（通用版）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 單元質(zhì)檢十四 選修3-4 新人教版.docx

單元質(zhì)檢十四選修3-4(時(shí)間:45分鐘滿分:90分)1.(15分)(1)(多選)(5分)下列說法正確的是。A.肥皂泡呈現(xiàn)彩色條紋是光的折射現(xiàn)象造成的B.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中條紋變寬,可能是將入射光由綠光變?yōu)榧t光造成的C.光導(dǎo)纖維傳送圖像信息利用了光的衍射原理D.光從真空中以相同的入射角斜射入水中,紅光的折射角大于紫光的折射角E.A、B兩種光從相同的介質(zhì)入射到真空中,若A光的頻率大于B光的頻率,則逐漸增大入射角,A光先發(fā)生全反射(2)(10分)如圖所示,實(shí)線和虛線分別是沿x軸傳播的一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0和t=0.06 s時(shí)刻的波形。已知在t=0時(shí)刻,x=1.5 m處的質(zhì)點(diǎn)向y軸正方向運(yùn)動(dòng)。判斷該波的傳播方向;求該波的最小頻率;若3T<0.06 s<4T,求該波的波速。答案(1)BDE(2)沿x軸正方向12.5 Hz75 m/s解析(1)肥皂泡呈現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象,A錯(cuò)誤;由條紋間距x=ld和紅光的波長(zhǎng)大于綠光的波長(zhǎng)可知,B正確;光導(dǎo)纖維傳送圖像信息利用了光的全反射原理,C錯(cuò)誤;因?yàn)榧t光的折射率小于紫光的折射率,光從真空中以相同的入射角斜射入水中,所以紅光的折射角大于紫光的折射角,D正確;頻率越大的光,折射率越大,發(fā)生全反射臨界角越小,E正確。(2)由波形和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向關(guān)系可知,1.5m處質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng),經(jīng)T4達(dá)到最高點(diǎn),所以波峰向右移動(dòng)4,則該波沿x軸正方向傳播。通過圖形可知,在0.06s時(shí)間里,波向右傳播n+34,所以0.06s=nT+34T,則34Tmax=0.06s,所以fmin=1Tmax=12.5Hz。若3T<0.06s<4T,則有0.06s=3+34T得T=0.2415sv=T=1.20.2415m/s=75m/s。2.(15分)(1)(5分)(多選)(2018全國(guó)卷)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,在t=0和t=0.20 s時(shí)的波形分別如圖中實(shí)線和虛線所示。已知該波的周期T>0.20 s。下列說法正確的是。A.波速為0.40 m/sB.波長(zhǎng)為0.08 mC.x=0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.70 s時(shí)位于波谷D.x=0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.12 s時(shí)位于波谷E.若此波傳入另一介質(zhì)中其波速變?yōu)?.80 m/s,則它在該介質(zhì)中的波長(zhǎng)為0.32 m(2)(10分)右圖是一個(gè)半圓柱形透明物體的側(cè)視圖,現(xiàn)在有一細(xì)束單色光從右側(cè)沿軸線OA方向射入。將該細(xì)束單色光平移到距O點(diǎn)33R處的Q點(diǎn),此時(shí)透明物體左側(cè)恰好不再有光線射出,不考慮在透明物體內(nèi)反射后的光線,畫出光路圖,并求出透明物體對(duì)該單色光的折射率。若該細(xì)束單色光平移到距O點(diǎn)12R處,求出射光線與OA軸線的交點(diǎn)距O點(diǎn)的距離。答案(1)ACE(2)光路圖見圖甲33R解析(1)根據(jù)題意,從題圖中可以看出該波波長(zhǎng)=0.16m,由于周期T>0.20s,因此在0.20s時(shí)間內(nèi)波向x軸正方向傳播只能是0.5,所以周期為0.40s,波速為v=T=0.40m/s,A對(duì),B錯(cuò);0.7s=1.75T,0.12s=0.3T,t=0時(shí)刻位于0.08m處的質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng),t=0.70s時(shí)處于波谷位置,t=0.12s時(shí)介于平衡位置和波峰之間,C對(duì),D錯(cuò);波傳播到另一介質(zhì)中后周期不變,波長(zhǎng)變?yōu)?vT=0.32m,E對(duì)。