高三物理二轮复习选考题15分强化练选修34.docx

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高三物理二轮复习选考题15分强化练选修34

选考题15分强化练（选修3－4）

1．

（1）（5分）如图1所示，甲图是一列横波某一刻的图象，乙图是离O点3cm处的质点从这一刻的振动图象，则下述正确的是________（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）

甲　　　　　　　　　　　　　乙

图1

A．3cm处的这个质点t＝0时向y轴正方向运动

B．这列波沿x轴负方向传播

C．质点的振动周期8s

D．波速为50m/s

E．3cm处的这个质点再次回到平衡位置需要的时间为0.04s

（2）（10分）如图2所示，某透明材料制成的半球形光学元件直立放置，其直径与水平光屏垂直接触于M点，球心O与M间的距离为10

cm.一束激光与该元件的竖直圆面成30°角射向圆心O，结果在光屏上出现间距为d＝40cm的两个光斑，请完成光路图并求该透明材料的折射率．

图2

【解析】　

（1）由乙图读出该时刻即t＝0时刻3cm处质点的速度方向为沿y轴正方向，由甲图判断出波的传播方向为沿x轴负向，故A、B正确；由甲图读出该波的波长为λ＝4cm，由乙图知周期为T＝0.08s，则波速为v＝

＝

m/s＝0.5m/s，故C、D错误；3cm处的这个质点经过半个周期再次回到平衡位置，因此需要时间为0.04s，故选项E正确．选A、B、E.

（2）光屏上的两个光斑分别是激光束经光学元件反射与折射的光线形成，其光路图如图3所示：

图3

依题意知R＝10

cm，据反射规律与几何关系知，反射光线形成光斑P1与M点的距离为：

d1＝Rtan30°

激光束的入射角i＝60°，设其折射角为γ，由几何关系可知折射光线形成光斑P2与M点间距为：

d2＝Rcotγ

据题意有：

d1＋d2＝d

联立各式并代入数据解得：

cotγ＝

，即γ＝30°

据折射规律得：

n＝

＝

＝

.

【答案】　

（1）ABE　

（2）

　图见解析

2．

（1）（5分）2015年7月15日21时，“2015中国·黑河大黑河岛国际经贸洽谈会焰火晚会”在黑龙江畔拉开了帷幕．整场焰火晚会共分为“礼花缤纷、增进友谊”“魅力黑河、发展黑河”“合作双赢、再创辉煌”三个焰章．下列关于光的认识，说法正确的是（　　）

A．焰火中各种五颜六色的光中红光比绿光的衍射效果好

B．利用相机拍下这些壮观景象时，涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色，说明增透膜增强了对淡紫色光的透射

C．通过电视观看焰火晚会时，所用电视机遥控器是利用红外线脉冲信号进行遥控的

D．焰火晚会舞台上所用的激光是一种相干光

E.焰火中各种五颜六色的光中红光比绿光的折射效果好

（2）（10分）机械横波某时刻的波形图如图3所示，波沿x轴正方向传播．质点P的横坐标x＝0.32m．从此时刻开始计时．

图3

①若P点经0.4s第一次达到正向最大位移．求波速的大小；

②若P点经0.4s到达平衡位置，求波速的大小．

【解析】　

（1）焰火中各种五颜六色的光中红光比绿光的波长较长，故衍射效果好，选项A正确；涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色，是因为增透膜对淡紫色光的透射较少，有一部分反射的紫光，故B错误；通过电视观看焰火晚会时，所用电视机遥控器是利用红外线脉冲信号进行遥控的，选项C正确；焰火晚会舞台上所用的激光是一种相干光，选项D正确；焰火中各种五颜六色的光，红光比绿光的折射效果差，选项E错误．故选A、C、D.

（2）①波沿x轴正方向传播，P点恰好第一次达到正向最大位移时，波峰传播的距离Δx＝0.32m－0.2m＝0.12m

波速v＝

＝0.3m/s.

