2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 高考真題備選題庫(kù) 第十二章 波與相對(duì)論（選修3-4）1(xx·上海高考)質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其x­t關(guān)系如圖。以x軸正向?yàn)樗俣葀的正方向，該質(zhì)點(diǎn)的v­t關(guān)系是()解析：選B位移時(shí)間圖像切線斜率的絕對(duì)值表示質(zhì)點(diǎn)的速度的大小，斜率的正負(fù)表示速度的方向，根據(jù)題圖可知該質(zhì)點(diǎn)在T內(nèi)的速度先是反向加速再減速，接著正向加速再減速，B項(xiàng)正確。2. (xx·上海高考)某小組在做“用單擺測(cè)定重力加速度”實(shí)驗(yàn)后，為進(jìn)一步探究，將單擺的輕質(zhì)細(xì)線改為剛性重桿。通過(guò)查資料得知，這樣做成的“復(fù)擺”做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期T2，式中Ic為由該擺決定的常量，m為擺的質(zhì)量，g為重力加速度，r為轉(zhuǎn)軸到重心C的距離。如圖(a)，實(shí)驗(yàn)時(shí)在桿上不同位置打上多個(gè)小孔，將其中一個(gè)小孔穿在光滑水平軸O上，使桿做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，測(cè)量并記錄r和相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)周期T；然后將不同位置的孔穿在軸上重復(fù)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表，并測(cè)得擺的質(zhì)量m0.50 kg。r/m0.450.400.350.300.250.20T/s2.112.142.202.302.432.64(1)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出圖(b)所示的擬合直線，圖中縱軸表示_。(2)Ic的國(guó)際單位為_(kāi)，由擬合直線得到Ic的值為_(kāi)(保留到小數(shù)點(diǎn)后二位)；(3)若擺的質(zhì)量測(cè)量值偏大，重力加速度g的測(cè)量值_。(選填：“偏大”、“偏小”或“不變”)解析：(1)根據(jù)復(fù)擺的周期公式：T2T2r題圖中縱坐標(biāo)表示T2r。(2)根據(jù)關(guān)系式，利用單位關(guān)系可知Ic的國(guó)際單位為kg·m2；根據(jù)圖線可得斜率3.68，而截距1.25，解得Ic0.17。(3)本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理是通過(guò)圖線的斜率分析出的，與質(zhì)量無(wú)關(guān)，所以質(zhì)量變化后，重力加速度的測(cè)量值不變。答案：(1)T2r(2)kg·m20.17(3)不變3(xx·重慶高考)一豎直懸掛的彈簧振子，下端裝有一記錄筆，在豎直面內(nèi)放置有一記錄紙。當(dāng)振子上下振動(dòng)時(shí)，以速率v水平向左勻速拉動(dòng)記錄紙，記錄筆在紙上留下如圖所示的圖像。y1、y2、x0、2x0為紙上印跡的位置坐標(biāo)。由此圖求振動(dòng)的周期和振幅。解析：由圖像可知，振子在一個(gè)周期內(nèi)沿x方向的位移為2x0，水平速度為v，故周期T；又由圖像知2Ay1y2，故振幅A。答案：周期為振幅為4(xx·江蘇高考)在“探究單擺的周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)準(zhǔn)備好相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材后，把單擺從平衡位置拉開(kāi)一個(gè)很小的角度后釋放，同時(shí)按下秒表開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)單擺再次回到釋放位置時(shí)停止計(jì)時(shí)，將記錄的這段時(shí)間作為單擺的周期。以上操作中有不妥之處，請(qǐng)對(duì)其中兩處加以改正。解析：擺球的速度為零的位置不容易觀察，計(jì)時(shí)不準(zhǔn)確，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)在擺球通過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)；應(yīng)測(cè)量多次全振動(dòng)的時(shí)間，求周期的平均值，以減小實(shí)驗(yàn)誤差。答案：應(yīng)在擺球通過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)；應(yīng)測(cè)量單擺多次全振動(dòng)的時(shí)間，再計(jì)算出周期的測(cè)量值。(或在單擺振動(dòng)穩(wěn)定后開(kāi)始計(jì)時(shí))5(xx·安徽高考)在科學(xué)研究中，科學(xué)家常將未知現(xiàn)象同已知現(xiàn)象進(jìn)行比較，找出其共同點(diǎn)，進(jìn)一步推測(cè)未知現(xiàn)象的特性和規(guī)律。法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵鲈谘芯慨惙N電荷的吸引力問(wèn)題時(shí)，曾將扭秤的振動(dòng)周期與電荷間距離的關(guān)系類(lèi)比單擺的振動(dòng)周期與擺球到地心距離的關(guān)系。已知單擺擺長(zhǎng)為l，引力常量為G，地球質(zhì)量為M，擺球到地心的距離為r，則單擺振動(dòng)周期T與距離r的關(guān)系式為()AT2rBT2rCT DT2l解析：選B單擺擺動(dòng)時(shí)的周期為T(mén)2，擺球在地球表面受到的萬(wàn)有引力等于重力，即Gmg，得g，因此T2r，B項(xiàng)正確，A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。