高考物理试题分类汇编十五 选修34 12页

‎2016年高考物理试题分类汇编：十五、 选修3-4‎ ‎1. （全国新课标I卷，34）（15分）‎ ‎（1）（5分）某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为。下列说法正确的是__________。（填正确答案标号，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）‎ A．水面波是一种机械波 B．该水面波的频率为 C．该水面波的波长为 D．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去 E．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移 ‎【答案】ACE ‎【解析】水面波是一种典型机械波，A对；从第一个波峰到第十个波峰中经历了九个波形，时间间隔为15秒，所以其振动周期为，频率为0.6Hz，B错；其波长，C对；波中的质点都上下振动，不随波迁移，但是能传递能量，D错E对。‎ ‎（2）（10分）如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为。从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为。‎ ‎(i)求池内的水深；‎ ‎(ii)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为。当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为。求救生员的眼睛到池边的水平距离（结果保留1位有效数字）。‎ ‎【解析】（i）光由A射向B发生全反射，光路如图：‎ 由反射公式可知：‎ 得：；‎ 由，由几何关系可得：‎ 所以水深。‎ ‎（ii）光由A点射入救生员眼中光路图如图：‎ 由折射率公式：‎ 可知：，‎ 设，得 带入数据得：，‎ 由几何关系得，救生员到池边水平距离为 ‎2. （全国新课标II卷，34）（15分）‎ ‎ ⑴（5分）关于电磁波，下列说法正确的是 ．（填正确答案标号，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错一个扣3分，最低得分为0分）‎ A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直 D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失 ⑵（10分）一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播，波长不小于10cm．O和A是介质中平衡位置分别位于和处的两个质点．时开始观测，此时质点O的位移为，质点A处于波峰位置；时，质点O第一次回到平衡位置，时，质点A第一次回到平衡位置．求 ‎（ⅰ）简谐波的周期、波速和波长；‎ ‎（ⅱ）质点O的位移随时间变化的关系式．‎ ‎【答案】 ⑴ABC ⑵（i） ‎ ‎（ii）或者 ‎【解析】（1）A选项，电磁波在真空中传播速度不变，与波长/频率无关 B选项，电磁波的形成即是变化的电场和变化的磁场互相激发得到 C选项，电磁波传播方向与电场方向与磁场方向垂直 D选项，光是一种电磁波，光可在光导纤维中传播 E选项，电磁振荡停止后，电磁波仍会在介质或真空中继续传播 ‎（2）（i）时，A处质点位于波峰位置 时，A处质点第一次回到平衡位置 可知，‎ 时，O第一次到平衡位置 时，A第一次到平衡位置 可知波从O传到A用时，传播距离 故波速，波长 ‎（ii）设 ‎ 可知 又由时， ；，，‎ 代入得 ，再结合题意得 ‎ 故或者 ‎ ‎3. （全国新课标III卷，34）（15分）‎ ‎（1）由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。波源振动的频率为20 Hz，波速为16 m/s。已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8 m、14.6 m，P、Q开始震动后，下列判断正确的是_____。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）‎ A．P、Q两质点运动的方向始终相同 B．P、Q两质点运动的方向始终相反 C．当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过平衡位置 D．当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰 E．