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选考题15分强化练选修3-41.15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1A.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8sD.波速为50m/sE.3cm处的这个质点再次回到平衡位置需要的时间为
0.04s210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10cm.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=10cm,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】 1ABE 2 图见解析2.15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210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=mn=012…波速v==
0.8+nm/s n=012….【答案】 1ACD 2
①
0.3m/s
②
0.8+nm/sn=012…3.15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4210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n
1.对紫光的折射率为n
2.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=1T,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=2T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=dtanr2-tanr1=d【答案】 1负向 10m/s 1m<x<3m.2
①②d4.15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6210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】 110m/s B 2
②i=45°
②t=5.15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210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】 1ADE 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80cm6.15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10A.波沿x轴负方向传播B.波的传播速度为60m/sC.波的传播周期为
0.2sD.0至
0.9s时间内P点通过的路程为
1.8mE.1s末质点P的位移是零210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】 1ABD 2
①
②。