課時作業(yè)(十三)一、選擇題(共6個小題，均為單項選擇題，每題5分，共30分)1(2017·天津一模)如圖甲為一列簡諧橫波在t0.10 s時刻的波形圖，P是平衡位置為x1 m處的質(zhì)點，Q是平衡位置為x4 m處的質(zhì)點圖乙為質(zhì)點Q的振動圖像，則()At0.15 s時，質(zhì)點Q的加速度達到負向最大Bt0.15 s時，質(zhì)點P的運動方向沿y軸負方向C從t0.10 s到t0.25 s，該波沿x軸正方向傳播了6 mD從t0.10 s到t0.25 s，質(zhì)點P通過的路程大于30 cm答案B解析A項，由圖乙知：t0.15 s時，質(zhì)點Q運動到負向最大位移處，又因加速度方向與位移方向相反，大小與位移的大小成正比，所以此時Q的加速度達到正向最大，故A項錯誤B、C項，由圖乙y­t圖像知，該波的周期T0.20 s，且在t0.10 s時Q點在平衡位置沿y負方向運動，可以推知該波沿x軸負方向傳播波速為v m/s40 m/s，在從t0.10 s到t0.25 s，該波沿x軸負方向傳播的距離為xvt40×0.15 m6 mt0.10 s到t0.15時間內(nèi)，t0.05 s，P點從圖甲所示位置正在由正最大位移處向平衡位置運動的途中，速度沿y軸負方向，故B項正確，C項錯誤；D項，質(zhì)點在t1T內(nèi)，質(zhì)點運動的路程為4 A；從t0.10 s到t0.25 s，經(jīng)歷的時間為t0.15 sT，由于t0.10 s時刻質(zhì)點P正向上運動，速度減小，則從t0.10 s到t0.25 s，質(zhì)點P通過的路程小于30 cm，故D項錯誤故選B項2(2017·河西區(qū)一模)波速均為v2 m/s的甲、乙兩列簡諧橫波都沿x軸正方向傳播，某時刻波的圖像分別如圖甲、乙所示，其中P、Q處的質(zhì)點均處于波峰，關(guān)于這兩列波，下列說法正確的是()A如果這兩列波相遇，可能發(fā)生干涉現(xiàn)象B甲波中的P處質(zhì)點比M處質(zhì)點先回到平衡位置C從圖示的時刻開始經(jīng)過1.0 s，P質(zhì)點沿x軸正方向發(fā)生的位移為2 mD從圖示的時刻開始，P處質(zhì)點與Q處質(zhì)點將同時回到各自的平衡位置答案B解析A項，甲波的周期T甲 s2 s，乙波的周期T乙 s4 s，周期不同，頻率不同，所以這兩列波相遇，不可能發(fā)生干涉現(xiàn)象，故A項錯誤；B項，波沿x軸正方向傳播，此時M點向上運動，P質(zhì)點直接向下運動回到平衡位置，所以甲波中P處質(zhì)點比M處質(zhì)點先回平衡位置故B項正確；C項，質(zhì)點不隨波遷移，P點只在平衡位置上下振動，不會沿x軸正方向運動，故C項錯誤；D項，甲波的周期T甲2 s，故P處質(zhì)點回到平衡位置的時間t10.5 s，乙波的周期T乙 s4 s，故Q處質(zhì)點回到平衡位置的時間為t21 s，P點、Q點回到平衡位置的時間t1<t2，因此從圖示的時刻開始，P處質(zhì)點比Q處質(zhì)點先回平衡位置，故D項錯誤；故選B項3.(2017·四川模擬)一列簡諧橫波在t0時刻的波形如圖實線所示，經(jīng)過t1 s，其波形如虛線所示，已知圖中x1與x2相距1 m，波的周期為T，且T<t<3T，則下列說法正確的是()A波傳播距離的最大值為22 mB若波傳播距離為13 m，則波向右傳播C其可能的最小波速為1 m/sD其最大頻率為 Hz答案D解析A項，因為T<t<3T，所以波傳播的距離范圍為<x<3，波長為7 m若波向左傳播，波傳播的距離x為6 m13 m或26 m20 m若波向右傳播，波傳播的距離x為1 m7 m或21 m15 m所以波傳播距離的最大值為20 m，故A項錯誤B項，由上分析知，若波傳播距離為13 