6(xx·浙江高考)一位游客在千島湖邊欲乘坐游船，當(dāng)日風(fēng)浪較大，游船上下浮動(dòng)?？砂延未?dòng)簡(jiǎn)化成豎直方向的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振幅為20 cm，周期為3.0 s。當(dāng)船上升到最高點(diǎn)時(shí)，甲板剛好與碼頭地面平齊。地面與甲板的高度差不超過(guò)10 cm時(shí)，游客能舒服地登船。在一個(gè)周期內(nèi)，游客能舒服登船的時(shí)間是()A0.5 s B0.75 sC1.0 s D1.5 s解析：選C由于振幅A為20 cm，振動(dòng)方程為yA sin t(從游船位于平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，)，由于高度差不超過(guò)10 cm時(shí)，游客能舒服登船，代入數(shù)據(jù)可知，在一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)，臨界時(shí)刻為t1，t2，所以在一個(gè)周期內(nèi)能舒服登船的時(shí)間為tt2t11.0 s，選項(xiàng)C正確。第2節(jié) 機(jī)械波1(xx·上海高考)一列橫波沿水平放置的彈性繩向右傳播，繩上兩質(zhì)點(diǎn)A、B的平衡位置相距3/4波長(zhǎng)，B位于A右方。t時(shí)刻A位于平衡位置上方且向上運(yùn)動(dòng)，再經(jīng)過(guò)1/4周期，B位于平衡位置()A上方且向上運(yùn)動(dòng) B上方且向下運(yùn)動(dòng)C下方且向上運(yùn)動(dòng) D下方且向下運(yùn)動(dòng)解析：選DB在A的右端，根據(jù)波的傳播方向可知，B的振動(dòng)落后A四分之三個(gè)周期，從t時(shí)刻后在經(jīng)過(guò)四分之一周期，A到達(dá)最高點(diǎn)的下方，此時(shí)B位于平衡位置的下方且向下運(yùn)動(dòng)，D項(xiàng)正確。2(xx·海南高考)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，a、b為x軸上的兩質(zhì)點(diǎn)，平衡位置分別為x0，xxb(xb0)。a點(diǎn)的振動(dòng)規(guī)律如圖所示，已知波速為v10 m/s，在t0.1 s時(shí)，b點(diǎn)的位移為0.05 m，則下列判斷可能正確的是_。A波沿x軸正向傳播，xb0.5 mB波沿x軸正向傳播，xb1.5 mC波沿x軸負(fù)向傳播，xb2.5 mD波沿x軸負(fù)向傳播，xb3.5 m解析：由a點(diǎn)的振動(dòng)規(guī)律可知：波的振幅A0.05 m，周期T0.2 s，波長(zhǎng)vT2 m，若波沿x軸正向傳播，t0.1 s時(shí)波形應(yīng)為圖甲所示。甲則xbn1.5 m(n0,1,2，)，所以A錯(cuò)誤、B正確；若波沿x軸負(fù)向傳播，t0.1 s時(shí)波形應(yīng)為圖乙所示。乙則xbn0.5 m(n0,1,2，)，所以C正確、D錯(cuò)誤。答案：BC3(xx·全國(guó)卷)圖(a)為一列簡(jiǎn)諧橫波在t2 s時(shí)的波形圖，圖(b)為媒質(zhì)中平衡位置在x1.5 m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，P是平衡位置為x2 m的質(zhì)點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是_。A波速為0.5 m/sB波的傳播方向向右C02 s時(shí)間內(nèi)，P運(yùn)動(dòng)的路程為8 cmD02 s時(shí)間內(nèi)，P向y軸正方向運(yùn)動(dòng)E當(dāng)t7 s時(shí)，P恰好回到平衡位置解析：選ACE根據(jù)圖像可知：該波的波長(zhǎng)2 m，周期T4 s，故波速v0.5 m/s，A正確；從圖(b)中可知：x1.5 m處的質(zhì)點(diǎn)在t2 s時(shí)，其在平衡位置沿y軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)，在圖(a)中，沿波的傳播方向，“下坡向上，上坡向下”，故該波的傳播方向向左，B錯(cuò)誤；02 s，P運(yùn)動(dòng)的路程s·4A8 cm，C正確；02 s，P從正向最大位移處運(yùn)動(dòng)到負(fù)向最大位移處，即沿y軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤；當(dāng)t7 s時(shí)，P點(diǎn)從圖示(t2 s)經(jīng)歷了5 s，即T，到達(dá)平衡位置，E正確。4(xx·全國(guó)卷)圖(a)為一列簡(jiǎn)諧橫波在t0.10 s時(shí)刻的波形圖，P是平衡位置在x1.0 m處的質(zhì)點(diǎn)，Q是平衡位置在x4.0 m處的質(zhì)點(diǎn)；圖(b)為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像。下列說(shuō)法正確的是_。