11-19年高考物理真题分专题汇编之专题114b.选修模块3-4(下)
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1、第114b节 选修模块3-4(下)1. 2014年理综新课标卷34【物理3-4】(1)(6分)图(a)为一列波在时的波形图,图(b)为媒质是平衡位置在x=1.5m处的质点的振动图象,P是平衡位置为x=2m的质点,下列说法正确的是 y/cmO1234-4x/m图(a)图(b)y/cmO1234564-4t/s(填正确答案标号,选对一个得3分,选对2个得4分,选对3个得6分。每选错1个扣3分,最低得0分) A波速为0.5m/sB波的传播方向向右C02s时间内,P运动的路程为8cmD.02s时间内,P向y轴正方向运动E当时,P恰好回到平衡位置【答案】ACEORAB解析:根据图(a)的波形图可知波长为
2、=2m,根据图(b)可知振动周期为T=4s,所以 v m/s0.5 m/s,选项A正确;x1.5 m处的质点在t2 s时正在向下振动,根据“上坡下”法可判断机械波向左传播,选项B错误;02 s是半个周期,P点运动的路程为24 cm8 cm,C正确,时间内,P向y轴负方向运动,D错误;t=2s到t=7 s共经过5 s,即1T,这时P点刚好回到平衡位置,E正确(2)(9分)一个半圆形玻璃砖,某横截面半径为R的半圆,AB为半圆的直径。O为圆心,如图所示,玻璃的折射率为(i)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面,若光线到达上表面后,都能从该表面射出,则入射光束在AB上的最大宽度为多少?(ii)一细束光线在
3、O点左侧与O相距处垂直于AB从下方入射,求此光线从玻璃砖射出点的位置【答案】(i)(ii)右侧与O相距【解析】 (i)在O点左侧,设从E点垂直AB面射入的光线进入玻璃砖后,传播方向不变,在圆弧面发生折射的入射角恰好等于全反射的临界角,则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出,如图所示,由全反射条件有ORABEsin 由几何关系有OERsin 由对称性可知,若光线都能从上表面射出,光束的宽度最大为 l2OE 联立式,代入已知数据得lR ()设光线在距O点R的C点射入后,在上表面的入射角为,由几何关系及式和已知条件得GaORABCa60 光线在玻璃砖内会发生三次全反射最后由G点射出,如图
4、所示,由反射定律和几何关系得OGOCR 射到G点的光有一部分被反射,沿原路返回到达C点射出所以出射点的位置在O点右侧与O相距处。2.2014年理综新课标卷【选修3-4】(15分)(1)图(a)为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图,P是平衡位置在x=1.0m处的质点,Q是平衡位置在x=4.0m处的质点;图(b)为质点Q的振动图像,下列说法正确的是 。(填正确答案标号,选对1个给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0分)A. 在t=0.10s时,质点Q向y轴正方向运动B. 在t=0.25s时,质点P的加速度方向与y轴正方向相同C. 从t=0.10s到t=0.25s
5、,该波沿x轴负方向传播了6mD. 从t=0.10s到t=0.25s,质点P通过的路程为30cmE. 质点Q简谐运动的表达式为(国际单位)图(b)y/cmt/s00.10.20.310-10图(a)y/cmx/m0481210-10QP【答案】BCE【解析】由Q点的振动图线可知,t=0.10s时质点Q向y轴负方向振动,A错误;由波的图像可知,波向左传播,波的周期为T =0.2s,t=0.10s时质点P向上振动,经过0.15s=3T/4时,即在t = 0.25s时,质点振动到x轴下方位置,且速度方向向上,加速度方向也沿y轴正向,B正确;波速,故从t = 0.10s到t = 0.25s,该波沿x负方
6、间传播的距离为:, 选项C 正确;由于P点不是在波峰或波谷或者平衡位置,故从t = 0.10s到t=0.25的3/4周期内,通过的路程不等于3A = 30cm,选项D错误;质点Q做简谐振动的表达式为:(国际单位),选项E正确。(2)(10分)一厚度为h的大平板玻璃水平放置,其下表面贴有一半径为r的圆形发光面。在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片,圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上。已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射),求平板玻璃的折射率。【解析】如图,考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线,假设它斜射到玻璃上表面的A点折射,根据折射定律有nsin=sin 式中,
