選修3-4綜合練非選擇題1.(2018蘇錫常鎮(zhèn)四市調(diào)研)(1)(多選)如圖所示為同一地點(diǎn)的兩單擺甲、乙的振動(dòng)圖像,下列說(shuō)法正確的是()A.甲擺的擺長(zhǎng)比乙長(zhǎng)B.甲擺的振幅比乙大C.甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)相等D.由圖像可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?2)如圖所示,一束激光頻率為0,傳播方向正對(duì)衛(wèi)星飛行方向,已知真空中光速為c,衛(wèi)星速度為v,則衛(wèi)星上觀測(cè)到激光的傳播速度是,衛(wèi)星接收到激光的頻率0(選填“大于”“等于”或“小于”)。 (3)如圖所示,一束激光沿圓心方向射入半圓形玻璃磚后從直徑邊射出。入射光線與法線的夾角為30°,折射光線與法線的夾角為45°,已知光在真空中的速度為c。求這束激光在玻璃磚中的傳播速度;以O(shè)點(diǎn)為圓心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)玻璃磚,至少旋轉(zhuǎn)多大角度折射光消失?答案(1)BC(2)c大于(3)22c15°解析(1)由圖看出,兩單擺的周期相同,同一地點(diǎn)g相同,由單擺的周期公式T=2Lg得知,甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)L相等,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,C正確;甲擺的振幅為10cm,乙擺的振幅為7cm,甲擺的振幅比乙擺大,故選項(xiàng)B正確;由于兩單擺的擺長(zhǎng)未知,不能求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。(2)由光速不變?cè)碇す獾膫鞑ニ俣葹閏,依據(jù)多普勒效應(yīng)可知,衛(wèi)星接收到激光的頻率大于0。(3)由光的折射定律可知,玻璃磚的折射率n=sin45°sin30°=2,則v=cn=22c。sinC=1n=22=45°則45°-30°=15°,順時(shí)針旋轉(zhuǎn)15°。2.(2018南京、鹽城二模)(1)(多選)我國(guó)成功研發(fā)的反隱身先進(jìn)米波雷達(dá)堪稱隱身飛機(jī)的克星,它標(biāo)志著我國(guó)雷達(dá)研究創(chuàng)新的里程碑。米波雷達(dá)發(fā)射無(wú)線電波的波長(zhǎng)在110m范圍內(nèi),則對(duì)該無(wú)線電波的判斷正確的有()A.必須依靠介質(zhì)傳播B.頻率比厘米波的頻率低C.比可見光更容易產(chǎn)生衍射現(xiàn)象D.遇到厘米波有可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象(2)如圖所示為頻率f=1Hz的波源產(chǎn)生的橫波。圖中虛線左側(cè)為A介質(zhì),右側(cè)為B介質(zhì),則該波在A、B兩種介質(zhì)中傳播的速度大小之比vAvB=;若圖示時(shí)刻為t=0時(shí)刻,且此時(shí)x=14m處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向向上,則t=1.75s時(shí),處于x=6m的質(zhì)點(diǎn)位移為cm。 (3)兩束平行的細(xì)激光束,垂直于半圓柱玻璃的平面射到半圓柱玻璃上,如圖所示。已知其中一條光線沿直線穿過(guò)玻璃,它的入射點(diǎn)是O;另一條光線的入射點(diǎn)為A,穿過(guò)玻璃后兩條光線交于P點(diǎn)。已知玻璃截面的圓半徑為R,OA=R2,OP=3R,光在真空中傳播的速度為c。求:玻璃材料的折射率;入射點(diǎn)為A的激光在玻璃中傳播的時(shí)間。答案(1)BC(2)235(3)3(或1.73)3R2c解析(1)無(wú)線電波傳播不需要介質(zhì),故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)f=c可知,波長(zhǎng)越長(zhǎng)的波頻率越低,故米波的頻率比厘米波的頻率低,故選項(xiàng)B正確;米波的波長(zhǎng)比可見光長(zhǎng),比可見光更容易產(chǎn)生衍射現(xiàn)象,故選項(xiàng)C正確;兩列波發(fā)生干涉的一個(gè)必要條件是頻率相等,所以米波遇到厘米波不可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。