2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 高考真題備選題庫(kù) 第十二章 波與相對(duì)論(選修3-4).DOC
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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 高考真題備選題庫(kù) 第十二章 波與相對(duì)論(選修3-4) 1.(xx·上海高考)質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),其x-t關(guān)系如圖。以x軸正向?yàn)樗俣葀的正方向,該質(zhì)點(diǎn)的v-t關(guān)系是( ) 解析:選B 位移時(shí)間圖像切線斜率的絕對(duì)值表示質(zhì)點(diǎn)的速度的大小,斜率的正負(fù)表示速度的方向,根據(jù)題圖可知該質(zhì)點(diǎn)在T內(nèi)的速度先是反向加速再減速,接著正向加速再減速,B項(xiàng)正確。 2. (xx·上海高考)某小組在做“用單擺測(cè)定重力加速度”實(shí)驗(yàn)后,為進(jìn)一步探究,將單擺的輕質(zhì)細(xì)線改為剛性重桿。通過(guò)查資料得知,這樣做成的“復(fù)擺”做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期T=2π,式中Ic為由該擺決定的常量,m為擺的質(zhì)量,g為重力加速度,r為轉(zhuǎn)軸到重心C的距離。如圖(a),實(shí)驗(yàn)時(shí)在桿上不同位置打上多個(gè)小孔,將其中一個(gè)小孔穿在光滑水平軸O上,使桿做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),測(cè)量并記錄r和相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)周期T;然后將不同位置的孔穿在軸上重復(fù)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表,并測(cè)得擺的質(zhì)量m=0.50 kg。 r/m 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 T/s 2.11 2.14 2.20 2.30 2.43 2.64 (1)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出圖(b)所示的擬合直線,圖中縱軸表示______________。 (2)Ic的國(guó)際單位為_(kāi)_______,由擬合直線得到Ic的值為_(kāi)_________(保留到小數(shù)點(diǎn)后二位); (3)若擺的質(zhì)量測(cè)量值偏大,重力加速度g的測(cè)量值________。(選填:“偏大”、“偏小”或“不變”) 解析:(1)根據(jù)復(fù)擺的周期公式:T=2π?T2r=+題圖中縱坐標(biāo)表示T2r。 (2)根據(jù)關(guān)系式,利用單位關(guān)系可知Ic的國(guó)際單位為kg·m2;根據(jù)圖線可得斜率=3.68,而截距=1.25,解得Ic=0.17。 (3)本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理是通過(guò)圖線的斜率分析出的,與質(zhì)量無(wú)關(guān),所以質(zhì)量變化后,重力加速度的測(cè)量值不變。 答案:(1)T2r (2)kg·m2 0.17 (3)不變 3.(xx·重慶高考)一豎直懸掛的彈簧振子,下端裝有一記錄筆,在豎直面內(nèi)放置有一記錄紙。當(dāng)振子上下振動(dòng)時(shí),以速率v水平向左勻速拉動(dòng)記錄紙,記錄筆在紙上留下如圖所示的圖像。y1、y2、x0、2x0為紙上印跡的位置坐標(biāo)。由此圖求振動(dòng)的周期和振幅。 解析:由圖像可知,振子在一個(gè)周期內(nèi)沿x方向的位移為2x0,水平速度為v,故周期T=;又由圖像知2A=y(tǒng)1-y2,故振幅A=。 答案:周期為 振幅為 4.(xx·江蘇高考)在“探究單擺的周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)準(zhǔn)備好相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材后,把單擺從平衡位置拉開(kāi)一個(gè)很小的角度后釋放,同時(shí)按下秒表開(kāi)始計(jì)時(shí),當(dāng)單擺再次回到釋放位置時(shí)停止計(jì)時(shí),將記錄的這段時(shí)間作為單擺的周期。以上操作中有不妥之處,請(qǐng)對(duì)其中兩處加以改正。 解析:擺球的速度為零的位置不容易觀察,計(jì)時(shí)不準(zhǔn)確,為減小實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)在擺球通過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí);應(yīng)測(cè)量多次全振動(dòng)的時(shí)間,求周期的平均值,以減小實(shí)驗(yàn)誤差。 答案:①應(yīng)在擺球通過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí);②應(yīng)測(cè)量單擺多次全振動(dòng)的時(shí)間,再計(jì)算出周期的測(cè)量值。(或在單擺振動(dòng)穩(wěn)定后開(kāi)始計(jì)時(shí)) 5.(xx·安徽高考)在科學(xué)研究中,科學(xué)家常將未知現(xiàn)象同已知現(xiàn)象進(jìn)行比較,找出其共同點(diǎn),進(jìn)一步推測(cè)未知現(xiàn)象的特性和規(guī)律。法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵鲈谘芯慨惙N電荷的吸引力問(wèn)題時(shí),曾將扭秤的振動(dòng)周期與電荷間距離的關(guān)系類比單擺的振動(dòng)周期與擺球到地心距離的關(guān)系。