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1、单元质检十四 选修 3-4单元质检十四 选修 3-4 (时间:45 分钟 满分:90 分) 1 1.(15 分)(1)(多选)(5 分)下列说法正确的是 。 A.肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的 B.在双缝干涉实验中条纹变宽,可能是将入射光由绿光变为红光造成的 C.光导纤维传送图像信息利用了光的衍射原理 D.光从真空中以相同的入射角斜射入水中,红光的折射角大于紫光的折射角 E.A、B两种光从相同的介质入射到真空中,若A光的频率大于B光的频率,则逐渐增大入射角,A光 先发生全反射 (2)(10 分)如图所示,实线和虚线分别是沿x轴传播的一列简谐横波在t=0 和t=0.06 s 时刻的波 形
2、。已知在t=0 时刻,x=1.5 m 处的质点向y轴正方向运动。 判断该波的传播方向; 求该波的最小频率; 若 3T0.20 s。下列说法正确的是 。 A.波速为 0.40 m/s B.波长为 0.08 m C.x=0.08 m 的质点在t=0.70 s 时位于波谷 D.x=0.08 m 的质点在t=0.12 s 时位于波谷 E.若此波传入另一介质中其波速变为 0.80 m/s,则它在该介质中的波长为 0.32 m (2)(10 分)右图是一个半圆柱形透明物体的侧视图,现在有一细束单色光从右侧沿轴线OA方向射入。 将该细束单色光平移到距O点R处的Q点,此时透明物体左侧恰好不再有光线射出,不考虑
3、在透 3 3 明物体内反射后的光线,画出光路图,并求出透明物体对该单色光的折射率。 若该细束单色光平移到距O点R处,求出射光线与OA轴线的交点距O点的距离。 1 2 答案(1)ACE (2)光路图见图甲 R33 解析(1)根据题意,从题图中可以看出该波波长=0.16m,由于周期T0.20s,因此在 0.20s 时间内 波向x轴正方向传播只能是 0.5,所以周期为 0.40s,波速为v= =0.40m/s,A 对,B T 错;0.7s=1.75T,0.12s=0.3T,t=0 时刻位于 0.08m 处的质点向上振动,t=0.70s 时处于波谷位 置,t=0.12s 时介于平衡位置和波峰之间,C
4、对,D 错;波传播到另一介质中后周期不变,波长变为 =vT=0.32m,E 对。 (2)如图甲所示,光束由Q处水平射入,在B处发生全反射,OBQ为临界角。 临界角正弦值 sinC= 3 3 R R = 3 3 解得n=。 1 sinC =3 如图乙所示,光束由D点水平射入,在E点发生折射,入射角为OED=,折射角为NEF=, 折射率n= sin sin =3 sin= 1 2R R = 1 2 联立上述两式解得 sin=,=60 3 2 由几何关系可知:FOE= OFE=-= 则出射光线与OA轴线的交点F与O点的距离为OF=2Rcos30=R。3 3 3.(15 分)(1)(5 分)有一波源在
5、某介质中做周期为T、振幅为A的简谐运动,形成波速为v的简谐横 波,则波在T时间内传播的距离为 ,介质中的质点在T时间内通过的最大路程为 。 1 4 1 3 (2) (10 分)一湖面上有一伸向水面的混凝土观景台,右图是截面图,观景台下表面恰好和水面相平,A为 观景台右侧面在湖底的投影,水深h=4 m。在距观景台右侧面x=4 m 处有一可沿竖直方向移动的单 色点光源S,现该光源从距水面高 3 m 处向下移动到接近水面的过程中,观景台下被照亮的最远距离 为AC,最近距离为AB,若AB=3 m,求: 水的折射率n; 光能照亮的最远距离AC(计算结果可以保留根号)。 答案(1)vT A (2) m 1
6、 4 3 4 3 12 7 7 解析(1)机械波在同种均匀介质中匀速传播,所以在T时间内传播的距离为x=vt= vT。质点越靠近 1 4 1 4 平衡位置振动的速度越大,根据y=Asint,在 时刻的位移为y=AsinA,所以T时间内通 2 T T 6 3 = 3 2 1 3 过的最大路程为s=2y=A。3 (2)点光源S在距水面高 3m 处发出的光在观景台右侧面与水面交接处折射到水里时,被照亮 的距离为最近距离AB,则n= sini sin 水的折射率n=。 x (3m)2+ x2 AB AB2+ h2 = 4 3 点光源S接近水面时,光在观景台右侧面与水面交接处折射到水里时,被照亮的距离为
7、最远 距离AC,此时,入射角可认为是 90,折射角为临界角C 则n= sin90 sinC = AC2+ h2 AC = 4 3 解得AC=m。 12 7 7 4 4. (15 分)(1)(5 分)如图所示,某透明液体深 1 m,一束与水平面成 30角的光线照向该液体,进入该 液体的光线与水平面的夹角为 45。(光在真空中速度为 3108 m/s) 则该液体的折射率为 。 进入液面的光线经过 s 可以照到底面。 (2)(10 分)一列沿着x轴正方向传播的横波,在t=0 时刻的波形如图甲所示,其中某质点的振动图像 如图乙所示,则 图乙可以表示图甲中质点K、L、M、N中哪个质点的振动图像? 由图中
8、信息可以计算出该波的波速v为多少? 答案(1) 10-8 (2)L 0.5 m/s 6 2 3 3 解析(1)因为入射角i=90-30=60,折射角=90-45=45,所以n=。 sini sin = 6 2 光在液体中传播时:距离x=m,速度v=108m/s,所以t=10-8s。 h cos =2 c n =6 x v = 3 3 (2)因为据图乙知,t=0 时刻,质点向上振动,结合图甲,波向右传播,经 该质点到达波峰,所以 T 4 L点符合此振动规律。 由甲图可知=2.0m 由乙图可知T=4s 故该波的波速v= =0.5m/s。 T 5 5.(15 分)(2018全国卷)(1)(5 分)声
9、波在空气中的传播速度为 340 m/s,在钢铁中的传播速度为 4 900 m/s。一平直桥由钢铁制成,某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音,分别经空气和桥传到 另一端的时间之差为 1.00 s,桥的长度为 m,若该声波在空气中的波长为,则它在钢铁中 的波长为的 倍。 (2)(10 分)如图所示,ABC是一直角三棱镜的横截面,A=90,B=60。一细光束从BC边的D 点折射后,射到AC边的E点,发生全反射后经AB边的F点射出,EG垂直于AC交BC于G,D恰好是 CG的中点,不计多次反射。 求出射光相对于D点的入射光的偏角; 为实现上述光路,棱镜折射率的取值应在什么范围? 答案(1)365 (2)
10、60 nnsini3 式中C是全反射临界角,满足nsinC=1 由式知,棱镜的折射率n的取值范围应为 na3 3 6 解析(1)在探究影响单摆周期的因素实验中,单摆在摆动过程中摆长不变,便于调节,故选项 A、C 正确,选项 B、D 错误。 摆球的直径d=12mm+00.1mm=12.0mm 摆长l=l0- =0.9990m-0.0060m=0.9930m。 d 2 (2)由于对称性,先只考虑从AB面入射的光线,这些光线在棱镜中平行于AC面,如图所示。 由几何关系可得,光线进入AB面时的入射角=60,折射角=30,由折射定律,该棱镜材料对 此平行光束的折射率n=。 sin sin =3 O为BC中点,在B点附近折射的光线从BC射出后与直线AO交于D,可看出只要光屏放得比 D点远,光斑就会分成两块。由几何关系可得OD=a,所以当光屏到BC距离da时,光斑分为两 3 6 3 6 块。