版高考物理第十二章原子物理选修3_43_5第83讲选考3_4教科版

2019版高考物理第十二章原子物理选修3_43_5第83讲选考3_4教科版本文简介：第83讲选考3-41．(多选)(2017·河北衡水金卷)关于机械波、电磁波和相对论的下列说法中正确的是()A．机械波和电磁波在介质中的传播速度仅由介质决定B．假设火车以接近光速的速度通过站台，站台上的旅客观察到车上的乘客变矮了C．简谐机械波传播时单位时间内经过介质中某点的完全波的个数就是这列波的频率

2019版高考物理第十二章原子物理选修3_43_5第83讲选考3_4教科版本文内容：

第83讲

选考3-4

1．(多选)(2017·河北衡水金卷)关于机械波、电磁波和相对论的下列说法中正确的是(

)

A．机械波和电磁波在介质中的传播速度仅由介质决定

B．假设火车以接近光速的速度通过站台，站台上的旅客观察到车上的乘客变矮了

C．简谐机械波传播时单位时间内经过介质中某点的完全波的个数就是这列波的频率

D．用光导纤维束传输图像信息利用了光的全反射

E．在真空中传播的两列电磁波，频率大的波长短

2．(多选)下列说法中正确的是(

)

A．军队士兵过桥时使用便步，是为了防止桥发生共振现象

B．机械波的传播速度与振源的振动速度相等

C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃反射光的影响

D．水中的气泡看起来特别明亮，是因为光线从气泡中射向水中时，一部分光在界面上发生了全反射

E．赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在

3．(多选)(2017·安徽省十校联考)下列说法中正确的是(

)

A．只有在发生共振的时候，受迫振动的频率才等于驱动力的频率

B．机械波的频率由波源决定，与介质无关

C．声波能发生多普勒效应，其它类型的波也可以

D．只要有机械振动的振源，就一定有机械波

E．电磁波的传播不需要介质

4．(多选)(2017·重庆一诊)如图1所示，一简谐横波在某区域沿x轴传播，实线a为t＝0时刻的波形图线，虚线b为t＝Δt时刻的波形图线．已知该简谐横波波源振动的频率为f＝2.5Hz，虚线b与x轴交点P的坐标为xP＝1m．则下列说法正确的是(

)

图1

A．这列波的传播速度大小一定为20m/s

B．这列波一定沿x轴正向传播

C．可能有Δt＝1.25s

D．可能有Δt＝1.45s

E．若该列波遇到宽度为6m的障碍物能发生明显的衍射现象

5．(多选)(2017·吉林辽源期末)两列简谐横波的振幅都是20cm，传播速度大小相同．实线波的频率为2Hz，沿x轴正方向传播，虚线波沿x轴负方向传播．某时刻两列波在如图2所示区域相遇，则(

)

图2

A．在相遇区域会发生干涉现象

B．实线波和虚线波的频率之比为3∶2

C．平衡位置为x＝6m处的质点此刻速度为零

D．平衡位置为x＝8.5m处的质点此刻位移y＞20cm

E．从图示时刻起再经过0.25s，平衡位置为x＝5m处的质点的位移y＜0

6．(多选)(2017·福建福州3月质检)如图3所示，图(a)是一波源的振动图像，图(b)是某同学画出的某一时刻波形图像的一部分，该波沿x轴的正方向传播，P、Q是介质中的两个质点，下列说法正确的是(

)

图3

A．该时刻这列波至少传播到x＝10m处的质点

B．此刻之后，Q比P先回到平衡位置

C．x＝2m与x＝6m的质点在任何时候都保持相同的距离

D．从波源开始振动，在10s内传播方向上的质点振动经过的最长路程是50cm

E．在t＝1s和t＝3s两时刻，x＝2m处质点速度大小相等、方向相反

7．(多选)(2017·安徽省“皖南八校”第二次联考)频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚平行玻璃砖，单色光1、2在玻璃砖中折射角分别为30°和60°，其光路如图4所示，下列说法正确的是(

)

图4

A．射出的折射光线1和2－定是平行光

B．单色光1的波长大于单色光2的波长

C．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度

D．图中单色光1、2通过玻璃砖所需的时间相等

E．单色光1从玻璃射到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃射到空气的全反射临界角

8．(多选)(2017·广东深圳第一次调研)装有一定量液体的玻璃管竖直漂浮在水中，水面足够大，如图5甲所示．把玻璃管向下缓慢按压4cm后放手，忽略运动阻力，玻璃管的运动可以视为竖直方向的简谐运动，测得振动周期为0.5s．竖直向上为正方向，某时刻开始计时，其振动图像如图乙所示，其中A为振幅．对于玻璃管，下列说法正确的是(

