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1、2022高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題七 選修模塊 專題強(qiáng)化練(十八)選修3-4
1.(多選)(2018·江蘇卷)梳子在梳頭后帶上電荷,搖動(dòng)這把梳子在空中產(chǎn)生電磁波.該電磁波( )
A.是橫波
B.不能在真空中傳播
C.只能沿著梳子搖動(dòng)的方向傳播
D.在空氣中的傳播速度約為3×108 m/s
解析:電磁波是橫波,能在真空中傳播,傳播的方向與振動(dòng)方向垂直,在空氣中傳播的速度約為光速,選項(xiàng)BC錯(cuò)誤,選項(xiàng)AD正確.
答案:AD
2.(多選)(2016·全國(guó)卷Ⅲ)由波源S形成的簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中向左、右傳播.波源振動(dòng)的頻率為20 Hz,波速為16 m/s.已知介質(zhì)中P、Q兩質(zhì)點(diǎn)位
2、于波源S的兩側(cè),且P、Q和S的平衡位置在一條直線上,P、Q的平衡位置到S的平衡位置之間的距離分別為15.8 m、14.6 m.P、Q開始振動(dòng)后,下列判斷正確的是( )
A.P、Q兩質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向始終相同
B.P、Q兩質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向始終相反
C.當(dāng)S恰好通過(guò)平衡位置時(shí),P、Q兩點(diǎn)也正好通過(guò)平衡位置
D.當(dāng)S恰好通過(guò)平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí),P在波峰
E.當(dāng)S恰好通過(guò)平衡位置向下運(yùn)動(dòng)時(shí),Q在波峰
解析:簡(jiǎn)諧橫波的波長(zhǎng)λ== m=0.8 m.P、Q兩質(zhì)點(diǎn)距離波源S的距離PS=15.8 m=19λ+λ,SQ=14.6 m=18λ+λ.因此P、Q兩質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向始終相反,A錯(cuò)誤,B正確;當(dāng)S恰好
3、通過(guò)平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí),P在波峰的位置,Q在波谷的位置.當(dāng)S恰好通過(guò)平衡位置向下運(yùn)動(dòng)時(shí),P在波谷的位置,Q在波峰的位置.C錯(cuò)誤,D、E正確.
答案:BDE
3.(多選)(2015·全國(guó)卷Ⅱ)如圖,一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚,在玻璃磚底面上的入射角為θ,經(jīng)折射后射出a、b兩束光線.則( )
A.在玻璃中,a光的傳播速度小于b光的傳播速度
B.在真空中,a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)
C.玻璃磚對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率
D.若改變光束的入射方向使θ角逐漸變大,則折射光線a首先消失
E.分別用a、b光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn),a光的干涉條紋間距大于b光的干涉
4、條紋間距
解析:通過(guò)光路圖可看出,折射后a光的偏折程度大于b光的偏折速度,玻璃磚對(duì)a光的折射率大于b光的折射率,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;a光的頻率大于b光的頻率,波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng),選項(xiàng)B正確;由n=知,在玻璃中,a光的傳播速度小于b光的傳播速度,選項(xiàng)A正確;入射角增大時(shí),折射率大的光線首先發(fā)生全反射,a光首先消失,選項(xiàng)D正確;做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),根據(jù)Δx=λ得a光的干涉條紋間距小于b光的干涉條紋間距,選項(xiàng)E錯(cuò)誤.
