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2020版高考物理二輪復習 第一部分 專題復習訓練 課時作業(yè)十六 選修3-4(含解析)

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2020版高考物理二輪復習 第一部分 專題復習訓練 課時作業(yè)十六 選修3-4(含解析)

課時作業(yè)十六選修341(1)(2019年河南聯(lián)考)(多選)一列簡諧橫波在t0時的波形圖如圖1中的實線所示,t0.1 s時的波形圖如圖中的虛線所示若該波傳播的速度為10 m/s,則_At0時質(zhì)點a沿y軸正方向運動B這列波沿x軸正方向傳播C這列波的周期為0.4 sD從t0時刻開始質(zhì)點a經(jīng)0.2 s通過的路程為0.4 mEx2 m處質(zhì)點的振動方程為y0.2sin(5t)m圖1圖2(2)半徑為R、折射率為n的半球形玻璃磚,截面如圖2所示,O為圓心,相同頻率的單色光束a、b相互平行,從不同位置射入玻璃磚,光線a在O點恰好發(fā)生全反射求:a光發(fā)生全反射的臨界角C;光束a、b在玻璃磚底產(chǎn)生的兩個光斑間的距離OB.解析:(1)由題圖可知波長4 m,則波的周期為T0.4 s,選項C正確;由題意知,波傳播的時間為0.1 sT,所以波傳播的距離是,所以波沿x軸負方向傳播,a在t0時刻沿y負方向運動,A、B錯誤;從t0時刻開始經(jīng)0.2 s時,經(jīng)過的時間是半個周期,a通過的路程等于2個振幅,即0.4 m,選項D正確;t0時刻x2 m處的質(zhì)點從平衡位置沿y軸負方向運動,其位移表達式為yAsin t0.2sin5t m0.2sin(5t)m,選項E正確(2)a光在O點恰好發(fā)生全反射,有n,其中n,解得C45°由中的結論和幾何關系可知,b光射入玻璃磚時的入射角i45°,設折射角為r由折射定律有n,解得r30°根據(jù)幾何關系有OBRtanr,解得OBR.答案:(1)CDE(2)45°R2(1)(多選)關于機械振動與機械波的說法中正確的是_A機械波的頻率等于振源的振動頻率B機械波的傳播速度與振源的振動速度相等C質(zhì)點振動的方向總是垂直于波傳播的方向D在一個周期內(nèi),沿著波的傳播方向,振動在介質(zhì)中傳播一個波長的距離E機械波在介質(zhì)中傳播的速度由介質(zhì)本身決定(2)如圖3所示,水面上船的正前方A處有一浮標,水面下方深度H2 m的B點處有一點光源當船頭P點距B點水平距離s4 m時,射向船頭P點的光剛好被浮標擋住,且船尾端C點后方水面完全沒有光線射出測得PA、BA與豎直方向的夾角分別為53°和37°,忽略船吃水深度,求船的長度L的取值范圍(sin53°0.8,cos53°0.6) 圖3 圖4解析:(1)機械波的頻率與振源的振動頻率相等,A正確;機械波的傳播速度與振源的振動速度無關,B錯誤;波分橫波與縱波,縱波的質(zhì)點振動方向與波的傳播方向在同一條直線上,C錯誤;由v可知,沿波的傳播方向,振動在介質(zhì)中傳播一個波長的距離,D正確;機械波在介質(zhì)中傳播的速度由介質(zhì)本身決定,E正確(2)光路如圖4所示,水的折射率n當C點水面剛好沒有光線射出時,則sin根據(jù)幾何關系知sin解得船最短時L2 m故船的長度LL2 m答案:(1)ADE(2)L2 m3(1)(多選)如圖5所示,O1O2是半圓柱形玻璃體的對稱面和紙面的交線,A、B是關于O1O2軸等距且平行的兩束不同單色細光束,從玻璃體右方射出后的光路如圖4所示,MN是垂直于O1O2放置的光屏,沿O1O2方向不斷左右移動光屏,可在屏上得到一個光斑P.