高考物理二轮复习闯关导练热点18选修3_4含答案

这是一份高考物理二轮复习闯关导练热点18选修3_4含答案，共11页。试卷主要包含了答案等内容，欢迎下载使用。

(1)某复色光由空气斜射入某均匀介质中后分散为a、b两束单色光，如图1所示．以下说法正确的是________．
A．a光的频率比b光大
B．a光在该介质中的传播速度比b光大
C．光由介质射入空气时，a光的临界角比b光小
D．a、b通过相同的单缝衍射实验装置，a光的衍射条纹较宽
E．a、b通过相同的双缝干涉实验装置，b光的相邻亮干涉条纹间距较大
(2)一列简谐横波在t＝0时刻的波形图如图2实线所示，从此刻起，经0.1 s波形图如图中虚线所示，若波传播的速度为10 m/s，求：
①这列波的周期；
②从t＝0时刻开始质点a经0.2 s通过的路程；
③x＝2 m处的质点的位移表达式．
2．[2020·全国卷Ⅱ，34][物理——选修3－4]
(1)用一个摆长为80.0 cm的单摆做实验，要求摆动的最大角度小于5°，则开始时将摆球拉离平衡位置的距离应不超过________ cm(保留1位小数)．(提示：单摆被拉开小角度的情况下，所求的距离约等于摆球沿圆弧移动的路程．)
某同学想设计一个新单摆，要求新单摆摆动10个周期的时间与原单摆摆动11个周期的时间相等．新单摆的摆长应该取为________ cm.
(2)直角棱镜的折射率n＝1.5，其横截面如图所示，图中∠C＝90°，∠A＝30°，截面内一细束与BC边平行的光线，从棱镜AB边上的D点射入，经折射后射到BC边上．
(ⅰ)光线在BC边上是否会发生全反射？说明理由；
(ⅱ)不考虑多次反射，求从AC边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值．
3.[2020·全国卷Ⅰ，34][物理——选修3－4]
(1)在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有________．
A．雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声
B．超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化
C．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低
D．同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同
E．天文学上观察到双星(相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星)光谱随时间的周期性变化
(2)一振动片以频率f做简谐振动时，固定在振动片上的两根细杆同步周期性地触动水面上a、b两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样．c是水面上的一点，a、b、c间的距离均为l，如图所示．已知除c点外，在ac连线上还有其他振幅极大的点，其中距c最近的点到c的距离为eq \f(3,8)l.求
(ⅰ)波的波长；
(ⅱ)波的传播速度．
4．[2020·福建厦门市5月质检][物理——选修3－4]
(1)如图甲所示，一简谐横波向右传播，在传播方向上有A、B两个质点相距11 m，其振动图象如图乙所示，实线为A质点的振动图象，虚线为B质点的振动图象．那么下列说法正确是________．
A．该波遇到10 m宽的障碍物，可能发生明显的衍射现象
B．这列波遇到频率为f＝1.0 Hz的另一列波时可能发生干涉现象
C．该波的最大传播速度为12 m/s
D．t＝0.5 s时，质点B的振动方向沿y轴正方向
E．质点B的振动方程为：y＝0.1sin πeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(t－\f(11,12))) m
(2)如图，直角梯形ABCD为某透明介质的横截面，该介质的折射率为n＝eq \r(2)，DC边长为2L，BO为DC的垂直平分线，∠OBC＝15°，位于截面所在平面内的一束光线自O点以角i入射，第一次到达BC边恰好没有光线折射出来．求：
①入射角i；
②从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c，可能用到sin 75°＝eq \f(\r(6)＋\r(2),4)或tan 15°＝2－eq \r(3))．
热点18 选修3－4
1．答案：(1)ACE
(2)①0.4 s ②0.4 m
③y＝0.2sin(5πt＋π) m
解析：(1)由题图看出，a光的偏折程度大于b光的偏折程度，则a光的折射率大于b光的折射率，所以a光的频率大于b光的频率，故A正确；因为a光的折射率大，由公式v＝eq \f(c,n)可知，a光在该介质中的传播速度比b光小，故B错误；a光的折射率大，根据sin C＝eq \f(1,n)知，a光的临界角小，故C正确；a光的频率大，则波长小，波动性比b光弱，则知a、b通过相同的单缝衍射实验装置，a光的衍射条纹较窄，故D错误；a光的频率大，则波长小，根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝eq \f(L,d)λ知，b光比a光的相邻干涉条纹间距大，故E正确．
(2)①由题图读出波长λ＝4 m，则波的周期T＝eq \f(λ,v)＝eq \f(4,10) s＝0.4 s,0.1 s为eq \f(T,4)，故波沿x轴负方向传播
②从t＝0时刻经0.2 s的时间是半个周期，a通过的路程等于2个振幅，即0.4 m.
