第1部分 专题8 振动与波 光学 (Word教参)-【衡中学案】2023老高考物理二轮总复习(老教材)

专题八　振动与波　光学 真题速练·明考情 1．(2022·全国乙，34)[物理——选修3－4] (1)介质中平衡位置在同一水平面上的两个点波源S1和S2，二者做简谐运动的振幅相等，周期均为0.8 s．当S1过平衡位置向上运动时，S2也过平衡位置向上运动．若波速为5 m/s，则由S1和S2发出的简谐横波的波长均为__4__m．P为波源平衡位置所在水平面上的一点，与S1、S2平衡位置的距离均为10 m，则两波在P点引起的振动总是相互__加强__(选填“加强”或“削弱”)的；当S1恰好在平衡位置向上运动时，平衡位置在P处的质点__向下__(选填“向上”或“向下”)运动． (2)一细束单色光在三棱镜ABC的侧面AC上以大角度由D点入射(入射面在棱镜的横截面内)，入射角为i，经折射后射至AB边的E点，如图所示．逐渐减小i，E点向B点移动，当sin i＝时，恰好没有光线从AB边射出棱镜，且lDE＝lDA．求棱镜的折射率． 【答案】　(2)1.5 【解析】　(1)因周期T＝0.8 s，波速为v＝5 m/s，则波长为λ＝vT＝4 m；因两波源到P点的距离之差为零，且两波源振动方向相同，则P点的振动是加强的；因P与S1平衡位置的距离为10 m，即2.5λ，则当S1恰好在平衡位置向上运动时，平衡位置在P点的质点向下运动． (2)因为当sin i＝时，恰好没有光线从AB边射出，可知此时光线在E点发生全反射，设临界角为α，则sin α＝，由几何关系可知，光线在D点的折射角为r＝－2α，又有＝n，联立可得n＝1.5． 2．(2022·全国甲，33)[物理——选修3－4] (1)一平面简谐横波以速度v＝2 m/s沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图所示．介质中平衡位置在坐标原点的质点A在t＝0时刻的位移y＝ cm．该波的波长为__4__m，频率为__0.5__Hz．t＝2 s时刻，质点A__向下运动__(选填“向上运动”“速度为零”或“向下运动”)． (2)如图所示，边长为a的正方形ABCD为一棱镜的横截面，M为AB边的中点．在截面所在平面内，一光线自M点射入棱镜，入射角为60°，经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，反射光线从CD边的P点射出棱镜．求棱镜的折射率以及P、C两点之间的距离． 【答案】　(2)　a 【解析】　(1)由题图知y＝2sincm，由x＝1.5 m，y＝0可得，λ＝4 m，该波的周期T＝＝2 s，频率为0.5 Hz，t＝2 s时，即经过一个周期，质点A又回到初始位置，质点A向下运动． (2)本题考查光的折射和全反射，意在考查分析综合能力．光路图如图所示，根据题意sin i＝nsin r sin θ＝，r＋θ＝90° 解得n＝ 由几何关系知tan r＝＝ lNC＝a－lBN，tan r＝ 解得lPC＝a． 3．(2021·全国甲卷) (1)如图，单色光从折射率n＝1.5、厚度d＝10.0 cm的玻璃板上表面射入．已知真空中的光速为3×108m/s，则该单色光在玻璃板内传播的速度为__2×108__m/s；对于所有可能的入射角，该单色光通过玻璃板所用时间t的取值范围是__5×10－10__s≤t＜__3×10－10__s(不考虑反射)． (2)均匀介质中质点A、B的平衡位置位于x轴上，坐标分别为0和xB＝16 cm．某简谐横波沿x轴正方向传播，波速为v＝20 cm/s，波长大于20 cm，振幅为y＝1 cm，且传播时无衰减．t＝0时刻A、B偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，运动方向相反，此后每隔Δt＝0.6 s两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同．已知在t1时刻(t1＞0)，质点A位于波峰．求 ①从t1时刻开始，质点B最少要经过多长时间位于波峰； ②t1时刻质点B偏离平衡位置的位移． 【答案】(2)①0.8 s　②－0.5 cm 【解析】　(1)该单色光在玻璃板内传播的速度为v＝＝ m/s＝2×108m/s，当光垂直玻璃板射入时，光不发生偏折，该单色光通过玻璃板所用时间最短，最短时间t1＝＝ s＝5×10－10s，当光的入射角是90°时，该单色光通过玻璃板所用时间最长．由折射定律可知n＝，最长时间t2＝＝＝3×10－10s． (2)①因为波长大于20 cm，所以波的周期T＝＞1.0 s 由题可知，波的周期是T＝2Δt＝1.2 s 波的波长λ＝vT＝24 cm 在t1时刻(t1＞0)，质点A位于波峰．因为AB距离小于一个波长，B到波峰最快也是A的波峰传过去，所以从t1时刻开始，质点B运动到波峰所需要的最少时间t1＝＝0.8 s． ②在t1时刻(t1＞0)，由题意可知，此时图象的函数是y＝cos x(cm) t1时刻质点B偏离平衡位置的位移yB＝cos xB(cm)＝－0.5 cm． 4．(2020·全国Ⅰ卷) (1)(5选3