2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題復(fù)習(xí)訓(xùn)練 課時(shí)作業(yè)十六 選修3－4（含解析）

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1、課時(shí)作業(yè)十六　選修3－4 1．(1)(2019年河南聯(lián)考)(多選)一列簡諧橫波在t＝0時(shí)的波形圖如圖1中的實(shí)線所示，t＝0.1 s時(shí)的波形圖如圖中的虛線所示．若該波傳播的速度為10 m/s，則________． A．t＝0時(shí)質(zhì)點(diǎn)a沿y軸正方向運(yùn)動(dòng) B．這列波沿x軸正方向傳播 C．這列波的周期為0.4 s D．從t＝0時(shí)刻開始質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)0.2 s通過的路程為0.4 m E．x＝2 m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為y＝0.2sin(5πt＋π)m 圖1　 圖2 (2)半徑為R、折射率為n＝的半球形玻璃磚，截面如圖2所示，O為圓心，相同頻率的單色光束a、b相互平行，從不同位置射入玻璃磚，

2、光線a在O點(diǎn)恰好發(fā)生全反射．求： ①a光發(fā)生全反射的臨界角C； ②光束a、b在玻璃磚底產(chǎn)生的兩個(gè)光斑間的距離OB. 解析：(1)由題圖可知波長λ＝4 m，則波的周期為T＝＝0.4 s，選項(xiàng)C正確；由題意知，波傳播的時(shí)間為0.1 s＝T，所以波傳播的距離是λ，所以波沿x軸負(fù)方向傳播，a在t＝0時(shí)刻沿y負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，A、B錯(cuò)誤；從t＝0時(shí)刻開始經(jīng)0.2 s時(shí)，經(jīng)過的時(shí)間是半個(gè)周期，a通過的路程等于2個(gè)振幅，即0.4 m，選項(xiàng)D正確；t＝0時(shí)刻x＝2 m處的質(zhì)點(diǎn)從平衡位置沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，其位移表達(dá)式為y＝－Asin t＝－0.2sin5πt m＝0.2sin(5πt＋π)m，選項(xiàng)E正確． (

3、2)①a光在O點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，有n＝， 其中n＝，解得C＝45° ②由①中的結(jié)論和幾何關(guān)系可知，b光射入玻璃磚時(shí)的入射角i＝45°，設(shè)折射角為r 由折射定律有n＝，解得r＝30° 根據(jù)幾何關(guān)系有OB＝Rtanr，解得OB＝R. 答案：(1)CDE　(2)①45°　②R 2．(1)(多選)關(guān)于機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波的說法中正確的是 ________． A．機(jī)械波的頻率等于振源的振動(dòng)頻率 B．機(jī)械波的傳播速度與振源的振動(dòng)速度相等 C．質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的方向總是垂直于波傳播的方向 D．在一個(gè)周期內(nèi)，沿著波的傳播方向，振動(dòng)在介質(zhì)中傳播一個(gè)波長的距離 E．機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度由介質(zhì)本身決

4、定 (2)如圖3所示，水面上船的正前方A處有一浮標(biāo)，水面下方深度H＝2 m的B點(diǎn)處有一點(diǎn)光源．當(dāng)船頭P點(diǎn)距B點(diǎn)水平距離s＝4 m時(shí)，射向船頭P點(diǎn)的光剛好被浮標(biāo)擋住，且船尾端C點(diǎn)后方水面完全沒有光線射出．測得PA、BA與豎直方向的夾角分別為53°和37°，忽略船吃水深度，求船的長度L的取值范圍．(sin53°＝0.8，cos53°＝0.6) 圖3 　圖4 解析：(1)機(jī)械波的頻率與振源的振動(dòng)頻率相等，A正確；機(jī)械波的傳播速度與振源的振動(dòng)速度無關(guān)，B錯(cuò)誤；波分橫波與縱波，縱波的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一條直線上，C錯(cuò)誤；由v

5、＝可知，沿波的傳播方向，振動(dòng)在介質(zhì)中傳播一個(gè)波長的距離，D正確；機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度由介質(zhì)本身決定，E正確． (2)光路如圖4所示，水的折射率n＝ 當(dāng)C點(diǎn)水面剛好沒有光線射出時(shí)，則sinθ＝ 根據(jù)幾何關(guān)系知sinθ＝ 解得船最短時(shí)L′＝2 m故船的長度L≥L′＝2 m 答案：(1)ADE　(2)L≥2 m 3．(1)(多選)如圖5所示，O1O2是半圓柱形玻璃體的對(duì)稱面和紙面的交線，A、B是關(guān)于O1O2軸等距且平行的兩束不同單色細(xì)光束，從玻璃體右方射出后的光路如圖4所示，MN是垂直于O1O2放置的光屏，沿O1O2方向不斷左右移動(dòng)光屏，可在屏上得到一個(gè)光斑P.根據(jù)該光路圖，下列說法

