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2019年高考物理二輪復習 專題十五 振動和波動 光學課時作業(yè) 新人教版
一、單項選擇題
1.用如圖所示的實驗裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象.圖(a)是點燃的酒精燈(在燈芯上灑些鹽),圖(b)是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈.將金屬絲圈在其所在的豎直平面內緩慢旋轉,觀察到的現(xiàn)象是( )
A.當金屬絲圈旋轉30時干涉條紋同方向旋轉30
B.當金屬絲圈旋轉45時干涉條紋同方向旋轉90
C.當金屬絲圈旋轉60時干涉條紋同方向旋轉30
D.干涉條紋保持原來狀態(tài)不變
解析:金屬絲圈的轉動,改變不了肥皂液膜的上薄下厚的形狀,由干涉原理可知干涉條紋與金屬絲圈在該豎直平面內的轉動無關,仍然是水平的干涉條紋,A、B、C錯誤,D正確.
答案:D
2.(xx四川卷)平靜湖面?zhèn)鞑ブ涣兴娌?橫波),在波的傳播方向上有相距3 m的甲、乙兩小木塊隨波上下運動,測得兩小木塊每分鐘都上下30次,甲在波谷時,乙在波峰,且兩木塊之間有一個波峰.這列水面波( )
A.頻率是30 Hz B.波長是3 m
C.波速是1 m/s D.周期是0.1 s
解析:據(jù)題意知,f=0.5 Hz,λ=2 m,則v=λf=1 m/s,T=2 s,C項正確.
答案:C
3.(xx四川卷)直線P1P2過均勻玻璃球球心O,細光束a、b平行且關于P1P2對稱,由空氣射入玻璃球的光路如圖.a(chǎn)、b光相比( )
A.玻璃對a光的折射率較大
B.玻璃對a光的臨界角較小
C.b光在玻璃中的傳播速度較小
D.b光在玻璃中的傳播時間較短
解析:由題圖可知na
Cb,故B錯誤;由n=知va>vb,故C正確;a光在玻璃中的傳播距離比b光小,由t=知taα,由n=可知,B光的折射率小,A項正確;由v=可知,B光在半圓形玻璃磚中傳播速度較大,B項錯誤;α<θ<β時,NQ區(qū)域只有一個光斑,而由于光的反射,在NP區(qū)域還有一個光斑,β<θ<時,兩種單色光全部發(fā)生全反射, 在NQ區(qū)域沒有光斑,在NP區(qū)域有一個由全反射形成的光斑,D項正確.
答案:AD
6.以下關于光的說法中正確的是( )
A.分別用紅光和紫光在同一裝置上做干涉實驗,相鄰紅光干涉條紋間距小于相鄰紫光干涉條紋間距
B.雨后天空出現(xiàn)的彩虹是光的衍射現(xiàn)象
C.水面油膜呈現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象
D.醫(yī)學上用光導纖維制成內窺鏡,用來檢查人體內臟器官的內部.它利用了光的全反射原理
解析:根據(jù)Δx=λ,因紅光波長較長,故相鄰紅光條紋間距大,A錯;雨后天空出現(xiàn)的彩虹是光的折射和色散綜合的結果,B錯;水面油膜呈現(xiàn)彩色條紋是白光在油膜前后兩表面的反射光相遇疊加的結果,屬于干涉,故C正確;醫(yī)學上用光導纖維制成內窺鏡,應用的是全反射原理,D正確.
答案:CD
三、五選三型選擇題
7.光射到兩種不同介質的分界面,分析其后的傳播情形可知________.
A.折射現(xiàn)象的出現(xiàn)不能說明光是縱波
B.光總會分為反射光和折射光
C.折射光與入射光的傳播方向可能是相同的
D.發(fā)生折射是因為光在不同介質中的傳播速度不同
E.光的反射光線、折射光線與入射光線不可能同線
解析:光屬于電磁波,是一種橫波,另外光的折射現(xiàn)象的出現(xiàn)不能說明光是縱波,故A選項正確;當光從光密介質射向光疏介質,且入射角足夠大時,會在分界面處發(fā)生全反射現(xiàn)象,此時只有反射光線而折射光線消失,故B選項錯誤;當光垂直射到兩種不同介質的分界面時,折射光線與入射光線的傳播方向是相同的,光的反射光線、折射光線與入射光線同線,故C選項正確、E選項錯誤;當光射到兩種不同介質的分界面時會發(fā)生折射現(xiàn)象,這是因為不同介質對光的(絕對)折射率n=不同,即光在不同介質中的傳播速度不同,故D選項正確.
答案:ACD
8.下列選項與多普勒效應有關的是________.
