2020高考物理二轮复习 抓分天天练 热点题型练2.17 选修3-4解答题专练课件

2．17选修3－4解答题专练1．(2019·山西模拟)图甲为一列沿x轴方向传播的简谐横波在t＝1s时的波形图，P、Q是平衡位置在xP＝1m、xQ＝2.5m处的两个质点，图乙为质点P的振动图象．质点P的振动方程为y＝________cm(用余弦函数表示)；从t＝1s时开始，质点Q第一次回到平衡位置所需的时间为________s.答案4cosπ2t1.5解析根据图乙可得P的振动为余弦图象，则y＝Acosωt＝4cos2πTt＝4cosπ2tcm；t＝1s时P向下振动，可知该波向右传播，波速v＝λT＝44m/s＝1m/s质点Q第一次回到平衡位置所需的时间为t＝xPQv＝2.5－1.01s＝1.5s.2．(2019·天津)某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸．(1)下列哪些措施能够提高实验准确程度________．A．选用两光学表面间距大的玻璃砖B．选用两光学表面平行的玻璃砖C．选用粗的大头针完成实验D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些(2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是________．(3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN′的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n＝________．(用图中线段的字母表示)答案(1)AD(2)D(3)ACBD解析(1)为了作图误差更小，应选用两光学表面间距大的玻璃砖，故A项正确；根据折射定律可知，如果两个光学面不平行，不影响入射角与折射角的值，所以对折射率的测定结果不产生影响，故B项错误；为了准确测量光路图，应选用较细的大头针来完成实验，故C项错误；插在玻璃砖同侧的大头针之间的距离适当大些时，相同的距离误差情况下引起的角度误差会减小，故D项正确，故选A、D两项；(2)因玻璃的折射率较大，故在玻璃中的折射角一定小于入射角，实验作出的入射角一定大于折射角，并且光线从玻璃中出来后，应与入射光平行，因此只有D图正确，A、B、C均错误，故选D项；(3)折射率n＝sinisinr，其中：sini＝ACr，sinr＝BDr，故n＝ACBD.3．(2019·朝阳区模拟)某同学利用单摆测定当地的重力加速度，实验装置如图甲所示．(1)组装单摆时，应在下列器材中选用________．A．长度为1m左右的细线B．长度为30cm左右的细线C．直径为1.8cm的塑料球D．直径为1.8cm的铁球(2)他用米尺测出摆线长度l，用游标卡尺测出摆球直径d，则摆长L＝________．(3)在测量单摆的周期时，他用秒表记下了单摆做50次全振动的时间，如图乙所示，秒表的读数为________s.(4)该同学经测量得到5组摆长L和对应的周期T，画出L­T2图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标如图丙所示．则当地重力加速度的表达式g＝________(用LA、LB、TA和TB表示)．(5)处理完数据后，该同学发现在计算摆长时误将摆球直径当成半径代入计算，即L＝l＋d，这样________(选填“影响”或“不影响”)重力加速度的计算．答案(1)AD(2)l＋d2(3)95.2(4)4π2（LB－LA）TB2－TA2(5)不影响解析(1)为减小实验误差，应选择1m左右的摆线，为减小空气阻力影响，摆球应选质量大而体积小的金属球，因此需要的实验器材是A、D.(2)摆长等于摆线的长度和摆球半径之和，即L＝l＋d2.(3)秒表的小盘读数为90s，大盘读数为5.2s，则秒表的读数为95.2s.(4)根据T＝2πLg得，L＝gT24π2，可知图线的斜率k＝g4π2＝LB－LATB2－TA2，解得g＝4π2（LB－LA）TB2－TA2.(5)若计算摆长时误将摆球直径当成半径代入计算，即L＝l＋d，而其他测量、计算均无误，也不考虑实验误差，L­T2图象的斜率不变，所测重力加速度g不变，即不影响重力加速度的计算．4．现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在图1所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长．(1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、________、A.(2)将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图2所示．