆弧上某点发生全反射,故B正确;由题图可知b光在相同入射角的情况下折射角大,由折射定律可知b光的折射率小,频率小,光子能量小,故C错误;尽管b光的频率小,但是a光如果可以让某金属发生光电效应,b光也有可能让该金属发生光电效应,故D错误。11.如图为某同学用一束激光射入正三角形玻璃砖的光路图,由于疏忽,他忘记标记光路方向,同时手上也没有量角器。已知图中△ABC为正三角形玻璃砖边界,a、b、c为边界中点,且光束1与光束2平行。则下列说法正确的是(　D　)A.光束2为入射光B.该激光在玻璃砖中的折射率为1.5C.光束3的光强大于光束1、2的光强之和D.无论如何改变入射角,总有光线从玻璃砖中射出解析:由题图根据反射定律和折射定律可知,光束1为入射光,故A错误;由题图根据几何关系可知,bc与法线的夹角为30°,光束2与BC的夹角为30°,则光束1与法线的夹角为60°,则该激光在玻璃砖中的折射率为n==,故B错误;根据A分析可知,光束1为入射光束,在b点只发生折射,则光束1与光束bc的光强相等,由题图可知,在c点光束bc部分折射为光束3、部分反射为光束ca,则光束1的光强大于光束3的光强,故C错误;根据题意,当光束1垂直AC进入,则光束1直接穿过玻璃砖从B点射出;设光在玻璃砖中发生全反射的临界角为C,sin C==>,则临界角大于30°,设光束1在b点的入射角为α,折射角为β,折射光束bc′交AB于c′点,光束bc′在c′点入射角为γ,根据几何关系可知β+γ=,当γ<C时,即sin γ<,光束bc′在c′点不发生全反射,可以从c′点射出玻璃砖,此时,可得sin β=sin(-γ)>,即sin α=nsin β>,则当光束1的入射角的正弦值满足<sin α≤1时,光束可从AB边射出玻璃砖;当光束1的入射角的正弦值满足0<sin α≤时,光束bc′在c′点发生全反射,反射光束c′a′交BC于a′点,且在a′点的入射角为θ,根据几何关系可知θ=β,此时γ≥C,则θ=β<C,则光束c′a′在a′点不发生全反射,可以从a′点射出玻璃砖,即当光束1的入射角的正弦值满足0<sin α≤时,光束可从BC边射出玻璃砖,即无论如何改变入射角,总有光线从玻璃砖中射出,故D正确。12.某次太空授课的画面如图甲所示,航天员在水球里注入一个气泡,观察水球产生的物理现象。课后小明同学画了过球心的截面图,如图乙所示,内径是R,外径是R。假设一束单色光(纸面内)从外球面上A点射入,光线与AO直线所成夹角i=30°,经折射后恰好与内球面相切。已知光速为c,则(　C　)A.单色光在材料中的折射率为 B.单色光在该材料中的传播时间为 C.只要调整好从A点射入的单色光与AO直线的夹角,就能够在内球面发生全反射D.只要调整好从A点射入的单色光与AO直线的夹角,就能够在外球面发生全反射解析:在A点时,由题意可知,入射角为30°,则由几何关系有sin∠BAO==,由折射定律得n==,故A错误;该束单色光在该透明材料中的传播速度为v=,单色光在该材料中的传播时间为t=,代入数据解得t=,故B错误;光束从A点入射,入射角为i′时光束经折射到达内球面的C点,如图,恰好发生全反射,由于sin∠DCA==,由正弦定理得=,解得sin∠CAO=,由折射定律得n=,解得sin i′=,可见只要调整好从A点射入的单色光与AO直线的夹角,就能够在内球面发生全反射,故C正确;根据对称性和光路可逆原理可知,在外球面的入射角不会大于临界角,所以不能够在外球面发生全反射,故D错误。