2018-2019年高中物理人教版《选修3-4》《第十四章 电磁波》《第一节 电磁波的发现》课后练习试卷【9】解析

2018-2019年高中物理人教版《选修3-4》《第十四章电磁波》《第一节电磁波的发现》课后练习试卷【9】含答案考点及
解析
班级:___________ 姓名：___________ 分数：___________
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
一、选择题
1.如图所示，两束细平行单色光a、b射向置于空气中横截面为矩形的玻璃砖的下表面，设玻
璃砖足够长，若发现玻璃砖的上表面只有一束光线射出，则下列说法中正确的是
A．其中有一束单色光在玻璃砖的上表面发生了全反射
B．在玻璃中单色光a的传播速率小于单色光b的传播速率
C．单色光a的折射率小于单色光b的折射率
D．若单色光a为黄光，则单色光b可能为红光
【答案】C
【解析】
试题分析：a、b光射入玻璃的光路如图，由光路的可逆，两束光不会发生全反射，A错误；
a光折射率小于b光，由n=c/v得，a光在玻璃中传播速度大，B错误，C正确，光的频率越大，折射率越大，a光折射率小，则频率小，D错误。

考点：本题考查光的折射定律。

2.如图所示，红色细光束a射到折射率为的透明球表面，入射角为45°，在球的内壁经过
一次反射后，从球面射出的光线为b，则入射光线a与出射光线b之间的夹角α为 ()
A．30°B．45°
C．60°D．75°
【答案】A
【解析】
试题分析：根据，所以在介质中的折射角为30°。

其光路图图下图
根据几何知识，所以ab光线夹角为30°
考点：光的折射
点评：本题考查了光的折射率，通过几何知识利用对称性求出ab光线的延长线的夹角。

3.用单色光做双缝干涉实验和单缝衍射实验，比较屏上的条纹，下列说法中正确的是() A．双缝干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹
B．单缝衍射条纹是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹
C．双缝干涉条纹是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹
D．单缝衍射条纹是等间距的明暗相间的条纹
【答案】AB
【解析】根据干涉衍射条纹的特点可以判断双缝干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹。

单缝衍射条纹是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹
思路分析：记准两者的区别与特点迅速作出判断
试题点评：对基本知识点的考查
4.关于竖直放置的肥皂液形成的薄膜干涉，下述说法中不正确的是 )
A．干涉条纹的产生是由于光在膜的前后两表面反射，形成的两列光波叠加的结果
B．干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C．干涉条纹是一组等间距的平行线
D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的同一侧
【答案】B
【解析】干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波峰叠加的结果，B错；
5.如图所示，A、B、C为等腰棱镜，a、b两束不同频率的单色光垂直AB边射入棱镜，两束光在AB面上入射点到D的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是（）
A．在真空中，“a光速大于b光光速
B．用它们分别做双缝干涉实验，a光条纹要宽一些
C．a光通过棱镜的时间大于b光通过棱镜的时间
D．a、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射临界角
大于b光发生全反射临界角
【答案】C
【解析】考点：光的折射定律．
分析：在真空中，所有色光的传播速度都相同，都等于c．由题看出，a光的偏折角大于b光的偏折角，a光的折射率大于b光的折射率，a光的频率大于b光的频率，由c="λf" 分析真空中波长关系．两束光中棱镜中通过的路程相同，传播速度a光较小，再比较传播时间．由临界角公式sinC="1/n"
确定临界角的大小．
解答：解：A、在真空中，所有色光的传播速度都相同，都等于C．故A错误．
B、由题看出，a光的偏折角大于b光的偏折角，a光的折射率大于b光的折射率，a光的频率大于b光的频率，由c="λf"分析得知，在真空中，a光波长小于b光波长．故B错误．
C、两束光中棱镜中通过的路程相同，传播速度a光较小，则a光通过棱镜的时间大于b光通过棱镜的时间．故C正确．
D、由临界角公式sinC=1/n
可确定出a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角．故D错误．
故选C．
点评：本题实质上是光的色散现象，对于七种色光各个量的比较，是常见的题型，要加强记忆．
6.质点做简谐运动，下列说法正确的是（）
A．它受到的合外力始终不为零
B．速度方向总是跟位移方向相反
C．加速度的方向始终和位移方向相反
D．简谐运动是匀变速运动
【答案】C
【解析】质点做简谐运动，回复力指向平衡位置，运动到平衡位置时，合外力为零，A错
运动方向即为速度方向，位移是从平衡位置到某点的有向线段，当振子远离平衡位置时，速度与位移同向，B错
加速度方向是从某点指向平衡位置的，所以始终和位移方向相反，C对
简谐运动的加速度变化，所以是变加速运动，D错
所以选C
7.一列简谐横波，波速为0.5m/s，某一时刻的波形图线如图中的实线所示，经过时间t
后，波形图线如图1中的虚线所示，那么时间t的可能值为
A．1s B．3s C．5s D．8s
【答案】ABC
【解析】略
的图象．经过Δt=1.2s时间，恰好第三次重复出现图示8.如图4所示是一列简谐横波某时刻t
的波形。

