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2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題十五 振動(dòng)和波動(dòng) 光學(xué)課時(shí)作業(yè) 新人教版
一、單項(xiàng)選擇題
1．用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象．圖(a)是點(diǎn)燃的酒精燈(在燈芯上灑些鹽)，圖(b)是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈．將金屬絲圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)，觀察到的現(xiàn)象是( )
A．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30
B．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90
C．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30
D．干涉條紋保持原來(lái)狀態(tài)不變
解析：金屬絲圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，改變不了肥皂液膜的上薄下厚的形狀，由干涉原理可知干涉條紋與金屬絲圈在該豎直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)關(guān)，仍然是水平的干涉條紋，A、B、C錯(cuò)誤，D正確．
答案：D
2．(xx四川卷)平靜湖面?zhèn)鞑ブ涣兴娌?橫波)，在波的傳播方向上有相距3 m的甲、乙兩小木塊隨波上下運(yùn)動(dòng)，測(cè)得兩小木塊每分鐘都上下30次，甲在波谷時(shí)，乙在波峰，且兩木塊之間有一個(gè)波峰．這列水面波( )
A．頻率是30 Hz B．波長(zhǎng)是3 m
C．波速是1 m/s D．周期是0.1 s
解析：據(jù)題意知，f＝0.5 Hz，λ＝2 m，則v＝λf＝1 m/s，T＝2 s，C項(xiàng)正確．
答案：C
3．(xx四川卷)直線P1P2過(guò)均勻玻璃球球心O，細(xì)光束a、b平行且關(guān)于P1P2對(duì)稱，由空氣射入玻璃球的光路如圖．a(chǎn)、b光相比( )
A．玻璃對(duì)a光的折射率較大
B．玻璃對(duì)a光的臨界角較小
C．b光在玻璃中的傳播速度較小
D．b光在玻璃中的傳播時(shí)間較短
解析：由題圖可知na
Cb，故B錯(cuò)誤；由n＝知va>vb，故C正確；a光在玻璃中的傳播距離比b光小，由t＝知taα，由n＝可知，B光的折射率小，A項(xiàng)正確；由v＝可知，B光在半圓形玻璃磚中傳播速度較大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；α<θ<β時(shí)，NQ區(qū)域只有一個(gè)光斑，而由于光的反射，在NP區(qū)域還有一個(gè)光斑，β<θ<時(shí)，兩種單色光全部發(fā)生全反射， 在NQ區(qū)域沒(méi)有光斑，在NP區(qū)域有一個(gè)由全反射形成的光斑，D項(xiàng)正確．
答案：AD
6．以下關(guān)于光的說(shuō)法中正確的是( )
A．分別用紅光和紫光在同一裝置上做干涉實(shí)驗(yàn)，相鄰紅光干涉條紋間距小于相鄰紫光干涉條紋間距
B．雨后天空出現(xiàn)的彩虹是光的衍射現(xiàn)象
C．水面油膜呈現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象
D．醫(yī)學(xué)上用光導(dǎo)纖維制成內(nèi)窺鏡，用來(lái)檢查人體內(nèi)臟器官的內(nèi)部．它利用了光的全反射原理
解析：根據(jù)Δx＝λ，因紅光波長(zhǎng)較長(zhǎng)，故相鄰紅光條紋間距大，A錯(cuò)；雨后天空出現(xiàn)的彩虹是光的折射和色散綜合的結(jié)果，B錯(cuò)；水面油膜呈現(xiàn)彩色條紋是白光在油膜前后兩表面的反射光相遇疊加的結(jié)果，屬于干涉，故C正確；醫(yī)學(xué)上用光導(dǎo)纖維制成內(nèi)窺鏡，應(yīng)用的是全反射原理，D正確．
答案：CD
三、五選三型選擇題
7．光射到兩種不同介質(zhì)的分界面，分析其后的傳播情形可知________．
A．折射現(xiàn)象的出現(xiàn)不能說(shuō)明光是縱波
B．光總會(huì)分為反射光和折射光
C．折射光與入射光的傳播方向可能是相同的
D．發(fā)生折射是因?yàn)楣庠诓煌橘|(zhì)中的傳播速度不同
E．光的反射光線、折射光線與入射光線不可能同線
解析：光屬于電磁波，是一種橫波，另外光的折射現(xiàn)象的出現(xiàn)不能說(shuō)明光是縱波，故A選項(xiàng)正確；當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角足夠大時(shí)，會(huì)在分界面處發(fā)生全反射現(xiàn)象，此時(shí)只有反射光線而折射光線消失，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)光垂直射到兩種不同介質(zhì)的分界面時(shí)，折射光線與入射光線的傳播方向是相同的，光的反射光線、折射光線與入射光線同線，故C選項(xiàng)正確、E選項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)光射到兩種不同介質(zhì)的分界面時(shí)會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象，這是因?yàn)椴煌橘|(zhì)對(duì)光的(絕對(duì))折射率n＝不同，即光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同，故D選項(xiàng)正確．
答案：ACD
8．下列選項(xiàng)與多普勒效應(yīng)有關(guān)的是________．
A．科學(xué)家用激光測(cè)量月球與地球間的距離
B．醫(yī)生利用超聲波探測(cè)病人血管中血液的流速
C．技術(shù)人員用超聲波探測(cè)金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡
D．交通警察向車輛發(fā)射超聲波并通過(guò)測(cè)量反射波的頻率確定車輛行進(jìn)的速度
E．科學(xué)家通過(guò)比較星球與地球上同種元素發(fā)出光的頻率來(lái)計(jì)算星球遠(yuǎn)離地球的速度
解析：多普勒效應(yīng)是指波源或觀察者發(fā)生移動(dòng)，而使兩者間的位置發(fā)生變化，使觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化，根據(jù)此定義可判斷選項(xiàng)B、D、E符合要求．
答案：BDE
四、計(jì)算題
9．用圓弧狀玻璃磚做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚，在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2，然后在玻璃磚的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2的像擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3和P4，使P3擋住P1和P2的像，P4擋住P3以及P1和P2的像，在紙上標(biāo)出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓，如圖甲所示，其中O為兩圓弧圓心，圖中已畫(huà)出經(jīng)過(guò)P1、P2點(diǎn)的入射光線．
(1)在圖上補(bǔ)畫(huà)出所需的光路．
(2)為了測(cè)出玻璃的折射率，需要測(cè)量入射角和折射角，請(qǐng)?jiān)趫D中的AB分界面上畫(huà)出這兩個(gè)角．
(3)用所測(cè)物理量計(jì)算折射率的公式為n＝________.