根據(jù)該光路圖,下列說法正確的是_圖5A該玻璃體對A光的折射率比對B光的折射率小BA光的頻率比B光的頻率高C在該玻璃體中,A光比B光的波長長D在真空中,A光的波長比B光的波長長EA光從空氣進入該玻璃體后,其頻率變高(2)從坐標原點產(chǎn)生的簡諧橫波分別沿x軸正方向和負方向傳播,t0時刻的波形圖如圖6所示,此時波剛好傳播到M點,x1 m處的質(zhì)點P的位移為10 cm,再經(jīng)t0.1 s,質(zhì)點P第一次回到平衡位置圖6求波源的振動周期;從t0時刻起經(jīng)多長時間位于x81 m處的質(zhì)點N(圖中未畫出)第一次到達波峰位置?并求出在此過程中質(zhì)點P運動的路程解析:(1)通過玻璃體后,A光的偏折程度比B光的小,則該玻璃體對A光的折射率比對B光的折射率小,而折射率越大,光的頻率越高,則A光的頻率比B光的頻率低,由cf知,A光的波長比B光的長,故A、D正確,B錯誤;根據(jù)v可知,A光在玻璃體中的速度較大,則在玻璃體中,A光的波長比B光的波長長,故C正確;光由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時頻率不變,故E錯誤(2)波在0.1 s內(nèi)傳播了1 m,波速v10 m/s由題圖可知1020sin(2×),則該波的波長12 m故波源的振動周期為T1.2 s.t0時刻,坐標原點左側(cè)第一個波峰位于x03 m處,設經(jīng)時間t,N點第一次到達波峰位置,則t7.8 s6.5T,在此過程中質(zhì)點P運動的路程為s6.5×4×0.2 m5.2 m.答案:(1)ACD(2)1.2 s7.8 s5.2 m4(1)如圖7甲所示,在一條張緊的繩子上掛幾個擺當a擺振動的時候,通過張緊的繩子給其他各擺施加驅(qū)動力,使其余各擺也振動起來,此時b擺的振動周期_(選填“大于”“等于”或“小于”)d擺的周期圖7乙是a擺的振動圖象,重力加速度為g,則a的擺長為_圖7(2)如圖8所示,有一截面是直角三角形的棱鏡ABC,A30°.它對紅光的折射率為n1,對紫光的折射率為n2.在距AC邊d處有一與AC平行的光屏,現(xiàn)由以上兩種色光組成的很細的光束垂直AB邊射入棱鏡圖8紅光和紫光在棱鏡中的傳播速度之比為多少?為了使紅光能從AC面射出棱鏡,n1應滿足什么條件?若兩種光都能從AC面射出,求在光屏MN上兩光點間的距離解析:(1)a擺振動起來后,通過水平繩子對b、c、d三個擺施加周期性的驅(qū)動力,使b、c、d三擺做受迫振動,三擺做受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率,則三擺的振動周期相同由題圖7乙可知T2t0,再根據(jù)圖9T2可知,a擺擺長L.(2)v紅,v紫,故由幾何關系知,為使紅光射出,則臨界角C>30°sinC>,解得n1<2由光路的可逆性和折射定律得n1,n2xd(tanr2tanr1)d()答案:(1)等于(2)n1<2d()5(1)(多選)如圖10所示,O點為振源,OA10 m,t0時刻O點由平衡位置開始振動,產(chǎn)生向右沿直線傳播的簡諧橫波圖乙為從t0時刻開始描繪的質(zhì)點A的振動圖象,則下列說法正確的是_圖10A振源的起振方向向下B該波的周期為5 sC該波的傳播速度為2 m/sD該波的波長為5 mE該波很容易穿過寬度為1 m的小孔圖11(2)如圖11所示,AOB為扇形玻璃磚,一細光束照射到AO面上的C點,入射光線與AO面的夾角為30°,折射光線平行于OB邊,圓弧的半徑為R,C點到BO面的距離為,ADBO,DAO30°,光在空氣中的傳播速度為c,求:玻璃磚的折射率及光線在圓弧面上出射時的折射角;光在玻璃磚中傳播的時間解析:(1)A點的起振方向與O點起振方向相同,由圖乙讀出5 s時刻波傳播到A點,A的起振向上,所以振源的起振方向向上,故A錯誤;由圖乙看出,周期T10 