根据以上信息，不能确定下面的哪项？
A．波的传播速度的大小
B．t=0.6s时刻的波形
C．t=0.6s时刻质元P的速度方向
D．Δt=1.2s时间内质元P经过的路程
【答案】C
【解析】略
9.一水平的弹簧振子，以平衡位置O点为中心，在A、B两点间作简谐振动，则（）A．振子在O点的速度和加速度都达到最大
B．振子的速度减小时，位移就增大
C．振子的加速度减小时，速度值一定变小
D．振子的速度方向与加速度方向可能相同，可能相反
【解析】此题涉及弹簧振子。

在平衡位置，振子所受合外力为零，则加速度为零，故A 选项错误。

当远离平衡位置时，位移增大，回复力增大，加速度增大，速度减小。

所以B 选项正确，C 选项错误。

当远离平衡位置时，速度和加速度方向相反；靠近平衡位置时，相同。

故D 选项正确。

本题考查了弹簧振子中的基本物理量，难度不大。

10.洗衣机在正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动再逐渐减弱，对这一现象，下列说法正确的是( )．
A ．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大
B ．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小
C ．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率
D ．当洗衣机振动最剧烈时，波轮的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率 【答案】AD
【解析】洗衣机切断电源，波轮的转动逐渐慢下来，在某一小段时间内洗衣机发生了强烈的振动，说明了此时波轮的频率与洗衣机的固有频率相同，发生了共振．此后波轮转速减慢，则f 驱＜f 固，所以共振现象消失，洗衣机的振动随之减弱．
二、实验题
11.如图（ａ）所示，细线的上端固定在铁架台上，下端系一个小钢球，做成一个单摆．测量摆长ｌ和摆的周期Ｔ，得到一组数据．改变摆长，再得到几组数据．从中可以找出周期与摆长的关系．实验过程有两组同学分别用了图（ｂ）（ｃ）的两种不同方式悬挂小钢球，你认为 （选填“ｂ”或“ｃ”）悬挂方式较好．图（ｄ）是某组同学根据实验数据画出的图线，通过图线得到振动周期Ｔ与摆长ｌ的函数关系式是 ．
【答案】c ；T=2
【解析】
图b 的悬挂方式在钢球摆动时的摆线长度会发生变化，而c 图则不会变化，故c 图的悬挂方式较好；由图d 可看出，T 2与l 是成正比的，且T 2
=l ，即T=(2s/)l 。

