第1部分专题七专题限时集训(十八)

1专题限时集训(十八)(限时：45分钟)一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分。)1．(2013·全国高考)下列现象中，属于光的衍射的是()A．雨后天空出现彩虹B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C．海市蜃楼现象D．日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹解析：选B光在传播过程中若遇到尺寸比光的波长大得不多的障碍物时，光会传到障碍物的阴影区并形成明暗变化的光强分布的现象是光的衍射现象，通过一个狭缝观察日光灯看到彩色条纹，就是光的衍射现象，B正确；雨后天空出现的彩虹是光的色散现象，是由于光的折射形成的，A错误；海市蜃楼现象是光的全反射现象，C错误；日光照射在肥皂膜上出现的彩色条纹，是光的干涉现象，D错误。2．[多选](2013·长沙一模)在以下各种说法中，正确的是()A．机械波和电磁波本质上不相同，但它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象B．横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期C．变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场D．相对论认为真空中的光速在不同惯性参照系中都是相同的E．如果测量到来自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发光的波长长，这说明该星系正在远离我们而去解析：选ADE机械波和电磁波本质上不相同，但它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，A正确；横波在传播过程中，质点只在平衡位置附近振动，波峰上的质点不能运动到相邻的波峰，B错误；变化的电场一定产生磁场，但不一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生电场，但不一定产生变化的电场，C错误；相对论认为：真空中的光速在不同惯性参照系中都是相同的，D正确；根据多普勒效应，如果测量到来自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发光的波长长，这说明该星系正在远离我们而去，E正确。3．[多选](2013·宝鸡二模)如图1所示是一列简谐波在t＝0时的波形图象，波速为v＝10m/s，此时波恰传到I点，下列说法中正确的是()2图1A．此列波的周期为T＝0.4sB．质点B、F在振动过程中位移总是相等C．质点I的起振方向沿y轴负方向D．当t＝5.1s时，x＝10m的质点处于平衡位置处E．质点A、C、E、G、I在振动过程中位移总是相同解析：选ABC从图象中可以看出，波长λ＝4m，所以周期T＝λv＝0.4s，A正确；质点B、F是同处在波峰的两个点，它们的振动步调完全相同，在振动过程中位移总是相等，B正确；各点的起振方向都一样，此时I点刚起振且起振方向沿y轴负方向，C正确；当t＝5.1s＝514T时，x＝10m的质点处于负的最大位移处，D错误；从图象中可以看出质点A、C、E、G、I在t＝0时刻的位移都是零，由于波的传播方向是向右的，由“上下坡法”可知质点A、E、I的速度方向是向下的，而质点C、G的速度方向是向上的，因而这五个点的位移大小相等，方向有时相同，有时相反，E错误。4．[多选](2013·孝感二模)一列沿x轴正方向传播的简谐横波t时刻的波形图象如图2所示，已知该波的周期为T，a、b、c、d为沿波传播方向上的四个质点。则下列说法中正确的是()图2A．在t＋T2时刻，质点c的速度达到最大值B．在t＋2T时刻，质点d的加速度达到最大值C．从t到t＋2T的时间间隔内，质点d通过的路程为6cmD．t时刻后，质点b比质点a先回到平衡位置E．从t时刻起，在一个周期的时间内，a、b、c、d四个质点沿x轴通过的路程均为一个波长解析：选BCD在t＋T2时刻，质点c振动至波峰位置，速度为零，A错误；在t＋2T时刻，质点d第一次到达波峰，加速度最大，B正确；由于质点d的起振方式与波源相同，向下振动，故从t到t＋2T的时间间隔内，质点d实际运动的时间为34T，故质点d通过的路程为s＝3×2cm＝6cm，C正确；由于t时刻质点a、b都向上振动，故t时刻后，质点b比质点a先回到平衡位置，D正确；由于质点只在其平衡位置上下运动，并不随波迁移，E3错误。二、填空题(本题共3个小题，共30分。)5．(10分)如图3所示，沿x方向的一条细绳上有O、a、b、c四点，Oa＝ab＝L，bc＝5L，质点O在垂直于x轴方向上做简谐运动，沿x轴传播形成横波。t＝0时刻，O点开始向上运动，经t＝0.2s，O点第一次到达上方最大位移处，这时a点才开始往上运动，由此可以判断，该波的波长为________，在0～2.6s内，质点b________次到达过波峰。图3解析：根据题述经t＝0.2s，O点第一次到达上方最大位移处，且a点刚开始往上运动，所以波动周期T＝0.8s，波长λ＝4Oa＝4L；波传播的时间t＝2.6s＝134T，所以在0～2.6s内，质点b三次到达过波峰。答案：4L三6．(10分)(2013·常州一模)直角玻璃三棱镜的截面如图4所示，一条光线从AB面入射，ab为其折射光线，ab与AB面的夹角α＝60°。已知这种玻璃的折射率n＝2，则：图4(1)这条光线在AB面上的入射角为________；(2)图中光线ab________(填“能”或“不能”)从AC面折射出去。解析：(1)由图可知折射角θ2＝30°，由折射定律n＝sinθ1sinθ2知这条光线在AB面上的入射角θ1＝45°。(2)由sinC＝1n知全反射临界角C＝45°，图中光线ab在AC面入射角等于60°，大于临界角45°，光ab在AC面上发生全反射，不能从AC面折射出去。答案：(1)45°(2)不能7．(10分)一简谐横波沿x轴正向传播，t＝0时刻的波形如图5甲所示，x＝0.30m处的质点的振动图线如图5乙所示，该质点在t＝0时刻的运动方向沿y轴________(填“正向”或“负向”)。