已知單擺擺長(zhǎng)為l,引力常量為G,地球質(zhì)量為M,擺球到地心的距離為r,則單擺振動(dòng)周期T與距離r的關(guān)系式為( ) A.T=2πr B.T=2πr C.T= D.T=2πl(wèi) 解析:選B 單擺擺動(dòng)時(shí)的周期為T(mén)=2π,擺球在地球表面受到的萬(wàn)有引力等于重力,即G=mg,得g=,因此T=2πr,B項(xiàng)正確,A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 6.(xx·浙江高考)一位游客在千島湖邊欲乘坐游船,當(dāng)日風(fēng)浪較大,游船上下浮動(dòng)??砂延未?dòng)簡(jiǎn)化成豎直方向的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),振幅為20 cm,周期為3.0 s。當(dāng)船上升到最高點(diǎn)時(shí),甲板剛好與碼頭地面平齊。地面與甲板的高度差不超過(guò)10 cm時(shí),游客能舒服地登船。在一個(gè)周期內(nèi),游客能舒服登船的時(shí)間是( ) A.0.5 s B.0.75 s C.1.0 s D.1.5 s 解析:選C 由于振幅A為20 cm,振動(dòng)方程為y=A sin ωt(從游船位于平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),ω=),由于高度差不超過(guò)10 cm時(shí),游客能舒服登船,代入數(shù)據(jù)可知,在一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi),臨界時(shí)刻為t1=,t2=,所以在一個(gè)周期內(nèi)能舒服登船的時(shí)間為Δt=t2-t1==1.0 s,選項(xiàng)C正確。 第2節(jié) 機(jī)械波 1.(xx·上海高考)一列橫波沿水平放置的彈性繩向右傳播,繩上兩質(zhì)點(diǎn)A、B的平衡位置相距3/4波長(zhǎng),B位于A右方。t時(shí)刻A位于平衡位置上方且向上運(yùn)動(dòng),再經(jīng)過(guò)1/4周期,B位于平衡位置( ) A.上方且向上運(yùn)動(dòng) B.上方且向下運(yùn)動(dòng) C.下方且向上運(yùn)動(dòng) D.下方且向下運(yùn)動(dòng) 解析:選D B在A的右端,根據(jù)波的傳播方向可知,B的振動(dòng)落后A四分之三個(gè)周期,從t時(shí)刻后在經(jīng)過(guò)四分之一周期,A到達(dá)最高點(diǎn)的下方,此時(shí)B位于平衡位置的下方且向下運(yùn)動(dòng),D項(xiàng)正確。 2.(xx·海南高考)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播,a、b為x軸上的兩質(zhì)點(diǎn),平衡位置分別為x=0,x=xb(xb>0)。a點(diǎn)的振動(dòng)規(guī)律如圖所示,已知波速為v=10 m/s,在t=0.1 s時(shí),b點(diǎn)的位移為0.05 m,則下列判斷可能正確的是________。 A.波沿x軸正向傳播,xb=0.5 m B.波沿x軸正向傳播,xb=1.5 m C.波沿x軸負(fù)向傳播,xb=2.5 m D.波沿x軸負(fù)向傳播,xb=3.5 m 解析:由a點(diǎn)的振動(dòng)規(guī)律可知:波的振幅A=0.05 m,周期T=0.2 s,波長(zhǎng)λ=vT=2 m,若波沿x軸正向傳播,t=0.1 s時(shí)波形應(yīng)為圖甲所示。 甲 則xb=nλ+1.5 m (n=0,1,2,…),所以A錯(cuò)誤、B正確; 若波沿x軸負(fù)向傳播,t=0.1 s時(shí)波形應(yīng)為圖乙所示。 乙 則xb=nλ+0.5 m (n=0,1,2,…),所以C正確、D錯(cuò)誤。 答案:BC 3.(xx·全國(guó)卷Ⅰ)圖(a)為一列簡(jiǎn)諧橫波在t=2 s時(shí)的波形圖,圖(b)為媒質(zhì)中平衡位置在x=1.5 m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像,P是平衡位置為x=2 m的質(zhì)點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是________。 A.波速為0.5 m/s B.波的傳播方向向右 C.0~2 s時(shí)間內(nèi),P運(yùn)動(dòng)的路程為8 cm D.0~2 s時(shí)間內(nèi),P向y軸正方向運(yùn)動(dòng) E.當(dāng)t=7 s時(shí),P恰好回到平衡位置 解析:選ACE 根據(jù)圖像可知:該波的波長(zhǎng)λ=2 m,周期T=4 s,故波速v==0.5 m/s,A正確;從圖(b)中可知:x=1.5 m處的質(zhì)點(diǎn)在t=2 s時(shí),其在平衡位置沿y軸負(fù)向運(yùn)動(dòng),在圖(a)中,沿波的傳播方向,“下坡向上,上坡向下”,故該波的傳播方向向左,B錯(cuò)誤;0~2 s,P運(yùn)動(dòng)的路程s=·4A=8 cm,C正確;0~2 s,P從正向最大位移處運(yùn)動(dòng)到負(fù)向最大位移處,即沿y軸負(fù)向運(yùn)動(dòng),D錯(cuò)誤;當(dāng)t=7 s時(shí),P點(diǎn)從圖示(t=2 s)經(jīng)歷了5 s,即T,到達(dá)平衡位置,E正確。 4.(xx·全國(guó)卷Ⅱ)圖(a)為一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0.10 s時(shí)刻的波形圖,P是平衡位置在x=1.0 m處的質(zhì)點(diǎn),Q是平衡位置在x=4.0 m處的質(zhì)點(diǎn);圖(b)為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像。下列說(shuō)法正確的是________。 A.在t=0.10 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)Q向y軸正方向運(yùn)動(dòng) B.在t=0.25 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)P的加速度方向與y軸正方向相同 C.從t=0.10 s到t=0.25 s,該波沿x軸負(fù)方向傳播了6 m D.