【物理】2020届二轮复习专题八选修4作业（江苏专用） 9页

专题八　选修3-4‎ 冲刺提分作业 ‎　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 ‎ ‎1.(2019江苏苏北三市联考)(1)下列说法中正确的是　　　　。 ‎ A.受迫振动的频率总是等于振动系统的固有频率 B.波长越长的电磁波越容易发生明显的衍射 C.利用超声波的多普勒效应,可测量心脏血液的流速 D.宇航员在相对地面高速运动的飞船里观测到地面上的钟走得较快 ‎(2)如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形。已知x=0处的质点振动周期为0.2 s,该简谐波的波速为　　　　　　 m/s,x=2 m处的质点在0.15 s时偏离平衡位置的位移为　　　　 cm 。 ‎ ‎(3)有些人工材料的折射率可以为负值(n<0),这类材料的入射角i与折射角r依然满足sinisinr=n,但是折射光线与入射光线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)。如图所示为空气中一长方体材料,其厚度为d=15 cm,长度为l=30 cm,一束光从其上表面的中点处以45°的入射角射入,已知该材料对此光的折射率n=-‎2‎,光在空气中的传播速度c=3.0×108 m/s。求(计算结果可用根式表示):‎ ‎①光在该材料中传播速度的大小;‎ ‎②光从下表面射出点到材料左侧面的距离。‎ 答案　(1)BC　(2)20　-10　(3)见解析 解析　(1)受迫振动的频率总是与驱动力频率相等,A错误;波长越长,越能发生明显的衍射现象,B正确;利用多普勒效应可以测速,C正确;地球相对于飞船做高速运动,根据狭义相对论可知,动钟变慢,D错误。‎ ‎(2)由题可知质点振动周期T=0.2 s,波长λ=4 m,根据公式v=λT可知波速v=20 m/s。t=0.15 s=‎3‎‎4‎T,由题中波形图可知经过‎3‎‎4‎T,x=2 m处的质点处于波谷处,则此时刻偏离平衡位置的位移为-10 cm。‎ ‎(3)①光在该材料中传播速度的大小 v=c‎|n|‎=‎3‎‎2‎‎2‎×108 m/s ‎②光路图如图所示 由n=sinisinr得r=-30°‎ 由几何关系可以得到,光从下表面射出点到材料左侧面的距离Δx=l‎2‎-d tan 30°‎ ‎=(15-5‎3‎)cm ‎2.(2018江苏南京、盐城一模)(1)如图所示的四种明暗相间条纹,是红光、紫光分别通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和通过同一个单缝形成的衍射图样。图中黑色部分代表亮纹,下列四幅图中由红光形成的图样是　　　　。 ‎ ‎(2)如图所示为A、B 两个质点简谐运动的位移-时间图像。质点A 简谐运动的位移随时间变化的关系式是　　　　cm;质点B 在1.0 s内通过的路程是　　　　 cm。 ‎ ‎(3)如图所示,一束激光垂直于AB 面照射到折射率n=2的等腰透明介质上。光在真空中的传播速度为c。求:‎ ‎①光在该介质中传播的速度;‎ ‎②激光在该介质AC 面上发生全反射,∠A 的最小值。‎ 答案　(1)AD　(2)x=-‎3‎‎5‎ sin 5πt　1.5　(3)①c‎2‎　②30°‎ 解析　(1)双缝干涉图样是明暗相间的干涉条纹,所有条纹宽度相同且等距,照射光的波长越长,条纹间距越大,红光的波长大于紫光,故A为红光的干涉条纹。单缝衍射条纹中间明亮且宽大,越向两侧宽度越小且越暗,而波长越长,中央亮条纹越宽,故D为红光的单缝衍射图样。‎ ‎(2)由题中A质点简谐运动的图线可知2.5T=1.0 s,所以周期T=0.4 s,ω=‎2πT=5π rad/s,振幅A=0.6 cm,所以x=-‎3‎‎5‎ sin 5πt cm;质点B在1.0 s内通过的路程s=5AB=1.5 cm。‎ ‎(3)①根据n=cv可知 v=cn=‎c‎2‎ ‎②根据sin C=‎1‎n,即sin C=‎1‎‎2‎,得临界角为30°,则∠A的最小值为30°。