当S恰好通过平衡位置向下运动时，Q在波峰 ‎【答案】BDE ‎【解析】根据题意信息，，故波长为找P点关于S点的对称点P’,根据对称性可知P’和P的振动情况完全相同，P’Q两点相距为半波长的整数倍，所以两点为反相点，故P’Q两点振动方向始终相反，即PQ两点振动方向始终相反，A错误B正确；P点距离S点当S恰好通过平衡位置向上振动时，P点在波峰，同理Q点相距S点，当S恰好通过平衡位置向下振动时，Q点在波峰，DE正确 考点：考查了机械波的传播 ‎（2）如图，玻璃球冠的折射率为，其底面镀银，底面的半径是球半径的倍；在过球心O且垂直于底面的平面（纸面）内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点。求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】折球半径R,球冠底面中心O’,连接OO’，则OO’⊥AB，令∠OAO’=α,则 根据题意MA⊥AB,所以∠OAM=60°‎ 设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点，所考虑的光线的光路图如图所示，设光线在M点的入射角为i，折射角为r，在N点的入射角为r’，反射角为I’，玻璃折射率为n，由于⊿OAM为等边三角形，有i=60°,根据折射定律可得 代入，作底面在N点的法线NE,由于NE∥AM,有i=30°。连接ON，由几何关系可知故有∠MNO=60°,故可得∠ENO=30°，于是∠ENO为反射角，ON为反射光线，这一反射光线经球面再次折射后不改变方向，所以，经一次反射后射出玻璃球的光线相对于入射光线的偏角β为。‎ ‎4.（北京卷，14）下列说法正确的是 A.电磁波在真空中以光速c传播 B.在空气中传播的声波是横波 C.声波只能在空气中传播 D.光需要介质才能传播 ‎【答案】A ‎【解析】电磁波在真空中的传播速度等于光速，A正确；在空气中传播的声波是纵波，B错误；声波的传播需要介质，可以在空气，液体，和固定中传播，C错误；光属于电磁波，其传播不需要介质，可以在真空中传播，D错误 考点：考查了机械波和电磁波 ‎5.（北京卷，15）如图所示，弹簧振子在M、N之间做简谐运动。以平衡位置O为原点，建立Ox轴。向右为x的轴的正方向。若振子位于N点时开始计时，则其振动图像为 ‎【答案】A ‎【解析】由于向右为正方向，振子位于N点时开始计时，所以0时刻位移为正，在正向最大位移处，将向左运动，即负向运动，故A正确；‎ 考点：考查了简谐振动图像 ‎6.（北京卷，20）‎ 雾霾天气对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。雾霾中，各种悬浮颗粒物形状不规则，但可视为密度相同、直径不同的球体，并用PM10、PM2.5分别表示直径小于或等于10μm、2.5μm的颗粒物（PM是颗粒物的英文缩写）。‎ 某科研机构对北京地区的检测结果表明，在静稳的雾霾天气中，近地面高度百米的范围内，PM10的浓度随高度的增加略有减小，大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小，且两种浓度分布基本不随时间变化。‎ 据此材料，以下叙述正确的是 A、PM10表示直径小于或等于1.0×10-6 m的悬浮颗粒物 B、PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其受到的重力 C、PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动 D、PM2.5浓度随高度的增加逐渐增大 ‎【答案】C ‎【解析】根据信息A错误；由于微粒处于静止状态，受到空气分子作用力的合力与重力等大反向，故B错误；PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动，C正确；大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小，D错误。‎ 考点：考查了布朗运动 ‎7. （上海卷，2）.一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时 ‎（A）速度相同，波长相同 （B）速度不同，波长相同 ‎（C）速度相同，频率相同 （D）速度不同，频率相同 ‎【答案】D ‎【解析】不同的单色光频率不相同，同一单色光在不同的介质内传播过程中，光的频率不会发生改变；由公式可以判断，水的折射率大于空气的，所以该单色光进入水中后传播速度减小。故选项D正确。‎ ‎8. （上海卷，3）.各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是 ‎（A）γ射线、紫外线、可见光、红外线 ‎（B）γ射线、红外线、紫外线、可见光 ‎（C）紫外线、可见光、红外线、γ射线 ‎（D）红外线、可见光、紫外线、γ射线[来源:学科网ZXXK]‎ ‎【答案】A ‎【解析】在电磁波谱中，各电磁波按照频率从小到大的排列顺序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线，所以选项A正确。