高考物理试题分类汇编及答案解析《选修34》.docx

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高考物理试题分类汇编及答案解析《选修34》

选修3—4

1．【2017·天津卷】手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播，示意如图。

绳上有另一质点P，且O、P的平衡位置间距为L。

t=0时，O位于最高点，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是

A．该简谐波是纵波B．该简谐波的最大波长为2L

C．

时，P在平衡位置上方D．

时，P的速度方向竖直向上

【答案】C

【考点定位】机械振动和机械波

【名师点睛】本题应注意波的周期性，要从波长入手。

2．【2017·北京卷】某弹簧振子沿x轴的简谐运动图象如图所示，下列描述正确的是

A．t=1s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值

B．t=2s时，振子的速度为负，加速度为正的最大值

C．t=3s时，振子的速度为负的最大值，加速度为零

D．t=4s时，振子的速度为正，加速度为负的最大值

【答案】A

【考点定位】振动图象

【名师点睛】根据振动图象判断质点振动方向的方法：

沿着时间轴看去，“上坡”段质点向上振动，“下坡”段质点向下振动。

3．【2017·新课标Ⅲ卷】（5分）如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t=0时的波形图，虚线为t=0.5s时的波形图。

已知该简谐波的周期大于0.5s。

关于该简谐波，下列说法正确的是_______（填正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分）。

A．波长为2mB．波速为6m/sC．频率为1.5Hz

D．t=1s时，x=1m处的质点处于波峰

E．t=2s时，x=2m处的质点经过平衡位置

【答案】BCE

【解析】由波形图可知，波长为4m，A错误；实线为t=0时的波形图，虚线为t=0.5s时的波形图，波沿x轴正方向传播，又该波的周期大于0.5s，则0~0.5s时间内波传播的距离

，

，故周期

，频率为1.5Hz，波速

，BC正确；由

，t=0时，x=1m处的质点在波峰位置，t=1时，该质点应该在平衡位置向上振动，D错误；由

，t=0时，x=2m处的质点在平衡位置，t=2s时，该质点同样经过平衡位置，E正确。

【考点定位】机械波的传播、质点的振动

【名师点睛】本题知道两个时刻的波形，可以运用波形的平移法分析波传播的最短距离，要理解“该简谐波的周期大于0.5s”表达的意义。

4．【2017·江苏卷】野生大象群也有自己的“语言”．研究人员录下象群“语言”交流时发出的声音，发现以2倍速度快速播放时，能听到比正常播放时更多的声音．播放速度变为原来的2倍时，播出声波的___________（选填“周期”或“频率”）也变为原来的2倍，声波的传播速度____________（选填“变大”、“变小”或“不变”）．

【答案】频率不变

【考点定位】机械波频率波速

【名师点睛】机械波在传播的过程中，传播的速度由介质决定，而频率由波源决定．

5．【2017·新课标Ⅰ卷】（5分）如图（a），在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1（0，4）和S2（0，–2）。

两波源的振动图线分别如图（b）和图（c）所示，两列波的波速均为1.00m/s。

两列波从波源传播到点A（8，–2）的路程差为________m，两列波引起的点B（4，1）处质点的振动相互__________（填“加强”或“减弱”），点C（0，0.5）处质点的振动相互__________（填“加强”或“减弱”）。

【答案】2减弱加强

【解析】由几何关系可知AS1=10m，AS2=8m，所以波程差为2m；同理可求BS1–BS2=0，为波长整数倍，由振动图象知两振源振动方向相反，故B点为振动减弱点，CS1–CS2=1m，波长

，所以C点振动加强。

【考点定位】波的叠加、干涉

【名师点睛】本题只要考查产生两列波相遇处是加强或减弱的条件，尤其小心两波源振动的方向是相反的，即振动步调相反，刚好颠倒过来。

6．【2017·北京卷】如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光。

如果光束b是蓝光，则光束a可能是

A．红光B．黄光C．绿光D．紫光

【答案】D

【考点定位】光的折射

【名师点睛】由教材中白光通过三棱镜时发生色散的演示实验可知，光线在进入棱镜前后偏折角度越大，棱镜对该光的折射率越大，该光的频率越大。

7．【2017·天津卷】明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：

“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。

如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是

A．若增大入射角i，则b光先消失

B．在该三棱镜中a光波长小于b光

C．a光能发生偏振现象，b光不能发生

D．若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低

【答案】D

【考点定位】光的折射，全反射，几何光学

【名师点睛】本题考查的知识点较多，涉及光的折射、全反射、光电效应方程、折射率与波长的关系、横波和纵波的概念等，解决本题的关键是能通过光路图判断出两种光的折射率的关系，并能熟练利用几何关系。