‎ ‎3.(2019江苏盐城三模)(1)下列说法中正确的是　　　　。 ‎ A.全息照片的拍摄利用了光的干涉原理 B.麦克斯韦预言并用实验验证了电磁波的存在 C.变化的电场一定产生变化的磁场,变化的磁场一定产生变化的电场 D.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由绿光变为红光,则条纹间距变宽 ‎(2)如图所示,平衡位置处于坐标原点的波源S在y轴上振动,产生频率为50 Hz的简谐横波向x轴正、负两个方向传播,波速均为100 m/s,平衡位置在x轴上的P、Q两个质点随波源振动着,P、Q的x轴坐标分别为xP=3.5 m、xQ=-3 m,当波源S位移为负且向-y方向运动时,P、Q两质点的位移方向　　　　、速度方向　　　　。(均填“相同”或“相反”) ‎ ‎(3)如图所示,某种单色光的光束a,以入射角i从平行玻璃板上表面O点入射,从下表面射出。已知平行玻璃板厚度为d,单色光的折射率为n,真空中的光速为c。求:‎ ‎①该单色光在玻璃中传播的速度;‎ ‎②该单色光在玻璃中传播的时间。‎ 答案　(1)AD　(2)相反　相同　(3)见解析 解析　(1)全息照片的拍摄利用了激光的相干性好的特点,即光的干涉原理,A正确;赫兹用实验证实了电磁波的存在,B错误;均匀变化的电场产生恒定的磁场,非均匀变化的电场产生变化的磁场,C错误;将绿光变为红光,波长变长,根据Δx=Lλd可知,条纹间距变宽,D正确。‎ ‎(2)波长λ=vf=‎100‎‎50‎ m=2 m,设Q点关于y轴的对称点为Q',易知Q、Q'的运动情况相同,则xP=1‎3‎‎4‎λ,xQ'=1‎1‎‎2‎λ,根据“平移法”可知,当波源S位移为负且向-y方向移动时,P、Q两质点的位移方向相反,速度方向相同。‎ ‎(3)①波速v=‎cn ‎②如图所示 有n=‎sinisinθ sin θ=‎x‎1‎x 且x2=x‎1‎‎2‎+d2‎ 解得光在玻璃中的路程 x=dn‎1‎n‎2‎‎-sin‎2‎i 时间t=xv=xnc=‎dn‎2‎c‎1‎n‎2‎‎-sin‎2‎i ‎4.(2018江苏南通、徐州、扬州、泰州、淮安、宿迁高三第一次调研)(1)关于振动和波下列说法正确的是　　　　。 ‎ A.单摆的振动周期与振幅无关,惠更斯利用其等时性制作了摆钟 B.由于人体内脏振动的固有频率接近次声波频率,因此某些次声波对人体有危害 C.隔着墙听和直接听某个声音,音调会有变化 D.利用声波的多普勒效应,可测量心脏血液流速 ‎(2)地球与月球相距为L0,若飞船以接近光速的速度v经过地球飞向月球,地面上的人测得飞船经过t1时间从地球到达月球,在飞船内宇航员测得飞船经过t2时间从地球到达月球,则t1　　　　(选填“>”“=”或“<”)t2;在飞船内宇航员测得地球、月球相距为L,则L　‎ ‎　　　 (选填“>”“=”或“<”)L0。 ‎ ‎(3)半圆筒形玻璃砖的折射率为n,厚度为d,其截面如图所示。一束光垂直于左端面射入,光能无损失地射到右端面,光在真空中的速度为c。求:‎ ‎①光在玻璃砖中的速度v;‎ ‎②半圆筒形玻璃砖的内半径R应满足的条件。‎ 答案　(1)BD　(2)>　<　(3)①cn　②R≥‎dn-1‎ 解析　(1)伽利略利用单摆的等时性制作了摆钟,故A错。驱动力的频率越接近固有频率,振动越剧烈,故B正确。音调取决于波源的频率,与传播的介质无关,故C错。利用多普勒效应可测量心脏血液流速,故D正确。‎ ‎(2)根据相对论长度公式L=L0‎1-‎vc‎2‎可知,飞船驾驶员观测到地球、月球两点距离小于地面上人观测的距离,即Lt2。‎ ‎(3)①光在玻璃砖中的速度为v=‎cn ‎②光路如图所示 从筒左端内侧入射的光线能发生全反射的条件是sin θ=‎RR+d 发生全反射的临界角满足sin C=‎‎1‎n 一束光垂直于左端面射入,光能无损失地射到右端面满足RR+d≥‎‎1‎n 解得R≥‎dn-1‎ ‎5.(2018江苏扬州、泰州、淮安、南通、徐州、宿迁、连云港三调)(1) 下列说法中正确的有　　　　。 ‎ A.汽车减震系统的固有周期远大于外界冲击力的周期 B.照相机镜头涂有增透膜,各种颜色的可见光能几乎全部透过镜头 C.观看3D电影时,观众戴的偏振眼镜两个镜片的透振方向相互平行 D.车站行李安检机采用X射线,X射线穿透能力比紫外线强 ‎(2)自动驾驶汽车配置了超声波、激光、无线电波雷达和光学相机组成的传感探测系统,当汽车与前方车辆距离减小到安全距离时,系统会执行减速指令。若汽车静止时发出的超声波频率为4.0×104 Hz,空气中声速为340 m/s,该超声波的波长为　　　　m。汽车靠近前方汽车时接收到被前方汽车反射的超声波频率　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)汽车发出的频率。 ‎ ‎(3) 如图所示,真空中有一个半径为R的均匀透明介质球,一细束激光沿直线AB传播,在介质球表面的B点经折射进入球,入射角θ1=60°,在球面上另一点又一次经折射后进入真空,此时激光的传播方向相对于光线AB偏转了60°。已知真空中的光速为c,求:‎ ‎①介质球的折射率n;‎ ‎②激光在介质球中传播的时间t。‎ 答案　(1)AD　(2)8.5×10-3　大于　(3)①‎3‎　②‎‎3Rc 解析　(1)汽车减震系统的固有周期远大于外界冲击力的周期,A正确;照相机镜头的增透膜只能使某一种波长的光全部透过,其他的光则不能全部透过,B错误;观看3D电影时,观众戴的偏振眼镜两个镜片的透振方向相互垂直,C错误;X射线穿透能力比紫外线强,D正确。‎ ‎(2)该超声波的波长λ=vf=‎340‎‎4.0×1‎‎0‎‎4‎ m=8.5×10-3 m;根据多普勒效应,两汽车距离接近时,接收到的频率大于发射的频率。‎ ‎(3)①激光的光路图如图所示 由几何关系可知折射角θ2=30°‎ 由折射定律有n=‎sin ‎θ‎1‎sin ‎θ‎2‎ 解得n=‎‎3‎ ‎②激光在介质中传播的距离s=‎3‎R 传播的速度v=‎cn 则t=sv=‎‎3Rc ‎6.(2019江苏苏、锡、常、镇四市二模)(1)一列简谐波在两时刻的波形分别如图甲中实线和虚线所示,由图中信息可以求出这列波的　　　　。 ‎ ‎　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 ‎ ‎　　A.频率 B.波长 C.波速 D.振幅 ‎(2)如图所示,一列火车以速度v相对地面运动。地面上的人测得,某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁。若此光源安放在地面上,则火车上的人的测量结果是闪光先到达　　　　(填“前”或“后”)壁;若此光源安放在火车上,则火车上的人的测量结果是闪光先到达　　　　(填“前”或“后”)壁。 ‎ ‎(3)用玻璃做成的一块棱镜的截面图如图所示,其中ABOD是矩形,OCD是四分之一圆,圆心为O。一光线从AB面上的某点入射,进入棱镜后射在O点,并在O点处恰好发生全反射。该棱镜的折射率n=1.2。‎ ‎①求入射角i的正弦值sin i(结果可用根式表示)。‎ ‎②求光在该棱镜中传播速度的大小v。(已知光在真空中的传播速度为3×108 m/s)‎ 答案　(1)BD　(2)前　前　(3)①‎11‎‎5‎　②2.5×108 m/s 解析　(1)由题中波形图可以读出波长为4 m,振幅为4 cm,故B、D正确。因为不知道波的传播方向,也不知由实线波形变为虚线波形经历了多长时间,所以不能求出波速和频率,故A、C错误。‎ ‎(2)由于地面上的人测得闪光同时到达前后两壁,而在光向前后两壁传播的过程中,火车要相对于地面向前运动一段距离,故光源的位置一定离前壁较近。若光源安放在地上,火车上的人以车为参考系,光速相等,则光先到达前壁;若光源安放在火车上,光速相等,则先到达前壁。‎ ‎(3)①光路图如图所示 由全反射条件sin C=‎‎1‎n 又有n=‎sinisinr 解得sin i=‎‎11‎‎5‎ ‎②由公式v=‎cn 解得v=2.5×108 m/s