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1、选考题15分强化练(选修34)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3 cm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1A3 cm处的这个质点t0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8 sD波速为50 m/sE3 cm处的这个质点再次回到平衡位置需要的时间为0.04 s(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
2、心O,结果在光屏上出现间距为d40 cm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t0时刻3 cm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4 cm,由乙图知周期为T0.08 s,则波速为v m/s0.5 m/s,故C、D错误;3 cm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0.04 s,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R10 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
3、距离为:d1Rtan 30 激光束的入射角i60,设其折射角为,由几何关系可知折射光线形成光斑P2与M点间距为:d2Rcot 据题意有:d1d2d联立各式并代入数据解得:cot ,即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
4、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x0.32 m从此时刻开始计时图3若P点经0.4 s第一次达到正向最大位移求波速的大小;若P点经0.4 s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
5、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)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x0.32 m0.2 m0.12 m波速v0.3 m/s.波沿x轴正方向传播,若P点恰好第一次到达平衡位置,则x0.32 m由周期性可知波0.4 s内传播的可能距离xm(n0,1,2)波速v(0.8n)m/s(n0,1,2)【答案】(1)ACD (2)0.3 m/s(0.8n)m/s(n0,1,2)3(1)(5分)一列频率为
6、2.5 Hz的简谐横波沿x轴传播,在t10时刻波形如图4中实线所示,在t20.7 s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t30.9 s时位于0x4 m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,A30.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边射入棱镜红光和紫光在棱镜中的传播速度比为多少?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】
7、图5【解析】(1)该波的周期为:T s0.4 s,t2t10.7 s1T,由波形的平移法可知,该波沿x轴负向传播由图知,波长为 4 m,波速为 v10 m/s,在t10时刻,在x轴上坐标区间为2 mx4 m的质点正向y轴正方向运动,在t30.9 s2T时刻,波形向左平移1 m,则正向y轴正方向运动的质点在x轴上的坐标区间是:1 mx3 m.(2)根据v得: v红,v紫,联立可解得:.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tan r2,tan r1,所以xd(tan r2tan r1)d【答案】(1)负向10 m/s1 mx3 m.(2)d4(1)(5
8、分)一列简谐横波,沿x轴正向传播t0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15,BC边长为2L,该介质的折射率为.求:入射角i;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:sin 75或tan 152)图7【解析】(1)从甲图中可得波长为2 m,从图乙中可得周期为T0.2 s,故波速为v10 m/s
9、.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)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:sin C,代入数据得:C45设光线在BC面上的折射角为r,由几何关系得:r30由折射定律得:n,联立代入数据得:i45.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)10 m/sB(2)i45t5(1)(5分)某物理兴趣小组用实验
10、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8A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
11、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1 s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x5 m,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经过多长时间N点第一次出现波谷;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sin C知a光的临界角较大,b光的
12、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)由图可知,波长2 m,周期T1 s,则波速v2 m/s质点N第一次出现波谷经历的时间t2.25 s.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t2 s质点N开始振动时,绳的左端振动时间t2 s2T,而目前绳的左端已经振动半个周期,所以通过的路程s14A22A80
13、 cm.【答案】(1)ADE(2)经过2.25 s时间N点第一次出现波谷质点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80 cm6(1)(5分)一列沿x轴传播的简谐横波,t0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0.5 s,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10A波沿x轴负方向传播B波的传播速度为60 m/sC波的传播周期为0.2 sD0至0.9 s时间内P点通过的路程为1.8 mE1 s末质点P的位移是零(2)(10分)如图11
14、所示,AOB是截面为扇形的玻璃砖的横截面图,其顶角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OEOA,cos 530.6,试求:玻璃砖的折射率n;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TT0.5 s,则周期为:T0.4 s,根据vm/s60 m/s,故选项B正确,选项C错误;0.9 s2TT,则P点通过的路程为:s24AA1.8 m,故选项D正确;1 s2TT,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)因OEOA,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:C37由sin C得:n.据几何知识得:76,则OB面入射角为:1802C30设光线第一次从OB射出的折射角为,由n得: sin .【答案】(1)ABD(2)