A在t0.10 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q向y軸正方向運(yùn)動(dòng)B在t0.25 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的加速度方向與y軸正方向相同C從t0.10 s到t0.25 s，該波沿x軸負(fù)方向傳播了6 mD從t0.10 s到t0.25 s，質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程為30 cmE質(zhì)點(diǎn)Q簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y0.10sin 10t(國(guó)際單位制)解析：選BCE由振動(dòng)圖像可知，在t0.10 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；結(jié)合波形圖及質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向與波的傳播方向的“上坡下、下坡上”規(guī)律可知，波沿x軸負(fù)方向傳播，題圖(a)中質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)t0.25 s0.10 s0.15 sT時(shí)間，位移變?yōu)樨?fù)值，即此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的加速度方向沿y軸正方向，B項(xiàng)正確；波在T時(shí)間內(nèi)沿x軸負(fù)方向傳播6 m，C項(xiàng)正確；任意質(zhì)點(diǎn)在半個(gè)周期內(nèi)通過(guò)的路程為2倍振幅，即20 cm，從平衡位置或最大位移處開(kāi)始，T時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程等于振幅，而題圖(a)中質(zhì)點(diǎn)P在半個(gè)周期后，已經(jīng)過(guò)平衡位置并向負(fù)的最大位移處運(yùn)動(dòng)，T時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程小于振幅，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤；由振動(dòng)圖像，質(zhì)點(diǎn)Q的振幅A10 cm0.10 m，周期為0.2 s，10 rad/s，所以其運(yùn)動(dòng)表達(dá)式為yAsin t0.10sin 10t m，E項(xiàng)正確。5(xx·大綱卷)兩列振動(dòng)方向相同、振幅分別為A1和A2的相干簡(jiǎn)諧橫波相遇。下列說(shuō)法正確的是()A波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅為|A1A2|B波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移始終為A1A2C波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的位移總是小于波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的位移D波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅一定大于波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅解析：選AD空間某一質(zhì)點(diǎn)的位移等于兩列波同時(shí)在該點(diǎn)引起位移的矢量和，對(duì)于相干波源在某一點(diǎn)是加強(qiáng)點(diǎn)，說(shuō)明兩列波在該點(diǎn)振動(dòng)方向始終一致，但該質(zhì)點(diǎn)的位移不是始終不變的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；波峰和波谷相遇處的點(diǎn)是減弱點(diǎn)，兩列波在該點(diǎn)振動(dòng)方向始終相反，但其合位移不一定總小于加強(qiáng)點(diǎn)的位移，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；加強(qiáng)點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)的振幅為A1A2，減弱點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)的振幅為|A1A2|，選項(xiàng)A、D正確。6(xx·北京高考)一簡(jiǎn)諧機(jī)械橫波沿x軸正方向傳播，波長(zhǎng)為，周期為T(mén)。t0時(shí)刻的波形如圖甲所示，a、b是波上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)。圖乙是波上某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像。下列說(shuō)法中正確的是()At0時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的速度比質(zhì)點(diǎn)b的大Bt0時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的加速度比質(zhì)點(diǎn)b的小C圖乙可以表示質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)D圖乙可以表示質(zhì)點(diǎn)b的振動(dòng)解析：選D根據(jù)題圖甲所示的波動(dòng)圖像，由于波沿x軸正方向傳播，t0時(shí)刻a點(diǎn)速度為零，b點(diǎn)速度最大，即t0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的速度比質(zhì)點(diǎn)b的速度小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由于t0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a位移最大，所受回復(fù)力最大，加速度最大，質(zhì)點(diǎn)b處于平衡位置，位移為零，回復(fù)力為零，加速度為零，所以t0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的加速度比質(zhì)點(diǎn)b的大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。