答案:ABD
4.(多選)(2018·廈門一中檢測(cè))下列說(shuō)法中正確的是( )
A.軍隊(duì)士兵過(guò)橋時(shí)使用便步,是為了防止橋發(fā)生共振現(xiàn)象
B.機(jī)械波和電磁波在介質(zhì)中的傳播速度均僅由介質(zhì)決定
5、
C.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí),往往在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片以減弱玻璃反射光的影響
D.假設(shè)火車以接近光速通過(guò)站臺(tái)時(shí),站臺(tái)上旅客觀察到車上乘客變矮
E.赫茲第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在
解析:軍隊(duì)士兵過(guò)橋時(shí)使用便步,防止行走的頻率與橋的頻率相同,使橋發(fā)生共振現(xiàn)象,故A正確;機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播速度由介質(zhì)決定,與波的頻率無(wú)關(guān),電磁波在介質(zhì)中的傳播速度與介質(zhì)和波的頻率均有關(guān),故B錯(cuò)誤;加裝偏振片的作用是減弱反射光的強(qiáng)度,故C正確;根據(jù)尺縮效應(yīng),沿物體運(yùn)動(dòng)的的方向上的長(zhǎng)度將變短,火車以接近光速通過(guò)站臺(tái)時(shí),站在站臺(tái)上旅客觀察車上乘客變瘦,而不是變矮,故D錯(cuò)誤;赫茲第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在,
6、E正確.
答案:ACE
5.(2018·江蘇卷)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,在x=0和x=0.6 m處的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)A、B的振動(dòng)圖象如圖所示.已知該波的波長(zhǎng)大于0.6 m,求其波速和波長(zhǎng).
解析:由圖象可知,周期T=0.4 s,由于波長(zhǎng)大于0.6 m,由圖象可知,波從A到B的傳播時(shí)間Δt=0.3 s,波速v=,代入數(shù)據(jù)得v=2 m/s,波長(zhǎng)λ=vT,代入數(shù)據(jù)得λ=0.8 m.
答案:2 m/s 0.8 m
6.(2018·全國(guó)卷Ⅱ)(1)聲波在空氣中的傳播速度為340 m/s,在鋼鐵中的傳播速度為4 900 m/s.一平直橋由鋼鐵制成,某同學(xué)用錘子敲擊一鐵橋的一端而發(fā)出聲音,分別
7、經(jīng)空氣和橋傳到另一端的時(shí)間之差為1.00 s.橋的長(zhǎng)度為________m,若該波在空氣中的波長(zhǎng)為λ氣,則它在鋼鐵中波長(zhǎng)為λ鋼的________倍.
(2)如圖,△ABC是一直角三棱鏡的橫截面,∠A=90°,∠B=60°.一細(xì)光束從BC邊的D點(diǎn)折射后,射到AC邊的E點(diǎn),發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點(diǎn)射出.EG垂直于AC交BC于G,D恰好是CG的中點(diǎn).不計(jì)多次反射.
(ⅰ)求出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角;
(ⅱ)為實(shí)現(xiàn)上述光路,棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍?
解析:(1)設(shè)橋長(zhǎng)為s,則聲音在空氣中傳播的時(shí)間t1==,聲音在鋼鐵中傳播的時(shí)間t2==,由題意Δt=t1-t2=-,解得s=3
8、65 m.聲音在不同介質(zhì)中的頻率是不會(huì)改變的,由公式可知λ=,則=,解得λ鋼=λ氣=λ氣=λ氣
(2)(ⅰ)光線在BC面上折射,由折射定律有sin i1=nsin r1,①
光線在AC面上發(fā)生全反射,由反射定律有i2=r2,②
光線在AB面上發(fā)生折射,由折射定律有nsin i3=sin r3,③
由幾何關(guān)系得i2=r2=60°,r1=i3=30°,④
F點(diǎn)的出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角為δ=(r1-i1)+(180°-i2-r2)+(r3-i3).⑤
由①②③④⑤式得δ=60°.⑥
(ⅱ)光線在AC面上發(fā)生全反射,光線在AB面上不發(fā)生全反射,有nsin i2≥nsin C>
9、nsin i3,⑦
滿足nsin C=1.⑧
由④⑦⑧式知,棱鏡的折射率n的取值范圍應(yīng)為
≤n≤2.⑨
答案:(1)365 (2)(ⅰ)60° (ⅱ)≤n≤2
7.(2018·全國(guó)卷Ⅰ)(1)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,在t=0和t=0.20 s時(shí)的波形分別如圖中實(shí)線和虛線所示.已知該波的周期T>0.20 s.下列說(shuō)法正確的是________.
