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學必求其心得,業(yè)必貴于專精學必求其心得,業(yè)必貴于專精學必求其心得,業(yè)必貴于專精章末檢測十四機械振動機械波光電磁波與相對論(選修3-4)(時間:45分鐘滿分:90分)1.(1)(5分)(多選)關于光現(xiàn)象及其應用,下列說法正確的有()A.全息照片用激光來拍攝,主要是利用了激光與物光的相干性高的特點B.通過手指間的縫隙觀察日光燈,可以看到彩色條紋,這是光的偏振現(xiàn)象C.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時,在鏡頭前加一個偏振片可以減小玻璃表面反射光的強度D.當觀察者向靜止的聲源運動時,觀察者接收到的聲波頻率低于聲源的頻率E.一束單色光由空氣射入玻璃,這束光的速度變慢,波長變短(2)(10分)已知某機械橫波在某時刻的波形圖如圖所示,波沿x軸正方向傳播,質(zhì)點P與坐標原點O的水平距離為0.32m,從此時刻開始計時.①若波速大小為2m/s,則至少間隔多長時間重復出現(xiàn)波形圖?②若質(zhì)點P經(jīng)0.8s第一次達到正向最大位移,求波速大?。廴糍|(zhì)點P經(jīng)0。4s到達平衡位置,求波速大?。馕?(1)全息照片用激光來拍攝,利用了激光與物光的相干性高的特點,A正確;通過手指間的縫隙觀察日光燈,可看到彩色條紋,這是光的衍射現(xiàn)象,B錯誤;照相機鏡頭前加偏振片可以減小玻璃表面反射光的強度,從而使玻璃后的影像清晰,C正確;當觀察者向靜止的聲源運動時,接收到的聲波的頻率將高于聲源的頻率,故D錯誤;光從空氣射入玻璃中,其頻率f不變,又由n=eq\f(c,v)得速度v變小,再由v=λf得λ變小,故E正確.(2)①由圖可知,波長λ=0.8m,根據(jù)題意,T=eq\f(λ,v)代入數(shù)據(jù)解得周期T=0。4s②波沿x軸正方向傳播,質(zhì)點P第一次達到正向最大位移時,波傳播了Δx=0。32m-0.2m=0。12m波速v=eq\f(Δx,Δt)=0.15m/s③波沿x軸正方向傳播,質(zhì)點P第一次到達平衡位置時,波傳播了Δx=0.32m,由周期性可知波0.4s內(nèi)傳播的可能距離xn=(0.32+eq\f(0.8,2)n)m(n=0,1,2,…)波速v=(0。8+n)m/s(n=0,1,2,…)答案:(1)ACE(2)①0。4s②0。15m/s③v=(0。8+n)m/s(n=0,1,2,…)2.(1)(5分)(多選)2015年12月30日在新疆阿克陶縣發(fā)生3.3級地震,震源深度7km。如果該地震中的簡諧橫波在地球中勻速傳播的速度大小為4km/s,如圖所示,波沿x軸正方向傳播,某時刻剛好傳到N處,則()A.從波源開始振動到波源遷移到地面需要1.75s時間B.波的周期為0.015sC.從波傳到N處開始計時,經(jīng)過t=0。03s位于x=240m處的質(zhì)點加速度最小D.圖示時刻,波的圖象上M點的速度沿y軸負方向,經(jīng)過一段極短時間動能減小E.圖示時刻,波的圖象上除M點外與M點勢能相等的質(zhì)點有7個(2)(10分)某探究小組的同學利用直角三棱鏡做光學實驗,直角三棱鏡的截面如圖所示,棱鏡的折射率為eq\r(2),α=30°,BC邊長度為a。P為垂直于直線BCO的光屏.現(xiàn)有一寬度等于AB邊長度的平行單色光束垂直射向AB面,已知sin75°=eq\f(\r(2),4)+eq\f(\r(6),4),cos75°=eq\f(\r(6),4)-eq\f(\r(2),4).求:①光線從AC面射出時的折射角;②在光屏P上被折射光線照亮的光帶的寬度.解析:(1)波上質(zhì)點并不隨波遷移,選項A錯誤;由題意可知該波的周期為T=eq\f(60m,4km/s)=0。015s,從波傳到x=120m處開始計時,經(jīng)過t=0.03s,波剛好傳到x=240m處,位于x=240m處的質(zhì)點在平衡位置,加速度最小,選項B、C正確;由“上下坡"法可得,題圖所示時刻,M點的速度沿y軸負方向,正在向平衡位置運動,速度增大,則動能增大,選項D錯誤;由簡諧運動的對稱性可得除M點外與M點勢能相等的質(zhì)點有7個,選項E正確.