然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图3中手轮上的示数为________mm，求得相邻亮纹的间距Δx为________mm.(3)已知双缝间距d为2.0×10－4m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算式λ＝________，求得所测红光波长为________nm.答案(1)E、D、B(2)13.8702.310(3)dΔxl660解析(1)滤光片E可以从白光中选出单色红光，单缝D是获取线光源，双缝B是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏A上．所以排列顺序为：C、E、D、B、A.(2)测量头的读数应该先读整数刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可动刻度，图3读数为13.870mm，图2读数为2.320mm，所以相邻亮条纹间距Δx＝13.870－2.3205mm＝2.310mm.(3)由条纹间距离公式Δx＝ldλ得：λ＝dΔxl代入数值得：λ＝6.6×10－7m＝660nm.5.(2019·衡水模拟)有一玻璃棱镜，截面为如图所示的圆心角为90°的扇形，扇形的半径为R，一条光线垂直于OP方向射向棱镜，当入射点M到O点的距离为0.5R时，光线在N点射出，折射角为45°，已知光在真空中的光速为c.(1)求玻璃棱镜对该光的折射率；(2)若入射点可以在OP边上下移动，是否存在反射光线垂直OQ方向从OQ界面射出的情况，如果有，请作出最简单的光路图，并求出此种情况下光线在玻璃棱镜中的传播时间；如果没有，请说明原因．答案(1)2(2)图见解析2Rc解析(1)由折射定律可知，n＝sin45°sin∠ONM由几何关系得：sin∠ONM＝0.5RR＝0.5联立解得：n＝2.(2)符合题目要求的最简单的光路就是在圆弧界面只发生一次全反射后就从OQ界面射出的情况，光路如图所示，由几何关系知：EF＝FG＝22R根据n＝cv得光在棱镜中的传播速度：v＝cn光线在玻璃棱镜中的传播时间：t＝EF＋FGv解得：t＝2Rc.6．(2019·福州三模)如图所示，直角三角形ABC是一个棱镜的截面，∠C＝60°，MN是与棱镜的侧面AC平行的光屏，到AC的距离为L.由两种色光组成的光束宽度为d，垂直于AB射入棱镜．已知棱镜对两种色光的折射率分别为n1和n2，且n1n22，求这束光经过一次折射后照射到光屏MN上的宽度．答案Ln24－n22－Ln14－n12＋233d解析画出光路图如图所示，设两种色光在AC面上的入射角为i，由几何关系可知i＝30°，则有n1＝sinθ1sini解得：sinθ1＝n1sini＝12n1n2＝sinθ2sini解得：sinθ2＝n2sini＝12n2设光照到光屏上的宽度为s，则s＝Ltanθ2＋dsin60°－Ltanθ1联立解得：s＝Ln24－n22－Ln14－n12＋233d.7．(2019·武汉一模)如图，有一玻璃圆柱体，横截面半径为R＝10cm，长为L＝100cm.一点光源在玻璃圆柱体中心轴线上的A点，与玻璃圆柱体左端面距离d＝4cm，点光源向各个方向发射单色光，其中射向玻璃圆柱体从左端面中央半径为r＝8cm圆面内射入的光线恰好不会从柱体侧面射出．光速为c＝3×108m/s，求：(1)玻璃对该单色光的折射率；(2)该单色光通过玻璃圆柱体的最长时间．答案(1)355(2)6×10－9s解析(1)由题意可知，光线AB从圆柱体左端面射入，其折射光BD射到柱面D点恰好发生全反射．设光线在B点的入射角为i.则sini＝rr2＋d2＝25由折射定律得：n＝sinisinθ，sinC＝1n根据几何知识得：sinθ＝cosC＝1－sin2C得：n＝355；(2)折射光BD在玻璃柱体内传播路程最长，因而传播时间最长．最长的路程为：s＝LsinC＝nL光在玻璃中传播的速度为：v＝cn则该单色光通过玻璃圆柱体的最长时间为：t＝sv＝n2Lc＝6×10－9s.8．(2019·武汉模拟)内径为r，外径为2r的透明介质半球壳折射率n＝2，如图为其截面示意图．(1)将点光源放在球心O处，求光射出球壳的最短时间；(2)将光源移至O点正上方内壳上的P点，使其发出的光射向球壳外，求透明球壳外表面发光区域在截面上形成的弧长．答案(1)rc＋（2－1）nrc(2)2πr6解析(1)光线从O点沿直线传播出球壳，传播时间最短．光在空气中传播的时间t1＝rc光在介质中传播的时间t2＝2－1vr光在介质中传播的速度满足n＝cv所以t＝t1＋t2＝rc＋（2－1）nrc；(2)光由介质射向空气，临界角sinC＝1n解得：C＝30°如图，由正弦定理得：OPsinC＝AOsin∠APO解得：∠APO＝135°α＝15°＝π12介质球壳外表面发光区域在截面上形成的弧长为：s＝2α·2r＝2πr6.