A.波速為0.40 m/s
B.波長(zhǎng)為0.08 m
C.x=0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.70 s時(shí)位于波谷
D.x=0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.12 s時(shí)位于波谷
E.若此波傳入另一介質(zhì)中其波速變?yōu)?.80 m/s,則它在該
10、介質(zhì)中的波長(zhǎng)為0.32 m
(2)如圖所示,某同學(xué)在一張水平放置的白紙上畫了一個(gè)標(biāo)記“·”(圖中O點(diǎn)),然后用橫截面為等邊三角形ABC的三棱鏡壓在這個(gè)標(biāo)記上,小標(biāo)記位于AC邊上.D位于AB邊上,過(guò)D點(diǎn)做AC邊的垂線交AC于F.該同學(xué)在D點(diǎn)正上方向下順著直線DF的方向觀察.恰好可以看到小標(biāo)記的像;過(guò)O點(diǎn)做AB邊的垂線交直線DF于E;DE=2 cm,EF=1 cm.求三棱鏡的折射率.(不考慮光線在三棱鏡中的反射)
解析:(1)根據(jù)波形圖可知,波長(zhǎng)λ=16 cm=0.16 m,周期T=2×0.2 s=0.4 s,波速v==0.4 m/s,選項(xiàng)A正確B錯(cuò)誤;簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,x=0.0
11、8 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0時(shí)刻沿y軸正方向運(yùn)動(dòng),在t=0.70 s時(shí)位于波谷,在t=0.12 s時(shí)不位于波谷,故C正確,D錯(cuò)誤;若此波傳入另一介質(zhì)中其波速變?yōu)?.80 m/s,頻率不變則周期不變,在該介質(zhì)中的波長(zhǎng)λ=vT=0.32 m,E正確.
(2)過(guò)D點(diǎn)作AB邊的法線NN′,連接OD,則∠ODN=α為O點(diǎn)發(fā)出的光線在D點(diǎn)的入射角;設(shè)該光線在D點(diǎn)的折射角為β,如圖所示.根據(jù)折射定律有nsin α=sin β,①
由幾何關(guān)系可知∠β=60°,②
∠EOF=30°,③
在△OEF中有EF=OEsin ∠EOF,④
由③④式和題給條件得OE=2 cm.⑤
根據(jù)題給條件可知,△OED為等腰
12、三角形,有α=30°⑥
由①②⑥式得n=.⑦
答案:(1)ACE (2)
8.(2017·全國(guó)卷Ⅱ)(1)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,用綠色激光照射在雙縫上,在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣.若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距,可選用的方法是________.
A.改用紅色激光
B.改用藍(lán)色激光
C.減小雙縫間距
D.將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)
E.將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)
(2)一直桶狀容器的高為2l,底面是邊長(zhǎng)為l的正方形;容器內(nèi)裝滿某種透明液體,過(guò)容器中心軸DD′、垂直于左右兩側(cè)面的剖面圖如圖所示.容器右側(cè)內(nèi)壁涂有反光材料,其他內(nèi)壁涂有吸光材料.在剖面的左下角處有一點(diǎn)光源,已知由
13、液體上表面的D點(diǎn)射出的兩束光線相互垂直,求該液體的折射率.
解析:(1)由Δx=λ可知,改用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的紅色激光照射在雙縫上,相鄰亮條紋的間距Δx增大,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;減小雙縫間距d,相鄰亮條紋的間距Δx增大,C項(xiàng)正確;將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng),增大了屏幕與雙縫的距離L,相鄰亮條紋的間距Δx增大,D項(xiàng)正確;相鄰亮條紋的間距與光源到雙縫的距離無(wú)關(guān),E項(xiàng)錯(cuò)誤.