(2)如圖甲所示,光束由Q處水平射入,在B處發(fā)生全反射,OBQ為臨界角。臨界角正弦值sinC=33RR=33解得n=1sinC=3。如圖乙所示,光束由D點(diǎn)水平射入,在E點(diǎn)發(fā)生折射,入射角為OED=,折射角為NEF=,折射率n=sinsin=3sin=12RR=12聯(lián)立上述兩式解得sin=32,=60由幾何關(guān)系可知:FOE=OFE=-=則出射光線與OA軸線的交點(diǎn)F與O點(diǎn)的距離為OF=2Rcos30=3R。3.(15分)(1)(5分)有一波源在某介質(zhì)中做周期為T、振幅為A的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),形成波速為v的簡(jiǎn)諧橫波,則波在14T時(shí)間內(nèi)傳播的距離為,介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)在13T時(shí)間內(nèi)通過的最大路程為。(2)(10分)一湖面上有一伸向水面的混凝土觀景臺(tái),右圖是截面圖,觀景臺(tái)下表面恰好和水面相平,A為觀景臺(tái)右側(cè)面在湖底的投影,水深h=4 m。在距觀景臺(tái)右側(cè)面x=4 m處有一可沿豎直方向移動(dòng)的單色點(diǎn)光源S,現(xiàn)該光源從距水面高3 m處向下移動(dòng)到接近水面的過程中,觀景臺(tái)下被照亮的最遠(yuǎn)距離為AC,最近距離為AB,若AB=3 m,求:水的折射率n;光能照亮的最遠(yuǎn)距離AC(計(jì)算結(jié)果可以保留根號(hào))。答案(1)14vT3A(2)431277 m解析(1)機(jī)械波在同種均勻介質(zhì)中勻速傳播,所以在14T時(shí)間內(nèi)傳播的距離為x=vt=14vT。質(zhì)點(diǎn)越靠近平衡位置振動(dòng)的速度越大,根據(jù)y=Asin2Tt,在T6時(shí)刻的位移為y=Asin3=32A,所以13T時(shí)間內(nèi)通過的最大路程為s=2y=3A。(2)點(diǎn)光源S在距水面高3m處發(fā)出的光在觀景臺(tái)右側(cè)面與水面交接處折射到水里時(shí),被照亮的距離為最近距離AB,則n=sinisin水的折射率n=x(3m)2+x2ABAB2+h2=43。點(diǎn)光源S接近水面時(shí),光在觀景臺(tái)右側(cè)面與水面交接處折射到水里時(shí),被照亮的距離為最遠(yuǎn)距離AC,此時(shí),入射角可認(rèn)為是90,折射角為臨界角C則n=sin90sinC=AC2+h2AC=43解得AC=1277m。4.(15分)(1)(5分)如圖所示,某透明液體深1 m,一束與水平面成30角的光線照向該液體,進(jìn)入該液體的光線與水平面的夾角為45。(光在真空中速度為3108 m/s)則該液體的折射率為。進(jìn)入液面的光線經(jīng)過s可以照到底面。(2)(10分)一列沿著x軸正方向傳播的橫波,在t=0時(shí)刻的波形如圖甲所示,其中某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖乙所示,則圖乙可以表示圖甲中質(zhì)點(diǎn)K、L、M、N中哪個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像?由圖中信息可以計(jì)算出該波的波速v為多少?答案(1)623310-8(2)L0.5 m/s解析(1)因?yàn)槿肷浣莍=90-30=60,折射角=90-45=45,所以n=sinisin=62。光在液體中傳播時(shí):距離x=hcos=2m,速度v=cn=6108m/s,所以t=xv=3310-8s。(2)因?yàn)閾?jù)圖乙知,t=0時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng),結(jié)合圖甲,波向右傳播,經(jīng)T4該質(zhì)點(diǎn)到達(dá)波峰,所以L點(diǎn)符合此振動(dòng)規(guī)律。由甲圖可知=2.0m由乙圖可知T=4s故該波的波速v=T=0.5m/s。5.(15分)(2018全國(guó)卷)(1)(5分)聲波在空氣中的傳播速度為340 m/s,在鋼鐵中的傳播速度為4 900 m/s。一平直橋由鋼鐵制成,某同學(xué)用錘子敲擊一下橋的一端發(fā)出聲音,分別經(jīng)空氣和橋傳到另一端的時(shí)間之差為1.00 s,橋的長(zhǎng)度為m,若該聲波在空氣中的波長(zhǎng)為,則它在鋼鐵中的波長(zhǎng)為的倍。(2)(10分)如圖所示,ABC是一直角三棱鏡的橫截面,A=90,B=60。