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1、第18讲 振动和波动 光及光的本性限时：30分钟一、选择题(本题共8小题，均为多选)1(2017新疆维吾尔自治区二模)关于声波，下列说法正确的是( BDE )A声波和电磁波都能在真空中传播B声波的多普勒效应被应用在医疗中的“B超”检查C声波只能产生衍射现象而不能产生干涉现象D频率不同的声波在同种介质中的传播速度相同E蝙蝠是利用超声波来定位猎物的解析电磁波的传播不需要介质，机械波的传播需要介质，不能在真空中传播。故A错误；根据多普勒效应的特点，声波的多普勒效应被应用在医疗中的“B超”检查。故B正确；声波既能产生衍射现象也能产生干涉现象。故C错误；机械波的传播速度由介质决定，与频率无关，频率不同的
2、声波在同种介质中的传播速度相同。故D正确；蝙蝠是利用超声波来定位猎物的。故E正确。2(2017湖北省襄阳五中一模)下列选项与多普勒效应有关的是( BDE )A科学家用激光测量月球与地球间的距离B医生利用超声波探测病人血管中血液的流速C技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡D交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度E科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度解析多普勒效应是利用发射波与接收波间的波长变化(或者频率变化)来判断相对运动的情况。科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光速快，并且光束集中，故A错误；医生利用超声波探测病人
3、血管中血液的流速利用声波的多普勒效应，故B正确；技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡是利用穿透能力强，故C错误；交通警察向车辆发射超声波并通过反射波的频率确定车辆行进的速度是利用超声波的多普勒效应，故D正确；科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度，是光的多普勒效应，故E正确。3(2017吉林省吉林大学附属中学第六次摸底)下列说法正确的是( ABD )A在同一地点，单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比B弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变C在同一地点，当摆长不变时，摆球质量越大，单摆做简谐振动的周期越小D系统做稳定的受迫振动时，
4、系统振动的频率等于周期性驱动力的频率E已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期，就可知振子在任意时刻运动速度的方向解析在同一地点，重力加速度g为定值，根据单摆周期公式T2可知，周期的平方与摆长成正比，故A正确；弹簧振子做简谐振动时，只有动能和势能参与转化，根据机械能守恒条件可知，振动系统的势能与动能之和保持不变，故B正确；根据单摆周期公式T2可知，单摆的周期与质量无关，故C错误；当系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率，故D正确；若弹簧振子初始时刻在波峰或波谷位置，知道周期后，可以确定任意时刻运动速度的方向，若弹簧振子初始时刻不在波峰或波谷位置，则无法确定，故E错误。4(2
5、017四川师大二模)如图甲所示，O点为振源，OPS，t0时刻O点由平衡位置开始振动，产生向右沿直线传播的简谐横波。图乙为从t0时刻开始描绘的质点P的振动图象。下列判断中正确的是( ABE )A这列波的频率为B这列波的波长为Ct0时刻，振源O振动的方向沿y轴负方向Dtt2时刻，P点的振动方向沿y轴负方向Ett2时刻，O点的振动方向无法判断解析结合题图甲、乙可知，振动从O传到P，用时t1，传播距离为s，故波速为v，波的周期为Tt2t1，故波的频率为f，波长vT，故AB正确；由题图乙可知P点先沿y轴正向运动，故振源O在t0时刻沿y轴正向运动，故C错误；由题图乙可知，t2时刻P点振动方向沿y轴正向，故
6、D错误；因不知t1与周期T的倍数关系，故不能判断t2时刻O点的振动情况。故E正确。5(2017山东省日照市二模)如图甲所示，沿波的传播方向上有六个质点a、b、c、d、e、f，相邻两质点之间的距离均为2 m，各质点均静止在各自的平衡位置，t0时刻振源a开始做简谐运动，取竖直向上为振动位移的正方向，其振动图象如图乙所示，形成的简谐横波以2 m/s的速度水平向右传播，则下列说法正确的是( ABE ) A波传播到质点c时，质点c开始振动的方向沿y轴正方向B04 s内质点b运动的路程为12 cmC45 s内质点d的加速度正在逐渐减小D6 s时质点e第一次回到平衡位置E各质点都振动起来后，a与c的振动方向
7、始终相同解析由振动图形可知，振动周期为2 s，波长为vT4 m；质点a开始起振的方向为y轴正方向，故波传播到质点c时，质点c开始振动的方向也沿y轴正方向，A正确；振动传到b点需要的时间为1 s，故在剩下的3 s内，质点b通过的路程为6A12 cm，B正确；第4 s时刻振动传到e点，此时d点在平衡位置向下振动，故45 s 内质点d的加速度正在逐渐增大，C错误；振动传到e点需时间4 s，故6 s时质点正好振动一个周期第二次回到平衡位置，D错误；因ac之间正好相差一个波长的距离，故各质点都振动起来后，a与c的振动方向始终相同，E正确。故选ABE。6(2017江西省赣中南五校模拟)如图所示为半圆形的玻