)

图5

A．回复力等于重力和浮力的合力

B．振动过程中动能和重力势能相互转化，玻璃管的机械能守恒

C．位移满足函数式x＝4sin

(4πt－)

cm

D．振动频率与按压的深度有关

E．在t1～t2时间内，位移减小，加速度减小，速度增大

9．(2017·山东日照一模)一列简谐横波，某时刻的波形图像如图6甲所示，从该时刻开始计时，波上A质点的振动图像如图乙所示，则：

图6

(1)若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为多少？

(2)若t＝0时振动刚刚传到A点，从该时刻起再经多长时间坐标为45m的质点(未画出)第二次位于波峰？

10．(2017·湖北武汉2月调考)介质中x轴上有两个波源S1和S2，P是S1S2的中点，x轴上的a点与P点相距d＝2m，如图7所示．两波源同时开始沿y轴负方向振动，产生的简谐横波沿x轴相向传播，频率相等，波速相等，振幅均为A，波长满足1m<λ<4m．某一时刻质点a的位移为2A.

图7

(1)若波速为2.5m/s，波源S2发出的波刚传播到a点时，质点a已经振动了多长时间？

(2)求两列波的波长．

11.(2017·福建厦门模拟)如图8所示，上下表面平行的玻璃砖折射率为n＝，下表面镶有银反射面，一束单色光与界面的夹角θ＝45°射到玻璃表面上，结果在玻璃砖右边竖直光屏上出现相距h＝2.0cm的光点A和B(图中未画出)

图8

(1)请在图中画出光路示意图(请使用刻度尺)；

(2)求玻璃砖的厚度d.

12．(2017·山东烟台模拟)某同学欲测如图9所示的直角三棱镜ABC的折射率n.他让一束平行光以一定入射角从空气投射到三棱镜的侧面AB上(不考虑BC面上的光束反射)，经棱镜两次折射后，又从另一侧面AC射出．逐渐调整在AB面上的入射角，当侧面AC上恰无射出光时，测出此时光在AB面上的入射角为α.

图9

(1)在图上画出光路图；

(2)若测得入射角α＝60°，求出折射率n的值．

13.(2017·重庆一诊)如图10所示，一个横截面为直角三角形的三棱镜，A、B、C为三个顶点，其中∠A＝60°，∠B＝90°，AB长度为10cm.一束与BC平行的单色光射向AC面，入射点为D，D、C两点间距离为5cm，三棱镜材料对这束单色光的折射率是n＝.光在真空中的传播速度c＝3×108m/s.求：

图10

(1)光在三棱镜中的传播速度v；

(2)光从进入三棱镜到经AC面出射所经过的最短时间t.

14.(2017·福建福州3月质检)折射率n＝的透明玻璃球，如图11所示，有一束a光线射向球面．

图11

(1)证明：光束a经球面折射射入球内的光线，不可能在球内发生全反射；

(2)当入射光线a的入射角i＝45°时，求从球内射出的最强光线与入射a光线的夹角α；

(3)当入射光线a的入射角i＝45°时，求从球内射出的光线共有几束？作出光路图并说明理由．

15．(2017·山东德州一模)如图12所示，用折射率n＝的玻璃做成一个外径为R的半球形空心球壳．一束与O′O平行的平行光射向此半球的外表面，若让一个半径为R的圆形遮光板的圆心过O′O轴，并且垂直该轴放置．则球壳内部恰好没有光线射入，问：

图12

(1)临界光线射入球壳时的折射角θ2为多大？

(2)球壳的内径R′为多少？

答案精析

1．CDE

2．ACE

[军队士兵过桥时使用便步，是防止行走的频率与桥的频率相同，桥发生共振现象，故A正确；机械波的传播速度与质点振动速度没有直接关系，故B错误；加偏振片的作用是减弱反射光的强度，从而增大透射光的强度，故C正确；D项中应该是光从水中射向气泡，故D错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，而赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故E正确．]

3．BCE

[受迫振动的频率总是等于驱动力的频率，当驱动力的频率等于物体的固有频率时才发生共振，选项A错误；机械波的频率由波源决定，与介质无关，选项B正确；声波能发生多普勒效应，其它类型的波也可以，选项C正确；有机械振动的振源，但是没有传播波的介质，也不一定会有机械波，选项D错误；电磁波的传播不需要介质，选项E正确．]