m，則波向左傳播，故B項錯誤C項，根據(jù)v得：最小波速為vmin7 m/s，故C項錯誤D項，由vf得f Hz，當(dāng)波向左傳播，波傳播的距離x20 m時，v20 m/s，則f Hz，故D項正確故選D項4(2017·南開區(qū)一模)如圖所示，兩列簡諧橫波分別沿x軸正方向和負方向傳播，兩波源分別位于x0.2 m和x1.2 m處，兩列波的速度均為v0.4 m/s，兩列波的振幅均為2 cm，如圖所示為t0時刻兩列波的圖像(傳播方向如圖所示)，此刻平衡位置處于x0.2 m和x0.8 m的P、Q兩質(zhì)點剛開始振動，質(zhì)點M的平衡位置處于x0.5 m處，下列說法正確的是()A在t0.75 s時刻，質(zhì)點P、Q都運動到M點B質(zhì)點M的起振方向沿y軸正方向C在t2 s時刻，質(zhì)點M的縱坐標(biāo)為2 cmD在02 s這段時間內(nèi)質(zhì)點M通過的路程為20 cm答案D解析A項，質(zhì)點不隨波遷移，所以質(zhì)點P、Q都不會運動到M點故A項錯誤；B項，由波的傳播方向可確定質(zhì)點的振動方向：逆向描波法兩列簡諧橫波分別沿x軸正方向和負方向傳播，則質(zhì)點P、Q均沿y軸負方向運動，所以質(zhì)點M的起振方向也沿y軸負方向，故B項錯誤；C項，由圖可知，兩波的波長為0.4 m，由波長與波速關(guān)系可求出，波的周期為T s1 s，由圖可知，兩質(zhì)點到M的距離都是0.3 m波傳到M的時間都為：t1 sT，M點起振的方向向下，再經(jīng)過：t21.25 sT，兩波的波谷恰好傳到質(zhì)點M，所以M點的位移為4 cm.故C項錯誤；D項，0到2 s這段時間內(nèi)質(zhì)點M振動的時間是 s，通過的路程為s×4×(2A)10×2 cm20 cm.故D項正確；故選D項5(2017·濱海新區(qū)模擬)某物理興趣小組用實驗探究光的色散規(guī)律，他們將半圓形玻璃磚放在豎直面內(nèi)，在其左方豎直放置一個很大的光屏P，讓一復(fù)色光束SA射向玻璃磚的圓心O后，有a和b兩束單色光射向光屏P，如圖所示他們根據(jù)實驗現(xiàn)象提出了以下四個猜想，你認為正確的是()A單色光a通過玻璃磚所需的時間大于單色光b通過玻璃磚所需的時間B光束SA繞圓心O逆時針轉(zhuǎn)動過程中，光屏P上最早消失的是b光C若a、b分別通過同一雙縫干涉裝置，則a產(chǎn)生的干涉條紋間距較小D若a、b光都能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則a光照射時產(chǎn)生光電子的最大初動能較大答案B解析A項，由圖知，a光的偏折程度小于b光，所以a光的折射率小于b光的折射率，由v知，在玻璃中單色光a的傳播速度大于單色光b的傳播速度，兩光在玻璃中通過的路程相等，則單色光a通過玻璃磚所需的時間小于單色光b通過玻璃磚所需的時間故A項錯誤B項，由sinC知a光的臨界角較大，b光的臨界角較小，則當(dāng)光束SA繞圓心O逆時針轉(zhuǎn)動過程中，入射角增大時，b光的入射角先達到臨界角，最早發(fā)生全反射，所以在光屏P上最早消失的是b光，故B項正確C項，b光的折射率較大，波長較短，而雙縫干涉條紋的間距與波長成正比，則b產(chǎn)生的干涉條紋間距較小，故C項錯誤D項，b光的折射率較大，頻率較大，由光電效應(yīng)方程EkhW0，知b光照射時產(chǎn)生光電子的最大初動能較大故D項錯誤故選B項點評解決本題的關(guān)鍵在于通過光的偏折程度比較出光的折射率的大小，還要知道折射率與頻率、波速的關(guān)系，要掌握幾何光學(xué)常用的三個規(guī)律：折射定律n、臨界角公式sinC和光速公式v.6(2017·春鄭州校級期中)如圖所示某三棱鏡的頂角41°27，幾種單色光的折射率n如表所示一束白光以較大的入射角通過棱鏡后，在光屏上形成從紫到紅的彩色光帶，當(dāng)入射角i漸減小到零的過程中，屏上彩色光帶的變化情況是(1.516)()紫藍綠黃橙紅n1.5321.5281.5191.5171.5141.512A.