③t＝0时刻x＝2 m处的质点从平衡位置沿y轴负方向运动，其位移表达式为
y＝－Asineq \f(2π,T)·t＝－0.2sin(5πt) m＝0.2sin(5πt＋π) m.
2．答案：(1)6.9 96.8 (2)(ⅰ)见解析 (ⅱ)eq \f(2\r(2)－\r(3),4)
解析：(1)由弧长公式可知l＝θR，又结合题意所求的距离近似等于弧长，则d＝eq \f(5°,360°)×2π×80.0 cm＝6.98 cm，结合题中保留1位小数和摆动最大角度小于5°可知不能填7.0，应填6.9；由单摆的周期公式T＝2πeq \r(\f(l,g))可知，单摆的周期与摆长的平方根成正比，即T∝eq \r(l)，又由题意可知旧单摆周期与新单摆周期的比为10︰11，则eq \f(10,11)＝ eq \r(\f(80.0 cm,l′))，解得l′＝96.8 cm.
(2)(ⅰ)如图，设光线在D点的入射角为i，折射角为r.折射光线射到BC边上的E点．设光线在E点的入射角为θ，由几何关系，有
θ＝90°－(30°－r)>60°①
根据题给数据得
sin θ >sin 60° >eq \f(1,n)②
即θ大于全反射临界角，因此光线在E点发生全反射．
(ⅱ)设光线在AC边上的F点射出棱镜，光线的入射角为i′，折射角为r′，由几何关系、反射定律及折射定律，有
i＝30°③
i′＝90°－θ④
sin i＝nsin r⑤
nsin i′＝sin r′⑥
联立①③④⑤⑥式并代入题给数据，得
sin r′＝eq \f(2\r(2)－\r(3),4)⑦
由几何关系，r′即AC边射出的光线与最初的入射光线的夹角．
3．答案：(1)BCE (2)(ⅰ)eq \f(1,4)l (ⅱ)
解析：(1)因为光速大于声速，所以雷雨天传播相等距离时，先看到闪电，后听到雷声，不属于多普勒效应，A错误；超声波被血管中的血流反射后，由于血液流动使反射波的频率发生改变，即探测器接收到的频率发生变化，属于多普勒效应，B正确；当列车远离观察者时，观察者听到的汽笛声的音调会变低，属于多普勒效应，C正确；同一声波在不同介质中传播的速度不同，不属于多普勒效应，D错误；天文学上观察双星，由于双星周期性运动而使接收到的光的频率发生变化，即双星光谱随时间的周期性变化，可用多普勒效应解释，E正确．
(2)(ⅰ)
如图，设距c点最近的振幅极大的点为d点，a与d的距离为r1，b与d的距离为r2，d与c的距离为s，波长为λ.则
r2－r1＝λ①
由几何关系有
r1＝l－s②
req \\al(2,2)＝(r1sin 60°)2＋(l－r1cs 60°)2③
联立①②③式并代入题给数据得
λ＝eq \f(1,4)l④
(ⅱ)波的频率为f，设波的传播速度为v，有
v＝fλ⑤
联立④⑤式得
v＝⑥
4．答案：(1)ABC (2)①45° ②eq \f(\r(6)＋\r(2),2c)L
解析：(1)由振动图象可知A、B两质点的振动时间相差为nT＋eq \f(11,12)T(n＝0,1,2,3…)，则A、B间距离为nλ＋eq \f(11,12)λ＝11 m，则当n＝0时，λ＝12 m，则该波遇到10 m宽的障碍物，可能发生明显的衍射现象，选项A正确；当n＝0时波长最大为12 m，可知最大波速为v＝eq \f(λ,T)＝12 m/s，选项C正确；波的频率为f＝eq \f(1,T)＝1 Hz，则这列波遇到频率为f＝1.0 Hz的另一列波时可能发生干涉现象，选项B正确；由振动图线可知，t＝0.5 s时，质点B的振动方向沿y轴负方向，选项D错误；ω＝eq \f(2π,T)＝2π rad/s，由t＝0时，B的位移为5 cm，可知B质点的振动初相位为eq \f(π,6)，则质点B的振动方程为：y＝0.1sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2πt＋\f(π,6))) m，选项E错误．
(2)①根据全反射的条件可知，光线在BC面上的P点的入射角等于临界角C，
由折射定律：sin C＝eq \f(1,n)
解得C＝45°
设光线在DC面上的折射角为r，在△OPB中，由几何关系知：r＝30°
由折射定律：n＝eq \f(sin i,sin r)
联立解得i＝45°
②在△OPC中，由正弦定理：eq \f(\x\t(OP),sin 75°)＝eq \f(L,sin 45°)
解得eq \x\t(OP)＝eq \f(\r(6)＋\r(2),2\r(2))L
设所用时间为t，光线在介质中的传播速度为v，
可得：t＝eq \f(\x\t(OP),v)
而v＝eq \f(c,n)，联立解得t＝eq \f(\r(6)＋\r(2),2c)L.