2016版卓越学案高考物理（通用版）二轮复习第一部分考前复习方略：专题十五振动与波动光限时训练讲解

1．(1)对如图所示的图片、示意图或实验装置图，下列判断准确无误的是________．

A．甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑” B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度

C．丙图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是半波长的偶数倍，则P处是亮纹 D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现竖直干涉条纹 E．戊图是波的振动图象，其振幅为8 cm，振动周期为4 s

(2)如图所示，△ABC为一直角三棱镜的截面，其一个底角为30°，一束单色平行光束斜射向AB面，经三棱镜折射后在AC面水平平行射出．

①以图中三条光线代表光束，画出三条光线经棱镜折射的光路示意图；

②若棱镜的折射率为3，求入射光线与AB面的夹角θ.

解析：(1)题图甲是小孔衍射的图样，但不是“泊松亮斑”，故A错．题图丁是薄膜干涉现象的实验装置图，但其干涉条纹应为水平的，故D错．

(2)①光路图如图甲所示

sin α②由图乙可知＝n

sin βsin 60°

＝n

sin γ又n＝3 解得γ＝30°

由图中几何关系可知β＝30° 解得α＝60°

则θ＝30°.

答案：(1)BCE (2)①见解析 ②30° 2．(2015·武汉模拟)(1)下列关于波的现象和规律的说法中正确的是________． A．机械波、电磁波均能产生干涉、衍射现象 B．泊松亮斑是光的干涉现象中的加强区 C．光的偏振现象说明光是横波

D．波速公式说明波速与波长、频率有关，与介质无关 E．“彩超”可以测血流速度，利用的是超声波的多普勒效应

(2)如图所示，在桌面上方有一倒立的玻璃圆锥，顶角∠AOB＝120° ，顶点O与桌面的距离为4a，圆锥的底面半径R＝3a，圆锥轴线与桌面垂直．有一半径为R的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合．已知玻璃的折射率n＝3，求光束在桌面上形成的光斑的面积．

解析：(1)干涉、衍射是波特有的现象，A正确；泊松亮斑是光的衍射现象，B错

误；横波才有偏振现象，C正确；波速大小取决于介质，D错误；利用多普勒效应可以测速度，E正确．

11

(2)如图所示，射到OA界面的入射角α＝30°，则sin α＝<，故入射

2n光能从圆锥侧面射出．

设折射角为β，无限接近A点的折射光线为AC，根据折射定律 sin β＝nsin α， 解得β＝60°.

过O点作OD∥AC， 则∠O2OD＝β－α＝30° 在Rt△O1AO中

O1O＝Rtan 30°＝3a·

3＝a 3

5a 3在Rt△ACE中，EC＝AEtan 30°＝故O2C＝EC－R＝

2a 3在Rt△OO2D中，O2D＝4atan 30°＝

4a 3光束在桌面上形成光斑的面积 S＝π·O2D2－π·O2C2＝4πa2. 答案：(1)ACE (2)4πa2 3．(2014·高考全国卷Ⅱ，T34，15分)(1)如图甲为一列简谐横波在t＝0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置在x＝1.0 m处的质点，Q是平衡位置在x＝4.0 m处的质点；图乙为质点Q的振动图象，下列说法正确的是________．

A．在t＝0.10 s时，质点Q向y轴正方向运动

B．在t＝0.25 s时，质点P的加速度方向与y轴正方向相同 C．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，该波沿x轴负方向传播了6 m D．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，质点P通过的路程为30 cm E．质点Q简谐运动的表达式为y＝0.10sin 10πt(国际单位)

(2)一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r的圆形发光面．在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上．已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求大平板玻璃的折射率．

解析：(1)由y－t图象可知，t＝0.10 s时质点Q沿y轴负方向运动，选项A错误；由y－t图象可知，波的振动周期T＝0.2 s，由y－x图象可知λ＝8 m，故波速v＝＝40 m/s，

T根据振动与波动的关系知波沿x轴负方向传播，则波在0.10 s到0.25 s内传播的距离Δx＝vΔt＝6 m，选项C正确；t＝0.25 s时，波形图如图所示，此时质点P的位移沿y轴负方向，而回复力、加速度方向沿y轴正方向，选项B正确；

