- 光学
- 共527题
2.一束单色光由空气进入水中,则该光在空气和水中传播时( )
正确答案
知识点
2.一束单色光由空气进入水中,则该光在空气和水中传播时( )
正确答案
解析
不同的单色光频率不相同,同一单色光在不同的介质内传播过程中,光的频率不会发生改变;由公式可以判断,水的折射率大于空气的,所以该单色光进入水中后传播速度减小。故选项D正确。
考查方向
解题思路
光波属于电磁波,其频率由波源决定,从一种介质进入另介质,频率不变;
传播速度由介质决定;波长由速度和频率共同决定,由λ=分析波长的变化.
易错点
解答此题的关键是知道频率、速度和波长的决定因素.知道λ=适用于一切波
知识点
13.[选修3-4]
(1)如图所示,在一条张紧的绳子上挂几个摆,其中A、B的摆长相等.当A摆振动的时候,通过张紧的绳子给B、C、D摆施加驱动力,使其余各摆做受迫振动.观察B、C、D摆的振动发现_______.
A.C摆的频率最小
B.D摆的周期最大
C.B摆的摆角最大
D.B、C、D的摆角相同
(2)如图所示,宽度为l的宇宙飞船沿其长度方向以速度u(u接近光速c)远离地球,飞船发出频率为的单色光.地面上的人接收到光的频率___________(选填“大于”、“等于”或“小于”)
,看到宇宙飞船宽度________(选填“大于 ” 、“等于”或“小于”)l.
(3)如图所示,光线沿半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边AB上,在这个边与空气界面上发生反射和折射.反射光线与AB边的夹角为60°,折射光线与AB边的夹角为45°,要使折射光线消失,求入射光线绕入射点O转动的角度.
正确答案
(1)C
(2)小于 等于
(3)解析:
C=45°,应该将入射光线顺时针转过15°
解析
(1)共振的条件是驱动力的频率与固有频率相同,此时振幅最大。显然,B摆与A摆摆长最接近,由单摆周期公式可知,摆长越接近,周期与频率就越接近,所以C选项正确。
(2)地球上的物体运动的速度远小于光速,故可忽略观察者速度,由多普勒效应公式可知地面上的人接收到光的频率为:ν'= < ν;所以地面上的人接收到光的频率小于原始频率;由狭义相对论“尺缩效应”可知,沿飞船长度方向以速度u远离地球时,观察到的飞船的长度为
,但宽度不会发生改变。
(3)
C=45°,应该将入射光线顺时针转过15°
考查方向
解题思路
见解析。
易错点
① 共振的条件是驱动力的频率与固有频率相同,此时振幅最大;
② 多普勒效应发生变化的是接受到的频率改变,而非波源的频率发生改变,本题未做考查,但应引起广大考生注意。
知识点
[物理—选修3—4](15分)
23.(9分)如图所示是一个透明圆柱的横截面,其半径为R,折射率是,AB是一条直径,今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体,若一条入射光线经折射后恰经过B点,则这条入射光线到AB的距离是多少?
24.(6分)以下说法正确的有 (填正确答案标号。选对1个得2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.做简谐运动的物体每次通过同一位置时都具有相同的加速度和速度
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.一束光由介质斜射向空气,界面上可能只发生反射现象而没有折射现象
D.水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象,这说明了光是一种波
E.在电场周围不一定存在磁场,在磁场周围不一定存在电场
正确答案
解析
设光线P经C折射后过B点,光路如图所示:
根据折射定律有:
在△OBC中,由几何关系得:α=2β
联立解得:
可得:β=30°,α=60°
所以
考查方向
光的折射定律
解题思路
画出光路图,由折射定律得到入射角与折射角的关系,再根据几何知识求解这条入射光线到AB的距离.
易错点
正确作出光路图,运用几何知识分析入射角与折射角的关系是解题的关键.
正确答案
CDE
解析
A、作简谐运动的物体每次通过同一位置时都具有相同的加速度,而速度有两种方向可能不同,故A错误;
B、横波在传播过程中,波峰上的质点只在自己的平衡附近振动,不向前移动,故B错误;
C、一束光由介质斜射向空气,界面上若发生全反射,只发生反射现象而没有折射现象,故C正确;
D、水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象形成的,说明了光是一种波,故D正确;
E、根据麦克斯韦电磁场理论得知,在变化的电场周围才存在磁场,在变化的磁场周围才存在电场,故E正确.
考查方向
简谐运动的振动图象;简谐运动的描述;全反射;光的干涉;麦克斯韦电磁场理论
解题思路
根据简谐运动的周期性分析物体通过同一位置时加速度和速度是否相同.横波在传播过程中,质点不向前移动.光由介质斜射向空气,界面上可能只发生反射现象而没有折射现象.水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象,这说明了光是一种波.在电场周围不一定存在磁场,在磁场周围不一定存在电场.
