2016版优化方案高考物理--选修3-4巧练

选修3­4巧练(建议用时：30分钟)1．(1)关于电磁波及其应用，下列说法正确的是________．A．麦克斯韦首先通过实验证实了电磁波的存在B．电磁波是横波且能够发生干涉和衍射现象C．电磁波的接收要经过调谐和调制两个过程D．微波能使食物中的水分子热运动加剧从而实现加热的目的(2)如图所示为某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖折射率实验的记录情况，虚线为半径与玻璃砖相同的圆，在没有其他测量工具的情况下，只需由坐标纸即可测出玻璃砖的折射率．则玻璃砖所在位置为图中的________(填“上半圆”或“下半圆”)，由此计算出玻璃砖的折射率为________．(3)一列简谐波在x轴上传播，其波形图如图所示．中实线、虚线分别表示t1＝0、t2＝0.05s时的波形．①求这列波的波速；②若波速为280m/s，其传播方向如何？此时质点P从图中位置运动至波谷位置的最短时间是多少？2．(1)下列说法中正确的是________．A．X射线穿透物质的本领比γ射线更弱B．在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调谐C．同一列声波在不同介质中传播速度不同，光波在不同介质中传播速度相同D．爱因斯坦狭义相对论指出：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的(2)如图所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图，已知波的传播速度v＝2m/s.试回答下列问题：①写出x＝0.5m处的质点做简谐运动的表达式：____________cm；②x＝0.5m处质点在0～5.5s内通过的路程为：________cm.(3)如图所示，ABC是三棱镜的一个截面，其折射率为n＝1.5.现有一细束平行于截面的光线沿MN方向射到棱镜的AB面上的N点，AN＝NB＝2cm，入射角的大小为i，且sini＝0.75.已知真空中的光速c＝3.0×108m/s，求：①光在棱镜中传播的速率；②此束光进入棱镜后从棱镜射出的方向和位置．(不考虑AB面的反射和按原路返回光线)3．(2015·南京高三二模)(1)下列说法正确的是________．A．用标准平面检查光学平面的平整程度利用了光的干涉现象B．一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分解为各种单色光是光的衍射现象C．在高速运动飞船中的人看到地面任意两点距离均变短D．红光在水中传播的速度大于紫光在水中传播的速度(2)如图所示，一列沿＋x方向传播的简谐横波在t＝0时刻刚好传到x＝6m处，已知波速v＝10m/s，则图中P点开始振动的方向沿________(选填“＋y”或“－y”)方向，在x＝21m的点在t＝________s第二次出现波峰．(3)如图所示的圆表示一圆柱形玻璃砖的截面，O为其圆心，MN为直径．一束平行于MN的光线沿PO1方向从O1点射入玻璃砖，在玻璃砖内传到N点．已知PO1与MN之间的距离为32R(R为玻璃砖的半径)，真空中的光速为c，求：①该玻璃砖的折射率；②光线从O1传到N所用的时间．4．(1)下列说法正确的是________．A．有的波只能发生干涉现象，有的波只能发生衍射现象B．在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体将比物体所处的实际位置高C．水中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从气泡中射向水中时，一部分光在界面上发生全反射D．当观测者靠近波源时，接收到的波的频率会大于波源的振动频率(2)如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期T＝0.01s，介质中质点P位于x＝2m处．则该列波传播的速度大小为________m/s.t＝0.15s时质点P的振动方向沿________(填“＋y”或“－y”)方向．(3)(2015·江苏八校二联)如图，为某种透明材料做成的三棱镜的横截面，其形状是边长为a的等边三角形，现用一束宽度为a的单色平行光束，以垂直于BC面的方向正好入射到该三棱镜的AB及AC面上，结果所有从AB、AC面入射的光线进入后恰好全部直接到达BC面．试求：①该材料对此平行光束的折射率；②这些到达BC面的光线从BC面折射而出后，如果照射到一块平行于BC面的屏上形成光斑，则当屏到BC面的距离d满足什么条件时，此光斑分为两块？选修3­4巧练1．