s5 s5 s,故B正確;由圖乙看出,波從O點傳到A點的時間為5 s,傳播距離為10 m,則波速為v2 m/s,則波長為vT2×5 m10 m,故C正確,D錯誤;因為1 m比波長10 m小得多,所以該波很容易穿過寬度為1 m的小孔,故E正確(2)光路如圖12所示,由于折射光線CE平行于OB,因此光線在圓弧面上的入射點E到BO的距離也為,則光線在E點的入射角滿足sin,解得30°,由幾何關系可知,圖12COE90°,因此光線在C點的折射角r30°,由折射定律知,玻璃磚的折射率為n,由于光線在E點的入射角為30°,根據(jù)折射定律可知,光線在E點的折射角為60°.由幾何關系可知CE,光在玻璃磚中傳播的速度v,因此光在玻璃磚中傳播的時間t.答案:(1)BCE(2)60°圖136(1)(多選)如圖13為a、b兩束單色光分別經(jīng)過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣,則下列說法正確的是_A在同種均勻介質(zhì)中,a光的傳播速度大于b光的傳播速度B在真空中,a光的波長大于b光的波長C從同種介質(zhì)射入真空時,逐漸增大入射角,則a光的折射光線首先消失D照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應時,a光的飽和電流一定大E若兩光均由氫原子能級躍遷產(chǎn)生,產(chǎn)生b光的能級能量差大(2)如圖14所示,a、b、c、d是均勻介質(zhì)中x軸上的四個質(zhì)點,相鄰兩點間的間距依次為2 m、4 m和6 m一列簡諧橫波以2 m/s的波速沿x軸負向傳播,在t0時刻到達質(zhì)點d,質(zhì)點d由平衡位置開始豎直向下運動,t6 s時質(zhì)點c第一次到達最高點,質(zhì)點的振幅為6 mm,求:圖14在t6 s時質(zhì)點b的位移;當質(zhì)點a第一次振動到正向最大位移處時,質(zhì)點d經(jīng)過的路程解析:(1)根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式x,知a光條紋間距大,則a光的波長較長根據(jù)f知,a光的頻率較小,則折射率小,根據(jù)v知,a光在介質(zhì)中的傳播速度較大,選項A、B正確;根據(jù)sinC可知,a光的臨界角較大,則從同種介質(zhì)射入真空時,逐漸增大入射角時,b光先發(fā)生全反射,其折射光線首先消失,選項C錯誤;照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應時,飽和電流與光強有關,故無法比較飽和電流的大小,選項D錯誤;a光的頻率較小,則光子能量較小,若兩光均由氫原子能級躍遷產(chǎn)生,產(chǎn)生b光的能級能量差大,選項E正確(2)已知在t0時刻波到達質(zhì)點d,質(zhì)點d由平衡位置開始豎直向下運動,其波的前段波形如圖15:圖15t6 s時,波向左傳播的距離為12 m,波的前端到達a質(zhì)點位置,此時質(zhì)點c第一次到達最高點,所以a、c間的距離恰好是四分之三個波長,則波長8 m,又b、c間距離為4 m,所以質(zhì)點b的位移為6 mm.圖16當質(zhì)點a開始振動時波已傳播6 s,再經(jīng)歷四分之三周期,質(zhì)點a振動到正向最大位移處,T4 s,質(zhì)點a第一次振動到最高點時,質(zhì)點d已運動的時間為t6 s3 s9 s,由題意知A6 mm,質(zhì)點d的路程為s·4A54 mm.答案:(1)ABE(2)6 mm54 mm- 9 -

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