2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 第二部分 熱點(diǎn)訓(xùn)練十四 選修3-4.doc
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熱點(diǎn)十四 選修3-4 本部分主要有以下兩個(gè)考查方向: 1.機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波:掌握簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征及波動(dòng)的本質(zhì),掌握簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像和波動(dòng)圖像及波長(zhǎng)、頻率、波速的關(guān)系,要特別重視振動(dòng)圖像、波動(dòng)圖像相結(jié)合的題目,注意振動(dòng)和波動(dòng)的區(qū)別和聯(lián)系。 2.光學(xué):對(duì)于幾何光學(xué)的題目,首先要能夠根據(jù)光的折射定律、全反射規(guī)律作出光路圖,然后用幾何方法解題,注意發(fā)生全反射的條件和折射率的計(jì)算,光的本性部分要掌握光的干涉條件和發(fā)生明顯衍射的條件,知道什么是偏振現(xiàn)象,還要注意幾何光學(xué)和光的本性的結(jié)合點(diǎn)(光的折射率和頻率)。 考向一 振動(dòng)圖像與波動(dòng)圖像 (多選)如圖1甲所示為一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0.20 s時(shí)刻的波形圖,在波傳播路徑上有P、Q、R三個(gè)質(zhì)點(diǎn),它們的平衡位置分別在x1=1.2 m、x2=2.5 m和x3=4 m處,圖乙為質(zhì)點(diǎn)R的振動(dòng)圖像,則 圖1 A.此簡(jiǎn)諧波沿x軸正向傳播 B.從圖甲時(shí)刻,再經(jīng)過(guò)0.10 s質(zhì)點(diǎn)R傳到x=8 m處 C.質(zhì)點(diǎn)Q從圖甲所示時(shí)刻開(kāi)始,第一次回到平衡位置所用的時(shí)間為0.062 5 s D.質(zhì)點(diǎn)P比質(zhì)點(diǎn)Q早0.3 s回到平衡位置 E.從圖甲時(shí)刻,再經(jīng)過(guò)0.08 s,x=3.2 m處的質(zhì)點(diǎn)剛好回到平衡位置 [解析] 由圖乙可知,t=0.20 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)R正從平衡位置沿y軸正向運(yùn)動(dòng),根據(jù)波動(dòng)與振動(dòng)的關(guān)系可知,波沿x軸正向傳播,A項(xiàng)正確;質(zhì)點(diǎn)并不沿波傳播的方向發(fā)生遷移,B錯(cuò)誤;波傳播的速度為v= m/s=40 m/s,因此質(zhì)點(diǎn)Q經(jīng)過(guò)t2== s=0.062 5 s回到平衡位置,C項(xiàng)正確;質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)過(guò)t1== s=0.03 s回到平衡位置,因此比Q點(diǎn)早0.032 5 s回到平衡位置,D項(xiàng)錯(cuò)誤;從圖甲時(shí)刻開(kāi)始,經(jīng)過(guò)0.08 s,波形移動(dòng)的距離為x=vt=3.2 m,將波形沿x軸正向移動(dòng)3.2 m,會(huì)發(fā)現(xiàn)x=3.2 m處的質(zhì)點(diǎn)剛好回到平衡位置,E項(xiàng)正確。 [答案] ACE 考向二 振動(dòng)和波的綜合問(wèn)題 (2016全國(guó)卷Ⅱ)一列簡(jiǎn)諧橫波在介質(zhì)中沿x軸正向傳播,波長(zhǎng)不小于10 cm。O和A是介質(zhì)中平衡位置分別位于x=0和x=5 cm處的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)。t=0時(shí)開(kāi)始觀測(cè),此時(shí)質(zhì)點(diǎn)O的位移為y=4 cm,質(zhì)點(diǎn)A處于波峰位置,t= s時(shí),質(zhì)點(diǎn)O第一次回到平衡位置,t=1 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)A第一次回到平衡位置。求: (1)簡(jiǎn)諧波的周期、波速和波長(zhǎng)。 (2)質(zhì)點(diǎn)O的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式。 [解析] (1)設(shè)振動(dòng)周期為T(mén)。由于質(zhì)點(diǎn)A在0到1 s內(nèi)由最大位移處第一次回到平衡位置,經(jīng)歷的是個(gè)周期,由此可知T=4 s① 由于質(zhì)點(diǎn)O與A的距離5 cm小于半個(gè)波長(zhǎng),且波沿x軸正向傳播,O在t= s時(shí)回到平衡位置,而A在t=1 s時(shí)回到平衡位置,時(shí)間相差 s。兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置的距離除以傳播時(shí)間,可得波的速度v=7.5 cm/s ② 利用波長(zhǎng)、波速和周期的關(guān)系λ=vT得,簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng)λ=30 cm③ (2)設(shè)質(zhì)點(diǎn)O的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系為 y=A cos(+φ0)④ 將①式及題給條件代入上式得4=A cosφ0⑤ 0=A cos(+φ0)⑥ 解得φ0=,A=8 cm 質(zhì)點(diǎn)O的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為 y=0.08 cos(+)(國(guó)際單位制)⑧ 或y=0.08 cos(+)(國(guó)際單位制)。 [答案] (1)4 s 7.5 cm/s 30 cm (2)y=0.08 cos(+)或y=0.08 cos(+) 考向三 光的折射和全反射 如圖2所示,在足夠?qū)挼囊翰壑蟹庞心撤N液體,M是可轉(zhuǎn)動(dòng)的平面鏡,M與水平面的夾角α=30。光線從液槽的側(cè)壁水平射入液體中,當(dāng)光線射出液面時(shí)與液面的夾角為β=45。 圖2 (1)求該液體的折射率n; (2)改變?chǔ)两强梢允构饩€射出液面時(shí)的方向發(fā)生變化,若要使經(jīng)平面鏡反射后的光線能從液面射出,求α的取值范圍。 [解析] 本題考查考生的理解能力,需要考生利用幾何關(guān)系解題。 (1)作出光線經(jīng)平面鏡反射后從液面射出的光路圖如圖甲所示,由幾何關(guān)系知,在液面發(fā)生折射的入射角 i=30 折射角r=45 由折射定律有=n 解得n= (2)設(shè)光線在液體中發(fā)生全反射的臨界角為C,則 sin C= 解得C=45 若光在右側(cè)發(fā)生全反射,作出光路圖如圖乙所示,則由幾何關(guān)系可知2α1+C=90 若光在左側(cè)發(fā)生全反射,作出光路圖如圖丙所示,則由幾何關(guān)系可知 2(90-α2)+C=90 即α1<α<α2 解得22.5<α<67.5。 [答案] (1) (2)22.5<α<67.5 1.(1)(多選)在坐標(biāo)原點(diǎn)的波源產(chǎn)生一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波,波速v=200 m/s,已知t=0時(shí),波剛好傳播到x=40 m處。如圖3所示。在x=400 m處有一接收器(圖中未畫(huà)出),則下列說(shuō)法正確的是________。 圖3 A.波源開(kāi)始振動(dòng)時(shí)方向沿y軸負(fù)方向 B.從t=0開(kāi)始經(jīng)0.15 s,x=40 m處的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程為0.6 m C.接收器在t=2 s時(shí)才能接收到此波 D.若波源向x軸正方向運(yùn)動(dòng),接收器接收到波的頻率可能為9 Hz E.若該波與另一列頻率為5 Hz沿x軸負(fù)方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波相遇,不能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣 (2)如圖4所示的直角三角形ABC是玻璃磚的橫截面,∠B=90,∠A=30,BC邊長(zhǎng)等于L。一束平行于AB邊的光束從AC邊上的某點(diǎn)射入玻璃磚,進(jìn)入玻璃磚后,在BC邊上的E點(diǎn)被反射,E點(diǎn)是BC邊的中點(diǎn),EF是從該處反射的光線,且EF恰與AC邊平行。求: 圖4 ①玻璃磚的折射率; ②該光束從E點(diǎn)反射后,直到第一次有光線從玻璃磚射出所需的時(shí)間(真空中的光速用符號(hào)“c”表示)。 解析 (1)根據(jù)波動(dòng)圖像和波的傳播方向可知,波源開(kāi)始振動(dòng)時(shí)方向沿y軸負(fù)方向,選項(xiàng)A正確;根據(jù)波動(dòng)圖像可知波長(zhǎng)λ=20 m,振幅A=10 cm。周期T==20 m200 m/s=0.1 s,從t=0開(kāi)始經(jīng)過(guò)0.15 s(1.5個(gè)周期),x=40 m處的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)路程為六個(gè)振幅,即60.1 m=0.6 m,選項(xiàng)B正確;接收器在t== s=1.8 s時(shí)就能夠接收到此波,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;波源頻率為f==10 Hz,若波源向x軸正方向運(yùn)動(dòng),根據(jù)多普勒效應(yīng),接收器接收到波的頻率大于10 Hz,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;根據(jù)頻率相同的兩列波相遇才能產(chǎn)生穩(wěn)定干涉可知,若該波與另一列頻率為5 Hz沿x軸負(fù)方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波相遇,不能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣,選項(xiàng)E正確。 (2)①根據(jù)題述畫(huà)出光路圖如圖所示。入射角i=60,折射角r=30 根據(jù)折射定律可得n== ②根據(jù)圖中幾何關(guān)系,OE=CE=BE=,EF==L 光束在玻璃磚中傳播速度v== 光在玻璃磚中的全反射臨界為 sin C==<,故C<60 光束從E點(diǎn)反射后,再經(jīng)一次全反射可射出玻璃磚,光路圖如圖所示 則光束從E點(diǎn)反射后,在玻璃磚中的總路程為 s=L+ 故所需時(shí)間為t==。 答案 (1)ABE (2)① ② 2.(1)(多選)下列說(shuō)法正確的是________。 A.單擺在周期性外力作用下做受迫振動(dòng),其振動(dòng)周期與單擺的擺長(zhǎng)無(wú)關(guān) B.變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng) C.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若僅將入射光由紅光改為綠光,則干涉條紋間距變窄 D.光纖通信的工作原理是全反射,光纖通信具有容量大,抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn) E.用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的偏振 (2)如圖5所示,位于原點(diǎn)O處的波源在t=0時(shí)刻從平衡位置(在x軸上)開(kāi)始沿y軸正方向做周期T=0.4 s、振幅A=3 cm的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),該波源產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,當(dāng)平衡位置坐標(biāo)為(6 m,0)的質(zhì)點(diǎn)P剛開(kāi)始振動(dòng)時(shí)波源剛好位于波谷。 圖5 ①質(zhì)點(diǎn)P在開(kāi)始振動(dòng)后的Δt=2.5 s內(nèi)通過(guò)的路程是多少? ②該簡(jiǎn)諧橫波的最大波速是多少? 解析 (1)單擺在周期性外力作用下做受迫振動(dòng),其振動(dòng)周期由驅(qū)動(dòng)力的周期決定,與單擺的固有周期無(wú)關(guān),故與擺長(zhǎng)無(wú)關(guān),選項(xiàng)A正確;變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng),而均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng),均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若僅將入射光由紅光改為綠光,根據(jù)條紋間距公式Δx=λ,波長(zhǎng)變短,則干涉條紋間距變窄,選項(xiàng)C正確;光纖通信的工作原理是全反射,光纖通信具有容量大、抗干擾性強(qiáng)、衰減小等優(yōu)點(diǎn),選項(xiàng)D正確;用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平整度是利用了薄膜干涉,選項(xiàng)E錯(cuò)誤。 (2)①由于質(zhì)點(diǎn)P從平衡位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng),并且 Δt=2.5 s=6T+T 質(zhì)點(diǎn)P在開(kāi)始振動(dòng)后的Δt=2.5 s內(nèi)通過(guò)的路程 s=64A+A=25A=75 cm ②設(shè)該簡(jiǎn)諧橫波的速度為v,O、P間的距離為Δx,由題意可得: Δx=λ=6 m(n=0,1,2,…) 所以:v== m/s(n=0,1,2,…) 當(dāng)n=0時(shí),波速最大為vm=20 m/s。 答案 (1)ACD (2)①75 cm?、?0 m/s 3.(1)(多選)《夢(mèng)溪筆談》是中國(guó)科學(xué)技術(shù)史上的重要文獻(xiàn)。書(shū)中對(duì)彩虹做了如下描述:“虹乃雨中日影也,日照雨則有之”。如圖6是彩虹成因的簡(jiǎn)化示意圖。設(shè)水滴是球形的,圖中的圓代表水滴過(guò)球心的截面,入射光線在過(guò)此截面的平面內(nèi),a、b是兩種不同頻率的單色光。下列說(shuō)法正確的是________。 圖6 A.雨后太陽(yáng)光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹 B.水滴對(duì)a光的臨界角大于對(duì)b光的臨界角 C.在水滴中,a光的傳播速度大于b光的傳播速度 D.