(2)①光線在AB面上折射后方向不變,射到AC面上的入射角i=30°如圖甲所示,折射角為r,根據(jù)折射定律有eq\r(2)sin30°=sinr得r=45°②如圖乙所示,可畫出折射光線在光屏上的光帶寬度等于CE∠EAC=45°,∠ECA=30°,AC=2a在△AEC中,根據(jù)正弦定理有eq\f(CE,sin45°)=eq\f(AC,sin105°)解得CE=(2eq\r(3)-2)a答案:(1)BCE(2)①45°②(2eq\r(3)-2)a3.(1)(5分)如圖甲所示,在光滑的斜面上有一滑塊,一勁度系數(shù)為k的輕彈簧上端與滑塊相鄰,下端與斜面上的固定擋板連接,在彈簧與擋板間有一力傳感器(壓力顯示為正值,拉力顯示為負值),能將各時刻彈簧中的彈力數(shù)據(jù)實時傳送到計算機,經(jīng)計算機處理后在屏幕上顯示出F-t圖象,現(xiàn)用力將滑塊沿斜面壓下一段距離,放手后滑塊將在光滑斜面上做簡諧運動,此時計算機屏幕上顯示出如圖乙所示的圖象.①滑塊做簡諧運動的回復力是由________________提供的;②由圖乙所示的F-t圖象可知,滑塊做簡諧運動的周期為________s;③結合F-t圖象的數(shù)據(jù)和題目中已知條件可知,滑塊做簡諧運動的振幅為________.(2)(10分)一賽艇停在平靜的水面上,賽艇前端有一標記P離水面的高度為h1=0。6m,尾部下端Q略高于水面,賽艇正前方離賽艇前端s1=0。8m處有一浮標,如圖所示,一潛水員在浮標前方s2=3。0m處下潛到深度為h2時,看到標記剛好被浮標擋住,此處看不到船尾端Q;繼續(xù)下潛Δh=2。0m,恰好能看見Q、eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(已知水的折射率n=\f(4,3))),求:①深度h2②賽艇的長度l(可用根式表示)解析:(1)對滑塊進行受力分析,回復力指物塊所受力的合力;由F-t圖象分析滑塊的周期;根據(jù)胡克定律求出彈簧的伸長量和壓縮量,中間位置為平衡位置,從而可以求出振幅.①對滑塊進行受力分析,滑塊的合力為:彈簧的彈力和重力沿斜面的分力的合力,合力提供回復力;②由圖可以看出周期為0。4s;③根據(jù)胡克定律:F1=kx,F(xiàn)2=kx′振幅d=eq\f(x+x′,2)=eq\f(F1+F2,2k)(2)解決光學問題的關鍵要掌握全反射的條件、折射定律n=eq\f(sini,sinr)、臨界角公式sinC=eq\f(1,n)、光速公式v=eq\f(c,n),運用幾何知識結合解決這類問題.①設過P點光線,恰好被浮標擋住時,入射角、折射角分別為:α、β則:sinα=eq\f(s1,\r(s\o\al(2,1)+h\o\al(2,1))),sinβ=eq\f(s2,\r(s\o\al(2,2)+h\o\al(2,2))),n=eq\f(sinα,sinβ),由①②③得:h2=4m②潛水員和Q點連線與法線之間的夾角剛好為臨界角C,則:sinC=eq\f(1,n)=eq\f(3,4)cotC=eq\f(h2+Δh,s1+s2+l)由④⑤得:l=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(24\r(7),7)-3.8))m答案:(1)①彈簧的彈力和重力沿斜面的分力的合力②0。4③eq\f(F1+F2,2k)(2)①h2=4m②l=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(24\r(7),7)-3。8))m4.(1)(5分)(多選)如圖所示,實線表示兩個相干波源S1、S2發(fā)出的波的波峰位置,設波的周期為T1,波長為λ,波的傳播速度為v,下列說法正確的是________.A.圖中的a點為振動減弱點的位置B.圖中的b點為振動加強點的位置C.波源S1的波經(jīng)過干涉之后波的性質(zhì)完全改變D.v=λTE.從圖中時刻開始,波源S1的波峰傳播到a、b位置的最短時間均為eq\f(T,2)(2)(10分)某同學做“測定玻璃的折射率”實驗時,用他測得的多組入射角i與折射角r作出sini-sinr的圖象,如圖甲所示.①求該玻璃的折射率n;②他再取用該種玻璃制成的直角三棱鏡,入射光的方向垂直于斜邊,如圖乙所示;則角θ在什么范圍內(nèi),入射光經(jīng)過兩次全反射又從斜邊射出.解析:(1)由圖可知,a質(zhì)點是波峰與波谷相遇,為振動減弱點的位置,A正確;b點到兩波源的距離相等,是波峰與波峰相遇處、波谷與波谷相遇處,為振動加強點的位置,B正確;波源S1的波經(jīng)過干涉之后波的性質(zhì)不變,C錯誤;v=eq\f(λ,T),D錯誤;波在同一均勻介質(zhì)中是勻速傳播的,從圖中時刻,波源S1的波峰到a、b平衡位置的距離都是半個波長,所以波源S1的波峰傳播到a、b位置的最短時間均為eq\f(T,2),E正確.