紫光最先消失，紅光最后消失B紫光最先消失，黃光最后消失C紅光最先消失，紫光最后消失D紅光最先消失，橙光最后消失解析如題圖所示，入射角i減小，折射角r也減小光在棱鏡右側(cè)面上的入射點下移，出射光線也將下移，入射角隨之增大由于紫光的折射率最大，臨界角最小，入射角最先增大到紫光的臨界角，紫光最先發(fā)生全反射，屏上的紫光最先消失；由于，1.516，在黃光的折射率和橙光的折射率之間；由于頂角為41°27，考慮臨界情況，即i0°時，從玻璃到空氣的入射角為41°27，故最后消失的是黃光；故B項正確；故選B項二、實驗題(7題6分，8題6分，9題6分，共18分)7(2017·天津二模)某同學(xué)用如圖所示裝置做“用雙縫干涉測光的波長”實驗下列說法正確的是()A英國物理學(xué)家麥克斯首先成功地觀察到了光的雙縫干涉現(xiàn)象B僅撤去單縫屏，光屏上雙縫干涉的條紋仍然存在C圖中的a、b、c三個元件可以分別為濾光片、單縫屏、雙縫屏D只要白熾燈、濾光片、雙縫屏、單縫屏都沿著遮光筒的軸線放置，就可以在光屏上成功觀察到清晰的干涉條紋該同學(xué)用藍色濾光片成功地觀察到了如圖乙所示的干涉條紋，若僅將濾光片換成紅色，其它元件及位置都不動，他將看到的條紋是圖丙中的()該同學(xué)某次實驗中，將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮條紋中心對齊，將該亮條紋定為第1條亮條紋，此時手輪上的示數(shù)記為x1，然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第n條亮條紋中心對齊，記下此時手輪上的示數(shù)為x2(x2>x1)，已知雙縫間距為L1，單縫與雙縫的距離為L2，雙縫到光屏的距離為L3，則入射光波長的表達式為_答案CC解析A項，英國物理學(xué)家托馬斯·楊首先成功地觀察到了光的雙縫干涉現(xiàn)象，故A項錯誤B項，雙縫干涉的條件是頻率相同、相差恒定，當(dāng)僅撤去單縫屏，不能獲取相干光源，所以光屏上雙縫干涉的條紋不存在了，故B項錯誤C項，為獲取單色線光源，白色光源后面要有濾光片、單縫，為得到相干光源，單縫右邊要有雙縫故C項正確D項，從左到右，只有按白熾燈、濾光片、單縫屏、雙縫屏這樣的順序沿遮光筒的軸線放置，才可以在光屏上成功觀察到清晰的干涉條紋，故D項錯誤故選C項A、C項，紅光的波長比藍光的長，根據(jù)x分析知，紅光的干涉條紋間距比藍光的大，故A項錯誤，C項正確B、D項，雙縫干涉條紋是均勻的條紋，故B、D兩項錯誤故選C項由題意可知，雙縫干涉條紋的間距為x；根據(jù)x，得：.8(2017·冀州市校級模擬)在“測玻璃的折射率”實驗中：(1)為了取得較好的實驗效果：A必須選用上下表面平行的玻璃磚；B選擇的入射角應(yīng)盡量小些；C大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上；D大頭針P1和P2及P3和P4之間的距離適當(dāng)大些其中正確的是_(2)甲同學(xué)在畫界面時，不小心將兩界面aa和bb間距畫得比玻璃磚寬度大些，如圖1所示，則他測得的折射率_(選填“偏大”“偏小”或“不變”)(3)乙同學(xué)在量入射角和折射角時，由于沒有量角器，在完成了光路圖以后，以O(shè)點為圓心，OA為半徑畫圓，交OO延長線于C點，