‎ ‎9.（上海卷，9）.在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，则 ‎（A）中间条纹间距较两侧更宽 ‎（B）不同色光形成的条纹完全重合 ‎（C）双缝间距离越大条纹间距离也越大 ‎（D）遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹 ‎【答案】D ‎【解析】据干涉图样的特征可知，干涉条纹特征是等间距、彼此平行，故选项A错误；不同色光干涉条纹分布位置不相同，因此选项B错误；据公式可知，双缝间距d越大，干涉条纹距离越小，故选项C错误；遮住一条缝后，变成了单缝衍射，光的衍射也有衍射条纹，故选项D正确。‎ ‎10（上海卷，20）甲、乙两列横波在同一介质中分别从波源M、N两点沿x轴相向传播，波速为2m/s，振幅相同；某时刻的图像如图所示。则 ‎（A）甲乙两波的起振方向相反 ‎（B）甲乙两波的频率之比为3:2‎ ‎（C）再经过3s，平衡位置在x=7m处的质点振动方向向下 ‎（D）再经过3s，两波源间（不含波源）有5个质点位移为零 ‎【答案】ABD[来源:学*科*网]‎ ‎【解析】据题意，甲波向右传播，起振方向向下，乙波向左传播，起振方向向上，故选项A正确；据图可知甲波波长为4m，甲波周期为：，频率，乙波波长为6m，周期为：，频率为：，故选项B正确；再经过3s，甲波波谷到达x=7m处，乙波是平衡位置与波峰之间某一振动到达x=7m处，所以该质点应该向上振动，选项C错误；此时除了波源还有x=9m处、x=6-7m处、x=6m处、x=5-6m处、x=2-3m处质点位移为零，故选项D正确。‎ ‎11.（天津卷，1）1、我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑，米波雷达发射无线电波的波长在1~10m范围内，则对该无线电波的判断正确的是 A、米波的频率比厘米波频率高 B、和机械波一样须靠介质传播 C、同光波一样会发生反射现象 D、不可能产生干涉和衍射现象 ‎【答案】C ‎【解析】根据可知，波长越大的波频率越低，故米波的频率比厘米波的频率低，选项C正确；干涉和衍射是波特有的现象，故也能发生干涉和衍射，选项D错误；故选C.‎ 考点：电磁波的传播；机械波.‎ ‎12.（天津卷，7）在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动，其表达式为，它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x=12m处，波形图像如图所示，则 A、此后再经过6s该波传播到x=24m处 B、M点在此后第3s末的振动方向沿y轴正方向 C、波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向 D、此后M点第一次到达y=-3m处所需时间是2s ‎【答案】AB ‎【解析】波的周期，波长，波速 则再经过6s,波传播的距离为x=vt=12m,故该波传到x=24m处，选项A正确；M点在此时振动方向向下，则第3秒末，即经过了0.75T,该点的振动方向沿y轴正向，选项B正确；因波传到x=12m处时，质点向y轴正向振动，故波源开始振动时的运动方向沿y轴正向，C错；M点第一次到达y=-3cm位置时，振动的时间为D错；选AB.‎ 考点：机械波的传播；质点的振动.‎ ‎13.（江苏卷，12B）B．[选修3-4]（12分）‎ ‎（1）一艘太空飞船静止时的长度为30m，它以0.6c（c为光速）的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是▲．‎ ‎（A）飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30m ‎（B）地球上的观测者测得该飞船的长度小于30m ‎（C）飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c ‎（D）地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c ‎【答案】B ‎【解析】根据狭义相对论可知，沿相对运动方向的长度缩短，所以地球上的观测者测得该飞船的长度小于30m,飞船上的人测量飞船的长度等于30m,所以A错误；B正确；根据光速不变原理，飞船上和地球上测量光的速度都等于c，故CD错误。‎ ‎（2）杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的__△___相同．如图所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在__△___（选填“A”、“B”或“C”）点会出现暗条纹．