從t=0.10 s到t=0.25 s,質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程為30 cm E.質(zhì)點(diǎn)Q簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y=0.10sin 10πt(國(guó)際單位制) 解析:選BCE 由振動(dòng)圖像可知,在t=0.10 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)Q向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;結(jié)合波形圖及質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向與波的傳播方向的“上坡下、下坡上”規(guī)律可知,波沿x軸負(fù)方向傳播,題圖(a)中質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)Δt=0.25 s-0.10 s=0.15 s=T時(shí)間,位移變?yōu)樨?fù)值,即此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的加速度方向沿y軸正方向,B項(xiàng)正確;波在T時(shí)間內(nèi)沿x軸負(fù)方向傳播λ=6 m,C項(xiàng)正確;任意質(zhì)點(diǎn)在半個(gè)周期內(nèi)通過(guò)的路程為2倍振幅,即20 cm,從平衡位置或最大位移處開(kāi)始,T時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程等于振幅,而題圖(a)中質(zhì)點(diǎn)P在半個(gè)周期后,已經(jīng)過(guò)平衡位置并向負(fù)的最大位移處運(yùn)動(dòng),T時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程小于振幅,所以D項(xiàng)錯(cuò)誤;由振動(dòng)圖像,質(zhì)點(diǎn)Q的振幅A=10 cm=0.10 m,周期為0.2 s,ω==10π rad/s,所以其運(yùn)動(dòng)表達(dá)式為y=Asin ωt=0.10sin 10πt m,E項(xiàng)正確。 5.(xx·大綱卷)兩列振動(dòng)方向相同、振幅分別為A1和A2的相干簡(jiǎn)諧橫波相遇。下列說(shuō)法正確的是( ) A.波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅為|A1-A2| B.波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移始終為A1+A2 C.波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的位移總是小于波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的位移 D.波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅一定大于波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅 解析:選AD 空間某一質(zhì)點(diǎn)的位移等于兩列波同時(shí)在該點(diǎn)引起位移的矢量和,對(duì)于相干波源在某一點(diǎn)是加強(qiáng)點(diǎn),說(shuō)明兩列波在該點(diǎn)振動(dòng)方向始終一致,但該質(zhì)點(diǎn)的位移不是始終不變的,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;波峰和波谷相遇處的點(diǎn)是減弱點(diǎn),兩列波在該點(diǎn)振動(dòng)方向始終相反,但其合位移不一定總小于加強(qiáng)點(diǎn)的位移,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;加強(qiáng)點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)的振幅為A1+A2,減弱點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)的振幅為|A1-A2|,選項(xiàng)A、D正確。 6.(xx·北京高考)一簡(jiǎn)諧機(jī)械橫波沿x軸正方向傳播,波長(zhǎng)為λ,周期為T(mén)。t=0時(shí)刻的波形如圖甲所示,a、b是波上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)。圖乙是波上某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像。下列說(shuō)法中正確的是( ) A.t=0時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的速度比質(zhì)點(diǎn)b的大 B.t=0時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的加速度比質(zhì)點(diǎn)b的小 C.圖乙可以表示質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng) D.圖乙可以表示質(zhì)點(diǎn)b的振動(dòng) 解析:選D 根據(jù)題圖甲所示的波動(dòng)圖像,由于波沿x軸正方向傳播,t=0時(shí)刻a點(diǎn)速度為零,b點(diǎn)速度最大,即t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的速度比質(zhì)點(diǎn)b的速度小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由于t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a位移最大,所受回復(fù)力最大,加速度最大,質(zhì)點(diǎn)b處于平衡位置,位移為零,回復(fù)力為零,加速度為零,所以t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的加速度比質(zhì)點(diǎn)b的大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。