8、【物理—选修3-4】(15分)
【答案】(1) ACE (2) ①(4+2) cm ②y=-2 cm
【解析】(1)题图中的景物在水中的像是由光的反射形成的,应该为虚像,不是实际光线会聚而成的,A正确;光线从光密介质射向光疏介质时才可能发生全反射,因此景物发出的光不可能在湖面发生全反射,B错误;湖面下的物体发出的光线斜射到湖面时,光线的入射角较大,当该入射角大于等于全反射临界角时,在湖面发生了全反射,因而从相机中可能看不见湖面下的物体,C正确;如果摄影师向湖面靠近,湖面下的物体发出的光线到达湖面的入射角减小,则有光线射出湖面,因此从相机中可能看到湖面下的物体,D错误;远离湖面一定看不到湖面下的物体,E正确。
(2)①由图象得左侧波:λ=2 m,A=0.02 m λ
T==0.8 s v2π
ω==2.5π rad/s
T5
振动方程y左=-0.02 sinπt(m)
2
左侧波经2 s传播到x=7 m处的质点,该质点从2 s开始振动,则由振动方程得该质点2.5 s时的位移为:
5
2
y左=-0.02sinπt=2 cm
右侧波经3.6 s传播到x=7 m处的质点,2.5 s时还没有传播到x=7 m处的质点 则该质点经过的路程为
s=2×2 cm+2 cm=(4+2) cm。
②由图象得右侧波:λ=4 m,A=0.02 m λ
T==1.6 s
v2π5
ω==π rad/s
T4
5
振动方程y右=-0.02sinπt(m)
4
经过10 s,左侧、右侧的波都传到了x=12 m处, 5
此时:y左=-0.02sinπt=0
2
y右=-0.02sinπt=-2 cm
根据波的叠加原理可得y=-2 cm。 9、【物理—选修3-4】(15分) 【答案】(1) ABD (2) 1.6m
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【解析】(1) 由题可知,。若以x=0, x=4m处等效看作波源,两列波振动情
况相反。x=1 m处的质点为振动减弱点 ,其振幅为,振动函数为
; t=0.5 s时刻,x=1 m处的质点向y轴负方向振动;x=2m处的质
点为振动加强点,振动函数为
,t=0.5 s时刻,x=2 m处的质
点位移为+3cm,t=1 s时刻,x=2 m处的质点位移大小等于0。综上分析可知 ABD正确。 (2) 试题分析:作出光路图,由几何知识得出入射角的正弦值与折射角的正弦值表达式,再结合折射定律求鱼饵灯离水面的深度h2;根据求出光在水中传播的距离,即可求得传播时间。
设光线从水中射入空气中的折射角和入射角分别为i、r 求出光在水中的传播速度,由几何知识
则有:
根据光的折射定律可知:
联立并代入数据得,鱼饵灯离水面的深度:h2=1.6 m ②光线在水中传播的距离为:
根据公式
可得光线在水中传播的时间:
点睛:本题关键是作出光路图,利用几何知识和折射定律求解相关的角度和深度,要注意光线的方向不能画反了。
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10、【物理—选修3-4】(15分) 【答案】(1) BCE (2)150° 【解析】(1) 根据条纹间距表达式
可知:因红光的波长大于绿光的波长,则改用红色
激光可增大条纹间距,选项A正确;因蓝光的波长小于绿光的波长,则改用蓝色激光可减小条纹间距,选项B错误;减小双缝间距d可增加条纹间距,选项C正确;将屏幕向远离双缝的位置移动,即增加l可使条纹间距变大,选项D正确;光源与双缝间的距离不影响条纹间距,选项E错误;故选ACD。
【名师点睛】此题考查双缝干涉中条纹间距的影响因素;关键是理解实验原理,知道干涉条纹间距的表达式
,题目较简单。
(2) 试题分析:设球半径为R,球冠地面中心为O′,连接OO′,则OO′⊥AB 令∠OAO′=α 则:
即∠OAO′=α=30°…②
已知MA⊥AB,所以∠OAM=60°…③
…①
设图中N点为光线在球冠内地面上的反射点,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i′,反射角为i″,玻璃的折射率为n.