A.科學家用激光測量月球與地球間的距離
B.醫(yī)生利用超聲波探測病人血管中血液的流速
C.技術人員用超聲波探測金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡
D.交通警察向車輛發(fā)射超聲波并通過測量反射波的頻率確定車輛行進的速度
E.科學家通過比較星球與地球上同種元素發(fā)出光的頻率來計算星球遠離地球的速度
解析:多普勒效應是指波源或觀察者發(fā)生移動,而使兩者間的位置發(fā)生變化,使觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化,根據(jù)此定義可判斷選項B、D、E符合要求.
答案:BDE
四、計算題
9.用圓弧狀玻璃磚做測定玻璃折射率的實驗時,先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚,在玻璃磚的一側豎直插上兩枚大頭針P1、P2,然后在玻璃磚的另一側觀察,調整視線使P1的像被P2的像擋住,接著在眼睛所在的一側插兩枚大頭針P3和P4,使P3擋住P1和P2的像,P4擋住P3以及P1和P2的像,在紙上標出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓,如圖甲所示,其中O為兩圓弧圓心,圖中已畫出經(jīng)過P1、P2點的入射光線.
(1)在圖上補畫出所需的光路.
(2)為了測出玻璃的折射率,需要測量入射角和折射角,請在圖中的AB分界面上畫出這兩個角.
(3)用所測物理量計算折射率的公式為n=________.
(4)為了保證在弧面CD得到出射光線,實驗過程中,光線在弧面AB的入射角應適當________(填“小一些”、“無所謂”或“大一些”).
(5)多次改變入射角,測得幾組入射角和折射角,根據(jù)測得的入射角和折射角的正弦值,畫出了如圖乙所示的圖象,由圖象可知該玻璃的折射率n=________.
解析:(1)連接P3、P4與弧CD交于一點,此交點即為光線從玻璃磚中射出的位置,由于P1、P2的連線與弧AB的交點即為光線進入玻璃磚的位置,連接兩交點即可作出玻璃磚中的光路,如圖所示.
(2)連接O點與光線在AB面上的入射點即為法線,作出入射角和折射角如圖中i、r所示.
(3)由折射定律可得n=.
(4)為了保證能在弧面CD上有出射光線,實驗過程中,光線在弧面AB上的入射角應適當小一些,才不會使光線在CD面上發(fā)生全反射.
(5)圖象的斜率k==n,由題圖乙可知斜率為1.5,即該玻璃的折射率為1.5.
答案:(1)見解析圖 (2)見解析圖
(3) (4)小一些 (5)1.5
10.(xx山東卷)半徑為R、介質折射率為n的透明圓柱體,過其軸線OO′的截面如圖所示.位于截面所在平面內的一細束光線,以角i0由O點入射,折射光線由上邊界的A點射出.當光線在O點的入射角減小至某一值時,折射光線在上邊界的B點恰好發(fā)生全反射.求A、B兩點間的距離.
解析:當光線在O點的入射角為i0時,設折射角為r0,由折射定律得
=n①
設A點與左端面的距離為dA,由幾何關系得
sinr0=②
若折射光線恰好發(fā)生全反射,則在B點的入射角恰好為臨界角C,設B點與左端面的距離為dB,由折射定律得
sinC=③
由幾何關系得
sinC=④
設A、B兩點間的距離為d,可得
d=dB-dA⑤
聯(lián)立①②③④⑤式得
d=(-)R⑥
答案:(-)R
11.(xx新課標全國卷Ⅱ)平衡位置位于原點O的波源發(fā)出的簡諧橫波在均勻介質中沿水平x軸傳播,P、Q為x軸上的兩個點(均位于x軸正向),P與O的距離為35 cm,此距離介于一倍波長與二倍波長之間.已知波源自t=0時由平衡位置開始向上振動,周期T=1 s,振幅A=5 cm.當波傳到P點時,波源恰好處于波峰位置;此后再經(jīng)過5 s,平衡位置在Q處的質點第一次處于波峰位置.求:
(1)P、Q間的距離;
(2)從t=0開始到平衡位置在Q處的質點第一次處于波峰位置時,波源在振動過程中通過的路程.
解析:(1)由題意,O、P兩點間的距離與波長λ之間滿足
OP=λ①
波速v與波長的關系為v=②
在t=5 s的時間間隔內,波傳播的路程為vt.由題意有
vt=PQ+③
式中,PQ為P、Q間的距離.由①②③式和題給數(shù)據(jù),得
PQ=133 cm.④
(2)Q處的質點第一次處于波峰位置時,波源運動的時間為
t1=t+T⑤
波源從平衡位置開始運動,每經(jīng)過,波源運動的路程為A.由題給條件得t1=25⑥
故t1時間內,波源運動的路程為s=25A=125 cm.⑦
答案:(1)133 cm (2)125 cm
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