高考物理二轮复习专题强化练13选修3_4机械振动和机械波光磁波含答案

机械振动和机械波光　电磁波

1.[物理——选修3－4]

(1)两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图甲、乙所示．图丙中有一半圆玻璃砖，O是圆心，MN是法线，PQ是足够长的光屏．甲单色光以入射角i由玻璃砖内部射向O点，折射角为r.则下列说法正确的是________．

A.乙光以i入射时一定发生全反射

B.甲光的频率比乙光的频率大

C.光的干涉现象说明光是一列横波

D.甲光在玻璃砖中的临界角C满足sin C＝

E.若绕O点逆时针旋转玻璃砖，PQ上可能接收不到甲光

(2)如图所示，实线是一列简谐横波在t1时刻的波形图，虚线是在t2＝(t1＋0.2) s时刻的波形图．

(ⅰ)在t1到t2的时间内．如果M通过的路程为1 m，那么波的传播方向怎样？波速多大？

(ⅱ)若波速为55 m/s，求质点M在t1时刻的振动方向．

2.[物理——选修3－4]

(1)如图1所示为某时刻的两列简谐横波在同一介质中沿相同方向传播的波形图，此时a波上某质点P的运动方向如图所示，则下列说法正确的是________．

A.两列波具有相同的波速

B.此时b波上的质点Q正向上运动

C.一个周期内，质点Q沿x轴前进的距离是质点P的1.5倍

D.在质点P完成30次全振动的时间内质点Q可完成20次全振动

E.a波和b波在空间相遇处会产生稳定的干涉图样

图2

(2)某工件由相同透明玻璃材料的三棱柱和四分之一圆柱组成，该玻璃材料的折射率为n＝.其截面如图2，△ABC为直角三角形，∠B＝30°，CDE为四分之一圆，半径为R，CE贴紧AC.一束单色平行光沿着截面从AB边射入工件后，全部射到了BC边，然后垂直CE进入四分之一圆柱．

(ⅰ)求该平行光进入AB界面时的入射角θ；

(ⅱ)若要使到达CD面的光线都能从CD面直接折射出来，该四分之一圆柱至少要沿AC方向向上移动多大距离．

3.[物理——选修3－4]

(1)下列有关电磁波的发射、传播和接收说法正确的是________．(填正确答案标号)

A.如图所示传播方式的电磁波是短波

B.由调谐电路接收到的感应电流，是经过调制的高频电流，是我们需要的声音或图象信号

C.不同波段的无线电波的传播特点不一样，有不同的用途，发射、接收所用的设备可以相同

D.某同学自己绕制天线线圈，制作一个最简单的收音机，用来收听中波的无线电广播，他发现有一个频率最高的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台．为了收到这个电台，他可以减少线圈的匝数来实现

E.长波可以通过地波传播的原因是：长波波长较长，容易产生衍射现象，长波在地面可以绕过障碍物

(2)如图所示，在均匀绳介质中，A、B是两个波源，A简谐运动表达式为xA＝2 sin(40πt) m，B简谐运动表达式为xB＝3sin(40πt) m，均匀绳介质中M点与A、B两波源间的距离分别为8 m和10 m，两波源形成的简谐横波分别沿AM、BM方向传播，波速都是20 m/s.求：

(ⅰ)简谐横波的波长；

(ⅱ)M点振动的振幅为多少，以及A、B之间有几个振动加强点？

4.[物理——选修3－4]

(1)一列沿x轴传播的简谐横波在t＝2 s时的波动图象如图甲所示，该波传播路径上某质点的振动图象如图乙所示．则下列判断正确的是________．(填正确答案标号)

A.该波中的质点的振动频率为4 Hz

B.若图乙是质点P的振动图象，则简谐波向x轴负方向传播

C.若简谐波向x轴正方向传播，则t＝3 s时，质点P运动到波峰位置

D.若此波传入另一介质中其波速变为0.8 m/s，则它在该介质中的传播周期为5 s

E.该波在传播过程中若遇到直径d＝3.8 m的圆形障碍物，能发生明显衍射现象

(2)如图甲、乙所示为同种材料制成的玻璃砖，图甲的横截面是半径为R的圆，图乙的横截面是边长为R的正三角形．当一束光从图甲中的M处沿垂直于半径OB的方向射入时恰能在弧面上发生全反射，OM＝R.当该束光从图乙中玻璃砖DE面的中点N与DE面成45°角射向三棱镜时，经三棱镜折射后，光束能够从CE面射出．光在真空中传播的速度为c.求：

(ⅰ)光束在玻璃砖中传播的速率；

(ⅱ)光束在圆玻璃砖和正三角形玻璃砖中传播的时间差(不考虑光束在正三角形玻璃砖中的反射)．

专题强化练13　(选修3－4)机械振动和

机械波　光　电磁波

1．解析：(1)题图乙中两相邻亮条纹间距Δx更大，根据Δx＝λ，可知L、d一样，故乙光的波长长，根据c＝λν，可知乙光的频率小，甲光的频率大，故玻璃砖对甲光的折射率大于玻璃砖对乙光的折射率，根据全反射的条件sin C＝，可知乙光发生全反射的临界角大于甲光的全反射临界角，由题知，当甲单色光以入射角i由玻璃砖内部射向O点能折射出来，故乙光以i入射时不能发生全反射，故A错误，B正确；光的偏振现象说明光是横波，故C错误；根据折射定律得n＝，而全反射的临界角sin C＝，解得sin C＝，故D正确；因甲光的全反射临界角较小，故若绕O点逆时针旋转玻璃砖，甲光先消失，故E正确．

(2)(ⅰ)由题图知振幅为A＝20 cm＝0.2 m．如果M通过的路程为x′＝1 m，则经历的时间与周期的比值m＝＝1，说明波沿x轴正方向传播；波速为v2＝＝m/s＝25 m/s.