(2)①由圖甲可計算出該玻璃的折射率為n=eq\f(sini,sinr)=eq\f(1,0.5)=2。②光的傳播方向如圖所示,欲使入射光在上側直角邊發(fā)生全反射,須sinθ>sinC=eq\f(1,n)=eq\f(1,2)解得:θ>30°又當光線行進至右側直角邊時,入射角為90°-θ,欲使入射光在該邊發(fā)生全反射,須sin(90°-θ)>sinC=eq\f(1,n)=eq\f(1,2).解得:θ<60°所以θ的范圍為:30°<θ<60°答案:(1)ABE(2)①n=2②30°<θ<60°5.(1)(5分)(多選)一列簡諧橫波沿x軸傳播.圖中(甲)圖是t=0時刻的波形,且x=4。0m處質(zhì)點剛好起振.(乙)圖是x=4.0m處質(zhì)點經(jīng)t=1。0s后的位移時間圖象.下列說法中不正確的是()A.該波6。0m處的質(zhì)點,第一次到達波峰的時間為3.0sB.該波6.0m處的質(zhì)點,第一次到達波谷的時間為6。0sC.該波上的E、F兩質(zhì)點同時達到波峰位置和平衡位置D.該波沿x軸負方向傳播E.該波x=1。0m處的質(zhì)點從圖示時刻起歷時3。0s通過6。0cm的路程(2)(10分)如圖所示,在MN的下方足夠大的空間是玻璃介質(zhì),其折射率n=eq\r(3),玻璃介質(zhì)的上邊界MN是屏幕.玻璃中有一個正三角形空氣泡,其邊長l=40cm,頂點與屏幕接觸于C點,底邊AB與屏幕平行.一束激光a垂直于AB邊射向AC邊的中點O,結果在屏幕MN上出現(xiàn)兩個光斑.①求兩個光斑之間的距離L.②若任意兩束相同的激光同時垂直于AB邊向上射入空氣泡,求屏幕上相距最遠的兩個光斑之間的距離.解析:(1)由圖甲可知λ=4m,由x=4。0m處質(zhì)點1s后位于最大位移處可知波的周期T=0.4s,v=eq\f(λ,T)=10m/s,則波2s后到達6.0m處,該質(zhì)點再經(jīng)過1s到達波峰,A正確;6。0m處的質(zhì)點從波峰到波谷的時間為2s,即第一次到達波谷的時間為5s,B錯誤;質(zhì)點從平衡位置到最大位移的過程中速度一直減小,所以質(zhì)點E回到平衡位置的時間大于F點到最大位移處的時間,C錯誤;根據(jù)t=0時刻x=4.0m處質(zhì)點剛好起振,證明波向右傳播,D錯誤;該波x=1。0m處的質(zhì)點從圖示時刻起歷時3.0s通過6.0cm的路程,E正確.(2)①畫出光路圖如圖甲所示.在界面AC,入射角i=60°,由折射定律eq\f(sini,sinr)=n解得折射角r=30°由光的反射定律得反射角θ=60°由幾何關系得,△ODC是邊長為eq\f(1,2)l的正三角形,△OEC為等腰三角形,且CE=OC=eq\f(l,2)則兩個光斑之間的距離L=DC+CE=40cm.②作出入射點在A、B的光線的光路圖,如圖乙所示,由圖可得屏幕上相距最遠的兩個光斑之間的距離PQ=2l=80cm.答案:(1)BCD(2)①40cm②80cm6.(1)(5分)如圖所示,含有a、b兩種單色光的一細光束,沿半徑方向從真空射入橫截面為半圓形的透明介質(zhì)中.a(chǎn)、b兩種單色光從介質(zhì)中射出時方向如圖所示.則a、b兩種單色光在介質(zhì)中的折射率n1∶n2=________,兩種單色光在介質(zhì)中的速度v1∶v2=________。(2)(10分)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0時刻的波形如圖所示,P質(zhì)點此時的位移為10cm,振幅為20cm。P質(zhì)點再經(jīng)過eq\f(1,15)s第一次到達波峰,求:①P質(zhì)點的位移y與時間t的函數(shù)關系;②該簡諧橫波的波速.解析:(1)設入射角為i,根據(jù)折射定律得n1=eq\f(sin60°,sini)n2=eq\f(sin45°,sini)則eq\f(n1,n2)=eq\f(sin60°,sin45°)=eq\f(\r(6),2);由v=eq\f(c,n)得兩種單色光在介質(zhì)中的速度v1∶v2=2∶eq\r(6)(2)①P質(zhì)點的位移y與

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