根據(jù)題圖甲所示的波動(dòng)圖像，由于波沿x軸正方向傳播，t0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)a從正的最大位移處向下運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)b從平衡位置向下運(yùn)動(dòng)，所以題圖乙可以表示質(zhì)點(diǎn)b的振動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。7(xx·天津高考)平衡位置處于坐標(biāo)原點(diǎn)的波源S在y軸上振動(dòng)，產(chǎn)生頻率為50 Hz的簡(jiǎn)諧橫波向x軸正、負(fù)兩個(gè)方向傳播，波速均為100 m/s。平衡位置在x軸上的P、Q兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)隨波源振動(dòng)著，P、Q的x軸坐標(biāo)分別為xP3.5 m、xQ3 m。當(dāng)S位移為負(fù)且向y方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的()A位移方向相同、速度方向相反B. 位移方向相同、速度方向相同C位移方向相反、速度方向相反D. 位移方向相反、速度方向相同解析：選D由題可知，波動(dòng)周期為T(mén) s0.02 s，波長(zhǎng) vT2 m，則xS Q3 m1，因此Q質(zhì)點(diǎn)與S質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)完全相反，當(dāng)S質(zhì)點(diǎn)位移為負(fù)，且向y方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，Q質(zhì)點(diǎn)的位移為正，且向y方向運(yùn)動(dòng)，兩質(zhì)點(diǎn)位移大小相等；xSP3.5 m1，則P質(zhì)點(diǎn)的位移也一定為負(fù)，但沿y方向運(yùn)動(dòng)，位移大小與S質(zhì)點(diǎn)的位移不一定相等，因此P質(zhì)點(diǎn)和Q質(zhì)點(diǎn)的位移方向相反，速度方向相同，D項(xiàng)正確，A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤。8(xx·山東高考)一列簡(jiǎn)諧橫波沿直線傳播，以波源O由平衡位置開(kāi)始振動(dòng)為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)圖像如圖所示，已知O，A的平衡位置相距0.9 m。以下判斷正確的是_。(雙選，填正確答案標(biāo)號(hào))a波長(zhǎng)為1.2 mb波源起振方向沿y軸正方向c波速大小為0.4 m/sd質(zhì)點(diǎn)A的動(dòng)能在t4 s時(shí)最大解析：選ab由于以波源開(kāi)始振動(dòng)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，因此波傳到A點(diǎn)需要的時(shí)間由題圖可以看出為3 s，已知O、A兩點(diǎn)平衡位置的距離為0.9 m，根據(jù)v可求得波的傳播速度為0.3 m/s，再根據(jù)波長(zhǎng)公式vT可求得波長(zhǎng)為1.2 m，因此選項(xiàng)a正確，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；由于A點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)的方向沿著y軸正方向，因此波源的起振方向也是沿著y軸正方向，故選項(xiàng)b正確；質(zhì)點(diǎn)A在t4 s時(shí)處在最大位移處，因此動(dòng)能最小，所以選項(xiàng)d錯(cuò)誤。9(xx·安徽高考)一簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正向傳播，圖甲是t0時(shí)刻的波形圖，圖乙是介質(zhì)中某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，則該質(zhì)點(diǎn)的x坐標(biāo)值合理的是()A0.5 m B1.5 mC2.5 m D3.5 m解析：選C由振動(dòng)圖像可知，t0時(shí)刻該質(zhì)點(diǎn)的位移為負(fù)值，且沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，由波形圖可知，t0時(shí)刻，x0.5 m、3.5 m處的質(zhì)點(diǎn)位移為正，可知A、D項(xiàng)錯(cuò)誤；由“上下坡法”可知，t0時(shí)刻x1.5 m處的質(zhì)點(diǎn)正沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，因此B項(xiàng)錯(cuò)誤；2.5 m處的質(zhì)點(diǎn)正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，C項(xiàng)正確。10.(xx·福建高考)在均勻介質(zhì)中，一列沿x軸正向傳播的橫波，其波源O在第一個(gè)周期內(nèi)的振動(dòng)圖像如圖所示，則該波在第一個(gè)周期末的波形圖是()解析：選D根據(jù)題圖，t0時(shí)刻，波源經(jīng)平衡位置向下運(yùn)動(dòng)，而波形圖中，質(zhì)點(diǎn)的起振方向均與波源開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的方向相同，根據(jù)波的傳播過(guò)程中，“上坡下、下坡上”規(guī)律可知，波形圖中剛剛開(kāi)始振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)處于“上坡”位置，A、C項(xiàng)錯(cuò)；由振動(dòng)圖像知，前半個(gè)周期振幅較小，故波形圖中距波源較遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)的振幅較小，B項(xiàng)錯(cuò)，D項(xiàng)對(duì)。