一細(xì)光束從BC邊的D點(diǎn)折射后,射到AC邊的E點(diǎn),發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點(diǎn)射出,EG垂直于AC交BC于G,D恰好是CG的中點(diǎn),不計(jì)多次反射。求出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角;為實(shí)現(xiàn)上述光路,棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍?答案(1)36524517(2)60233n<2解析(1)設(shè)橋長(zhǎng)為l,聲音在空氣或鋼鐵中勻速傳播,根據(jù)題意,有l(wèi)v氣-lv鐵=1.00s,得l365m。聲音在鋼鐵、空氣中傳播時(shí)的周期不變,則波長(zhǎng)之比為鐵氣=v鐵Tv氣T=v鐵v氣=24517。(2)光線在BC面上折射,由折射定律有sini1=nsinr1式中,n為棱鏡的折射率,i1和r1分別是該光線在BC面上的入射角和折射角。光線在AC面上發(fā)生全反射,由反射定律有i2=r2式中i2和r2分別是該光線在AC面上的入射角和反射角。光線在AB面上發(fā)生折射,由折射定律有nsini3=sinr3式中i3和r3分別是該光線在AB面上的入射角和折射角。由幾何關(guān)系得i2=r2=60,r1=i3=30F點(diǎn)的出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角為=(r1-i1)+(180-i2-r2)+(r3-i3)由式得=60光線在AC面上發(fā)生全反射,光線在AB面上不發(fā)生全反射,有nsini2nsinC>nsini3式中C是全反射臨界角,滿足nsinC=1由式知,棱鏡的折射率n的取值范圍應(yīng)為233n<2。6.(15分)(1)(5分)某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)的方法探究影響單擺周期的因素。他組裝單擺時(shí),在擺線上端的懸點(diǎn)處,用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線,再用鐵架臺(tái)的鐵夾將橡皮夾緊,如圖甲所示。這樣做的目的是。甲A.保證擺動(dòng)過程中擺長(zhǎng)不變B.可使周期測(cè)量得更加準(zhǔn)確C.需要改變擺長(zhǎng)時(shí)便于調(diào)節(jié)D.保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動(dòng)他組裝好單擺后在擺球自然懸垂的情況下,用毫米刻度尺測(cè)量從懸點(diǎn)到擺球的最低端的長(zhǎng)度l0=0.999 0 m,再用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑,結(jié)果如圖乙所示,則該擺球的直徑為mm,單擺擺長(zhǎng)為m。乙(2)(10分)右圖為某種透明材料做成的三棱鏡的橫截面,其形狀是邊長(zhǎng)為a的等邊三角形?，F(xiàn)有一束寬度為a的單色平行光束,以垂直于BC面的方向正好全部射到該三棱鏡的AB及AC面上,結(jié)果所有從AB、AC面入射的光線進(jìn)入棱鏡后恰好全部直接到達(dá)BC面。求該棱鏡材料對(duì)此平行光束的折射率;這些到達(dá)BC面的光線從BC面折射出后,如果照射到一塊平行于BC面的屏上形成光斑,則當(dāng)屏到BC面的距離d滿足什么條件時(shí),此光斑分為兩塊?答案(1)AC12.00.993 0(2)3d>36a解析(1)在探究影響單擺周期的因素實(shí)驗(yàn)中,單擺在擺動(dòng)過程中擺長(zhǎng)不變,便于調(diào)節(jié),故選項(xiàng)A、C正確,選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤。擺球的直徑d=12mm+00.1mm=12.0mm擺長(zhǎng)l=l0-d2=0.9990m-0.0060m=0.9930m。(2)由于對(duì)稱性,先只考慮從AB面入射的光線,這些光線在棱鏡中平行于AC面,如圖所示。由幾何關(guān)系可得,光線進(jìn)入AB面時(shí)的入射角=60,折射角=30,由折射定律,該棱鏡材料對(duì)此平行光束的折射率n=sinsin=3。O為BC中點(diǎn),在B點(diǎn)附近折射的光線從BC射出后與直線AO交于D,可看出只要光屏放得比D點(diǎn)遠(yuǎn),光斑就會(huì)分成兩塊。由幾何關(guān)系可得OD=36a,所以當(dāng)光屏到BC距離d>36a時(shí),光斑分為兩塊。