已知该波的波长大于0.30m，则该波的波长为________m。甲乙4图5解析：由振动图象即可判断，该质点在t＝0时刻的运动方向沿y轴正方向。根据振动方程y＝Asinωt，即2＝2sinωt＝2sin2πTt，所以sin2πTt＝22，再由t＝0时刻的波形图甲及波的传播方向和该波的波长大于0.30m等条件即可得出，2πTt＝3π4，t＝38T，对应t时间内波传播的距离满足0.30m＝38λ，所以λ＝0.8m。答案：正向0.8三、计算题(本题共3小题，共46分。)8．(12分)(2013·山东高考)如图6所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入。已知棱镜的折射率n＝2，AB＝BC＝8cm，OA＝2cm，∠OAB＝60°。图6(1)求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向。(2)第一次的出射点距C________cm。解析：(1)由n＝1sinC得该玻璃的临界角为C＝45°(2分)因为OA＝2cm，AB＝8cm，∠OAB＝60°，所以由几何关系知光线从O点垂直AD射入后不发生偏转，恰好射到AB的中点，根据截面的几何关系可知，入射角等于60°，大于临界角，发生全反射，恰好射到BC的中点，入射角仍等于60°，在此位置再一次发生全反射，射到CD边上的O′点，入射角等于30°，设折射角为β。光路图如图所示。(3分)由折射定律得n＝sinβsin30°(2分)解得β＝45°(1分)(2)由光路图，根据几何知识可得第一次出射点O′距C的距离为O′C＝BC2tan30°＝433cm(4分)答案：(1)与CD边成45°角斜向左下方(2)43359．(12分)(2013·郴州二模)机械横波某时刻的波形图如图7所示，波沿x轴正方向传播，质点P的坐标x＝0.32m，从此时刻开始计时，图7(1)若每间隔最小时间0.4s重复出现该波形图，求波速；(2)若P点经0.4s第一次达到正向最大位移，求波速；(3)若P点经0.4s到达平衡位置，求可能波速。解析：(1)依题意及波形图可知，周期T＝0.4s，波长λ＝0.8m，则波速v1＝λT＝0.80.4m/s＝2m/s(2分)(2)波沿x轴正方向传播，在Δt＝0.4s内波传播距离Δx＝0.32m－0.2m＝0.12m(2分)P点恰好第一次达到正向最大位移，波速v2＝ΔxΔt＝0.120.4m/s＝0.3m/s(2分)(3)波沿x轴正方向传播，若P点恰好第一次到达平衡位置，则波传播的距离Δx2＝0.32m(2分)由周期性可知波传播的可能距离Δx1＝Δx2＋λ2n＝0.32＋λ2nm(n＝0,1,2,3，…)(2分)可能的波速v3＝Δx1Δt＝(0.8＋n)m/s(n＝0,1,2,3，…)(2分)答案：(1)2m/s(2)0.3m/s(3)(0.8＋n)m/s(n＝0,1,2,3，…)10．(22分)(2013·全国新课标Ⅱ)如图8所示，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。图8(1)求三棱镜的折射率；(2)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)6解析：(1)光路图如图所示，设光线在P点的入射角为i，折射角为γ，在M点的入射角为γ′，折射角为i，因光线平行AC射入，所以i＝60°(2分)由折射定律得，对于P处折射有sini＝nsinγ(2分)对于M处折射有nsinγ′＝sinI(2分)所以γ＝γ′(2分)又OO′∥AC，所以∠MNC＝γ′，∠ANP＝∠MNC＝γ(2分)根据三角形的外角等于不相邻的两内角之和，得γ＝30°(2分)所以n＝sinisinγ＝3(2分)(2)发生全反射的临界角C满足sinC＝1n＝33(2分)由图可知，在N处反射的入射角i″＝60°，即sini″＝32(2分)所以入射角i″C，符合发生全反射条件，光线在AC边没有光线透出。(4分)答案：(1)3(2)没有光线透出分析过程见解析[教师备选题库]1．[多选](2013·海南高考)下列选项与多普勒效应有关的是()A．科学家用激光测量月球与地球间的距离B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡D．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度E．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度解析：选BDE当观察者与测量对象无相对运动时，不发生多普勒效应，A、C错误；当观察者与测量对象相对运动时，发生多普勒效应，根据接收频率的变化来测速，B、D、E正确。2．(2013·福建高考)t＝0时刻，波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正向开始振动，振动周期为0.4s，在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波。图1中能够正确表示t＝0.6s时波形的图是()AB7CD图1解析：选C由于波沿正、负两方向传播的波形是以y轴对称的，A、B错误；t＝0时刻波源沿y轴正向开始振动，经过0.6s，即1.5T，波源位于平衡位置且沿y轴负向振动，据“同侧法”可知C正确，D错误。3．(2013·全国新课标Ⅱ)如图2所示，一轻弹簧一端固定，另一端连接一物块构成弹簧振子，该物块是由a、b两个小物块粘在一起组成的。物块在光滑水平面上左右振动，振幅为A0，周期为T0。当物块向右通过平衡位置时，a、b之间的粘胶脱开；以后小物块a振动的振幅和周期分别为A和T，则A______A0(填“”、“”或“＝”),T______T0(填“”、“”或“＝”)。图2解析：物块以一定的速度通过平衡位置时，质量减小，则振动的动能减小，也就是系统的机械能减小，所以能到达的最大位移减小，振幅减小；由于在这1/4周期内，初速度和末速度不变，平均速度不变，而位移减小了，所以运动时间减小，即振动周期减小。答案：