②波沿x轴正方向传播，若P点恰好第一次到达平衡位置，则Δx＝0.32m

由周期性可知波0.4s内传播的可能距离

Δx＝

m（n＝0,1,2…）

波速v＝

＝（0.8＋n）m/s　（n＝0,1,2…）．

【答案】　

（1）ACD　

（2）①0.3m/s　②（0.8＋n）m/s（n＝0,1,2…）

3．

（1）（5分）一列频率为2.5Hz的简谐横波沿x轴传播，在t1＝0时刻波形如图4中实线所示，在t2＝0.7s时刻波形如图中虚线所示．则该波沿x轴________（填“正向”或“负向”）传播．其传播速度为________m/s.在t3＝0.9s时位于0＜x＜4m区间的部分质点正在向y轴正方向运动，这些质点在x轴上的坐标区间是________________．

图4

（2）（10分）如图5所示，有一截面是直角三角形的棱镜ABC，∠A＝30°.它对红光的折射率为n1.对紫光的折射率为n2.在右侧距AC边d处有一与AC平行的光屏，现有由以上两种色光组成的很细的光束垂直AB边射入棱镜．

①红光和紫光在棱镜中的传播速度比为多少？

②若两种光都能从AC面射出，求在光屏MN上两光点间的距离．

【导学号：

37162123】

图5

【解析】　

（1）该波的周期为：

T＝

＝

s＝0.4s，t2－t1＝0.7s＝1

T，由波形的平移法可知，该波沿x轴负向传播．由图知，波长为λ＝4m，波速为v＝

＝10m/s，在t1＝0时刻，在x轴上坐标区间为2m＜x＜4m的质点正向y轴正方向运动，在t3＝0.9s＝2

T时刻，波形向左平移

λ＝1m，则正向y轴正方向运动的质点在x轴上的坐标区间是：

1m＜x＜3m.

（2）①根据v＝

得：

v红＝

，v紫＝

，联立可解得：

＝

.

②根据几何关系，光从AC面上折射时的入射角为30°，

根据折射定律有：

n1＝

，n2＝

，则tanr2＝

，tanr1＝

，

所以x＝d（tanr2－tanr1）＝d

【答案】　

（1）负向　10m/s　1m＜x＜3m.

（2）①

②d

4．

（1）（5分）一列简谐横波，沿x轴正向传播．t＝0时刻的波形图如图6甲所示，图乙是图甲中某质点的振动图象．则该波的波速为________m/s；图乙表示甲图中________（选填“A”、“B”、“C”、“D”）质点的振动图象．

图6

（2）（10分）如图7所示，三角形ABC为某透明介质的横截面，O为BC中点，位于截面所在平面内的一束光线自O以角度i入射，第一次到达AB边恰好发生全反射．已知θ＝15°，BC边长为2L，该介质的折射率为

.求：

①入射角i；

②从入射到发生第一次全反射所用的时间（设光在真空中的速度为c，可能用到：

sin75°＝

或tan15°＝2－

）．

图7

【解析】　

（1）从甲图中可得波长为λ＝2m，从图乙中可得周期为T＝0.2s，故波速为v＝

＝10m/s.图乙中的质点在0时刻从平衡位置向上振动，根据走坡法可得甲图中的A点在波峰，将向下运动，B点在平衡位置向上运动，C点在波谷，将向上运动，D点在平衡位置向下运动，故图乙为图甲中B点的振动图象．

（2）①根据全反射定律可知，光线在AB面上P点的入射角等于临界角C如图所示，由折射定律得：

sinC＝

，

代入数据得：

C＝45°

设光线在BC面上的折射角为r，由几何关系得：

r＝30°

由折射定律得：

n＝

，联立代入数据得：

i＝45°.

②在△OPB中，根据正弦定理得：

＝

，设所用时间为t，光线在介质中的速度为v，得：

＝vt，光在玻璃中的传播速度v＝

，联立代入数据得：

t＝

.