易错点
理解麦克斯韦电磁场理论(1)均匀变化的磁场(或电场)产生稳定的电场(或磁场) (2)非均匀变化的磁场(或电场)产生变化的电场(或磁场).
有以下程序: main( ) { unsigned char a,b; a=4|3; b=4&3; printf(“%d %d\n”,a,b(; } 执行后输出结果是( )。
A. 7 0
B.0 7
C.1 1
D.43 0
正确答案
A
解析
暂无解析
35.选做题二
如图所示,一束光线以60o的入射角照射到水平放置的平面镜M上,反射后在上方与平面镜平行的光屏上留下一光点P。现将一块上下表面平行的透明玻璃砖放到平面镜M上(如图中虚线框所示),则从玻璃砖的上表面射入的光线经平面镜反射后再从玻璃砖的上表面射出,打到光屏上的Q点,Q在P点的左侧8cm处,已知玻璃砖对光的折射率为
。求:光在玻璃砖内运动的时间多长?(光在真空中的传播速度c = 3.0×108m/s)
正确答案
光在透明体里的时间
解析
设玻璃砖的厚度为d,光线进入玻璃砖后的折射角为r,由折射定律得…①
由几何关系可知…②
解得:d=1.5cm …③
②设光线射入玻璃砖至平面镜的距离为x,xcos30°=d,…④
所以:⑤
联立以上各式得:
考查方向
光的折射定律
解题思路
由几何关系求出光在透明介质中通过的路程.光在透明介质中的传播速度为v=cn,再求出光在透明体里运动的时间.
易错点
不能正确的作出光路图
知识点
15.光盘是存储信息的一种重要媒介。光盘上的信息通常是通过激光束来读取的.当激光束斜射到盘面上,光线会在通过透明介质面上发生偏折,如图所示(α<β)。下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
16.一个等腰直角三棱镜的截面如图所示,一细束蓝光从AC面的P点沿平行底面AB方向射入棱镜后,经AB 面反射,再从BC面的Q 点射出,且有PQ//AB (图中未画光在棱镜内的光路)。如果将一细束红光仍从P 点沿平行底面AB方向射入三棱镜,则从BC面射出的光线 ( )
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
请考生从给出的3道物理题、3道化学题、2道生物题中每科任选一题做答。
33.【选修3-3】
(1)在将空气压缩装入气瓶的过程中,温度保持不变,外界做了24 kJ的功。现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底,若在此过程中,瓶中空气的质量保持不变,且放出了5 kJ的热量。在上述两个过程中,空气的内能共减小________ kJ,空气________(选填“吸收”或“放出”)的总热量为________kJ。
(2)一活塞将一定质量的理想气体封闭在水平固定放置的气缸内,开始时气体体积为V0,温度为27℃。在活塞上施加压力,将气体体积压缩到2V0/3,温度升高到57℃。设大气压强p0=1.0×105 Pa,活塞与气缸壁摩擦不计。
(1)求此时气体的压强;
(2)保持温度不变,缓慢减小施加在活塞上的压力使气体体积恢复到V0,求此时气体的压强。
34【选修3-4】
(1)关于振动和波动,下列说法正确的是( )
A.单摆做简谐运动的周期与摆球的质量有关
B.部队过桥不能齐步走而要便步走,是为了避免桥梁发生共振现象
C.在波的干涉中,振动加强的质点位移不一定始终最大
D.各种波均会发生偏振现象
E.我们在地球上接收到来自遥远恒星的光波的波长变长,可以判断该星球正在离我们远去
(2)如图所示,一玻璃球体的半径为R,O为球心,AB为直径。来自B点的光线BM在M点射出,出射光线平行于AB,另一光线BN恰好在N点发生全反射。已知∠ABM=30°,求
①玻璃的折射率。
②球心O到BN的距离。
33. 【选修3-3】(15分)
(1)(6分)在将空气压缩装入气瓶的过程中,温度保持不变,外界做了24 kJ的功。现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底,若在此过程中,瓶中空气的质量保持不变,且放出了5 kJ的热量。在上述两个过程中,空气的内能共减小________ kJ,空气________(选填“吸收”或“放出”)的总热量为________kJ。
(2)(9分)一活塞将一定质量的理想气体封闭在水平固定放置的气缸内,开始时气体体积为V0,温度为27℃。在活塞上施加压力,将气体体积压缩到2V0/3,温度升高到57℃。设大气压强p0=1.0×105 Pa,活塞与气缸壁摩擦不计。
(1)求此时气体的压强;
(2)保持温度不变,缓慢减小施加在活塞上的压力使气体体积恢复到V0,求此时气体的压强。34【选修3-4】(15分)