根據(jù)題圖甲所示的波動(dòng)圖像,由于波沿x軸正方向傳播,t=0時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)a從正的最大位移處向下運(yùn)動(dòng),質(zhì)點(diǎn)b從平衡位置向下運(yùn)動(dòng),所以題圖乙可以表示質(zhì)點(diǎn)b的振動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。 7.(xx·天津高考)平衡位置處于坐標(biāo)原點(diǎn)的波源S在y軸上振動(dòng),產(chǎn)生頻率為50 Hz的簡(jiǎn)諧橫波向x軸正、負(fù)兩個(gè)方向傳播,波速均為100 m/s。平衡位置在x軸上的P、Q兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)隨波源振動(dòng)著,P、Q的x軸坐標(biāo)分別為xP=3.5 m、xQ=-3 m。當(dāng)S位移為負(fù)且向-y方向運(yùn)動(dòng)時(shí),P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的( ) A.位移方向相同、速度方向相反 B. 位移方向相同、速度方向相同 C.位移方向相反、速度方向相反 D. 位移方向相反、速度方向相同 解析:選D 由題可知,波動(dòng)周期為T(mén)== s=0.02 s,波長(zhǎng)λ= vT=2 m,則xS Q=3 m=1λ,因此Q質(zhì)點(diǎn)與S質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)完全相反,當(dāng)S質(zhì)點(diǎn)位移為負(fù),且向-y方向運(yùn)動(dòng)時(shí),Q質(zhì)點(diǎn)的位移為正,且向+y方向運(yùn)動(dòng),兩質(zhì)點(diǎn)位移大小相等;xSP=3.5 m=1λ,則P質(zhì)點(diǎn)的位移也一定為負(fù),但沿+y方向運(yùn)動(dòng),位移大小與S質(zhì)點(diǎn)的位移不一定相等,因此P質(zhì)點(diǎn)和Q質(zhì)點(diǎn)的位移方向相反,速度方向相同,D項(xiàng)正確,A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤。 8.(xx·山東高考)一列簡(jiǎn)諧橫波沿直線傳播,以波源O由平衡位置開(kāi)始振動(dòng)為計(jì)時(shí)零點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)圖像如圖所示,已知O,A的平衡位置相距0.9 m。以下判斷正確的是________。(雙選,填正確答案標(biāo)號(hào)) a.波長(zhǎng)為1.2 m b.波源起振方向沿y軸正方向 c.波速大小為0.4 m/s d.質(zhì)點(diǎn)A的動(dòng)能在t=4 s時(shí)最大 解析:選ab 由于以波源開(kāi)始振動(dòng)為計(jì)時(shí)起點(diǎn),因此波傳到A點(diǎn)需要的時(shí)間由題圖可以看出為3 s,已知O、A兩點(diǎn)平衡位置的距離為0.9 m,根據(jù)v=可求得波的傳播速度為0.3 m/s,再根據(jù)波長(zhǎng)公式λ=vT可求得波長(zhǎng)為1.2 m,因此選項(xiàng)a正確,選項(xiàng)c錯(cuò)誤;由于A點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)的方向沿著y軸正方向,因此波源的起振方向也是沿著y軸正方向,故選項(xiàng)b正確;質(zhì)點(diǎn)A在t=4 s時(shí)處在最大位移處,因此動(dòng)能最小,所以選項(xiàng)d錯(cuò)誤。 9.(xx·安徽高考)一簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正向傳播,圖甲是t=0時(shí)刻的波形圖,圖乙是介質(zhì)中某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像,則該質(zhì)點(diǎn)的x坐標(biāo)值合理的是( ) A.0.5 m B.1.5 m C.2.5 m D.3.5 m 解析:選C 由振動(dòng)圖像可知,t=0時(shí)刻該質(zhì)點(diǎn)的位移為負(fù)值,且沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),由波形圖可知,t=0時(shí)刻,x=0.5 m、3.5 m處的質(zhì)點(diǎn)位移為正,可知A、D項(xiàng)錯(cuò)誤;由“上下坡法”可知,t=0時(shí)刻x=1.5 m處的質(zhì)點(diǎn)正沿y軸正方向運(yùn)動(dòng),因此B項(xiàng)錯(cuò)誤;2.5 m處的質(zhì)點(diǎn)正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),C項(xiàng)正確。 10.(xx·福建高考)在均勻介質(zhì)中,一列沿x軸正向傳播的橫波,其波源O在第一個(gè)周期內(nèi)的振動(dòng)圖像如圖所示,則該波在第一個(gè)周期末的波形圖是( ) 解析:選D 根據(jù)題圖,t=0時(shí)刻,波源經(jīng)平衡位置向下運(yùn)動(dòng),而波形圖中,質(zhì)點(diǎn)的起振方向均與波源開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的方向相同,根據(jù)波的傳播過(guò)程中,“上坡下、下坡上”規(guī)律可知,波形圖中剛剛開(kāi)始振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)處于“上坡”位置,A、C項(xiàng)錯(cuò);由振動(dòng)圖像知,前半個(gè)周期振幅較小,故波形圖中距波源較遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)的振幅較小,B項(xiàng)錯(cuò),D項(xiàng)對(duì)。 