三、填空题
12.假设太阳与地球之间充满了水而不是真空，那么光从太阳到达地球要多花的时间是 s 。

已知太阳与地球的距离为km ，水的折射率为1.33。

【解析】 试题分析：由于可得光在水中的传播速度
，因此光从太阳到达地球要多
花的时间
考点：光的折射率，速度
13.在“用单摆测定重力加速度”的某次实验中，摆长为L 的单摆完成n 次全振动的时间为t ，则单摆的周期为 ，重力加速度大小为 【答案】（1）t/n （2）
【解析】
试题分析：完成一次全振动有时间就是一个周期；而单摆的振动周期T=
，将T 代
入得，重力加速度
考点：单摆的振动周期公式
14.如图所示，在公路的十字路口东侧路边，甲以速度v 1向东行走，在路口北侧，乙站在路边，一辆汽车以速度v 2通过路口向东行驶并鸣笛，已知汽车笛声的频率为f 0,车速v 2＞v 1.甲听到的笛声的频率为f 1,乙听到的笛声的频率为f 2，司机自己听到的笛声的频率为f 3，则此三人听到笛声的频率由高至低顺序为________.
【答案】f 1＞f 3＞f 2 【解析】
试题分析：由于，所以汽车和甲的相对距离减小，甲听到的频率变大，即，由于乙静止不动，则汽车和乙的相对距离增大，乙听到的频率变低，即.由于司机和汽车相对静止，所以司机听到的频率不变，即.综上所述，三人听到笛声的频率由高至低依次为
.即 考点：考查了多普勒效应
点评：关键是对多普勒效应原理正确掌握，基础题，比较简单
15.有两列简谐横波a 、b 在同一媒质中沿x 轴正方向传播，波速均为v="2.5" m/s.在t=0时，两列波的波峰正好在x="2.5" m 处重合(如图).那么两列波的周期T a 和T b 之比为 ; t=0时两列波的波峰重合处的所有位置X= m.
【答案】5:8 x="(2.5±20k)" (k ＝0,1,2,3，…) 【解析】
考点：波长、频率和波速的关系；横波的图象．
分析：由图读出两列波的波长，由波速公式求解周期之比．运用数学知识，求出位置坐标的通项．
解: （1）从图中可以看出两列波的波长分别为λa =2.5m ，λb =4.0m ，波长之比λa ：λb =5：8．由波速公式v=，波速相同，则有周期T a 和T b 之比：T a ：T b =λa ：λb =5：8．
（2）两列波波长的最小整数公倍数为S=20m ，则t=0时，两列波的波峰重合处的所有位置为 x=（2.5±20k ）m ，k=0，1，2，3，…
故答案为：5：8，x=（2.5±20k ） （k=0，1，2，3，…）
16.下列现象中，利用共振现象的是______，防止共振产生危害现象的是______ ( )．
A ．秋千越荡越高
B ．火车过桥时要慢开
C ．喇叭常放在音箱内
D ．建厂房时要考虑厂房的固有频率与机器的固有频率的差别 【答案】AC BD
【解析】当物体发生共振时，驱动力的频率等于物体的固有频率，此时振动物体的振幅最大，能量最大，因此应用共振的是A 、C ，防止共振的是B 、D.
四、计算题
17.如图所示，一个横截面为直角三角形的三棱镜，∠A ＝30°，∠C ＝90°，三棱镜材料的折射率。

一条与BC 面夹角为的光线射向BC 面，经过AC 面一次反射，再从AB 面射出，则从AB 面射出的光线的折射角是多少？
【答案】60°
【解析】
试题分析：根据折射定律和反射定律画出光路图如图所示
在BC面：由折射定律得其中
解得：
设临界角为C，则，所以
由几何关系知，光在AC面上的入射角大于临界角，将发生全反射，光在AB面上的入射角为
由折射定律得解得：
故从AB边射出的光线的折射角为60°。

考点：本题考查光的折射和全反射，意在考查考生对光折射规律和光的全反射规律的掌握情况。

18.在一条直线上有相距d="1.5" m的A、B两点，一列简谐横波沿直线由A点向B点传播，A、B两点的振动图象分别如图中甲、乙所示。

已知波长λ>1 m，求这列波的波速v。

【答案】500m/s
【解析】
试题分析：由A、B两点振动图像可知，该波的振动周期
波由A向B传播，则
又λ>1m所以n=0
可得：
由传播速度
可得：v=500m/s
考点：波长、频率和波速的关系
点评：根据波的周期性，得到波长的可能值，根据波长的取值范围从而求出相应的波速。

