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文档介绍
【物理】2019届二轮复习选修3-4作业(全国通用)
专题强化练(十八) 1.(多选)(2018·江苏卷)梳子在梳头后带上电荷,摇动这把梳子在空中产生电磁波.该电磁波( ) A.是横波 B.不能在真空中传播 C.只能沿着梳子摇动的方向传播 D.在空气中的传播速度约为3×108 m/s 解析:电磁波是横波,能在真空中传播,传播的方向与振动方向垂直,在空气中传播的速度约为光速,选项BC错误,选项AD正确. 答案:AD 2.(多选)(2016·全国卷Ⅲ)由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播.波源振动的频率为20 Hz,波速为16 m/s.已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧,且P、Q和S的平衡位置在一条直线上,P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8 m、14.6 m.P、Q开始振动后,下列判断正确的是( ) A.P、Q两质点运动的方向始终相同 B.P、Q两质点运动的方向始终相反 C.当S恰好通过平衡位置时,P、Q两点也正好通过平衡位置 D.当S恰好通过平衡位置向上运动时,P在波峰 E.当S恰好通过平衡位置向下运动时,Q在波峰 解析:简谐横波的波长λ== m=0.8 m.P、Q两质点距离波源S的距离PS=15.8 m=19λ+λ,SQ=14.6 m=18λ+λ.因此P、Q两质点运动的方向始终相反,A错误,B正确;当S 恰好通过平衡位置向上运动时,P在波峰的位置,Q在波谷的位置.当S恰好通过平衡位置向下运动时,P在波谷的位置,Q在波峰的位置.C错误,D、E正确. 答案:BDE 3.(多选)(2015·全国卷Ⅱ)如图,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为θ,经折射后射出a、b两束光线.则( ) A.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度 B.在真空中,a光的波长小于b光的波长 C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 D.若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,则折射光线a首先消失 E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距 解析:通过光路图可看出,折射后a光的偏折程度大于b光的偏折速度,玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率,选项C错误;a光的频率大于b光的频率,波长小于b光的波长,选项B正确;由n=知,在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度,选项A正确;入射角增大时,折射率大的光线首先发生全反射,a光首先消失,选项D正确;做双缝干涉实验时,根据Δx=λ得a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距,选项E错误. 答案:ABD 4.(多选)(2018·厦门一中检测)下列说法中正确的是( ) A.军队士兵过桥时使用便步,是为了防止桥发生共振现象 B.机械波和电磁波在介质中的传播速度均仅由介质决定 C.拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃反射光的影响 D.假设火车以接近光速通过站台时,站台上旅客观察到车上乘客变矮 E.赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在 解析:军队士兵过桥时使用便步,防止行走的频率与桥的频率相同,使桥发生共振现象,故A正确;机械波在介质中的传播速度由介质决定,与波的频率无关,电磁波在介质中的传播速度与介质和波的频率均有关,故B错误;加装偏振片的作用是减弱反射光的强度,故C正确;根据尺缩效应,沿物体运动的的方向上的长度将变短,火车以接近光速通过站台时,站在站台上旅客观察车上乘客变瘦,而不是变矮,故D错误;赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在,E正确. 答案:ACE 5.(2018·江苏卷)一列简谐横波沿x轴正方向传播,在x=0和x=0.6 m处的两个质点A、B的振动图象如图所示.已知该波的波长大于0.6 m,求其波速和波长. 解析:由图象可知,周期T=0.4 s,由于波长大于0.6 m ,由图象可知,波从A到B的传播时间Δt=0.3 s,波速v=,代入数据得v=2 m/s,波长λ=vT,代入数据得λ=0.8 m. 答案:2 m/s 0.8 m 6.(2018·全国卷Ⅱ)(1)声波在空气中的传播速度为340 m/s,在钢铁中的传播速度为4 900 m/s.一平直桥由钢铁制成,某同学用锤子敲击一铁桥的一端而发出声音,分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.00 s.桥的长度为________m,若该波在空气中的波长为λ气,则它在钢铁中波长为λ钢的________倍. (2)如图,△ABC是一直角三棱镜的横截面,∠A=90°,∠B=60°.一细光束从BC边的D点折射后,射到AC边的E点,发生全反射后经AB边的F点射出.EG垂直于AC交BC于G,D恰好是CG的中点.不计多次反射. (ⅰ)求出射光相对于D点的入射光的偏角; (ⅱ)为实现上述光路,棱镜折射率的取值应在什么范围? 解析:(1)设桥长为s,则声音在空气中传播的时间t1==,声音在钢铁中传播的时间t2==,由题意Δt=t1-t2=-,解得s=365 m.