(ⅱ)从波的图象可以看出，波长为λ＝4 m.

若波沿x轴正方向传播，t1到t2时间内波传播的距离为x1＝λ(n＝0、1、2…)，波传播的速度为v1＝＝5(4n＋1)m/s(n＝0、1、2…)，波速不可能等于55 m/s，说明波沿x轴负方向传播，质点M向下振动．

答案：(1)BDE　(2)(ⅰ)沿x轴正方向传播　25 m/s　(ⅱ)向下振动

2．解析：(1)两列简谐横波在同一介质中传播，波速相同，故A正确；此时a波上质点P的运动方向向下，由波形平移法可知，波向左传播，则知此时b波上的质点Q正向上运动，故B正确；在简谐波传播过程中，介质中质点只上下振动，不会沿x轴迁移，故C错误；由题图可知，两列波波长之比λa:λb＝2:3，波速相同，由波速公式v＝λf得a、b两波频率之比为fa:fb＝3:2，所以在质点P完成30次全振动的时间内质点Q可完成20次全振动，故D正确；两列波的频率不同，不能产生稳定的干涉图样，故E错误．

(2)(ⅰ)光路如图所示：

光线在BC界面发生反射后垂直进入CE，由折射定律有：＝

由几何关系可知光线在BC界面的入射角β＝60°

在AB界面的折射角α＝30°

解得：θ＝45°

(ⅱ)设该材料的全反射临界角为γ，则＝n

解得：γ＝45°

则该四分之一圆柱至少要上移的距离d＝R－Rsin γ＝R.

答案：(1)ABD　(2)(ⅰ)45°　(ⅱ)R

3．解析：(1)通过电离层反射以天波方式传播的是短波，故A正确；由调谐电路接收到的感应电流，是经过调制的高频电流，还不是我们需要的声音或图象信号，因此还要使声音或图象信号从高频电流中还原出来，这个过程是调制的逆过程，叫作解调也叫检波，故B错误；不同波段的无线电波的传播特点不一样，发射、接收所用的设备和技术也不相同，因此有不同的用途，故C错误；根据f＝，说明增加调频回路固有频率f，需要减小L，即减小线圈的匝数，故D正确；长波波长较长，容易产生衍射现象，长波在地面可以绕过障碍物，所以长波可以通过地波传播，故E正确．

(2)(ⅰ)设简谐波的波速为v，波长为λ，周期为T，由题意知T＝＝ s＝0.05 s

由波速公式v＝

代入数据得λ＝1 m

(ⅱ)|Δs|＝B－A＝10 m－8 m＝2 m

因Δs＝2λ

所以M点为加强点，M点振幅为A＝2 m＋3 m＝5 m

设O为A、B连线的中点，在A、O之间的各点到两波源距离之差Δd满足

0<Δd<18 m

由于两波源振动情况相同，所以振动加强点的条件是Δd＝kλ＝k(其中k＝0,1,2…)

解得0<k<18

因此在A、O之间有17个加强点：根据对称性O、B 之间也有17个加强点再加上O点也是加强点，所以A、B之间共有35个加强点

答案：(1)ADE　(2)(ⅰ)1 m　(ⅱ)5 m　35个

4．解析：(1)由题图乙可知简谐横波中质点的振动周期为4 s，所以该波中质点的振动频率为0.25 Hz，故A项错误；若题图乙是质点P的振动图象，在t＝2 s时质点P沿y轴负方向振动，根据同侧法可以判断简谐波向x轴负方向传播，故B项正确；若简谐波向x轴正方向传播，在t＝2 s时质点P沿y轴正方向振动，t＝3 s时，质点P运动到波峰位置，故C项正确；机械波从一种介质传入另一种介质时频率不变，则T＝不变，故D项错误；d＝3.8 m略小于λ＝4 m，能发生明显衍射现象，故E项正确．

(2)(ⅰ)如图甲所示，作出光束在圆玻璃砖中的光路图，由题意得∠OPM为全反射的临界角，由几何关系得sin∠OPM＝＝

由折射定律得

sin∠OPM＝

解得n＝

光束在玻璃中传播的速率为v＝＝c

(ⅱ)光束在圆玻璃砖中传播的距离为l1＝2＝R

如图乙所示，作出光束在正三角形玻璃砖中的光路图，由折射定律得

n＝

解得∠1＝30°

所以NF与DC平行，光束在正三角形玻璃砖中传播的距离为l2＝R

光束在圆玻璃砖和正三角形玻璃砖中传播的时间差Δt＝

解得Δt＝

答案：(1)BCE　(2)(ⅰ)c　(ⅱ)