由于△OAM为等边三角形,所以入射角i=60°…④ 由折射定律得:sini=nsinr…⑤ 代入数据得:r=30°…⑥
作N点的法线NE,由于NE∥MA,所以i′=30°…⑦ 由反射定律得:i″=30°…⑧
连接ON,由几何关系可知△MAN≌△MON,则∠MNO=60°…⑨ 由⑦⑨式可得∠ENO=30°
所以,该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角为β=180°-∠ENO=150° 考点:光的折射定律
11、【物理—选修3-4】(15分) 【答案】(1) BDE
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(2)向下振动 沿x轴正方向传播,v2=25m/s
【解析】(1) A、由于白光是复合光,故当光程差为紫光波长的整数倍的位置表现为紫色亮条纹,当光程差为红光波长的整数倍位置表现红色亮条纹,故屏上呈现明暗相间的彩色条纹,故A错误;
B、用红光作为光源,当光程差为红光波长的整数倍是时表现红色亮条纹,当光程差为红光半个波长的奇数倍时,呈现暗条纹,屏上将呈现红黑相间的条纹,故B正确;
C、两狭缝用不同的光照射,由于两列光的频率不同,所以是非相干光,故不会发生干涉现象,故C错误;
D、用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,不能发生干涉现象而会发生单缝衍射现象,屏上出现中间宽,两侧窄,间距越来越大的衍射条纹,故D正确;
E、条纹间距与波长成正比,分别用红光和紫光在同一装置上做干涉实验,所以相邻红光干涉条纹间距大于相邻紫光干涉条纹间距,故E正确; 故选BDE。
(2) (1)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,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35 m/s,说明波沿x轴负方向传播,质点M向下振动.
(2)从波的图象可以看出质点的振幅为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
,说明波沿x轴正方向传播;波速为
12、【物理—选修3-4】(15分)
【答案】(1) ABD (2)
【解析】(1) 图中质点A正由平衡位置向正向最大位移处运动,根据“上下坡法”可知,波
沿x轴正方向传播,故A正确;由波形图可知:,解得:,故B正确;
由题知,A经0.1s第一次达最大位移,则有,解得T=0.4s,故频率为,
根据,故C错误,D正确;因,故A质点走过的路小球0.2m,
故E错误;故选ABD.
(2) 试题分析:由全反射定律求出临界角,然后由几何知识求出入射光束在AB上的最大宽度。
(1)由全反射原理:
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解得:如下图:
由几何关系得:(2)
;
由几何关系得:
解得入射角:
处,垂直AB向左射出。
13、【物理—选修3-4】(15分) 【答案】(1) BDE (2) n?由几何关系得:出射光线从O点下侧
2 【解析】(1) 单缝衍射实验中,缝越宽,条纹越亮,衍射现象越不明显,故A错误;光纤通信和医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理,故B正确;波在一个周期内向前传播的距离等于波长,并质点不会随波迁移,故C错误;如果有一列火车以很高的速度(接近光速)运动,根据钟慢效应得火车上的时钟变慢,故D正确;当系统做受迫振动时,如果驱动力的频率等于系统的固有频率时,发生共振,则受迫振动的振幅最大,故E正确。
(2) 根据题意,设从白纸上黑点发出的光线入射角为θ1,折射角为θ2.由折射定律得
sin?1?n,折射光线到达圆柱体侧面的入射角为90???2 sin?2
(90???2)?在侧壁发生全反射的条件为sin2221,又sin2?2?cos2?2?1 n,n?1?sin?1 联立上式得sin?1?n?1?1越大的光线越不易在侧壁发生全反射,当?1?90?的光线在侧壁恰好发生全反射,则从
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