【答案】　

（1）10m/s　B　

（2）②i＝45°

②t＝

5．

（1）（5分）某物理兴趣小组用实验探究光的色散规律，他们将半圆形玻璃砖放在竖直面内，在其左方竖直放置一个很大的光屏P，让一复色光束SA射向玻璃砖的圆心O后，有两束单色光a和b射向光屏P，如图8所示．他们根据实验现象提出了以下四个猜想，你认为正确的是________（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．每选错一个扣3分，最低得分为0分）

图8

A．单色光a的波长大于单色光b的波长

B．在玻璃中单色光a的传播速度小于单色光b的传播速度

C．单色光a通过玻璃砖所需的时间大于单色光b通过玻璃砖所需的时间

D．当光束SA绕圆心O逆时针转动过程中，在光屏P上最早消失的是b光

E．相同条件下，a光比b光的干涉条纹间距大

（2）（10分）一根弹性绳沿x轴方向放置，左端在原点O处，用手握住绳的左端使其沿y轴方向做周期为1s的简谐运动，于是在绳上形成一简谐横波，绳上质点N的平衡位置为x＝5m，经某一时间振动传播到质点M时的波形如图9所示，求：

图9

①经过多长时间N点第一次出现波谷；

②质点N开始振动时的振动方向以及此时绳的左端已振动所通过的路程．

【解析】　

（1）由图知，a光的偏折程度小于b光，所以a光的折射率小于b光的折射率，则a光的波长大于b光的波长，故A正确．由v＝

知，在玻璃中单色光a的传播速度大于单色光b的传播速度，在玻璃中通过的路程相等，则单色光a通过玻璃砖所需的时间小于单色光b通过玻璃砖所需的时间，故B、C错误；由sinC＝

知a光的临界角较大，b光的临界角较小，则当光束SA绕圆心O逆时针转动过程中，入射角增大，b光最早发生全反射，所以在光屏P上最早消失的是b光，故D正确；a光的波长大于b光的波长，相同条件下，干涉条纹间距大小与波长成正比，故E正确．选A、D、E.

（2）①由图可知，波长λ＝2m，周期T＝1s，则波速

v＝

＝2m/s

质点N第一次出现波谷经历的时间

t＝

＝

＝2.25s.

②任何一个质点的振动都在重复波源的振动，此时，质点M在重复波源刚刚开始振动，振动方向沿y轴负向，所以质点N开始振动时的振动方向也是沿y轴负向．

从M传播到N，需要时间t＝

＝

＝2s

质点N开始振动时，绳的左端振动时间t＝2s＝2T，而目前绳的左端已经振动半个周期，所以通过的路程s1＝4A×2＋2A＝80cm.

【答案】　

（1）ADE　

（2）①经过2.25s时间N点第一次出现波谷　②质点N开始振动时的振动方向沿y轴负向，此时绳的左端已振动所通过的路程为80cm

6．

（1）（5分）一列沿x轴传播的简谐横波，t＝0时刻的波形如图10所示，此时质点P恰在波峰，质点Q恰在平衡位置且向下振动．再过0.5s，质点Q第二次到达波谷，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）

图10

A．波沿x轴负方向传播

B．波的传播速度为60m/s

C．波的传播周期为0.2s

D．0至0.9s时间内P点通过的路程为1.8m

E．1s末质点P的位移是零

（2）（10分）如图11所示，AOB是截面为扇形的玻璃砖的横截面图，其顶角θ＝76°，今有一细束单色光在横截面内从OA边上的点E沿垂直OA的方向射入玻璃砖，光线直接到达AB面且恰好未从AB面射出．已知OE＝

OA，cos53°＝0.6，试求：

①玻璃砖的折射率n；

②光线第一次从OB射出时折射角的正弦值．

图11

【解析】　

（1）由题意，质点Q恰好在平衡位置且向下振动，则知波沿x轴负方向传播，故A正确；根据题意则

T＋T＝0.5s，则周期为：

T＝0.4s，根据v＝

＝

m/s＝60m/s，故选项B正确，选项C错误；0.9s＝2T＋

T，则P点通过的路程为：

s＝2×4A＋A＝1.8m，故选项D正确；1s＝2T＋

T，故该时刻P处于负在最大位移处，选项E错误．故选A、B、D.

（2）①因OE＝

OA，由数学知识知光线在AB面的入射角等于37°

光线恰好未从AB面射出，所以AB面入射角等于临界角，则临界角为：

C＝37°

由sinC＝

得：

n＝

.

②据几何知识得：

β＝θ＝76°，

则OB面入射角为：

α＝180°－2C－β＝30°

设光线第一次从OB射出的折射角为γ，由

＝n得：

sinγ＝

.

【答案】　

（1）ABD　

（2）①

　②