11.(xx·四川高考)如圖所示,甲為t=1 s時(shí)某橫波的波形圖像,乙為該波傳播方向上某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像,距該質(zhì)點(diǎn)Δx=0.5 m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像可能是( ) 解析:選A 根據(jù)振動(dòng)與波動(dòng)的關(guān)系解決問(wèn)題。 (a) (法一)若波沿+x方向傳播,則t=0時(shí)的波形圖如圖(a)虛線所示,則質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像為題中乙圖所示。距P點(diǎn)0.5 m的質(zhì)點(diǎn)的位移y>0,且向下運(yùn)動(dòng),或y<0,且向上運(yùn)動(dòng);若波沿-x方向傳播,則t=0時(shí)的波形圖如圖(a)虛線所示,則質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像為題中乙圖所示。距Q點(diǎn)0.5 m的質(zhì)點(diǎn)的位移y<0,且向上運(yùn)動(dòng),或y>0,且向下運(yùn)動(dòng)。所以選項(xiàng)A正確。 (法二)根據(jù)波形圖像可得波長(zhǎng)λ=2 m,根據(jù)振動(dòng)圖像可得周期T=2 s。兩質(zhì)點(diǎn)之間的距離Δx=0.5 m=λ。根據(jù)振動(dòng)和波動(dòng)之間的關(guān)系,則另一質(zhì)點(diǎn)相對(duì)該質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)延遲T,如圖(b)所示,或者提前T,如圖(c)所示。符合條件的只有選項(xiàng)A。 第3節(jié) 光的折射 全反射 1.(xx·海南高考)如圖,矩形ABCD為一水平放置的玻璃磚的截面,在截面所在平面內(nèi)有一細(xì)束激光照射玻璃磚,入射點(diǎn)距底面的高度為h,反射光線和折射光線與底面所在平面的交點(diǎn)到AB的距離分別為l1和l2,在截面所在平面內(nèi),改變激光束在AB面上入射點(diǎn)的高度和入射角的大小,當(dāng)折射光線與底面的交點(diǎn)到AB的距離為l3時(shí),光線恰好不能從底面射出,求此時(shí)入射點(diǎn)距離底面的高度H。 解析:設(shè)玻璃磚的折射率為n,入射角和反射角為θ1,折射角為θ2,由光的折射定律 n= 根據(jù)幾何關(guān)系,有 sin θ1= sin θ2= 因此求得n= 根據(jù)題意,折射光線在某一點(diǎn)剛好無(wú)法從底面射出,此時(shí)發(fā)生全反射,設(shè)在底面發(fā)生全反射時(shí)的入射角為θ3, 有sin θ3= 由幾何關(guān)系得sin θ3= 解得H=l3 答案:l3 2. (xx·全國(guó)卷Ⅰ)一個(gè)半圓柱形玻璃磚,其橫截面是半徑為R的半圓,AB為半圓的直徑,O為圓心,如圖所示。玻璃的折射率為n=。 (i)一束平行光垂直射向玻璃磚的下表面,若光線到達(dá)上表面后,都能從該表面射出,則入射光束在AB上的最大寬度為多少? (ii)一細(xì)束光線在O點(diǎn)左側(cè)與O相距R處垂直于AB從下方入射,求此光線從玻璃磚射出點(diǎn)的位置。 解析:(i)在O點(diǎn)左側(cè),設(shè)從E點(diǎn)射入的光線進(jìn)入玻璃磚后在上表面的入射角恰好等于全反射的臨界角θ,則OE區(qū)域的入射光線經(jīng)上表面折射后都能從玻璃磚射出,如圖甲所示。由全反射條件有 甲 sin θ= ① 由幾何關(guān)系有OE=Rsin θ ② 由對(duì)稱性可知,若光線都能從上表面射出,光束的寬度最大為l=2OE③ 聯(lián)立①②③式,代入已知數(shù)據(jù)得l=R④ (ii)設(shè)光線在距O點(diǎn)R的C點(diǎn)射入后,在上表面的入射角為α,由幾何關(guān)系及①式和已知條件得 α=60°>θ ⑤ 光線在玻璃磚內(nèi)會(huì)發(fā)生三次全反射,最后由G點(diǎn)射出,如圖乙所示。由反射定律和幾何關(guān)系得 乙 OG=OC=R ⑥ 射到G點(diǎn)的光有一部分被反射,沿原路返回到達(dá)C點(diǎn)射出。 答案:(i) R (ii)見(jiàn)解析 3.(xx·全國(guó)卷Ⅱ)一厚度為h的大平板玻璃水平放置,其下表面貼有一半徑為r的圓形發(fā)光面。在玻璃板上表面放置一半徑為R的圓紙片,圓紙片與圓形發(fā)光面的中心在同一豎直線上。已知圓紙片恰好能完全遮擋住從圓形發(fā)光面發(fā)出的光線(不考慮反射),求平板玻璃的折射率。 解析:如圖,考慮從圓形發(fā)光面邊緣的A點(diǎn)發(fā)出的一條光線,假設(shè)它斜射到玻璃上表面的A′點(diǎn)發(fā)生折射,根據(jù)折射定律有 nsin θ=sin α ① 式中,n是玻璃的折射率,θ是入射角,α是折射角?,F(xiàn)假設(shè)A′恰好在紙片邊緣。由題意,在A′點(diǎn)剛好發(fā)生全反射,故 α= ② 設(shè)AA′線段在玻璃上表面的投影長(zhǎng)為L(zhǎng),由幾何關(guān)系有 sin θ= ③ 由題意,紙片的半徑應(yīng)為R=L+r ④ 聯(lián)立以上各式得n= ⑤ 答案: 4.(xx·北京高考)以往,已知材料的折射率都為正值(n>0)?,F(xiàn)已有針對(duì)某些電磁波設(shè)計(jì)制作的人工材料,其折射率可以為負(fù)值(n<0),稱為負(fù)折射率材料。位于空氣中的這類材料,入射角i與折射角r依然滿足=n,但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)(此時(shí)折射角取負(fù)值)?,F(xiàn)空氣中有一上下表面平行的負(fù)折射率材料,一束電磁波從其上表面射入,下表面射出。若該材料對(duì)此電磁波的折射率n=-1,正確反映電磁波穿過(guò)該材料的傳播路徑的示意圖是( ) 解析:選B 根據(jù)題述該材料的折射率n=-1,由折射定律可知,入射角和折射角相等,且處于法線的同側(cè),所以正確反映電磁波穿過(guò)該材料的傳播路徑的示意圖是圖B。 5.