‎ ‎【答案】频率C ‎【解析】产生稳定干涉图样的条件是两束光的频率相同，AB两点为振动加强点。出现明纹，C点波峰与波谷相遇振动减弱，为暗纹。‎ ‎（3）在上述杨氏干涉实验中，若单色光的波长λ=5.89×10-7m，双缝间的距离d=1mm，双缝到屏的距离=2m．求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距．‎ ‎【答案】1.178×10–2 m ‎【解析】‎ 试题分析：相邻亮条纹的中心间距 由题意知，亮条纹的数目n=10‎ 解得，代入数据得L=1.178×10–2 m ‎14.（四川卷，5）5． 某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n。如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径。该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sini-sinr图像如图乙所示，则 A．光由A经O到B，n=1.5‎ B．光由B经O到A，n=1.5‎ C．光由A经O到B，n=0.67‎ D．光由B经O到A，n=0.67‎ ‎【答案】B ‎【解析】在本题可以得出，介质折射率的计算为空气中的角度和介质中角度的正弦值之比，空气中角度较大，对应正弦值较大，对应图乙中，由折射率计算公式 又由于题目中所说的入射角为，可以得出光线是从。 故选项B正确，A，C，D错误。‎ ‎15.（四川卷，6）简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q是传播方向上相距10m的两质点。波先传到P，当波传到Q开始计时，P、Q两质点的振动图像如图所示，则 A．质点Q开始振动的方向沿y轴正方向 B．该波从P传到Q的时间可能为7s C．该波的传播速度可能为2m/s D．该波的波长可能为6m ‎【答案】AD ‎【解析】读图可知，质点P的振动图像为虚线，质点Q为实线。从0时刻开始，质点Q的起振方向沿y轴正方向，所以A选项正确。由题可知，简谐横波的传播方向从P到Q，由图可知，周期T=6s，质点Q 的振动图像向左平移4s后与P点的振动图像重合，意味着Q比P的振动滞后了4s，即P传到Q的时间可能为4s，同时由周期性可知，从P传到Q的时间为 ，n=0，1，2，…，即=4s，10s，16s，…，所以B选项错误。由，考虑到简谐波的周期性，当=4s，10s，16s，…时，速度v可能为2.5m/s，1m/s，0.625m/s，…，所以C选项错误。同理，考虑周期性， 可得，波长可能为15m，6m，3.75m，…，所以D选项正确。故此题答案选择AD。‎ ‎16.（海南卷）16.【选修3-4】（12分）‎ ‎（1）（4分）下列说法正确的是________________。‎ A．在同一地点，单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比 B．弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变 C．在同一地点，当摆长不变时，摆球质量越大，单摆做简谐振动的周期越小 D．系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率 E.已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期，就可知振子在任意时刻运动速度的方向 ‎【答案】ABD ‎【解析】根据单摆周期公式可知，A正确，C错误；弹簧振子做简谐振动时，机械能守恒，B正确；受迫振动达到稳定时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率，D正确；若初始位置在平衡位置，知道周期后，可以确定任意时刻运动的速度和方向，若不在平衡位置，则无法确定，故选项E错误。‎ ‎（2）(8分)如图，半径为R的半球形玻璃体置于水平桌面上，半球的上表面水平，球面与桌面相切于A点。一细束单色光经球心O从空气中摄入玻璃体内（入射面即纸面），入射角为45°，出射光线射在桌面上B点处。测得AN之间的距离为 .现将入射光束在纸面内向左平移，求射入玻璃体的光线在球面上恰好发生全反射时，光束在上表面的入射点到O点的距离。不考虑光线在玻璃体内的多次反射。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】当光线经球心O入射时，光路如图所示：‎ 设玻璃的折射率为n，由折射定律有：‎ i=45°，r为折射角，⊿OAB为直角三角形因此：‎ 发生全反射时，临界角C满足，‎ 在玻璃体球面上光线恰好发生全反射时，光路如下图（b）所示:‎ 设此时光线入射点为E，折射光线射到玻璃体球面的D点，由题意有：‎ 在内，根据正弦定理有：‎ 联立以上各式并利用题给条件得：。‎