11.(xx·四川高考)如圖所示，甲為t1 s時(shí)某橫波的波形圖像，乙為該波傳播方向上某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，距該質(zhì)點(diǎn)x0.5 m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像可能是()解析：選A根據(jù)振動(dòng)與波動(dòng)的關(guān)系解決問(wèn)題。(a)(法一)若波沿x方向傳播，則t0時(shí)的波形圖如圖(a)虛線所示，則質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像為題中乙圖所示。距P點(diǎn)0.5 m的質(zhì)點(diǎn)的位移y0，且向下運(yùn)動(dòng)，或y0，且向上運(yùn)動(dòng)；若波沿x方向傳播，則t0時(shí)的波形圖如圖(a)虛線所示，則質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像為題中乙圖所示。距Q點(diǎn)0.5 m的質(zhì)點(diǎn)的位移y0，且向上運(yùn)動(dòng)，或y0，且向下運(yùn)動(dòng)。所以選項(xiàng)A正確。(法二)根據(jù)波形圖像可得波長(zhǎng)2 m，根據(jù)振動(dòng)圖像可得周期T2 s。兩質(zhì)點(diǎn)之間的距離x0.5 m。根據(jù)振動(dòng)和波動(dòng)之間的關(guān)系，則另一質(zhì)點(diǎn)相對(duì)該質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)延遲T，如圖(b)所示，或者提前T，如圖(c)所示。符合條件的只有選項(xiàng)A。第3節(jié) 光的折射 全反射1.(xx·海南高考)如圖，矩形ABCD為一水平放置的玻璃磚的截面，在截面所在平面內(nèi)有一細(xì)束激光照射玻璃磚，入射點(diǎn)距底面的高度為h，反射光線和折射光線與底面所在平面的交點(diǎn)到AB的距離分別為l1和l2，在截面所在平面內(nèi)，改變激光束在AB面上入射點(diǎn)的高度和入射角的大小，當(dāng)折射光線與底面的交點(diǎn)到AB的距離為l3時(shí)，光線恰好不能從底面射出，求此時(shí)入射點(diǎn)距離底面的高度H。解析：設(shè)玻璃磚的折射率為n，入射角和反射角為1，折射角為2，由光的折射定律n根據(jù)幾何關(guān)系，有sin 1sin 2因此求得n 根據(jù)題意，折射光線在某一點(diǎn)剛好無(wú)法從底面射出，此時(shí)發(fā)生全反射，設(shè)在底面發(fā)生全反射時(shí)的入射角為3，有sin 3由幾何關(guān)系得sin 3解得Hl3答案：l32. (xx·全國(guó)卷)一個(gè)半圓柱形玻璃磚，其橫截面是半徑為R的半圓，AB為半圓的直徑，O為圓心，如圖所示。玻璃的折射率為n。(i)一束平行光垂直射向玻璃磚的下表面，若光線到達(dá)上表面后，都能從該表面射出，則入射光束在AB上的最大寬度為多少？(ii)一細(xì)束光線在O點(diǎn)左側(cè)與O相距R處垂直于AB從下方入射，求此光線從玻璃磚射出點(diǎn)的位置。解析：(i)在O點(diǎn)左側(cè)，設(shè)從E點(diǎn)射入的光線進(jìn)入玻璃磚后在上表面的入射角恰好等于全反射的臨界角，則OE區(qū)域的入射光線經(jīng)上表面折射后都能從玻璃磚射出，如圖甲所示。由全反射條件有甲sin 由幾何關(guān)系有OERsin 由對(duì)稱(chēng)性可知，若光線都能從上表面射出，光束的寬度最大為l2OE聯(lián)立式，代入已知數(shù)據(jù)得lR(ii)設(shè)光線在距O點(diǎn)R的C點(diǎn)射入后，在上表面的入射角為，由幾何關(guān)系及式和已知條件得60°>光線在玻璃磚內(nèi)會(huì)發(fā)生三次全反射，最后由G點(diǎn)射出，如圖乙所示。由反射定律和幾何關(guān)系得乙OGOCR射到G點(diǎn)的光有一部分被反射，沿原路返回到達(dá)C點(diǎn)射出。答案：(i) R(ii)見(jiàn)解析3(xx·全國(guó)卷)一厚度為h的大平板玻璃水平放置，其下表面貼有一半徑為r的圓形發(fā)光面。在玻璃板上表面放置一半徑為R的圓紙片，圓紙片與圓形發(fā)光面的中心在同一豎直線上。已知圓紙片恰好能完全遮擋住從圓形發(fā)光面發(fā)出的光線(不考慮反射)，求平板玻璃的折射率。解析：如圖，考慮從圓形發(fā)光面邊緣的A點(diǎn)發(fā)出的一條光線，假設(shè)它斜射到玻璃上表面的A點(diǎn)發(fā)生折射，根據(jù)折射定律有nsin sin 式中，n是玻璃的折射率，是入射角，是折射角。現(xiàn)假設(shè)A恰好在紙片邊緣。由題意，在A點(diǎn)剛好發(fā)生全反射，故設(shè)AA線段在玻璃上表面的投影長(zhǎng)為L(zhǎng)，由幾何關(guān)系有sin 由題意，紙片的半徑應(yīng)為RLr聯(lián)立以上各式得n答案： 4(xx·北京高考)以往，已知材料的折射率都為正值(n>0)?，F(xiàn)已有針對(duì)某些電磁波設(shè)計(jì)制作的人工材料，其折射率可以為負(fù)值(n<0)，稱(chēng)為負(fù)折射率材料。位于空氣中的這類(lèi)材料，入射角i與折射角r依然滿足n，但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)(此時(shí)折射角取負(fù)值)?，F(xiàn)空氣中有一上下表面平行的負(fù)折射率材料，一束電磁波從其上表面射入，下表面射出。若該材料對(duì)此電磁波的折射率n1，正確反映電磁波穿過(guò)該材料的傳播路徑的示意圖是()解析：選B根據(jù)題述該材料的折射率n1，由折射定律可知，入射角和折射角相等，且處于法線的同側(cè)，所以正確反映電磁波穿過(guò)該材料的傳播路徑的示意圖是圖B。