19.一列横波在x 轴上传播，在t 1＝0时刻波形如图中实线所示，t 2＝0.05 s 时刻波形如图中虚线所示．求：
(1)这列波的振幅和波长；
(2)这列波的最小波速的大小和方向。

【答案】（1） A="0.2" m λ=8m （2）v=40 m/s 方向向右 【解析】
试题分析：（1）通过图像可知振幅A=0.2m 波长为λ=8m
（2）假设机械波向右传播，则机械波的波峰移动了0.25λ，即0.05=0.25T ，当然通式可以表示为
，根据
可知，
，当n=0时波速最小，为
40m/s ，向右传播。

同理假设向左传播，则机械波的波峰移动了0.75λ，即0.05=0.75T ，当然通式可以表示为
，根据
可知，
，显然最小波速没有向右的小，所
以机械波应该向右传播，波速最小。

考点：机械波
点评：本题考查了机械波的传播的计算，通过波形图读出波长，结合振动情况求出机械波的波速和判断机械波传播方向。

这类问题要考虑多解的可能性。

20.如图所示,点光源S 位于光屏AB 的右方,平面镜MN 初始时与光屏AB 平行,点光源S 发出的光从光屏AB 上的小孔P 射到平面镜上的O 点,SO ⊥MN,PO=d,今将平面镜绕着过O 点的轴逆时针方向匀速转动,角速度为ω.求:
(1)从初始位置开始转过30°角的过程中,光线SO 经平面镜反射落在光屏AB 上的斑点Q 移动的平均速度;
(2)平面镜转到与初始位置夹30°角的瞬间,斑点在光屏上移动的瞬时速度.
【答案】(1)(2)8ωd
【解析】(1)根据光的反射定律和几何知识得,初始时,反射光线落在光屏的P点,平面镜转过30°,反射光线落在光屏的Q点,PQ=tan60°,∴v
平均
(2)根据运动的合成和分解及圆周运动知识得:v
线=w′×2r=2ω×2d,v
瞬
==8ωd.
五、简答题
21.如图所示是透明圆柱形介质的横截面，BC为圆的直径。

一束单色光沿AB方向入射，ABC=120o。

光自B点进入介质内只经过一次折射后从介质中射出，出射光线平行于BC。

①求介质的折射率；
②若改变ABC的大小，则从B点射入介质中的单色光能否在介质的内表面发生全反射?答：（填“能”或“不能”）
【答案】①；②不能；
【解析】
①入射角i=180°－∠ABC=60°；设光线从圆柱形介质中的出射点为D，出射光线DE
由对称性和光路可逆原理知：α=60°
因DE∥BC，故β=60°，∴∠BOD=120°
∴光线在B点的折射角：r=30°
折射率：
②不能
六、作图题
22.一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠A=30°，斜边AB=a，棱镜材料的折射率为n=．在此截面所在的平面内，一条光线以45°的入射角从AC边的中点M射入棱镜。

画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原路返回的情况)。

【答案】（1）光线射入棱镜位置如下图所示
出射点在AB边上离A点的位置。

（2）光线射入棱镜位置如下图所示
出射点在BC边上离B点的位置。

【解析】设入射角为i，折射角为r，由折射定律得由已知条件及①式得r=30°如果入射光线在法线的右侧，光路图如图(1)所示。

设出射点为F，由几何。

系可得。

③
即出射点在AB边上离A点的位置。

如果入射光线在法线的左侧，光路图如图(2)所示。

设折射光线与AB的交点为D。

由几何关系可知，在D点的入射角=60°。

④
设全反射的临界角为，则。

⑤
由⑤和已知条件得.⑥因此，光在D点全反射。

设此光线的出射点为E，由几何关系得
.⑦.⑧联立③⑦⑧式得.即出射点在BC边上离B点的位置。