解析：(1)赫兹首先通过实验证实了电磁波的存在，故选项A错误；电磁波的振动方向与传播方向相互垂直，因此为横波，干涉和衍射现象是波特有的现象，故选项B正确；调制是电磁波发射过程中的操作，故选项C错误；选项D正确．(2)由题图可知，实粗线为界面，光从玻璃射向空气时，折射角大于入射角，因此玻璃砖所在位置为图中的上半圆，设玻璃砖的半径为R，根据折射定律和图中坐标格数可知，当光由玻璃射向空气时，有：n＝sinrsini＝6/R4/R＝1.5.(3)①题目没有指明波的传播方向，因此有向左、向右传播两种可能性．若波向右传播，则在Δt＝0.05s内传播的距离Δx＝n＋14λ，n＝0，1，2，…此时波速的通式为v＝ΔxΔt＝n＋14×80.05m/s＝(160n＋40)m/s，n＝0，1，2，…若波向左传播，则在Δt＝0.05s内传播的距离Δx＝n＋34λ，n＝0，1，2，…此时波速的通式为：v＝ΔxΔt＝(160n＋120)m/s，n＝0，1，2，…②若波速v＝280m/s，在Δt＝0.05s内传播的距离为Δx＝v·Δt＝280×0.05＝14(m)＝7λ4，即传播方向向左．由波形知，波再向左传Δx＝7m，可使P点第一次到达波谷位置Δt′＝7280s＝2.5×10－2s.答案：(1)BD(2)上半圆1.5(3)①向右v＝(160n＋40)m/s，n＝0，1，2，…向左v＝(160n＋120)m/s，n＝0，1，2，…②向左2.5×10－2s2．解析：(1)X射线穿透物质的本领比γ射线的弱，故选项A正确；在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，调谐是在接收端，故选项B错误；同一列声波和同一束光波在不同介质中传播速度均不同，故选项C错误；选项D正确．(2)①根据题给波动图象可知，质点振动的振幅A＝5cm，波长为λ＝2.0m，根据波长、波速、周期的关系可知，其振动周期为：T＝λv＝1s，因此，x＝0.5m处的质点做简谐运动的表达式为：y＝5cos2πtcm.②在5.5s时间内，x＝0.5m处的质点完成了5.5次全振动，因此它通过的路程为s＝5×4A＋2A＝110cm.(3)①光在棱镜中传播的速率v＝cn＝2.0×108m/s.②设此束光从AB面射入棱镜后的折射角为r，由折射定律，n＝sinisinr，解得r＝30°.显然光线从AB面射入棱镜后的折射光线NP平行于底边AC，由图中几何关系可得，光线入射到BC面上入射角θ＝45°，光线从棱镜侧面发生全反射时的临界角为C，则sinC＝1n＝2322，C45°.所以光线射到棱镜侧面BC时将发生全反射，由图可知光线将沿垂直于底面AC方向由图中Q点射出棱镜．CQ＝PQ＝ANsin60°＝3cm.答案：(1)AD(2)①y＝5cos2πt②110(3)①2.0×108m/s②垂直于AC射出，出射点距C点3cm3．解析：(1)用标准平面检查光学平面的平整程度利用了光的干涉现象，属薄膜干涉，所以A正确；一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分解为各种单色光是光的折射现象，故B错误；根据狭义相对论原理，沿高速运动方向的长度缩短，故C错误；红光的频率小于紫光的频率，故同种介质对红光的折射率小，再根据光在介质中的传播速度v＝cn可知，红光在水中传播的速度大于紫光在水中传播的速度，故D正确．(2)由题意知，6m处的质点开始振动，根据上下坡法可判断6m处质点开始振动的方向为＋y方向，故介质中所有质点开始振动的方向都沿＋y方向，即P点开始振动的方向沿＋y方向；如题图所示，x＝1m处的质点处于波峰，当其振动形式传播到x＝21m处时，在x＝21m的点第二次出现波峰，用时t＝Δxv＝2s.(3)①光路图如图所示，据几何关系可得sini＝3R2R＝32i＝2r据折射定律n＝sinisinr解得n＝3.②据几何关系可得O1N＝3R光从O1传播到N所需的时间t＝O1Nvv＝cn解得t＝3Rc.答案：(1)AD(2)＋y2(3)①3②3Rc4．解析：(1)任何波都能发生干涉和衍射现象，A错误；由于光的折射，潜水员在水中看到的物体的像比物体所处的实际位置高，B正确；水中气泡特别明亮是因为光从水中射向气泡时一部分光发生了全反射，故C错误；由多普勒效应知，D正确．(3)①由于对称性，我们考虑从AB面入射的光线，这些光线在棱镜中是平行于AC面的，由对称性不难得出，光线进入AB面时的入射角α、折射角β分别为α＝60°，β＝30°由折射定律，得材料的折射率n＝sinαsinβ＝3.②如图O为BC中点，在B点附近折射的光线从BC面射出后与直线AO交于D，可看出只要光屏放得比D点远，则光斑会分为两块．由几何关系可得OD＝36a所以当光屏到BC面的距离超过36a时，光斑会分为两块．答案：(1)BD(2)400＋y(3)①3②光屏到BC面的距离超过36a时，光斑分为两块