過A點和C點作垂直法線的直線分別交于B點和D點，如圖2所示則他只需要測量_，就可求出玻璃的折射率n_答案(1)CD(2)偏小(3)AB、CD的距離解析(1)A項，做插針法測定折射率時，玻璃磚上下表面不一定要平行故A項錯誤B項，為了減小測量的相對誤差，選擇的入射角應(yīng)盡量大些，可減小相對誤差，效果會更好故B項錯誤C項，為了準(zhǔn)確確定入射光線和折射光線，大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上；故C項正確D項，大頭針P1和P2及P3和P4之間的距離適當(dāng)大些時，相同的距離誤差，引起的角度誤差會減小，效果會好些故D項正確故選C、D兩項(2)如圖，實線是真實的光路圖，虛線是玻璃磚寬度畫大后的光路圖，由圖看出，在這種情況測得的入射角不受影響，但測得的折射角比真實的折射角偏大，根據(jù)折射定律n可知，測得的折射率偏小(3)根據(jù)折射定律得，n，可知需要測量AB、CD的距離折射率為n.9(2017·閔行區(qū)二模)如圖甲、乙是某研究性學(xué)習(xí)小組自己組裝的用DIS實驗裝置來測定當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭的兩套實驗方案(與數(shù)據(jù)采集器和計算機的連接均未畫出)(1)補齊甲方案操作步驟：如圖安裝好器材，啟動DIS，進入“用DIS測加速度的界面”，開啟發(fā)射器電源，由靜止釋放發(fā)射器，獲取發(fā)射器自由下落的v­t圖像，在圖像上選取兩點A、B，記錄vA、vB和兩點之間時間間隔t，求出該次實驗g值，_.(2)為了減小該實驗的誤差，選取A、B兩點時應(yīng)注意的是：_ _.(3)乙方案中已測量的物理量有：球直徑d、球通過光電門1和2的時間t1、t2，還需測出的一個物理量是_，并寫出g值的表達式_(4)為減小實驗誤差，安裝乙方案中兩光電門時應(yīng)注意：_ _.答案(1)多次測量得出g的平均值(2)A、B兩點應(yīng)在v­t圖線的同一直線上，且相距較遠(3)兩光電門之間的高度差hg(4)兩光電門中心應(yīng)在同一豎直線上，且相距較遠解析(1)根據(jù)v­t圖像的斜率物理意義求得加速度，kg；為減小實驗誤差，要多次測量得出g的平均值(2)為減小實驗誤差要：A、B兩點應(yīng)在v­t圖線的同一直線上，且相距較遠(3)本方案為應(yīng)用公式：vB2vA22gh，則還要測量兩光電門之間的高度差h則有：()2()22gh得g(4)減小實驗誤差，安裝乙方案中兩光電門時應(yīng)注意：兩光電門中心應(yīng)在同一豎直線上，且相距較遠三、計算題(10題10分，11題10分，12題10分，13題10分，14題12分，共52分)10.(2017·衡陽三模)玻璃半圓柱體的半徑為R，橫截面如圖所示，圓心為O，A為圓柱面的頂點兩條單色紅光分別按如圖方向沿截面入射到圓柱體上，光束1指向圓心，方向與AO夾角為30°，光束2的入射點為B，方向與底面垂直，AOB60°，已知玻璃對該紅光的折射率n.求：兩條光線經(jīng)柱面和底面折射后的交點與O點的距離d；若入射的是單色藍光，則距離d將比上面求得的結(jié)果大還是?。