(4)為了保證在弧面CD得到出射光線，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，光線在弧面AB的入射角應(yīng)適當(dāng)________(填“小一些”、“無(wú)所謂”或“大一些”)．
(5)多次改變?nèi)肷浣?，測(cè)得幾組入射角和折射角，根據(jù)測(cè)得的入射角和折射角的正弦值，畫(huà)出了如圖乙所示的圖象，由圖象可知該玻璃的折射率n＝________.
解析：(1)連接P3、P4與弧CD交于一點(diǎn)，此交點(diǎn)即為光線從玻璃磚中射出的位置，由于P1、P2的連線與弧AB的交點(diǎn)即為光線進(jìn)入玻璃磚的位置，連接兩交點(diǎn)即可作出玻璃磚中的光路，如圖所示．
(2)連接O點(diǎn)與光線在AB面上的入射點(diǎn)即為法線，作出入射角和折射角如圖中i、r所示．
(3)由折射定律可得n＝.
(4)為了保證能在弧面CD上有出射光線，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，光線在弧面AB上的入射角應(yīng)適當(dāng)小一些，才不會(huì)使光線在CD面上發(fā)生全反射．
(5)圖象的斜率k＝＝n，由題圖乙可知斜率為1.5，即該玻璃的折射率為1.5.
答案：(1)見(jiàn)解析圖 (2)見(jiàn)解析圖
(3) (4)小一些 (5)1.5
10．(xx山東卷)半徑為R、介質(zhì)折射率為n的透明圓柱體，過(guò)其軸線OO′的截面如圖所示．位于截面所在平面內(nèi)的一細(xì)束光線，以角i0由O點(diǎn)入射，折射光線由上邊界的A點(diǎn)射出．當(dāng)光線在O點(diǎn)的入射角減小至某一值時(shí)，折射光線在上邊界的B點(diǎn)恰好發(fā)生全反射．求A、B兩點(diǎn)間的距離．
解析：當(dāng)光線在O點(diǎn)的入射角為i0時(shí)，設(shè)折射角為r0，由折射定律得
＝n①
設(shè)A點(diǎn)與左端面的距離為dA，由幾何關(guān)系得
sinr0＝②
若折射光線恰好發(fā)生全反射，則在B點(diǎn)的入射角恰好為臨界角C，設(shè)B點(diǎn)與左端面的距離為dB，由折射定律得
sinC＝③
由幾何關(guān)系得
sinC＝④
設(shè)A、B兩點(diǎn)間的距離為d，可得
d＝dB－dA⑤
聯(lián)立①②③④⑤式得
d＝(－)R⑥
答案：(－)R
11．(xx新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ)平衡位置位于原點(diǎn)O的波源發(fā)出的簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中沿水平x軸傳播，P、Q為x軸上的兩個(gè)點(diǎn)(均位于x軸正向)，P與O的距離為35 cm，此距離介于一倍波長(zhǎng)與二倍波長(zhǎng)之間．已知波源自t＝0時(shí)由平衡位置開(kāi)始向上振動(dòng)，周期T＝1 s，振幅A＝5 cm.當(dāng)波傳到P點(diǎn)時(shí)，波源恰好處于波峰位置；此后再經(jīng)過(guò)5 s，平衡位置在Q處的質(zhì)點(diǎn)第一次處于波峰位置．求：
(1)P、Q間的距離；
(2)從t＝0開(kāi)始到平衡位置在Q處的質(zhì)點(diǎn)第一次處于波峰位置時(shí)，波源在振動(dòng)過(guò)程中通過(guò)的路程．
解析：(1)由題意，O、P兩點(diǎn)間的距離與波長(zhǎng)λ之間滿足
OP＝λ①
波速v與波長(zhǎng)的關(guān)系為v＝②
在t＝5 s的時(shí)間間隔內(nèi)，波傳播的路程為vt.由題意有
vt＝PQ＋③
式中，PQ為P、Q間的距離．由①②③式和題給數(shù)據(jù)，得
PQ＝133 cm.④
(2)Q處的質(zhì)點(diǎn)第一次處于波峰位置時(shí)，波源運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為
t1＝t＋T⑤
波源從平衡位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，每經(jīng)過(guò)，波源運(yùn)動(dòng)的路程為A.由題給條件得t1＝25⑥
故t1時(shí)間內(nèi)，波源運(yùn)動(dòng)的路程為s＝25A＝125 cm.⑦
答案：(1)133 cm (2)125 cm
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