【物理】2020二轮复习选修3-4非选择题特训练习（解析版） 12页

‎2020届高考物理二轮复习非选择题特训练习（10）‎ 选修3—4‎ ‎1、[物理—选修3-4]‎ ‎1.如图所示,甲图为沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波动图像,乙图为参与波动的质点P(x=2m)的振动图像,则下列判断正确的是_____. ‎ ‎ A.该波的传播速度为2m/s B.该波的传播方向沿x轴正方向 C.经过0.75s时间,质点P运动的路程为0.3m D.该波在传播过程中若遇到直径d=4m的圆形障碍物,能发生明显衍射现象 E.经过1.0s时间,质点P的位移为零,路程为0.4m ‎2.如图所示,四分之一透明圆柱体OAB固定放置,半径为R。光线沿PC方向从P点射入柱体,经柱体射到OC中点D(未画出),已知PC与OA垂直,C在面上, ,求透明柱体的折射率。‎ ‎2、[物理——选修3-4]‎ ‎(1)水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上。振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源。两波源发出的波在水面上相遇。在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样。关于两列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法正确的是_____。‎ A.不同质点的振幅都相同 B.不同质点振动的频率都相同 C.不同质点振动的相位都相同 D.不同质点振动的周期都与振动片的周期相同 E.同一质点处，两列波的相位差不随时间变化 ‎(2)如图，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，∠A=90°，∠B=30°。一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜，然后垂直于AC边射出。‎ ‎(i)求棱镜的折射率；‎ ‎(ii)保持AB边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到BC边上恰好有光线射出。求此时AB边上入射角的正弦。‎ ‎3、【物理——选修3-4】‎ ‎1.如图所示，t=0时刻，坐标原点的振源从平衡位置开始沿y轴正方向振动，激发的简谐波同时向x轴、正、负方向传播，其周期T=0.01s、振幅A=4cm。当平衡位置坐标为(1.5m,0m)的质点N刚开始振动时，坐标为(-1m,0m)处的质点M刚好第一次位于波谷。下列说法正确的是( )‎ ‎ ‎ A.该简谐波的波速为 B.质点M与N的振动时而反相，时而同相 C.当质点N刚开始振动时，质点M已通过的路程为12cm D.这列波遇到线度为4m的障碍物时能发生明显的衍射现象 E.以质点N刚开始振动的时刻为计时起始时刻，质点的振动方程为 ‎2.如图所示，横截面为扇形的玻璃砖AOB,，O为圆心，半径为R，。一束激光垂直AO边从距离O点处的P点入射到玻璃砖中，然后从玻璃砖的BO边与BO成45°角射出。光在空气中的传播速度为c。求： ‎ ‎（1）玻璃砖的折射率；‎ ‎（2）光在玻璃砖中传播的时间。‎ ‎4、[物理—选修3-4]‎ ‎1.如图所示,一束由两种单色光混合的复色光沿PO方向射向一上、下表面平行的厚玻璃平面镜的上表面,得到三束光Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,下列有关这三束光的判断正确的是___________.‎ ‎ A.光束Ⅰ仍为复色光,光束Ⅱ、Ⅲ为单色光 B.光束Ⅱ在玻璃中的传播速度比光束Ⅲ的小 C.增大α角且α<90°,光束Ⅱ、Ⅲ会远离光束Ⅰ D.改变α角且α<90°,光束Ⅱ、Ⅲ—定与光束Ⅰ平行 E.减小α角,光束Ⅲ可能会在上表面发生全反射 ‎2.某半圆形有机玻璃砖的横截面如图所示,半径为R,O为圆心,一束平行光线照射到玻璃砖MO'面上,中心光线a沿半径方向射入玻璃砖后,恰在O点发生全反射,已知,求:‎ ‎①玻璃砖的折射率n;‎ ‎②玻璃砖底面MN上出射光束的宽度.‎ ‎5、[物理——选修3-4]‎ ‎(1)如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后出a、b两束光线。