2020版高考物理（江苏专用版）新攻略总复习练习：第十三章 综合练 .docx

1、选修3-4综合练非选择题1.(2018苏锡常镇四市调研)(1)(多选)如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图像,下列说法正确的是()A.甲摆的摆长比乙长B.甲摆的振幅比乙大C.甲、乙两单摆的摆长相等D.由图像可以求出当地的重力加速度(2)如图所示,一束激光频率为0,传播方向正对卫星飞行方向,已知真空中光速为c,卫星速度为v,则卫星上观测到激光的传播速度是,卫星接收到激光的频率0(选填“大于”“等于”或“小于”)。(3)如图所示,一束激光沿圆心方向射入半圆形玻璃砖后从直径边射出。入射光线与法线的夹角为30,折射光线与法线的夹角为45,已知光在真空中的速度为c。求这束激光在玻璃砖中的传播速度;以

2、O点为圆心顺时针旋转玻璃砖,至少旋转多大角度折射光消失?答案(1)BC(2)c大于(3)22c15解析(1)由图看出,两单摆的周期相同,同一地点g相同,由单摆的周期公式T=2Lg得知,甲、乙两单摆的摆长L相等,故选项A错误,C正确;甲摆的振幅为10 cm,乙摆的振幅为7 cm,甲摆的振幅比乙摆大,故选项B正确;由于两单摆的摆长未知,不能求出当地的重力加速度,故选项D错误。(2)由光速不变原理知激光的传播速度为c,依据多普勒效应可知,卫星接收到激光的频率大于0。(3)由光的折射定律可知,玻璃砖的折射率n=sin45sin30=2,则v=cn=22c。sin C=1n=22=45则45-30=15

3、,顺时针旋转15。2.(2018南京、盐城二模)(1)(多选)我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星,它标志着我国雷达研究创新的里程碑。米波雷达发射无线电波的波长在110 m范围内,则对该无线电波的判断正确的有()A.必须依靠介质传播B.频率比厘米波的频率低C.比可见光更容易产生衍射现象D.遇到厘米波有可能产生干涉现象(2)如图所示为频率f=1 Hz的波源产生的横波。图中虚线左侧为A介质,右侧为B介质,则该波在A、B两种介质中传播的速度大小之比vAvB=;若图示时刻为t=0时刻,且此时x=14 m处的质点振动方向向上,则t=1.75 s时,处于x=6 m的质点位移为cm。(3)两束

4、平行的细激光束,垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上,如图所示。已知其中一条光线沿直线穿过玻璃,它的入射点是O;另一条光线的入射点为A,穿过玻璃后两条光线交于P点。已知玻璃截面的圆半径为R,OA=R2,OP=3R,光在真空中传播的速度为c。求:玻璃材料的折射率;入射点为A的激光在玻璃中传播的时间。答案(1)BC(2)235(3)3(或1.73)3R2c解析(1)无线电波传播不需要介质,故选项A错误;根据f=c可知,波长越长的波频率越低,故米波的频率比厘米波的频率低,故选项B正确;米波的波长比可见光长,比可见光更容易产生衍射现象,故选项C正确;两列波发生干涉的一个必要条件是频率相等,所以米波遇

5、到厘米波不可能产生干涉现象,故选项D错误。(2)波在A、B两种介质中传播的频率f相同。由图读出波长分别是:A=4 m,B=6 m。由公式v=f得,该波在A、B两种介质中传播的速度之比vAvB=23。x=14 m处的质点振动方向向上,说明该波向左传播,此时处于x=6 m的质点向下振动。该波的周期T=1f=1 s,经1.75 s=134T时处于x=6 m的质点到达波峰,位移y=5 cm。(3)光路图如图所示一条光线沿直线进入玻璃,在半圆面上的入射点为B,入射角为1,折射角为2,则sin 1=OAOB=12,因OP=3R由几何关系(余弦定理)可知BP=R,则折射角2=60由折射定律可得玻璃材料的折射

6、率为n=sin 2sin 1=sin60sin30=3光在玻璃中传播速度v=cn,AB=32R,时间t=ABv=3R2c。3.(2019盐城中学月考)(1)两列水波周期均为210-3 s、振幅均为1 cm,它们相遇的区域中,实线表示波峰,虚线表示波谷,如图所示,下图中能表示B点的振动图像的是。(2)一艘太空飞船静止时长度为l,它以0.8c(c为真空中的光速)的速度沿长度方向飞行经过地球。飞船上观测者测得该飞船的长度l,地球上的观测者测得飞船上发来光信号的速度c。(均选填“大于”“等于”或“小于”)(3)如图所示,将一块上下两面平行、厚度为2.0 cm的玻璃砖平放在水平面上,一束光线以60的入射