(2)波在A、B兩種介質(zhì)中傳播的頻率f相同。由圖讀出波長(zhǎng)分別是:A=4m,B=6m。由公式v=f得,該波在A、B兩種介質(zhì)中傳播的速度之比vAvB=23。x=14m處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向向上,說(shuō)明該波向左傳播,此時(shí)處于x=6m的質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)。該波的周期T=1f=1s,經(jīng)1.75s=134T時(shí)處于x=6m的質(zhì)點(diǎn)到達(dá)波峰,位移y=5cm。(3)光路圖如圖所示一條光線沿直線進(jìn)入玻璃,在半圓面上的入射點(diǎn)為B,入射角為1,折射角為2,則sin1=OAOB=12,因OP=3R由幾何關(guān)系(余弦定理)可知BP=R,則折射角2=60°由折射定律可得玻璃材料的折射率為n=sin2sin1=sin60°sin30°=3光在玻璃中傳播速度v=cn,AB=32R,時(shí)間t=ABv=3R2c。3.(2019鹽城中學(xué)月考)(1)兩列水波周期均為2×10-3s、振幅均為1cm,它們相遇的區(qū)域中,實(shí)線表示波峰,虛線表示波谷,如圖所示,下圖中能表示B點(diǎn)的振動(dòng)圖像的是。 (2)一艘太空飛船靜止時(shí)長(zhǎng)度為l,它以0.8c(c為真空中的光速)的速度沿長(zhǎng)度方向飛行經(jīng)過(guò)地球。飛船上觀測(cè)者測(cè)得該飛船的長(zhǎng)度l,地球上的觀測(cè)者測(cè)得飛船上發(fā)來(lái)光信號(hào)的速度c。(均選填“大于”“等于”或“小于”) (3)如圖所示,將一塊上下兩面平行、厚度為2.0cm的玻璃磚平放在水平面上,一束光線以60°的入射角射到玻璃磚上。已知玻璃磚的折射率為3,光在真空中的傳播速度為3.0×108m/s。求:光線射入玻璃磚的折射角;光線在玻璃磚中第一次傳播到底面的時(shí)間。答案(1)C(2)等于等于(3)30°1.3×10-10s解析(1)頻率相同的兩列水波干涉,當(dāng)波峰與波峰、波谷與波谷相遇時(shí)振動(dòng)是加強(qiáng)的,B點(diǎn)是波谷與波谷疊加,振動(dòng)加強(qiáng),質(zhì)點(diǎn)的位移等于兩個(gè)振動(dòng)引起位移的矢量和,所以合振動(dòng)的振幅為2cm;根據(jù)波的疊加原理,同一質(zhì)點(diǎn)同一時(shí)刻參與兩種頻率相同的振動(dòng),質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期不變。選C。(2)飛船上的觀測(cè)者與飛船保持相對(duì)靜止,他測(cè)得飛船的長(zhǎng)度等于l。根據(jù)光速不變?cè)?真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的,光速與光源、觀測(cè)者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒有關(guān)系,所以地球上的觀測(cè)者測(cè)得飛船上發(fā)來(lái)的光信號(hào)的速度等于c。(3)根據(jù)光的折射定律得n=sinisinr,代入數(shù)據(jù)得r=30°。由n=cv,得光在玻璃磚中第一次傳播到底面的時(shí)間t=dcosrv=1.3×10-10s。4.(2018南京調(diào)研)(1)(多選)下列說(shuō)法正確的是()A.單縫衍射實(shí)驗(yàn)中,縫越寬,條紋越亮,衍射現(xiàn)象越明顯B.光纖通信,醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都利用了光的全反射原理C.機(jī)械波傳播過(guò)程中,某質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)向前移動(dòng)一個(gè)波長(zhǎng)的距離D.