6、正確的是________． 圖5 A．該玻璃體對(duì)A光的折射率比對(duì)B光的折射率小 B．A光的頻率比B光的頻率高 C．在該玻璃體中，A光比B光的波長長 D．在真空中，A光的波長比B光的波長長 E．A光從空氣進(jìn)入該玻璃體后，其頻率變高 (2)從坐標(biāo)原點(diǎn)產(chǎn)生的簡諧橫波分別沿x軸正方向和負(fù)方向傳播，t＝0時(shí)刻的波形圖如圖6所示，此時(shí)波剛好傳播到M點(diǎn)，x＝1 m處的質(zhì)點(diǎn)P的位移為10 cm，再經(jīng)Δt＝0.1 s，質(zhì)點(diǎn)P第一次回到平衡位置． 圖6 ①求波源的振動(dòng)周期； ②從t＝0時(shí)刻起經(jīng)多長時(shí)間位于x＝－81 m處的質(zhì)點(diǎn)N(圖中未畫出)第一次到達(dá)波峰位置？并求出在此過程中質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)

7、動(dòng)的路程． 解析：(1)通過玻璃體后，A光的偏折程度比B光的小，則該玻璃體對(duì)A光的折射率比對(duì)B光的折射率小，而折射率越大，光的頻率越高，則A光的頻率比B光的頻率低，由c＝λf知，A光的波長比B光的長，故A、D正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)v＝可知，A光在玻璃體中的速度較大，則在玻璃體中，A光的波長比B光的波長長，故C正確；光由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)頻率不變，故E錯(cuò)誤． (2)①波在0.1 s內(nèi)傳播了1 m，波速v＝＝10 m/s 由題圖可知10＝20sin(2π×)，則該波的波長λ＝12 m 故波源的振動(dòng)周期為T＝＝1.2 s. ②t＝0時(shí)刻，坐標(biāo)原點(diǎn)左側(cè)第一個(gè)波峰位于x0＝－3 m處，設(shè)經(jīng)時(shí)

8、間t，N點(diǎn)第一次到達(dá)波峰位置，則 t＝＝7.8 s＝6.5T，在此過程中質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路程為s＝6.5×4×0.2 m＝5.2 m. 答案：(1)ACD　(2)①1.2 s?、?.8 s　5.2 m 4．(1)如圖7甲所示，在一條張緊的繩子上掛幾個(gè)擺．當(dāng)a擺振動(dòng)的時(shí)候，通過張緊的繩子給其他各擺施加驅(qū)動(dòng)力，使其余各擺也振動(dòng)起來，此時(shí)b擺的振動(dòng)周期________(選填“大于”“等于”或“小于”)d擺的周期．圖7乙是a擺的振動(dòng)圖象，重力加速度為g，則a的擺長為________． 圖7 (2)如圖8所示，有一截面是直角三角形的棱鏡ABC，∠A＝30°.它對(duì)紅光的折射率為n1，對(duì)紫光的折射

9、率為n2.在距AC邊d處有一與AC平行的光屏，現(xiàn)由以上兩種色光組成的很細(xì)的光束垂直AB邊射入棱鏡． 圖8 ①紅光和紫光在棱鏡中的傳播速度之比為多少？ ②為了使紅光能從AC面射出棱鏡，n1應(yīng)滿足什么條件？ ③若兩種光都能從AC面射出，求在光屏MN上兩光點(diǎn)間的距離． 解析：(1)a擺振動(dòng)起來后，通過水平繩子對(duì)b、c、d三個(gè)擺施加周期性的驅(qū)動(dòng)力，使b、c、d三擺做受迫振動(dòng)，三擺做受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，則三擺的振動(dòng)周期相同．由題圖7乙可知T＝2t0，再根據(jù) 圖9 T＝2π可知，a擺擺長L＝. (2)①v紅＝，v紫＝，故＝ ②由幾何關(guān)系知，為使紅光射出，則臨界角C>3

10、0° sinC＝>，解得n1<2 ③由光路的可逆性和折射定律得＝n1，＝n2 Δx＝d(tanr2－tanr1)＝d(－) 答案：(1)等于　 (2)①?、趎1<2?、踕(－) 5．(1)(多選)如圖10所示，O點(diǎn)為振源，OA＝10 m，t＝0時(shí)刻O點(diǎn)由平衡位置開始振動(dòng)，產(chǎn)生向右沿直線傳播的簡諧橫波．圖乙為從t＝0時(shí)刻開始描繪的質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)圖象，則下列說法正確的是________． 圖10 A．振源的起振方向向下 B．該波的周期為5 s C．該波的傳播速度為2 m/s D．該波的波長為5 m E．該波很容易穿過寬度為1 m的小孔 圖11 (2)如圖11所示，