则（ ）‎ A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度 B．在真空中，a光的波长小于b光的波长 C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 D．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距 E．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失 ‎(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。‎ ‎(1)若波速为35 m/s，求质点M在t1时刻的振动方向；‎ ‎(2)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？‎ ‎6、[物理——选修3-4]‎ ‎（1）某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8m/s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15s,下列说法正确的是（ ）‎ A.水面波是一种机械波 B.该水面波的频率为6Hz C.该水面波的波长为3m 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 ‎（2）一列简谐横波在t=s时的波形图如图甲所示，P、Q是介质中的两个质点。图乙是质点Q的振动图象。求：‎ ‎(ⅰ)波速及波的传播方向。‎ ‎(​ⅱ)质点Q的平衡位置的x坐标。‎ ‎7、【物理―选修 3-4】 1. 水面下深h处有一点光源,发出两种不同颜色的光a和b,光在水面上形成了如图所示的一个有光线射出的圆形区域,该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的复色光圆形区域,周围为a光构成的圆环。若b光的折射率为n,下列说法正确的是(   )‎ A.在水中,a光的波长比b光小 B.水对a光的折射率比b光小 C.在水中,a光的传播速度比b光大 D.复色光圆形区域的面积为 E.用同一装置做双缝干涉实验,a光的干涉条纹比b光窄 ‎2.地心隧道是根据凡尔纳的《地心游记》所设想出的一条假想隧道,它是一条穿过地心的笔直隧道,如图所示。假设地球的半径为R,质量分布均匀,地球表面的重力加速度为g。已知均匀球壳对壳内物体引力为零。‎ ‎(1)不计阻力,若将物体从隧道口静止释放,试证明物体在地心隧道中的运动为简谐运动;‎ ‎(2)理论表明:做简谐运动的物体的周期,其中,m为振子的质量,物体的回复力为F=-kx。求物体从隧道一端静止释放后到达另一端需要的时间t(地球半径R=6400km,地球表面的重力加速为g=10m/s2)。‎ ‎8、(物理—选修3-4)‎ ‎1.下列说法正确的是( )‎ A.声源向着静止的观察者运动时，观察者接收到的频率大于声源的发声频率 B.机械波向周围传播时，介质中的质点也随波迁移 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.水面上的油膜呈现彩色条纹是由于光的干涉产生的现象 E.质点在平衡位置附近的往复运动就是简谐运动 ‎2.如图所示，MN为竖直放置的光屏，光屏的左侧有半径为R、折射率为的透明半球体，O为球心，轴线OA垂直于光屏，O至光屏的距离。位于轴线上O点左侧处的点光源S发出一束与OA夹角θ=60°的光线射向半球体，已知光在真空中传播的速度为c。求：‎ ‎①光线射入半球体时的折射角；‎ ‎②光线射出半球体时的折射角；‎ ‎③光线从S传播到达光屏所用的时间。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 答案以及解析 ‎1答案及解析：‎ 答案：1.ADE; 2. ‎ 解析：1.由图可知λ=4m,T=2.0s,该波的传播速度,A正确;由乙图可知P点在t=0时刻的振动方向向下,由甲图可知,该波沿x轴负方向传播,B错误;质点P经过0.5s的路程为0.2m,再经过0.25s的路程小于0.1m,所以经过0.75s时间,质点P的路程小于0.3m,C错误;因为λ=d,所以该波遇到直径为d=4m的障碍物,能发生明显衍射现象,D正确; ,经过1.0s时间,质点P的位移为零,路程为2A=0.4m,E正确。 2.