λ

311

Δt＝0.15 s＝T，质点P在其中的T内路程为20 cm，在剩下的T内包含了质点P通

424过最大位移的位置，故其路程小于10 cm，因此在Δt＝0.15 s内质点P通过的路程小于30 cm，选项D错误；由y－t图象可知质点Q做简谐运动的表达式为y＝0.10sin

2π

t(m)＝0.10sin 100.2

πt(m)，选项E正确．

(2)根据全反射定律，圆形发光面边缘发出的光线射到玻璃板上表面时入射角为临界角1

(如图所示)，设为θ，且sin θ＝.

n

根据几何关系得：sin θ＝而L＝R－r

联立以上各式，解得n＝ 答案：(1)BCE (2)

h

1＋?R－r?. ??

22

L h2＋L2h1＋?R－r?

??

4．(2015·濮阳模拟)(1)如图所示，两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波

源分别位于x＝－2 m和x＝12 m处，两列波的传播速度均为v＝4 m/s，两波源的振幅均为A＝2 cm.图示为t＝0时刻两列波的图象(传播方向如图所示)，此时刻平衡位置处于x＝2 m和x＝8 m的P、Q两质点刚开始振动．质点M的平衡位置处于x＝5 m处，则下列说法正确的是________．

A．两列波相遇后振幅仍然为2 cm

B．t＝1 s时刻，质点M的位移为－4 cm C．t＝1 s时刻，质点M的位移为＋4 cm

D．t＝0.75 s时刻，质点P、Q都运动到M点 E．质点P、Q的起振方向都沿y轴负方向

(2)如图所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，已知∠A＝60°，∠C＝90°，一束极细的光于AC的中点D垂直AC面入射，AD＝a，棱镜的折射率为n＝2，求：

①此玻璃的临界角；

②光从棱镜第一次射入空气时的折射角；

③光从进入棱镜到它第一次射入空气所经历的时间(设光在真空中的传播速度为c)． 解析：(1)根据波的叠加原理，A正确；由题图可知两列波的起振方向都沿y轴负方向，E正确；又λ＝4 m，v＝4 m/s，所以T＝v＝1 s，波形匀速传播，两列波传播到M点时，tx31

＝v＝ s＝0.75 s，所以t＝1 s时刻，M点已经振动了(1－0.75) s＝T，两列波在M点加强，

44合振幅为4 cm，M点的位移为－4 cm，B正确、C错误；波传播时，波形移动，质点不随波传播，D错误．

11

(2)①设玻璃对空气的临界角为C，则sin C＝＝，C＝45°.

n2

②如图所示，i1＝60°，因i1>45°，发生全反射．i2＝90°－i1＝30°

有＝2，所以r＝45°. sin i2

λ

cc

③棱镜中光速v＝＝，所求时间：

n2aa56a

t＝3v＋＝.

3cvcos 30°

56a

答案：(1)ABE (2)①45° ②45° ③ 3c

5.(2015·高考全国卷Ⅱ，T34，15分)(1)如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线．则________．

A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度 B．在真空中，a光的波长小于b光的波长

C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率

D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失

E．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距

(2)平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播，P、Q为x轴上的两个点(均位于x轴正向)，P与O的距离为35 cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间．已知波源自t＝0时由平衡位置开始向上振动，周期T＝1 s，振幅A＝5 cm.当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5 s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置．求：

①P、Q间的距离；

②从t＝0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过的路程．

解析：(1)通过光路图可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，选项C错误．a光的频率大于b光的频率，波长小于b光c

的波长，选项B正确．由n＝v知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，选项A正确．入射角增大时，折射率大的光线首先发生全反射，a光首先消失，选项D正确．做双 L

缝干涉实验时，根据Δx＝λ得a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，选项E错

d误．

(2)①由题意，O、P两点间的距离与波长λ之间满足

5

OP＝λ①

4

波速v与波长λ的关系为 v＝②

T

在t＝5 s的时间间隔内，波传播的路程为vt.由题意有 vt＝PQ＋③

4

式中，PQ为P、Q间的距离． 由①②③式和题给数据，得 PQ＝133 cm.

②Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源运动的时间为 5t1＝t＋T

4

T

波源从平衡位置开始运动，每经过，波源运动的路程为A.由题给条件得

4T

t1＝25×

4

故t1时间内，波源运动的路程为 s＝25A＝125 cm.

答案：(1)ABD (2)①133 cm ②125 cm

λλ

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