(2)設(shè)從光源發(fā)出直接射到D點(diǎn)的光線的入射角為i1,折射角為r1.在剖面內(nèi)作光源相對(duì)于反光壁的鏡像對(duì)稱點(diǎn)C,連接C、D,交反光壁于E點(diǎn),由光源射向E點(diǎn)的光線,反射后沿ED射向D點(diǎn).光線在D點(diǎn)的入射角為i2,折射角為r2,如圖所示
14、.設(shè)液體的折射率為n,由折射定律有nsin i1=sin r1,①
nsin i2=sin r2,②
由題意知
r1+r2=90°.③
聯(lián)立①②③式得
n2=.④
由幾何關(guān)系可知
sin i1==,⑤
sin i2==.⑥
聯(lián)立④⑤⑥式得
n=1.55 .⑦
答案:(1)ACD (2)1.55
9.(1)如圖,一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,實(shí)線為t=0時(shí)的波形圖,虛線為t=0.5 s時(shí)的波形圖.已知該簡(jiǎn)諧波的周期大于0.5 s.關(guān)于該簡(jiǎn)諧波,下列說(shuō)法正確的是________.
A.波長(zhǎng)為2 m
B.波速為6 m/s
C.頻率為1.5 Hz
D.t=1 s
15、時(shí),x=1 m處的質(zhì)點(diǎn)處于波峰
E.t=2 s時(shí),x=2 m處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)平衡位置
(2)如圖,一半徑為R的玻璃半球,O點(diǎn)是半球的球心,虛線OO′表示光軸(過(guò)球心O與半球底面垂直的直線).已知玻璃的折射率為1.5.現(xiàn)有一束平行光垂直入射到半球的底面上,有些光線能從球面射出(不考慮被半球的內(nèi)表面反射后的光線).求:
(ⅰ)從球面射出的光線對(duì)應(yīng)的入射光線與光軸距離的最大值;
(ⅱ)距光軸的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點(diǎn)到O點(diǎn)的距離.
解析:(1)由圖象可知簡(jiǎn)諧橫波的波長(zhǎng)為λ=4 m,A項(xiàng)錯(cuò)誤;波沿x軸正向傳播,t=0.5 s=T,可得周期T=s、頻率f==1.5 Hz.波速v==6
16、m/s,B、C項(xiàng)正確;t=0時(shí)刻,x=1 m處的質(zhì)點(diǎn)在波峰,經(jīng)過(guò)1 s=T,一定在波谷,D項(xiàng)錯(cuò)誤;t=0時(shí)刻,x=2 m處的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置,經(jīng)過(guò)2 s=3T,質(zhì)點(diǎn)一定經(jīng)過(guò)平衡位置,E項(xiàng)正確.
(2)(ⅰ)如圖,從底面上A處射入的光線,在球面上發(fā)生折射時(shí)的入射角為i,當(dāng)i等于全反射臨界角iC時(shí),對(duì)應(yīng)入射光線到光軸的距離最大,設(shè)最大距離為l.
i=iC,①
設(shè)n是玻璃的折射率,由全反射臨界角的定義有nsin iC=1,②
由幾何關(guān)系有
sin i=.③
聯(lián)立①②③式并利用題給條件,得
l=R.④
(ⅱ)設(shè)與光軸相距的光線在球面B點(diǎn)發(fā)生折射時(shí)的入射角和折射角分別為i1和r1,由折射定律有
nsin i1=sin r1,⑤
設(shè)折射光線與光軸的交點(diǎn)為C,在△OBC中,由正弦定理有
=,⑥
由幾何關(guān)系有
∠C=r1-i1,⑦
sin i1=.⑧
聯(lián)立⑤⑥⑦⑧式及題給條件得
OC=R≈2.74R.⑨
答案:(1)BCE (2)見解析