5(xx·重慶高考)打磨某剖面如圖所示的寶石時(shí)，必須將OP、OQ邊與軸線的夾角切割在1<<2的范圍內(nèi)，才能使從MN邊垂直入射的光線，在OP邊和OQ邊都發(fā)生全反射(僅考慮如圖所示的光線第一次射到OP邊并反射到OQ邊后射向MN邊的情況)，則下列判斷正確的是()A若>2，光線一定在OP邊發(fā)生全反射B若>2，光線會(huì)從OQ邊射出C若<1，光線會(huì)從OP邊射出D若<1，光線會(huì)在OP邊發(fā)生全反射解析：選D題圖中，要使光線可在OP邊發(fā)生全反射，圖中光線在OP邊上的入射角大于90°2。從OP邊上反射到OQ邊的光線，入射角大于90°(180°31)3190°可使光線在OQ邊上發(fā)生全反射。若2，光線不能在OP邊上發(fā)生全反射；若1，光線不能在OQ邊上發(fā)生全反射，綜上所述，選項(xiàng)D正確。6(xx·山東高考)如圖，三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面，O為BC邊的中點(diǎn)，位于截面所在平面內(nèi)的一束光線自O(shè)以角i入射，第一次到達(dá)AB邊恰好發(fā)生全反射。已知15°，BC邊長(zhǎng)為2L，該介質(zhì)的折射率為。求：()入射角i; ()從入射到發(fā)生第一次全反射所用的時(shí)間(設(shè)光在真空中的速度為c，可能用到：sin 75°或tan 15°2)。解析：()根據(jù)全反射規(guī)律可知，光線在AB面上P點(diǎn)的入射角等于臨界角C，由折射定律得sin C代入數(shù)據(jù)得C45°設(shè)光線在BC面上的折射角為r，由幾何關(guān)系得r30°由折射定律得n聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得i45°()在OPB中，根據(jù)正弦定理得設(shè)所用時(shí)間為t，光線在介質(zhì)中的速度為v，得vt又v聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得tL答案：見(jiàn)解析7(xx·江蘇高考)Morpho蝴蝶的翅膀在陽(yáng)光的照射下呈現(xiàn)出閃亮耀眼的藍(lán)色光芒，這是因?yàn)楣庹丈涞匠岚虻镊[片上發(fā)生了干涉。電子顯微鏡下鱗片結(jié)構(gòu)的示意圖如圖所示。一束光以入射角i從a點(diǎn)入射，經(jīng)過(guò)折射和反射后從b點(diǎn)出射。設(shè)鱗片的折射率為n，厚度為d，兩片之間空氣層厚度為h。取光在空氣中的速度為c，求光從a到b所需的時(shí)間t。解析：設(shè)光在鱗片中的折射角為，由折射定律得sin insin 在鱗片中傳播的路程l1，傳播速度v，傳播時(shí)間t1解得t1同理，在空氣中的傳播時(shí)間t2則tt1t2答案：見(jiàn)解析8(xx·福建高考)如圖，一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚，O點(diǎn)為該玻璃磚截面的圓心，下圖能正確描述其光路的是()解析：選A光只有從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)且入射角大于全反射臨界角時(shí)才會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象，而玻璃相對(duì)于空氣是光密介質(zhì)，故B項(xiàng)錯(cuò)；由折射定律可知，光由空氣射入玻璃，入射角大于折射角，D項(xiàng)錯(cuò)；由光路可逆原理可知，光由玻璃射入空氣，入射角小于折射角，C項(xiàng)錯(cuò)，故A項(xiàng)對(duì)。9(xx·四川高考)如圖所示，口徑較大、充滿水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發(fā)光小球，則()A小球必須位于缸底中心才能從側(cè)面看到小球B小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出C小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后頻率變大D小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后傳播速度變大 解析：選D根據(jù)光的傳播規(guī)律解決問(wèn)題。發(fā)光小球沿水平方向發(fā)出的光，均能射出玻璃缸，不發(fā)生全反射，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；小球發(fā)出的光射到水面上時(shí)，當(dāng)入射角大于等于臨界角時(shí)，會(huì)發(fā)生全反射，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；光的頻率由光源決定，光由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，光的頻率不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)n，光在水中的傳播速度較小，選項(xiàng)D正確。第4節(jié) 光的波動(dòng)性 電磁波 相對(duì)論1. (xx·上海高考)如圖，在“觀察光的衍射現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中，保持縫到光屏的距離不變，增加縫寬，屏上衍射條紋間距將_(選填：“增大”“減小”或“不變”)；該現(xiàn)象表明，光沿直線傳播只是一種近似規(guī)律，只有在_情況下，光才可以看作是沿直線傳播的。解析：根據(jù)條紋間距由d、L和波長(zhǎng)決定可知，增加縫寬，可以使條紋間距離減?。还庥龅秸系K物時(shí)，當(dāng)障礙物的尺寸與波長(zhǎng)接近時(shí)，會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，當(dāng)障礙物較大時(shí)，光近似沿直線傳播。