声音在不同介质中的频率是不会改变的,由公式可知λ=,则=,解得λ钢=λ气=λ气=λ气 (2)(ⅰ)光线在BC面上折射,由折射定律有sin i1=nsin r1,① 光线在AC面上发生全反射,由反射定律有i2=r2,② 光线在AB面上发生折射,由折射定律有nsin i3=sin r3,③ 由几何关系得i2=r2=60°,r1=i3=30°,④ F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为δ=(r1-i1)+(180°-i2-r2)+(r3-i3).⑤ 由①②③④⑤式得δ=60°.⑥ (ⅱ)光线在AC面上发生全反射,光线在AB面上不发生全反射,有nsin i2≥nsin C>nsin i3,⑦ 满足nsin C=1.⑧ 由④⑦⑧式知,棱镜的折射率n的取值范围应为 ≤n≤2.⑨ 答案:(1)365 (2)(ⅰ)60° (ⅱ)≤n≤2 7.(2018·全国卷Ⅰ)(1)一列简谐横波沿x轴正方向传播,在t=0和t=0.20 s时的波形分别如图中实线和虚线所示.已知该波的周期T>0.20 s.下列说法正确的是________. A.波速为0.40 m/s B.波长为0.08 m[ C.x=0.08 m的质点在t=0.70 s时位于波谷 D.x=0.08 m的质点在t=0.12 s时位于波谷 E.若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s,则它在该介质中的波长为0.32 m (2)如图所示,某同学在一张水平放置的白纸上画了一个标记“·”(图中O点),然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上,小标记位于AC边上.D位于AB边上,过D点做AC边的垂线交AC于F.该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察.恰好可以看到小标记的像;过O点做AB边的垂线交直线DF于E;DE=2 cm,EF=1 cm.求三棱镜的折射率.(不考虑光线在三棱镜中的反射) 解析:(1)根据波形图可知,波长λ=16 cm=0.16 m,周期T=2×0.2 s=0.4 s,波速v==0.4 m/s,选项A正确B错误;简谐横波沿x轴正方向传播,x=0.08 m的质点在t=0时刻沿y轴正方向运动,在t=0.70 s时位于波谷,在t=0.12 s时不位于波谷,故C正确,D错误;若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s,频率不变则周期不变,在该介质中的波长λ=vT=0.32 m,E正确. (2)过D点作AB边的法线NN′,连接OD,则∠ODN=α为O点发出的光线在D点的入射角;设该光线在D点的折射角为β,如图所示.根据折射定律有nsin α=sin β,① 由几何关系可知∠β=60°,② ∠EOF=30°,③ 在△OEF中有EF=OEsin ∠EOF,④ 由③④式和题给条件得OE=2 cm.⑤ 根据题给条件可知,△OED为等腰三角形,有α=30°⑥ 由①②⑥式得n=.⑦ 答案:(1)ACE (2) 8.(2017·全国卷Ⅱ)(1)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________. 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 (2)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. 解析:(1)由Δx=λ可知,改用波长更长的红色激光照射在双缝上,相邻亮条纹的间距Δx增大,A项正确,B项错误;减小双缝间距d,相邻亮条纹的间距Δx增大,C项正确;将屏幕向远离双缝的位置移动,增大了屏幕与双缝的距离L,相邻亮条纹的间距Δx增大,D项正确;相邻亮条纹的间距与光源到双缝的距离无关,E 项错误. (2)设从光源发出直接射到D点的光线的入射角为i1,折射角为r1.在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点C,连接C、D,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,由折射定律有nsin i1=sin r1,① nsin i2=sin r2,② 由题意知 r1+r2=90°.③ 联立①②③式得 n2=.④ 由几何关系可知 sin i1==,⑤ sin i2==.⑥ 联立④⑤⑥式得 n=1.55 .⑦ 答案:(1)ACD (2)1.55 9.(1)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=0.5 s时的波形图.已知该简谐波的周期大于0.5 s.关于该简谐波,下列说法正确的是________. A.波长为2 m B.波速为6 m/s C.频率为1.5 Hz D.t=1 s时,x=1 m处的质点处于波峰 E.t=2 s时,x=2 m处的质点经过平衡位置 (2)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与光轴距离的最大值; (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. 解析:(1)由图象可知简谐横波的波长为λ=4 m,A项错误;波沿x轴正向传播,t=0.5 s=T,可得周期T=s、频率f==1.5 Hz. 波速v==6 m/s,B、C项正确;t=0时刻,x=1 m处的质点在波峰,经过1 s=T,一定在波谷,D项错误;t=0时刻,x=2 m处的质点在平衡位置,经过2 s=3T,质点一定经过平衡位置,E项正确. (2)(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iC时,对应入射光线到光轴的距离最大,设最大距离为l. i=iC,① 设n是玻璃的折射率,由全反射临界角的定义有nsin iC=1,② 由几何关系有 sin i=.③ 联立①②③式并利用题给条件,得 l=R.④ (ⅱ)设与光轴相距的光线在球面B点发生折射时的入射角和折射角分别为i1和r1,由折射定律有 nsin i1=sin r1,⑤ 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 ∠C=r1-i1,⑦ sin i1=.⑧ 联立⑤⑥⑦⑧式及题给条件得 OC=R≈2.74R.⑨ 答案:(1)BCE (2)见解析查看更多