在水滴中,a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng) E.a(chǎn)、b光分別通過(guò)同一雙縫干涉裝置,a光的相鄰亮條紋間距較小 (2)一列簡(jiǎn)諧橫波沿+x軸方向傳播,t=0時(shí)刻的波形如圖7甲所示, A、B、P和Q是介質(zhì)中的四個(gè)質(zhì)點(diǎn),t=0時(shí)刻波剛好傳播到B點(diǎn)。質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)圖像如圖乙所示,求: 圖7 ①該波的傳播速度是多大? ②從t=0到t=1.6 s,質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程為多少? ③經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間質(zhì)點(diǎn)Q第二次到達(dá)波谷? 解析 (1)太陽(yáng)光射入水滴中發(fā)生色散形成彩虹,選項(xiàng)A正確;根據(jù)光路圖可知,a光的折射率n大,全反射的臨界角小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由v=可得,a光在水滴中的傳播速度小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;折射率越大,波長(zhǎng)越小,選項(xiàng)D正確;根據(jù)公式Δx=λ可知,波長(zhǎng)越小,干涉條紋間距越小,選項(xiàng)E正確。 (2)①由題圖甲可知該波的波長(zhǎng)為λ=20 m,由題圖乙知,該波的周期T=0.8 s 傳播速度v==25 m/s ②從t=0到t=1.6 s,質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程 s=24A=16 m ③質(zhì)點(diǎn)P、Q平衡位置之間的距離 L=85 m-10 m=75 m,由L=vt,解得t=3 s 即經(jīng)過(guò)3 s時(shí)間質(zhì)點(diǎn)Q第一次到達(dá)波谷,經(jīng)過(guò)3.8 s時(shí)間質(zhì)點(diǎn)Q第二次到達(dá)波谷。 答案 (1)ADE (2)①25 m/s?、?6 m?、?.8 s 4.(1)(多選)下列說(shuō)法中正確的是________。 A.光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若僅將入射光從紅光改為紫光,則相鄰亮條紋間距一定變小 B.做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的物體,經(jīng)過(guò)同一位置時(shí),加速度可能不同 C.在受迫振動(dòng)中,驅(qū)動(dòng)力的頻率不一定等于物體的固有頻率 D.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí),要在鏡頭前加裝一個(gè)偏振以增加透射光的強(qiáng)度 E.在波的傳播方向上兩相鄰的相對(duì)平衡位置的位移始終相同的質(zhì)點(diǎn)間距離等于波長(zhǎng) (2)如圖8三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面,O為BC邊的中點(diǎn),位于截面所在平面內(nèi)的一束光線自O(shè)以角i入射,第一次到達(dá)AB邊恰好發(fā)生全反射。已知θ=15,BC邊長(zhǎng)為2L,該介質(zhì)的折射率為。求: 圖8 (1)入射角i; (2)從入射到發(fā)生第一次全反射所用的時(shí)間(設(shè)光在真空中的速度為c,可能用到:sin 75=或tan 15=2-)。 解析 (1)根據(jù)公式Δx=λ,入射光的波長(zhǎng)減小,相鄰亮條紋間距一定變小,A正確;做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的物體,每次經(jīng)過(guò)同一位置時(shí),加速度一定相同,B錯(cuò)誤;物體做受迫振動(dòng)時(shí),其驅(qū)動(dòng)頻率不一定等于固有頻率,等于固有頻率時(shí),發(fā)生共振,C正確;拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí),往往在鏡頭前加一個(gè)偏振片以過(guò)濾櫥窗玻璃的反射光,D錯(cuò)誤;根據(jù)波長(zhǎng)的定義可知E正確。 (2)①根據(jù)全反射規(guī)律可知,光線在AB面上P點(diǎn)的入射角等于臨界角C,由折射定律得sin C=① 代入數(shù)據(jù)得C=45② 設(shè)光線在BC面上的折射角為r,由幾何關(guān)系得 r=30③ 由折射定律得n=④ 聯(lián)立③④式,代入數(shù)據(jù)得 i=45⑤ ②在△OPB中,根據(jù)正弦定理得 =⑥ 設(shè)所用時(shí)間為t,光線在介質(zhì)中的速度為v,得 =vt⑦ v=⑧ 聯(lián)立⑥⑦⑧式,代入數(shù)據(jù)得t=L。 答案 (1)ACE (2)①45?、贚- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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