8．【2017·北京卷】物理学原理在现代科技中有许多重要应用。

例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。

如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。

两天线同时都发出波长为λ1和λ2的无线电波。

飞机降落过程中，当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。

下列说法正确的是

A．天线发出的两种无线电波必须一样强

B．导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉

C．两种无线电波在空间的强弱分布稳定

D．两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合

【答案】C

【解析】由于两无线电波波源对称分布在跑道两侧，两种波长的无线电波各自发生干涉，在跑道处干涉均加强，两种无线电波各自在空间的强弱分布稳定，但不重合，当接收到的λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。

由题意，天线发出的两种无线电波不必一样强，A错误；导航利用了两种波长的无线电波各自的稳定干涉，B错误；若两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合，则接收到λ1和λ2的信号都保持最强的位置，不一定在跑道上，D错误；故选C。

【考点定位】波的干涉

【名师点睛】波长相等的两列波可以产生稳定的干涉，类似双缝干涉实验，在两波源连线的中垂线上干涉始终加强（波程差为零）。

9．【2017·江苏卷】接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有___________．

（A）飞船上的人观测到飞船上的钟较快

（B）飞船上的人观测到飞船上的钟较慢

（C）地球上的人观测到地球上的钟较快

（D）地球上的人观测到地球上的钟较慢

【答案】AC

【考点定位】狭义相对论

【名师点睛】本题主要考查狭义相对论时间间隔的相对性，注意运动的相对的，飞船相对地球高速运动，地球也相对飞船高速运动．

10．【2017·新课标Ⅱ卷】（5分）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。

若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是________（选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）。

A．改用红色激光B．改用蓝色激光

C．减小双缝间距D．将屏幕向远离双缝的位置移动

E．将光源向远离双缝的位置移动

【答案】ACD

【考点定位】双缝干涉

【名师点睛】此题考查双缝干涉中条纹间距的影响因素；关键是理解实验原理，知道干涉条纹间距的表达式

，题目较简单。

11．【2017·江苏卷】人的眼球可简化为如图所示的模型，折射率相同、半径不同的两个球体共轴，平行光束宽度为D，对称地沿轴线方向射入半径为R的小球，会聚在轴线上的P点．取球体的折射率为

，且D=

R，求光线的会聚角α．（示意图未按比例画出）

【答案】30°

【解析】由几何关系

，解得

则由折射定律

，解得

且

，解得

【考点定位】光的折射、反射

【名师点睛】几何光学的问题，画出光路图，剩下的就是平面几何，找边角关系．

12．【2017·新课标Ⅰ卷】（10分）如图，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高位2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜。

有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0.6R。

已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行（不考虑多次反射）。

求该玻璃的折射率。

【答案】

【解析】如图，根据光路的对称性和光路可逆性，与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行。

这样，从半球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心C点反射。

设光线在半球面的入射角为i，折射角为r。

由折射定律有

①

由正弦定理有

②

由几何关系，入射点的法线与OC的夹角为i。

由题设条件和几何关系有

③

式中L是入射光线与OC的距离。

由②③式和题给数据得

④

由①③④式和题给数据得

⑤

【考点定位】光的折射

【名师点睛】本题的关键条件是出射光线与入射光线平行，依据这个画出光路图，剩下就是平面几何的运算了。

13．【2017·新课标Ⅱ卷】（10分）一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。

容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。

在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率。

【答案】1.55

【解析】设从光源发出直射到D点的光线的入射角为i1，折射角为r1，在剖面内做光源相对于反光壁的镜像对称点C，连接CD，交反光壁于E点，由光源射向E点的光线，反射后沿ED射向D点；光线在D点的入射角为i2，折射角为r2，如图所示；

设液体的折射率为n，由折射定律：

①

②

依题意：

③

联立①②③解得：

④

由几何关系：

⑤

⑥

联立④⑤⑥解得：

n=1.55

【考点定位】光的折射及反射定律

【名师点睛】此题主要考查光的折射定律的应用；解题的关键是能画出光路图，通过几何关系找到入射角及折射角；根据折射定律

列方程求解。

此题同时考查学生的数学计算能力。

14．【2017·新课标Ⅲ卷】（10分）如图，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心，虚线OO′表示光轴（过球心O与半球底面垂直的直线）。

已知玻璃的折射率为1.5。

现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出（不考虑被半球的内表面反射后的光线）。

求

（i）从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；

（ii）距光轴

的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离。

【答案】（i）

（ii）

【解析】（i）如图，从底面上A处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i，当i等于全反射临界角i0时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l。

①

设n是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有

②

由几何关系有

③

联立①②③式并利用题给条件，得

④

（ii）设与光轴距

的光线在球面B点折射时的入射角和折射角分别为i1和r1，由折射定律有

⑤

设折射光线与光轴的交点为C，在△OBC中，由正弦定理有

⑥

由几何关系有

⑦

⑧

联立⑤⑥⑦⑧式及题给的条件得

⑨

【考点定位】光的折射、全反射

【名师点睛】本题主要考查光的折射定律的应用，解题关键是根据题意画出光路图，根据几何知识确定入射角与折射角，然后列方程求解。