8、璃砖，C为AB的中点，OO为过C点的AB面的垂线，a、b两束不同频率的单色可见细光束垂直AB面从空气射入玻璃砖，且两束光在AB面上入射点到C点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是( ACD )A在半圆形的玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度Ba光的频率大于b光的频率C两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻明条纹的间距a光的较大D若a、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角解析由图分析可知，玻璃砖对b束光的偏折角大于对a束光的偏折角，根据折射定律得知：玻璃砖对b束光的折射率大于对a束光的折射率，由v得到，a光在
9、玻璃砖中的速度大于b光的传播速度，A正确；b光的折射率大，则b光的频率高，B错误；干涉条纹的间距与波长成正比，a束光频率小，波长长，故相邻明条纹的间距a光的较大，C正确；由公式sin C分析得知，a光的折射率n小，则a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角，D正确。故选：ACD。7(2017山西省一模)一列简谐横波在t0时的波形图如图所示。介质中x2 m处的质点P沿x轴方向做简谐运动的表达式为y10sin 5t(cm)。下列说法正确的是( ADE )A该波的振幅为10 cmB该波的周期为4 sC该波沿x轴负方向传播D该波的传播速度为10 m/sE在1 s的时间内，质点P经过的路程为1
10、m解析由波形图和振动方程y10sin 5t(cm)可直接读出振幅为A10 cm，A正确；由振动方程得T0.4 s，B错误；根据振动方程知P点在t0后向上振动，在波形图中由同侧法得波向x轴正向传播，C错误；则由波形图得4 m，则v10 m/s，D正确；时间t1 s2T，根据每振动一个振幅，可知s8A2A10A1 m，选项E正确。故选ADE。 8(2017山东省济宁市二模)如图所示，半圆形玻璃砖按图中实线位置放置，直径与BD重合。一束激光沿着半圆形玻璃砖的半径从圆弧面垂直BD射到圆心O点上。使玻璃砖绕O点逆时针缓慢地转过角度(090)，观察到折射光斑和反射光斑在弧形屏上移动。在玻璃砖转动过程中，以
11、下说法正确的是( BCE )A折射光斑在弧形屏上沿CFB方向移动B折射光斑的亮度逐渐变暗C折射角一定大于反射角D反射光线转过的角度为E当玻璃砖转至45时，恰好看不到折射光线。则此玻璃砖的折射率n解析玻璃砖绕O点逆时针缓慢地转过角度的过程中，入射角增大，由折射定律n可知折射角也随之增大，而且法线也逆时针旋转，所以折射光斑在弧形屏上沿CD方向移动，故A错误；随着入射角增大，反射光增强，而折射光减弱，故折射光斑的亮度逐渐变暗，故B正确；根据090及折射定律可知，在玻璃砖转动过程中，折射角一定大于入射角，而反射角等于入射角，则折射角一定大于反射角，故C正确；根据反射定律和几何知识知，玻璃砖转过角，则反
12、射光线转过2角，故D错误；当玻璃砖转至45时，恰好看不到折射光线，恰好发生了全反射，则临界角C45，由临界角公式sin C，解得折射率n，故E正确。二、计算题(本题共2小题，需写出完整的解题步骤)9(2017山西省晋城市二模)如图所示为一列简谐横波在t10.05 s时的波形图，已知该简谐横波沿x轴的负方向传播，A、B两点为该简谐波上平衡位置在xA1.0 m、xB1.2 m处的质点。经观测可知A点通过的路程为振幅的10倍所用的时间为t0.5 s，求：(1)该简谐横波的传播周期以及A点的振动方程；(2)由t10.05 s时开始计时，B点回到平衡位置的时间。解析(1)由波形图可知，振幅为A0.8 c
13、m，波长为 2 m；A点通过的路程为振幅的10倍，需要的时间为2.5T，即2.5T0.5 s，所以周期T0.2 s，10 rad/s。设A点的振动方程为yAsin (t)，由波形图知，A点在t10.05 s时刻经过平衡位置向下振动，可得则振动方程为y0.8sin(10t)0.8sin(10t)(cm)(2)波速v10 m/s，从t10.05 s时刻开始，B点第一次回到平衡位置时，波向x轴负方向传播的距离为s2.0 m1.2 m0.8 m，所用的时间t0.08 s，所以B点回到平衡位置的时间为tt(0.1n0.08) s，n0、1、2、310(2017山东省历城二中二模)如图所示，在平静的湖面岸边处，垂钓者的眼晴恰好位于岸边P点正上方0.9 m高度处，浮标Q离P点1.2 m远，鱼饵灯M在浮标正前方1.8 m远处的水下，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，已知水的折射率n。(1)求鱼饵灯离水面的深度；(2)若鱼饵灯缓慢竖直上浮，当它离水面多深时，鱼饵灯发出的光恰好无法从水面PQ间射出？解析(1)设入射角、折射角分别为i、r，设鱼饵灯离水面的深度为h2则：sin i，sin r根据光的折射定律可知：n得：h22.4 m(2)当鱼饵灯离水面深度为h3时，水面PQ间恰好无光射出，此时鱼饵灯与浮标的连线和竖直方向夹角恰好为临界角C，则：sin C，sin C，得：h3 m