看鸢竷蓷l光線經(jīng)柱面和底面折射后的交點與O點的距離d是；若入射的是單色藍光，則距離d更小分析先根據(jù)折射定律求出光線2在玻璃半圓柱體圓弧面上和底面上的兩個折射角，再運用折射定律求出光線1在底面上的折射角，作出光路圖，根據(jù)幾何知識求解即可若入射的單色藍光，由于介質(zhì)對藍光的折射率大于介質(zhì)對紅光的折射率，藍光偏折更明顯，d更小解析對光線2在B點折射時，入射角i60°由折射定律有n得sinr，r30°入射到底面的入射角i60°r30°，則：sinrnsini，r60°根據(jù)幾何知識得LOCR同理，光線1從O點出射，折射光線與CD交于E點，折射角EOD60°，則EOD為等邊三角形dOEODLOCtan30°玻璃對藍光的折射率比對紅光的大，藍光偏折更明顯，故d變小11(2015·江蘇)人造樹脂是常用的眼鏡片材料，如圖所示，光線射在一人造樹脂立方體上，經(jīng)折射后，射在桌面上的P點，已知光線的入射角為30°，OA5 cm，AB20 cm，BP12 cm，求該人造樹脂材料的折射率n.答案1.5解析設(shè)折射角為，由折射定律sin30°nsin由幾何關(guān)系知sin，且OP代入數(shù)據(jù)解得n(或n1.5)12(2017·開封市質(zhì)檢)如圖所示，三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面，O為BC中點，位于截面所在平面內(nèi)的一束光線自O(shè)以角度i入射，第一次到達AB邊恰好發(fā)生全反射已知15°，BC邊長為2 L，該介質(zhì)的折射率為.求：(1)入射角i；(2)從入射到發(fā)生第一次全反射所用的時間(設(shè)光在真空中的速度為c，可能用到：sin75°或tan15°2)答案(1)i45°；(2)t解析(1)根據(jù)全反射定律可知，光線在AB面上P點的入射角等于臨界角C，由折射定律得：sinC，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)立代入數(shù)據(jù)得：i45°.(2)在OPB中，根據(jù)正弦定理得：，設(shè)所用時間為t，光線在介質(zhì)中的速度為v，得：OPvt，光在玻璃中的傳播速度v，聯(lián)立代入數(shù)據(jù)得：t.13(2016·課標(biāo)全國)如圖，玻璃球冠的折射率為，其底面鍍銀，底面的半徑是球半徑的倍；在過球心O且垂直于底面的平面(紙面)內(nèi)，有一與底面垂直的光線射到玻璃球冠上的M點，該光線的延長線恰好過底面邊緣上的A點求該光線從球面射出的方向相對于其初始入射方向的偏角答案150°解析玻璃球半徑為R，球冠底面中心為O，連接OO，則OOAB，令OAO則cos，即30°根據(jù)題意MAAB所以O(shè)AM60°設(shè)圖中N點為光線在球冠內(nèi)底面上的反射點，所考慮的光線的光路圖如圖所示，設(shè)光線在M點的入射角為i，折射角為r，在N點的入射角為i，反射角為i，玻璃折射率為n，由于OAM為等邊三角形，有i60°根據(jù)折射定律可得sininsinr代入n，可得r30°作底面在N點的法線NE，由于NEAM，有i30°根據(jù)反射定律，可得i30°連接ON，由幾何關(guān)系可知NAMNOM，故有MNO60°故可得ENO30°于是ENO為反射角，ON為反射光線，這一反射光線經(jīng)球面再次折射后不改變方向，所以，經(jīng)一次反射后射出玻璃球的光線相對于入射光線的偏角為180°ENO150°.14(2017·珠海二模)如圖，為一圓柱中空玻璃管，管內(nèi)徑為R1，外徑為R2，R22R1.一束光線在圓柱橫截面內(nèi)射向玻璃管，為保證在內(nèi)壁處光不會進入中空部分，問入射角i應(yīng)滿足什么條件？答案為保證在內(nèi)壁處光不會進入中空部分，入射角i應(yīng)滿足的條件是i30°.解析光路圖如圖，設(shè)第一次折射角為r，全反射臨界角為C，折射率為n.由折射定律有n，得：sinr又sinC對圖中ABO，由正弦定理得：則得：可解得i30°，所以為保證在內(nèi)壁處光不會進入中空部分，入射角i應(yīng)滿足i30°