设入射角为α,折射角为β, ,OP=R,由几何关系知α=60°,‎ 直角三角形OPC, ,,‎ 直角三角形PCD中,PD2=PC2+CD2,‎ 在三角形OPD中,由正弦定理得,‎ 由折射定律,‎ 联立解得。‎ ‎ ‎ ‎2答案及解析：‎ 答案：（1）BDE ‎（2）（i）光路图及相关量如图所示。光束在AB边上折射，由折射定律得 ‎ ①‎ 式中n是棱镜的折射率。由几何关系可知 α+β=60° ②‎ 由几何关系和反射定律得 ‎ ③‎ 联立①②③式，并代入i=60°得 n= ④‎ ‎（ii）设改变后的入射角为，折射角为，由折射定律得 ‎=n ⑤‎ 依题意，光束在BC边上的入射角为全反射的临界角，且 sin= ⑥‎ 由几何关系得 ‎=α'+30°⑦‎ 由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦为 sin= ⑧‎ 解析：‎ ‎ ‎ ‎3答案及解析：‎ 答案：1. ACE ‎2.(1)激光垂直AO射入玻璃砖后，其光路如图所示 因 所以 因此，‎ 由可得 ‎（2）由几何关系，可求得光在玻璃砖中通过的路程 光在玻璃砖中传播的速度 联立以上各式得 解析：1. t=0时刻，因O点处的振源开始沿轴正方向振动，所以M,N点的起振方向向上，当N点开始振动时， M第一次位于波谷，说明波向前传播x=0.5m，质点振动，所以此列简谐波的波速，以后M,N振动过程中始终相差，振动步调既不相同，也不相反，则A正确、B错误。因N点开始振动时，M点已振动，所以M点通过的路程，C正确。由，波长小于障碍物尺寸，所以不能发生明显的衍射现象，所以D错误。以质点N刚开始振动的时刻为新的计时起始时刻，质点M相当于从波谷开始振动，所以振动方程，所以正确。‎ ‎ ‎ ‎4答案及解析：‎ 答案：1.ABD; 2.①     ②‎ 解析：1.由图可知光束Ⅰ是反射光线,所以仍是复色光,而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同而分离,因为厚玻璃平面镜的上、下表面是平行的,根据光路的可逆性,知两光束仍然平行射出,且光束Ⅱ、Ⅲ是单色光,故A正确;由光束Ⅱ的偏折程度大于光束Ⅲ,可知光束Ⅱ的折射率大于光束Ⅲ,根据可知光速Ⅱ在玻璃中的传播速度比光束Ⅲ的小,故B正确;当增大α角且α<90°,即入射角减小,光束Ⅱ、Ⅲ会靠近光束Ⅰ,故C错误;因为厚玻璃平面镜的上、下表面是平行的,根据光发生反射时入射角与反射角相等和光路的可逆性,可知改变α角,光束Ⅱ、Ⅲ一定与光束Ⅰ平行,故D正确;减小α角,根据折射定律,光线的折射角增大,根据光路的可逆性,知光束Ⅲ不可能在上表面发生全反射,故E错误。‎ ‎ 2.①由得, ;‎ ‎②分析可知进入玻璃砖入射到MO的光线均发生全反射,从O'点入射的光线的路径如图所示,‎ 由得θ=30°,由光路可逆知θ'=30°,α'=45°,‎ ‎,‎ 出射光束的宽度。‎ ‎ ‎ ‎5答案及解析：‎ 答案：（1）ABE ‎　　(2)从波的图象可以看出，波长为 ‎ 若波沿x轴正方向传播，波传播的距离为 ‎ 波传播的速度为 ‎ 波速不可能等于35m/s，说明波沿x轴负方向传播，则质点M沿y轴负方向振动。‎ ‎②从波的图象可以看出振幅为A＝20 cm＝0.2 m。‎ s＝1 m，则经历的时间与周期的比值，‎ 说明波沿x轴正方向传播； 波速为。‎ 解析：‎ ‎ ‎ ‎6答案及解析：‎ 答案：(1)ACE ‎(2)(ⅰ)由图甲可以看出，该波的波长为λ=36 cm①‎ 由图乙可以看出，周期为T=2 s②‎ 波速为 由图乙知，当时，‎ Q点向上运动，结合图甲可得，波沿x轴负方向传播。‎ ‎(​ⅱ)设质点P、Q平衡位置的x坐标分别为。由图甲知，x=0处 ‎，因此 由图乙知，在t=0时Q点处于平衡位置，经，其振动状态向x轴负方向传播至P点处，由此及③式有 由④⑤式得，质点Q的平衡位置的x坐标为 解析：‎ ‎ ‎ ‎7答案及解析：‎ 答案：1.BCD ‎2.（1）以地心为平衡位置，设某时刻物体偏离平衡位置的位移为x，万有引力提供回复力，则有 又 解得 而为常数，即物体做简谐运动 ‎（2）在地球表面，万有引力等于重力 地球的质量 又 解得 物体从隧道一端静止释放到达另一端需要的时间为半个周期，则 代入数据，可得 解析：‎ ‎ ‎ ‎8答案及解析：‎ 答案：1.ACD ‎2.①光从光源s射出经半球体到达光屏的光路如图：‎ 光由空气射入半球体，由折射定律，有 解得 ‎②在中，有正弦定理得 解得 光由半球体射入空气，由折射定律，有 解得，即出射光线与轴线OA平行 ‎③光从光源S出发经玻璃半球体到达光屏所用的总时间 且 解得 解析：‎ ‎ ‎