7、n是玻璃的折射率,是入射角,是折射角现假设A 恰好在纸片边缘。由题意,在A 点刚好发生全折射,故= hLR2rOOAAB设AA线段在玻璃上表面的投影长为L,由几何关系有sin= 由题意,纸片的半径应为 R=L+r 联立以上各式得 3.2014年理综重庆卷11选修3-4N题11图1MQPO(1)(6分)打磨某剖面如题11图1所示的宝石时,必须将OP、OQ边与轴线的夹角切割在12,光线一定在OP边发生全反射B若2,光线会从OQ边射出C若1,光线会从OQ边射出D若1,光线会在OP边发生全反射【答案】D【解析】由全反射的临界角满足sinC=1/n,则入射角满足iC发生全反射;作出光路可知光线垂直穿过M
8、N后到达OP的入射角为900,则越小,越容易发生全反射。选项D正确y1Oxyy2x02x0题11图2v(2)(6分)一竖直悬挂的弹簧振子,下端装有一记录笔,在竖直面内放置有一记录纸。当振子上下振动时,以速率水平向左拉动记录纸,记录笔在纸上留下如题11图2所示的图象。y1、y2、x0、2x0为纸上印迹的位置坐标。由此求振动的周期和振幅。【答案】,【解析】设周期为T , 振幅为 A 由题意得 和4.2014年物理江苏卷12B 选修 3 -4 (12 分)(甲)(乙)题 12 B - 1(1 ) 某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到题 12 B - 1 (甲) 图所示的条纹,仅改变一个实验条
9、件后,观察到的条纹如题 12 B - 1 (乙) 图所示。他改变的实验条件可能是 。A减小光源到单缝的距离B 减小双缝之间的距离C 减小双缝到光屏之间的距离D 换用频率更高的单色光源【答案】B 【解析】(1)由条纹间距可知减小光源到单缝间距离,对条纹间距没有影响,选项A错误,减小双缝间距d,可以增大条纹间距,选项B正确;减小双缝到屏的距离L,条纹间距会减小,选项C错误;换用更高频率的光,波长会减小,条纹间距减小,选项D错误。(2) 在“ 探究单摆的周期与摆长的关系” 实验中,某同学准备好相关实验器材后,把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度后释放,同时按下秒表开始计时,当单摆再次回到释放位置时停止
10、计时,将记录的这段时间作为单摆的周期. 以上操作中有不妥之处,请对其中两处加以改正._.【解析】应从单摆运动到最低点开始计时时,此位置容易判断,计时误差较小为了减小偶然误差,可以多次测量多次全振动的时间,然后取平均值求周期。(题12B-2图)abi鳞片hd(3) Morpho 蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒, 这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉。电子显微镜下鳞片结构的示意图见题 12 B - 2 图. 一束光以入射角 i 从a 点入射,经过折射和反射后从 b 点出射。 设鳞片的折射率为 n, 厚度为 d, 两片之间空气层厚度为h. 取光在空气中的速度为 c,求光从 a 到
11、 b 所需的时间 t. 【解析】设光在鳞片中的折射角为g, 折射定律在鳞片中传播的路程,传播速度,传播时间解得,同理在空气中传播的时间5.2014年理综山东卷38.(12分)【物理物理34】y/mt/s(1)一列简谐横波沿直线传播。以波源O由平衡位置开始振动为计时零点,质点A的振动图像如图所示,已知O、A的平衡位置相距0.9m.以下判断正确的是_.(双选,填正确答案标号)a、波长为1.2m b、波源起振方向沿y轴正方向c、波速大小为0.4m/s d、质点A的动能在时最大(2)如图,三角形ABC为某透明介质的横截面,O为BC边的中点,位于截面所在平面内的一束光线自O以角i入射,第一次到达AB边恰