11、AOB為扇形玻璃磚，一細(xì)光束照射到AO面上的C點(diǎn)，入射光線與AO面的夾角為30°，折射光線平行于OB邊，圓弧的半徑為R，C點(diǎn)到BO面的距離為，AD⊥BO，∠DAO＝30°，光在空氣中的傳播速度為c，求： ①玻璃磚的折射率及光線在圓弧面上出射時(shí)的折射角； ②光在玻璃磚中傳播的時(shí)間． 解析：(1)A點(diǎn)的起振方向與O點(diǎn)起振方向相同，由圖乙讀出5 s時(shí)刻波傳播到A點(diǎn)，A的起振向上，所以振源的起振方向向上，故A錯(cuò)誤；由圖乙看出，周期T＝10 s－5 s＝5 s，故B正確；由圖乙看出，波從O點(diǎn)傳到A點(diǎn)的時(shí)間為5 s，傳播距離為10 m，則波速為v＝＝2 m/s，則波長為λ＝vT＝2×5 m＝10 m

12、，故C正確，D錯(cuò)誤；因?yàn)? m比波長10 m小得多，所以該波很容易穿過寬度為1 m的小孔，故E正確． (2)①光路如圖12所示，由于折射光線CE平行于OB，因此光線在圓弧面上的入射點(diǎn)E到BO的距離也為，則光線在E點(diǎn)的入射角α滿足sinα＝，解得α＝30°，由幾何關(guān)系可知， 圖12 ∠COE＝90°，因此光線在C點(diǎn)的折射角r＝30°，由折射定律知，玻璃磚的折射率為n＝＝＝，由于光線在E點(diǎn)的入射角為30°，根據(jù)折射定律可知，光線在E點(diǎn)的折射角為60°. ②由幾何關(guān)系可知CE＝＝，光在玻璃磚中傳播的速度v＝，因此光在玻璃磚中傳播的時(shí)間t＝＝. 答案：(1)BCE　(2)①　60°?、?

13、 圖13 6．(1)(多選)如圖13為a、b兩束單色光分別經(jīng)過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣，則下列說法正確的是________． A．在同種均勻介質(zhì)中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度 B．在真空中，a光的波長大于b光的波長 C．從同種介質(zhì)射入真空時(shí)，逐漸增大入射角，則a光的折射光線首先消失 D．照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，a光的飽和電流一定大 E．若兩光均由氫原子能級(jí)躍遷產(chǎn)生，產(chǎn)生b光的能級(jí)能量差大 (2)如圖14所示，a、b、c、d是均勻介質(zhì)中x軸上的四個(gè)質(zhì)點(diǎn)，相鄰兩點(diǎn)間的間距依次為2 m、4 m和6 m．一列簡諧橫波以2 m/s的波速沿x軸負(fù)向傳播，在t

14、＝0時(shí)刻到達(dá)質(zhì)點(diǎn)d，質(zhì)點(diǎn)d由平衡位置開始豎直向下運(yùn)動(dòng)，t＝6 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)c第一次到達(dá)最高點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)的振幅為6 mm，求： 圖14 ①在t＝6 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)b的位移； ②當(dāng)質(zhì)點(diǎn)a第一次振動(dòng)到正向最大位移處時(shí)，質(zhì)點(diǎn)d經(jīng)過的路程． 解析：(1)根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝λ，知a光條紋間距大，則a光的波長較長．根據(jù)f＝知，a光的頻率較小，則折射率小，根據(jù)v＝知，a光在介質(zhì)中的傳播速度較大，選項(xiàng)A、B正確；根據(jù)sinC＝可知，a光的臨界角較大，則從同種介質(zhì)射入真空時(shí)，逐漸增大入射角時(shí)，b光先發(fā)生全反射，其折射光線首先消失，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，飽和電流與光強(qiáng)有關(guān)，故無法

15、比較飽和電流的大小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；a光的頻率較小，則光子能量較小，若兩光均由氫原子能級(jí)躍遷產(chǎn)生，產(chǎn)生b光的能級(jí)能量差大，選項(xiàng)E正確． (2)①已知在t＝0時(shí)刻波到達(dá)質(zhì)點(diǎn)d，質(zhì)點(diǎn)d由平衡位置開始豎直向下運(yùn)動(dòng)，其波的前段波形如圖15： 圖15 t＝6 s時(shí)，波向左傳播的距離為12 m，波的前端到達(dá)a質(zhì)點(diǎn)位置，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)c第一次到達(dá)最高點(diǎn)，所以a、c間的距離恰好是四分之三個(gè)波長，則波長λ＝8 m，又b、c間距離為4 m＝λ，所以質(zhì)點(diǎn)b的位移為－6 mm. 圖16 ②當(dāng)質(zhì)點(diǎn)a開始振動(dòng)時(shí)波已傳播6 s，再經(jīng)歷四分之三周期，質(zhì)點(diǎn)a振動(dòng)到正向最大位移處，T＝＝4 s，質(zhì)點(diǎn)a第一次振動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)d已運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 t′＝6 s＋3 s＝9 s，由題意知A＝6 mm， 質(zhì)點(diǎn)d的路程為s＝·4A＝54 mm. 答案：(1)ABE　(2)①－6 mm?、?4 mm - 9 -