4．ACE

5.BDE

6.ADE

7．ADE

[根据几何知识可知，光线在玻璃砖上表面的折射角等于在下表面的入射角，由光路可逆性原理可知，出射光线的折射角等于入射光线的入射角，所以出射光线与入射光线平行，因此出射光线1与2相互平行，故A正确．在上表面，单色光1比单色光2偏折厉害，则单色光1的折射率大，频率大，则单色光1的波长小，故B错误．根据v＝知，玻璃砖对单色光1的折射率大，则单色光1在玻璃中传播的速度小，故C错误．设玻璃砖的厚度为d，入射角为i，光线折射角为r，则光线在玻璃砖中的路程s＝，光线的折射率n＝，光线在玻璃砖中的传播速度v＝＝，则光线通过玻璃砖所需时间t＝＝，单色光1、2在玻璃砖中的折射角分别为30°和60°，代入数据得t1＝t2，故D正确．根据sinC＝知，单色光1的折射率大，则全反射临界角小，故E正确．]

8．ACE

9．(1)1.25Hz

(2)1.8s

解析

(1)由振动图像可以看出，此波的周期为0.8s，所以频率为1.25Hz，因为发生稳定干涉的条件是两列波的频率相等，所以另一列波的频率为1.25Hz

(2)由A点在t＝0时刻向上振动知，波沿x轴正方向传播，波速

v＝＝m/s＝25

m/s

x＝45m处的质点第二次到达波峰的时间

t＝＝s＝1.8s.

10．(1)1.6s

(2)见解析

解析

(1)S1波传到a点时，S2波传到距离a点2d的位置，则波程差：S2a－aS1＝2d

S2波刚传到a点时，质点a已经振动的时间：

Δt＝＝1.6s

(2)因质点a的振幅为2A，故a点是振动加强点，则：

S2a－aS1＝nλ

(n＝0,1,2，…)

由已知条件：1m<λ<4m

联立解得：n＝2,3

当n＝2时，λ＝2m

当n＝3时，λ＝m

11．见解析

解析

(1)画出光路图如图．

(2)设第一次折射时折射角为θ1，

则有n＝＝，

代入解得θ1＝30°

设第二次折射时折射角为θ2，

则有＝，

解得θ2＝45°

可知AC与BE平行，

由几何知识得：h＝2dtan

θ1，

则d＝＝

cm.

12．(1)见解析

(2)

解析

(1)光路图如图所示

(2)在AC面上恰好发生全反射：n＝

由几何关系知β＋γ＝

在AB面上：n＝

解得n＝

13．(1)1.73×108m/s

(2)2×10－9s

解析

(1)由v＝

解得v＝×108

m/s≈1.73×108

m/s

(2)由几何关系知，光束从进入三棱镜到再次经AC面出射所经过的路程为

s＝4＝20

cm

t＝

解得t＝2×10－9

s.

14．见解析

解析

(1)证明：光路图如图甲所示，经过两次折射后从玻璃球射出的光线遵循折射定律：

＝n

＝

由几何关系可知，r1＝i2

所以r2＝i1

只要光线能入射进玻璃球，

即i1<90°

则r2＝i1<90°

即i2<临界角，光线在球内不可能发生全反射．

另证：根据光的折射定律：sin

i1＝nsin

r1

由圆的几何知识得，该光线出射的入射角i2＝r1

设：光线在界面处发生全反射的临界角为C，

根据光的折射定律：nsin

C＝sin

90°

综上所述，光线的入射角i2＜C，

即不会发生全反射

(2)当入射角i＝45°时，

由＝n得r1＝30°

由＝得r2＝45°

偏向角α＝(i1－r1)＋(r2－i2)＝15°＋15°＝30°

(3)光路图如图乙所示，当入射角i＝45°时，射入球内的光线到A点后，部分光线射出，部分光线反射到B点，然后继续部分折射和部分反射到C点，在球内不断反射的光线其入射角均为30°，故在球内第二次反射的光其入射点与进入玻璃球的光线的入射点重合于C点，所以，从球内射出的光线只有3束．

15．(1)30°

(2)R

解析

(1)由题图和几何知识知，

sinθ1＝

由折射定律n＝

联立解得θ2＝30°

(2)对临界光线sinC＝

在△Oab中，由正弦定理得：

＝

联立解得R′＝R