答案：減小光的波長(zhǎng)比障礙物小得多2(xx·上海高考)下列電磁波中，波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是()A無(wú)線電波B紅外線C紫外線 D射線解析：選A題中電磁波按照波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短的順序，依次是：無(wú)線電波、紅外線、紫外線、射線，故選A。3(xx·大綱卷)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，一鈉燈發(fā)出的波長(zhǎng)為589 nm的光，在距雙縫1.00 m的屏上形成干涉圖樣。圖樣上相鄰兩明紋中心間距為0.350 cm，則雙縫的間距為()A2.06×107 mB2.06×104 mC1.68×104 m D1.68×103 m解析：選C根據(jù)雙縫干涉圖樣的相鄰兩明條紋間距公式x ，可得：d m1.68×104m，選項(xiàng)C正確，ABD錯(cuò)誤。4(xx·江蘇高考)某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在屏上觀察到圖(甲)所示的條紋，僅改變一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后，觀察到的條紋如圖(乙)所示。他改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是_。A減小光源到單縫的距離B減小雙縫之間的距離C減小雙縫到光屏之間的距離D換用頻率更高的單色光源解析：選B根據(jù)條紋間距公式x可知，若增大條紋間距，可以采取的措施有：換用波長(zhǎng)更長(zhǎng)、頻率更低的單色光源，減小雙縫間的距離d，增大雙縫到屏的距離l，故選項(xiàng)B正確。5(xx·浙江高考)關(guān)于下列光學(xué)現(xiàn)象，說(shuō)法正確的是()A水中藍(lán)光的傳播速度比紅光快B光從空氣射入玻璃時(shí)可能發(fā)生全反射C在岸邊觀察前方水中的一條魚(yú)，魚(yú)的實(shí)際深度比看到的要深D分別用藍(lán)光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用紅光時(shí)得到的條紋間距更寬解析：選CD光在介質(zhì)中的傳播速度vc/n，其中n是折射率，由于水對(duì)藍(lán)光的折射率大于水對(duì)紅光的折射率，所以在水中藍(lán)光傳播速度比紅光慢，A錯(cuò)誤；光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，才有可能發(fā)生全反射，B錯(cuò)誤；視深h和實(shí)際深度H的關(guān)系為h，所以魚(yú)的實(shí)際深度比看到的要深，C正確；雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中條紋間距x，由于紅光波長(zhǎng)大于藍(lán)光波長(zhǎng)，所以用紅光時(shí)得到的條紋間距更寬，D正確。6(xx·四川高考)電磁波已廣泛運(yùn)用于很多領(lǐng)域。下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法符合實(shí)際的是()A電磁波不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象B常用的遙控器通過(guò)發(fā)出紫外線脈沖信號(hào)來(lái)遙控電視機(jī)C根據(jù)多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度D光在真空中運(yùn)動(dòng)的速度在不同慣性系中測(cè)得的數(shù)值可能不同解析：選C根據(jù)電磁波的特點(diǎn)解題。干涉、衍射是波所特有的現(xiàn)象，所以電磁波能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；常用的遙控器是通過(guò)發(fā)出紅外線來(lái)遙控電視機(jī)的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；利用多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)地球的速度，選項(xiàng)C正確；根據(jù)光速不變?cè)?，在不同的慣性系中，光速是相同的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。7(xx·四川理綜)下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法，正確的是()A電磁波只能在真空中傳播B電場(chǎng)隨時(shí)間變化時(shí)一定產(chǎn)生電磁波C做變速運(yùn)動(dòng)的電荷會(huì)在空間產(chǎn)生電磁波D麥克斯韋第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在解析：選C本題考查有關(guān)電磁波的相關(guān)知識(shí)，意在考查考生的識(shí)記、理解分析綜合能力。雖然電磁波在傳播過(guò)程中不需要介質(zhì)，但并不是只能在真空中傳播，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；產(chǎn)生電磁波需要一定的條件，當(dāng)電場(chǎng)隨時(shí)間做周期性變化時(shí)才可能產(chǎn)生電磁波，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；做變速運(yùn)動(dòng)的電荷周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，其周?chē)臻g可能會(huì)產(chǎn)生電磁波，故C選項(xiàng)正確；麥克斯韋只是預(yù)言了電磁波的存在，是赫茲第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。8(xx·四川理綜)迄今發(fā)現(xiàn)的二百余顆太陽(yáng)系外行星大多不適宜人類(lèi)居住，繞恒星“Gliese581”運(yùn)行的行星“G1 58lc”卻很值得我們期待。