(xx·重慶高考)打磨某剖面如圖所示的寶石時(shí),必須將OP、OQ邊與軸線的夾角θ切割在θ1<θ<θ2的范圍內(nèi),才能使從MN邊垂直入射的光線,在OP邊和OQ邊都發(fā)生全反射(僅考慮如圖所示的光線第一次射到OP邊并反射到OQ邊后射向MN邊的情況),則下列判斷正確的是( ) A.若θ>θ2,光線一定在OP邊發(fā)生全反射 B.若θ>θ2,光線會(huì)從OQ邊射出 C.若θ<θ1,光線會(huì)從OP邊射出 D.若θ<θ1,光線會(huì)在OP邊發(fā)生全反射 解析:選D 題圖中,要使光線可在OP邊發(fā)生全反射,圖中光線在OP邊上的入射角大于90°-θ2。從OP邊上反射到OQ邊的光線,入射角大于90°-(180°-3θ1)=3θ1-90°可使光線在OQ邊上發(fā)生全反射。若θ>θ2,光線不能在OP邊上發(fā)生全反射;若θ<θ1,光線不能在OQ邊上發(fā)生全反射,綜上所述,選項(xiàng)D正確。 6.(xx·山東高考)如圖,三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面,O為BC邊的中點(diǎn),位于截面所在平面內(nèi)的一束光線自O(shè)以角i入射,第一次到達(dá)AB邊恰好發(fā)生全反射。已知θ=15°,BC邊長(zhǎng)為2L,該介質(zhì)的折射率為。求: (ⅰ)入射角i; (ⅱ)從入射到發(fā)生第一次全反射所用的時(shí)間 (設(shè)光在真空中的速度為c,可能用到:sin 75°=或tan 15°=2-)。 解析:(ⅰ)根據(jù)全反射規(guī)律可知,光線在AB面上P點(diǎn)的入射角等于臨界角C,由折射定律得 sin C= ① 代入數(shù)據(jù)得 C=45° ② 設(shè)光線在BC面上的折射角為r,由幾何關(guān)系得 r=30° ③ 由折射定律得 n= ④ 聯(lián)立③④式,代入數(shù)據(jù)得 i=45° ⑤ (ⅱ)在△OPB中,根據(jù)正弦定理得 = ⑥ 設(shè)所用時(shí)間為t,光線在介質(zhì)中的速度為v,得 =vt ⑦ 又v= ⑧ 聯(lián)立⑥⑦⑧式,代入數(shù)據(jù)得 t=L ⑨ 答案:見(jiàn)解析 7.(xx·江蘇高考)Morpho蝴蝶的翅膀在陽(yáng)光的照射下呈現(xiàn)出閃亮耀眼的藍(lán)色光芒,這是因?yàn)楣庹丈涞匠岚虻镊[片上發(fā)生了干涉。電子顯微鏡下鱗片結(jié)構(gòu)的示意圖如圖所示。一束光以入射角i從a點(diǎn)入射,經(jīng)過(guò)折射和反射后從b點(diǎn)出射。設(shè)鱗片的折射率為n,厚度為d,兩片之間空氣層厚度為h。取光在空氣中的速度為c,求光從a到b所需的時(shí)間t。 解析:設(shè)光在鱗片中的折射角為γ, 由折射定律得sin i=nsin γ 在鱗片中傳播的路程l1=,傳播速度v=,傳播時(shí)間t1= 解得t1= 同理,在空氣中的傳播時(shí)間t2= 則t=t1+t2=+ 答案:見(jiàn)解析 8.(xx·福建高考)如圖,一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚,O點(diǎn)為該玻璃磚截面的圓心,下圖能正確描述其光路的是( ) 解析:選A 光只有從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)且入射角大于全反射臨界角時(shí)才會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象,而玻璃相對(duì)于空氣是光密介質(zhì),故B項(xiàng)錯(cuò);由折射定律可知,光由空氣射入玻璃,入射角大于折射角,D項(xiàng)錯(cuò);由光路可逆原理可知,光由玻璃射入空氣,入射角小于折射角,C項(xiàng)錯(cuò),故A項(xiàng)對(duì)。 9.(xx·四川高考)如圖所示,口徑較大、充滿水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發(fā)光小球,則( ) A.小球必須位于缸底中心才能從側(cè)面看到小球 B.小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出 C.小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后頻率變大 D.小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后傳播速度變大 解析:選D 根據(jù)光的傳播規(guī)律解決問(wèn)題。 發(fā)光小球沿水平方向發(fā)出的光,均能射出玻璃缸,不發(fā)生全反射,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;小球發(fā)出的光射到水面上時(shí),當(dāng)入射角大于等于臨界角時(shí),會(huì)發(fā)生全反射,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;光的頻率由光源決定,光由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),光的頻率不變,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)n=,光在水中的傳播速度較小,選項(xiàng)D正確。 第4節(jié) 光的波動(dòng)性 電磁波 相對(duì)論 1. (xx·上海高考)如圖,在“觀察光的衍射現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中,保持縫到光屏的距離不變,增加縫寬,屏上衍射條紋間距將________(選填:“增大”“減小”或“不變”);該現(xiàn)象表明,光沿直線傳播只是一種近似規(guī)律,只有在__________________________________ 情況下,光才可以看作是沿直線傳播的。 解析:根據(jù)條紋間距由d、L和波長(zhǎng)決定可知,增加縫寬,可以使條紋間距離減?。还庥龅秸系K物時(shí),當(dāng)障礙物的尺寸與波長(zhǎng)接近時(shí),會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,當(dāng)障礙物較大時(shí),光近似沿直線傳播。 答案:減小 光的波長(zhǎng)比障礙物小得多 2.