地球上的人看來(lái),接近光速運(yùn)動(dòng)的飛船中的時(shí)鐘變慢了(2)圖甲為一列沿x軸傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖,沿傳播方向上位于平衡位置的質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)圖像如圖乙所示。該橫波的傳播方向(選填“向右”或“向左”);波速大小為m/s。 (3)如圖所示裝置可用來(lái)測(cè)定水的折射率。當(dāng)圓柱形容器內(nèi)未裝水時(shí),從A點(diǎn)沿AB方向能看到對(duì)邊上的點(diǎn)E;當(dāng)容器內(nèi)裝滿水時(shí),仍沿AB方向看去,恰好看到底面直徑CD上的點(diǎn)D。測(cè)得容器直徑CD=12cm,高BC=16cm,DE=7cm。已知光在真空中的傳播速度為c=3.0×108m/s,求:水的折射率n;光在水中的傳播速度v。答案(1)BD(2)向左8(3)432.25×108m/s解析(1)單縫衍射實(shí)驗(yàn)中,縫越寬,條紋越窄,衍射現(xiàn)象越不明顯,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;光纖通信、醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都利用了光的全反射原理,選項(xiàng)B正確;機(jī)械波傳播過(guò)程中,質(zhì)點(diǎn)本身不隨波遷移,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由狹義相對(duì)論可知“動(dòng)鐘變慢”,選項(xiàng)D正確。(2)t=0時(shí)刻,由圖乙可知,A點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng),由波形平移法可知,波沿x軸負(fù)方向傳播;由圖甲可知波長(zhǎng)=4m,由圖乙可知周期T=0.5s,所以波速v=T=8m/s。(3)作出光路如圖所示,設(shè)入射角為i、折射角為r,由幾何關(guān)系有tani=CDBC-DE=43,tanr=CDBC=34,則sini=0.8,則sinr=0.6,水的折射率n=sinisinr=43。由n=cv,得光在水中傳播速度v=cn=2.25×108m/s。5.(2018南京、鹽城模擬)(1)(多選)如圖所示的四種明暗相間條紋,是紅光、紫光分別通過(guò)同一個(gè)雙縫干涉儀形成的干涉圖樣和通過(guò)同一個(gè)單縫形成的衍射圖樣。圖中黑色部分代表亮紋,下列四幅圖中由紅光形成的圖樣是()(2)如圖所示為兩個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移-時(shí)間圖像。質(zhì)點(diǎn)A簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式是cm;質(zhì)點(diǎn)B在1.0s內(nèi)通過(guò)的路程是cm。 (3)如圖所示,一束激光垂直于AB面照射到折射率n=2的等腰(AB=AC)透明介質(zhì)上。光在真空中的傳播速度為c。求:光在該介質(zhì)中傳播的速度;激光在該介質(zhì)AC面上發(fā)生全反射,A的最小值。答案(1)AD(2)x=-35sin5t1.5(3)c230°解析(1)雙縫干涉的圖樣是明暗相間的干涉條紋,所有條紋寬度相同且等間距,根據(jù)雙縫干涉條紋間距x=Ld知,紅光的波長(zhǎng)較長(zhǎng),所以紅光的雙縫干涉條紋間距較大,故A為紅光的雙縫干涉圖樣;單縫衍射條紋是中間明亮且寬大,越向兩側(cè)寬度越小越暗,而波長(zhǎng)越大,中央亮條紋越粗,由于紅光的波長(zhǎng)較長(zhǎng),所以中央亮條紋較粗,故D為紅光的單縫衍射圖樣。(2)對(duì)于質(zhì)點(diǎn)A:2.5T=1.0s,所以周期T=0.4s,=2T=5rad/s,振幅為0.6cm,所以質(zhì)點(diǎn)A簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為x=-35sin5t;質(zhì)點(diǎn)B在1.0s內(nèi)通過(guò)的路程s=0.3×5cm=1.5cm。(3)由n=cv可知,v=cn=12c;根據(jù)發(fā)生全反射的條件sinC=1n,得sinC=12,所以臨界角為C=30°,由幾何關(guān)系得A=30°。8