7、角射到玻璃砖上。已知玻璃砖的折射率为3,光在真空中的传播速度为3.0108 m/s。求:光线射入玻璃砖的折射角;光线在玻璃砖中第一次传播到底面的时间。答案(1)C(2)等于等于(3)301.310-10 s解析(1)频率相同的两列水波干涉,当波峰与波峰、波谷与波谷相遇时振动是加强的,B点是波谷与波谷叠加,振动加强,质点的位移等于两个振动引起位移的矢量和,所以合振动的振幅为2 cm;根据波的叠加原理,同一质点同一时刻参与两种频率相同的振动,质点振动的周期不变。选C。(2)飞船上的观测者与飞船保持相对静止,他测得飞船的长度等于l。根据光速不变原理,真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,光速与

8、光源、观测者的相对运动没有关系,所以地球上的观测者测得飞船上发来的光信号的速度等于c。(3)根据光的折射定律得n=sinisinr,代入数据得r=30。由n=cv,得光在玻璃砖中第一次传播到底面的时间t=dcosrv=1.310-10 s。4.(2018南京调研)(1)(多选)下列说法正确的是()A.单缝衍射实验中,缝越宽,条纹越亮,衍射现象越明显B.光纤通信,医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理C.机械波传播过程中,某质点在一个周期内向前移动一个波长的距离D.地球上的人看来,接近光速运动的飞船中的时钟变慢了(2)图甲为一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,沿传播方向上位于平衡位置的

9、质点A的振动图像如图乙所示。该横波的传播方向(选填“向右”或“向左”);波速大小为m/s。(3)如图所示装置可用来测定水的折射率。当圆柱形容器内未装水时,从A点沿AB方向能看到对边上的点E;当容器内装满水时,仍沿AB方向看去,恰好看到底面直径CD上的点D。测得容器直径CD=12 cm,高BC=16 cm,DE=7 cm。已知光在真空中的传播速度为c=3.0108 m/s,求:水的折射率n;光在水中的传播速度v。答案(1)BD(2)向左8(3)432.25108 m/s解析(1)单缝衍射实验中,缝越宽,条纹越窄,衍射现象越不明显,选项A错误;光纤通信、医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理,选项

10、B正确;机械波传播过程中,质点本身不随波迁移,选项C错误;由狭义相对论可知“动钟变慢”,选项D正确。(2)t=0时刻,由图乙可知,A点沿y轴正方向运动,由波形平移法可知,波沿x轴负方向传播;由图甲可知波长=4 m,由图乙可知周期T=0.5 s,所以波速v=T=8 m/s。(3)作出光路如图所示,设入射角为i、折射角为r,由几何关系有tan i=CDBC-DE=43,tan r=CDBC=34,则sin i=0.8,则sin r=0.6,水的折射率n=sinisinr=43。由n=cv,得光在水中传播速度v=cn=2.25108 m/s。5.(2018南京、盐城模拟)(1)(多选)如图所示的四种

11、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)如图所示为两个简谐运动的位移-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(AB=AC)透明介质上。光在真空中的传播速度为c。求:光在该介质中传播的速度;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 5t1.5(3)c230解析(1)双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹,所有条纹宽度相同且等间距

12、,根据双缝干涉条纹间距x=Ld知,红光的波长较长,所以红光的双缝干涉条纹间距较大,故A为红光的双缝干涉图样;单缝衍射条纹是中间明亮且宽大,越向两侧宽度越小越暗,而波长越大,中央亮条纹越粗,由于红光的波长较长,所以中央亮条纹较粗,故D为红光的单缝衍射图样。(2)对于质点A:2.5T=1.0 s,所以周期T=0.4 s,=2T=5 rad/s,振幅为0.6 cm,所以质点A简谐运动的位移随时间变化的关系式为x=-35 sin 5t;质点B在1.0 s内通过的路程s=0.35 cm=1.5 cm。(3)由n=cv可知,v=cn=12c;根据发生全反射的条件sin C=1n,得sin C=12,所以临界角为C=30,由几何关系得A=30。