(xx·上海高考)下列電磁波中,波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是( ) A.無(wú)線電波 B.紅外線 C.紫外線 D.γ射線 解析:選A 題中電磁波按照波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短的順序,依次是:無(wú)線電波、紅外線、紫外線、γ射線,故選A。 3.(xx·大綱卷)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,一鈉燈發(fā)出的波長(zhǎng)為589 nm的光,在距雙縫1.00 m的屏上形成干涉圖樣。圖樣上相鄰兩明紋中心間距為0.350 cm,則雙縫的間距為( ) A.2.06×10-7 m B.2.06×10-4 m C.1.68×10-4 m D.1.68×10-3 m 解析:選C 根據(jù)雙縫干涉圖樣的相鄰兩明條紋間距公式Δx=λ ,可得:d=λ= m=1.68×10-4m,選項(xiàng)C正確,ABD錯(cuò)誤。 4.(xx·江蘇高考)某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn),在屏上觀察到圖(甲)所示的條紋,僅改變一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后,觀察到的條紋如圖(乙)所示。他改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是________。 A.減小光源到單縫的距離 B.減小雙縫之間的距離 C.減小雙縫到光屏之間的距離 D.換用頻率更高的單色光源 解析:選B 根據(jù)條紋間距公式Δx=λ可知,若增大條紋間距,可以采取的措施有:換用波長(zhǎng)更長(zhǎng)、頻率更低的單色光源,減小雙縫間的距離d,增大雙縫到屏的距離l,故選項(xiàng)B正確。 5.(xx·浙江高考)關(guān)于下列光學(xué)現(xiàn)象,說(shuō)法正確的是( ) A.水中藍(lán)光的傳播速度比紅光快 B.光從空氣射入玻璃時(shí)可能發(fā)生全反射 C.在岸邊觀察前方水中的一條魚(yú),魚(yú)的實(shí)際深度比看到的要深 D.分別用藍(lán)光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),用紅光時(shí)得到的條紋間距更寬 解析:選CD 光在介質(zhì)中的傳播速度v=c/n,其中n是折射率,由于水對(duì)藍(lán)光的折射率大于水對(duì)紅光的折射率,所以在水中藍(lán)光傳播速度比紅光慢,A錯(cuò)誤;光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí),才有可能發(fā)生全反射,B錯(cuò)誤;視深h和實(shí)際深度H的關(guān)系為h=,所以魚(yú)的實(shí)際深度比看到的要深,C正確;雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中條紋間距Δx=λ,由于紅光波長(zhǎng)大于藍(lán)光波長(zhǎng),所以用紅光時(shí)得到的條紋間距更寬,D正確。 6.(xx·四川高考)電磁波已廣泛運(yùn)用于很多領(lǐng)域。下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法符合實(shí)際的是( ) A.電磁波不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象 B.常用的遙控器通過(guò)發(fā)出紫外線脈沖信號(hào)來(lái)遙控電視機(jī) C.根據(jù)多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度 D.光在真空中運(yùn)動(dòng)的速度在不同慣性系中測(cè)得的數(shù)值可能不同 解析:選C 根據(jù)電磁波的特點(diǎn)解題。 干涉、衍射是波所特有的現(xiàn)象,所以電磁波能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;常用的遙控器是通過(guò)發(fā)出紅外線來(lái)遙控電視機(jī)的,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;利用多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)地球的速度,選項(xiàng)C正確;根據(jù)光速不變?cè)?,在不同的慣性系中,光速是相同的,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 7.(xx·四川理綜)下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法,正確的是( ) A.電磁波只能在真空中傳播 B.電場(chǎng)隨時(shí)間變化時(shí)一定產(chǎn)生電磁波 C.做變速運(yùn)動(dòng)的電荷會(huì)在空間產(chǎn)生電磁波 D.麥克斯韋第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在 解析:選C 本題考查有關(guān)電磁波的相關(guān)知識(shí),意在考查考生的識(shí)記、理解分析綜合能力。雖然電磁波在傳播過(guò)程中不需要介質(zhì),但并不是只能在真空中傳播,故A選項(xiàng)錯(cuò)誤;產(chǎn)生電磁波需要一定的條件,當(dāng)電場(chǎng)隨時(shí)間做周期性變化時(shí)才可能產(chǎn)生電磁波,故B選項(xiàng)錯(cuò)誤;做變速運(yùn)動(dòng)的電荷周圍會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),其周圍空間可能會(huì)產(chǎn)生電磁波,故C選項(xiàng)正確;麥克斯韋只是預(yù)言了電磁波的存在,是赫茲第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在,故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 8.(xx·四川理綜)迄今發(fā)現(xiàn)的二百余顆太陽(yáng)系外行星大多不適宜人類居住,繞恒星“Gliese581”運(yùn)行的行星“G1- 58lc”卻很值得我們期待。