12、好发生全反射。已知,BC边长为2L,该介质的折射率为。求:()入射角i;()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,可能用到或)。【答案】(1)a b (2) 【解析】(2)根据全反射定律可知,光线在AB面上P点的入射角等于临界角C,由折射定律得: 代入数据得 设光线在BC面上的折射角为r,由几何关系得 由折射定律得 联立式,代入数据得 ()在中,根据正弦定理得 设所用时间为t,光线在介质中的速度为v,得 联立式,代入数据得 6. 2014年物理海南卷16模块3-4试题(12分)(1)(4分)一列简谐横波沿x轴传播,a、b为x轴上的两质点,平衡位置分别为x=0,x=xb(x
13、b0)。a点的振动规律如图所示,已知波速为v=10m/s,在t=0.1s时,b的位t/sy/m0.10.20.300.05-0.05移为0.05m,则下列判断可能正确的是 A波沿x轴正向传播,xb=0.5mB波沿x轴正向传播,xb=1.5mC波沿x轴负向传播,xb=2.5mD波沿x轴负向传播,xb=3.5mhl2l1ABCD(2)(8分)如图,矩形ABCD为一水平放置的玻璃砖的截面,在截面所在平面有一细束激光照射玻璃砖,入射点距底面的高度为h,反射光线和折射光线与底面所在平面的交点到AB的距离分别和,在截面所在平面内,改变激光束在AB面上入射点的高度与入射角的大小,当折射光线与底面的交点到AB
14、的距离为时,光线恰好不能从底面射出,求此时入射点距底面的高度H。【答案】 (1) BC (4分。选对一个给2分,选对2个给一分.有选错的不给这4分)(2)【解析】(2)设玻璃砖的折射率为n,入射角和反射角为1,折射角为2,由光的折射定律 根据几何关系有 , 因此求得 根据题意,折射光线在某一点刚好无法从底面射出,此时发生全反射,设在底面发生全反射时的入射角为3,有 由几何关系得 解得 7.2013年新课标I卷34. 物理选修3-4(15分)(1) (6分)如图,a. b, c. d是均匀媒质中x轴上的四个质点,相邻两点的间距依次为2m、4m和6m。一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播,在
15、t=0时刻到达质点a处,质点a由平衡位置开始竖直向下运动,t=3s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是 (填正确答案标号。选对1个得3分,选对2个得4分,选对3个得6分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)A在t=6s时刻波恰好传到质点d处xdcbaB在t=5s时刻质点c恰好到达最高点C.质点b开始振动后,其振动周期为4sD.在4st”“”“”“=”)。 ACBPM(2)(10分)如图,三棱镜的横截面为直角三角形ABC,A=30,B=60。一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜,在AC边发生反射后从BC边的M点射出,若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等(i)求三棱镜的折射率(ii)
16、在三棱镜的AC边是否有光线透出,写出分析过程。(不考虑多次反射)答案:(1) ; (2) AC边没有光线透出解析:(1)当粘胶脱开后,振子经过平衡位置时的动能减小,所以振幅减小;弹簧振子的周期,由于振子质量减小导致周期减小。ACBPMNOOriiriAC边没有光线透出 (2) ()光路图如图所示,图中N点为光线在AC边发生反射的入射点。设光线在P点的入射角为i、折射角为r,在M点的入射角为、折射角依题意也为i。 i=60 由折射定律有由式得OO 为过M点的法线,C为直角,OO AC。由几何关系有由折射定律可知 PNA=MNC联立式得PNA=r由几何关系得联立式得()设在N点的入射角为i,由几何
17、关系得此三棱镜的全反射临界角满足由式得 此光线在N点发生全反射,三棱镜的AC边没有光线透出。9.2013年重庆卷11【选修34】(1)(6分)一列简谐波沿直线传播,某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6m,且这两质点之间的波峰只有一个,则该简谐波可能的波长为A4m、6m和8m B6m、8m和12mC4m、6m和12m D4m、8m和12miOA(2)(6分)利用半圆柱形玻璃,可减小激光束的发散程度。在如图所示的光路中,A为激光的出射点,O为半圆柱形玻璃横截面的圆心,AO过半圆顶点。若某条从A点发出的与AO成角的光线,以入射角i入射到半圆弧上,出射光线平行于AO,求此玻璃的折射率。答:(1
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