該行星的溫度在0到40之間、質(zhì)量是地球的6倍、直徑是地球的1.5倍、公轉(zhuǎn)周期為13個(gè)地球日。“Gliese581”的質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量的0.31倍。設(shè)該行星與地球均視為質(zhì)量分布均勻的球體，繞其中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則()A在該行星和地球上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度相同B如果人到了該行星，其體重是地球上的2倍C該行星與“Gliese581”的距離是日地距離的 倍D由于該行星公轉(zhuǎn)速率比地球大，地球上的米尺如果被帶上該行星，其長(zhǎng)度一定會(huì)變短解析：選B本題考查天體運(yùn)動(dòng)、相對(duì)論的相關(guān)知識(shí)，意在考查考生的理解、分析、計(jì)算等綜合能力。根據(jù)萬(wàn)有引力定律、牛頓第二定律和星球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力提供衛(wèi)星繞星球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力可得m，解得v，又根據(jù)所給已知量可得，在“Gl­581c”行星上發(fā)射人造衛(wèi)星的第一宇宙速度是在地球上發(fā)射人造衛(wèi)星的第一宇宙速度的2倍，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；由于在星球表面附近(忽略星球的自轉(zhuǎn))星球?qū)ξ矬w的重力等于星球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力，即mg，又根據(jù)所給已知量可得，在“Gl­581c”行星上人的體重是在地球上的2倍，故B選項(xiàng)正確；根據(jù)萬(wàn)有引力提供行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力可得m()2r，又根據(jù)所給數(shù)據(jù)可得，“Gl­581c”行星與“Gliese581”恒星的距離是日地距離的 倍，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤；雖然“Gl­581c”行星的公轉(zhuǎn)速率大于地球的公轉(zhuǎn)速率，但其速率遠(yuǎn)小于光速，“尺縮效應(yīng)”可以忽略，此外，即使其速率接近光速，還要看米尺在行星上怎么放置，如果是垂直速度方向放置，米尺的長(zhǎng)度不變，尺的縮短效應(yīng)只有在沿速度方向才有，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。9(xx·江蘇)如圖所示，兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行，相對(duì)地面的速度均為v(v接近光速c)。地面上測(cè)得它們相距為L(zhǎng)，則A測(cè)得兩飛船間的距離_(選填“大于”“等于”或“小于”)L。當(dāng)B向A發(fā)出一光信號(hào)，A測(cè)得該信號(hào)的速度為_(kāi)。解析：本題考查相對(duì)論中長(zhǎng)度的相對(duì)性及光速不變?cè)?，意在考查考生?duì)相對(duì)論的理解能力。A、B相對(duì)靜止，A、B相對(duì)于地面上的人是運(yùn)動(dòng)的，因此地面上的人測(cè)得的長(zhǎng)度短，A測(cè)得的長(zhǎng)度大于L。由于光速在任何慣性參考系中都不變，因此A測(cè)得的光信號(hào)的速度為c。答案：大于c(或光速)10(xx·浙江理綜)為了測(cè)量?jī)?chǔ)罐中不導(dǎo)電液體的高度，將與儲(chǔ)罐外殼絕緣的兩塊平行金屬板構(gòu)成的電容器C置于儲(chǔ)罐中，電容器可通過(guò)開(kāi)關(guān)S與線圈L或電源相連，如圖所示。當(dāng)開(kāi)關(guān)從a撥到b時(shí)，由L與C構(gòu)成的回路中產(chǎn)生的周期T2的振蕩電流。當(dāng)罐中液面上升時(shí)()A電容器的電容減小B電容器的電容增大CLC回路的振蕩頻率減小DLC回路的振蕩頻率增大解析：當(dāng)罐中的液面上升時(shí)，電容器極板間的介電常數(shù)變大，由平行板電容器的電容公式知，電容增大，則選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；由LC回路周期公式知，振蕩周期增大，振蕩頻率減小，則選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。答案：BC11(2011·江蘇)如圖所示，沿平直鐵路線有間距相等的三座鐵塔 A、B和 C假想有一列車(chē)沿 AC 方向以接近光速行駛，當(dāng)鐵塔 B 發(fā)出一個(gè)閃光，列車(chē)上的觀測(cè)者測(cè)得 A、C 兩鐵塔被照亮的順序是_A同時(shí)被照亮B. A 先被照亮CC 先被照亮D無(wú)法判斷解析：火車(chē)上的觀察者以火車(chē)為參考系，那么燈塔A、B、C均沿向CA方向運(yùn)動(dòng)B發(fā)出的光向A、C傳播的過(guò)程中，A是遠(yuǎn)離光線運(yùn)動(dòng)的，C是向著光線運(yùn)動(dòng)的，所以在火車(chē)上的觀察者看來(lái)，光線先傳播到C，即C先被照亮，C正確答案：C12(xx·北京理綜)屬于狹義相對(duì)論基本假設(shè)的是：在不同的慣性系中()A真空中光速不變B時(shí)間間隔具有相對(duì)性C物體的質(zhì)量不變D物體的能量與質(zhì)量成正比解析：本題考查物理學(xué)史意在考查考生是否了解物理發(fā)展史以及物理學(xué)家探索物理規(guī)律的基本思路本題不是簡(jiǎn)單的判斷哪句說(shuō)法正確，而是判斷“基本假設(shè)”說(shuō)法是否正確，選項(xiàng)A正確答案：A