該行星的溫度在0℃到40℃之間、質(zhì)量是地球的6倍、直徑是地球的1.5倍、公轉(zhuǎn)周期為13個(gè)地球日?!癎liese581”的質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量的0.31倍。設(shè)該行星與地球均視為質(zhì)量分布均勻的球體,繞其中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則( ) A.在該行星和地球上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度相同 B.如果人到了該行星,其體重是地球上的2倍 C.該行星與“Gliese581”的距離是日地距離的 倍 D.由于該行星公轉(zhuǎn)速率比地球大,地球上的米尺如果被帶上該行星,其長(zhǎng)度一定會(huì)變短 解析:選B 本題考查天體運(yùn)動(dòng)、相對(duì)論的相關(guān)知識(shí),意在考查考生的理解、分析、計(jì)算等綜合能力。根據(jù)萬(wàn)有引力定律、牛頓第二定律和星球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力提供衛(wèi)星繞星球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力可得=m,解得v=,又根據(jù)所給已知量可得,在“Gl-581c”行星上發(fā)射人造衛(wèi)星的第一宇宙速度是在地球上發(fā)射人造衛(wèi)星的第一宇宙速度的2倍,故A選項(xiàng)錯(cuò)誤;由于在星球表面附近(忽略星球的自轉(zhuǎn))星球?qū)ξ矬w的重力等于星球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力,即mg=,又根據(jù)所給已知量可得,在“Gl-581c”行星上人的體重是在地球上的2倍,故B選項(xiàng)正確;根據(jù)萬(wàn)有引力提供行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力可得=m()2r,又根據(jù)所給數(shù)據(jù)可得,“Gl-581c”行星與“Gliese581”恒星的距離是日地距離的 倍,故C選項(xiàng)錯(cuò)誤;雖然“Gl-581c”行星的公轉(zhuǎn)速率大于地球的公轉(zhuǎn)速率,但其速率遠(yuǎn)小于光速,“尺縮效應(yīng)”可以忽略,此外,即使其速率接近光速,還要看米尺在行星上怎么放置,如果是垂直速度方向放置,米尺的長(zhǎng)度不變,尺的縮短效應(yīng)只有在沿速度方向才有,故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 9.(xx·江蘇)如圖所示,兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行,相對(duì)地面的速度均為v(v接近光速c)。地面上測(cè)得它們相距為L(zhǎng),則A測(cè)得兩飛船間的距離________(選填“大于”“等于”或“小于”)L。當(dāng)B向A發(fā)出一光信號(hào),A測(cè)得該信號(hào)的速度為_(kāi)_______。 解析:本題考查相對(duì)論中長(zhǎng)度的相對(duì)性及光速不變?cè)?,意在考查考生?duì)相對(duì)論的理解能力。A、B相對(duì)靜止,A、B相對(duì)于地面上的人是運(yùn)動(dòng)的,因此地面上的人測(cè)得的長(zhǎng)度短,A測(cè)得的長(zhǎng)度大于L。由于光速在任何慣性參考系中都不變,因此A測(cè)得的光信號(hào)的速度為c。 答案:大于 c(或光速) 10.(xx·浙江理綜)為了測(cè)量?jī)?chǔ)罐中不導(dǎo)電液體的高度,將與儲(chǔ)罐外殼絕緣的兩塊平行金屬板構(gòu)成的電容器C置于儲(chǔ)罐中,電容器可通過(guò)開(kāi)關(guān)S與線圈L或電源相連,如圖所示。當(dāng)開(kāi)關(guān)從a撥到b時(shí),由L與C構(gòu)成的回路中產(chǎn)生的周期T=2π的振蕩電流。當(dāng)罐中液面上升時(shí)( ) A.電容器的電容減小 B.電容器的電容增大 C.LC回路的振蕩頻率減小 D.LC回路的振蕩頻率增大 解析:當(dāng)罐中的液面上升時(shí),電容器極板間的介電常數(shù)變大,由平行板電容器的電容公式知,電容增大,則選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;由LC回路周期公式知,振蕩周期增大,振蕩頻率減小,則選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。 答案:BC 11.(2011·江蘇)如圖所示,沿平直鐵路線有間距相等的三座鐵塔 A、B和 C.假想有一列車沿 AC 方向以接近光速行駛,當(dāng)鐵塔 B 發(fā)出一個(gè)閃光,列車上的觀測(cè)者測(cè)得 A、C 兩鐵塔被照亮的順序是________. A.同時(shí)被照亮 B. A 先被照亮 C.C 先被照亮 D.無(wú)法判斷 解析:火車上的觀察者以火車為參考系,那么燈塔A、B、C均沿向CA方向運(yùn)動(dòng).B發(fā)出的光向A、C傳播的過(guò)程中,A是遠(yuǎn)離光線運(yùn)動(dòng)的,C是向著光線運(yùn)動(dòng)的,所以在火車上的觀察者看來(lái),光線先傳播到C,即C先被照亮,C正確. 答案:C 12.(xx·北京理綜)屬于狹義相對(duì)論基本假設(shè)的是:在不同的慣性系中( ) A.真空中光速不變 B.時(shí)間間隔具有相對(duì)性 C.物體的質(zhì)量不變 D.物體的能量與質(zhì)量成正比 解析:本題考查物理學(xué)史.意在考查考生是否了解物理發(fā)展史以及物理學(xué)家探索物理規(guī)律的基本思路.本題不是簡(jiǎn)單的判斷哪句說(shuō)法正確,而是判斷“基本假設(shè)”說(shuō)法是否正確,選項(xiàng)A正確. 答案:A- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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