(1)(6分)关于振动和波动,下列说法正确的是(填入正确选项前的字母。选对1个
给3分,选对2个给4分,选对3个给6分;选错1个扣3分,最低得0分)( )
正确答案
13.如图所示为氩离子激光器发出一束绿色和蓝色的激光,入射到光盘面后的折射情况。则下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
一玻璃立方体中心有一点状光源。今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜,以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体。已知该玻璃的折射率为,求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值。
正确答案
解析
如图,考虑从玻璃立方体中心O点发出的一条光线,假设它斜射到玻璃立方体上表面发生折射。根据折射定律有
①
式中,n是玻璃的折射率,入射角等于θ,α是折射角。
现假设A点是上表面面积最小的不透明薄膜边缘上的一点。由题意,在A点刚好发生全发射,故
②
设光线OA在立方体上表面的投影长为RA,由几何关系有
③
式中a为玻璃立方体的边长。由①②③式得
④
由题给数据得
⑤
由题意,上表面所镀的面积最小的不透明薄膜应是半径为RA的圆。所求的镀膜面积与玻璃立方体的表面积S之比为
⑥
由⑤⑥式得
⑦
知识点
在一次讨论中,老师问道:“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源,有人在水面上方同等条件下观测发现,b在水下的像最深,c照亮水面的面积比a的大,关于这三种光在水中的性质,同学们能做出什么判断?”有同学回答如下:
①c光的频率最大 ②a光的传播速度最小
③b光的折射率最大 ④a光的波长比b光的短
根据老师的的假定,以上回答正确的是
正确答案
解析
由视深h′=,知b光的折射率最小,由c光照亮的面积比a的大,知临界角Cc>Ca,由sinC=
,得折射率na>nc,则三种色光的折射率关系为na>nc>nb,③错,故选项B、D错误;由na>nc>nb知三种色光的频率为νa>νc>νb,①错,故选项A错误,则选项C正确。
知识点
选做题
33.一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻波形图如图中的实线所示,此时波刚好传到P点,t=0.6 s时刻,这列波刚好传到Q点,波形如图中的虚线所示,a、b、c、P、Q是介质中的质点,则以下说法正确的是_________。
34.如图所示,直角棱镜ABC置于空气中,∠A=30°,AB边长为2a。一束单色光从D点垂直于BC边射入棱镜,在AC边上的E点恰好发生一次全反射后,从AB边中点F处射出。已知真空中光速为c。求:①棱镜的折射率n;②单色光通过棱镜的时间t。
正确答案
解析
(1)A.由题知,PQ间的距离xPQ=90m-60m=30m,则波速为,故A错误;B.由图可知,波的波长为40m;PQ间的距离xPQ=90m-60m=30m,则波速为:
,则周期为
,故B正确;C.波从P点传到C点需要的时间为
,由图可和此波的振幅为10cm,所以在这段时间内C通过的路程为
,故C错误;D. 从t时刻开始计时,质点a的振动方程为
当y=0,解得
,所以从t=0时刻开始计时,质点a第一次到达平衡位置时,恰好是
这个时刻,故D正确;E. 由图可知,波的波长为40m;PQ间的距离xPQ=90m-60m=30m,则波速为:
,则周期为
,因为波沿x轴正方向传播,画出经0.5s时的波形图,可知质点b、P的位移相同,故E正确;
故本题选:BDE
考查方向
解题思路
由图可知波的波长,由两列波的波形图可得波传播的距离,可得出波速;由波速可知周期,根据时间与周期的关系可得出质点的路程及位移.写出从t时刻开始计时,质点a的振动方程,再求时刻的位移,;画出经0.5s时的波形图,可知质点b、P的位移情况。
易错点
质点振动过程中不随波迁移,质点振动的路程与振幅有关,正确画出某一时刻的波形图来判断质点的位移情况。
正确答案
①②
解析
①在E点恰好发生全反射,临界角:则此玻璃的折射率:
②传播的速度:
光线在玻璃砖中传播的距离:
所用时间:
考查方向
解题思路
①光线在E点发生全反射,入射角等于临界角.由几何知识求出光线进入AC面的折射角,即可由临界角公式,求得折射率.②由
求出光在玻璃中的传播速度,由几何知识求出光在玻璃中传播的路程,即可求解时间t
易错点
根据题目条件准确画了光路图,根据几何关系求光在玻璃中传播的路程。
(1)激光具有相干性好,平行度好、亮度高等特点,在科学技术和日常生活中应用广泛,下面关于激光的叙述正确的是 。
a激光是纵波
b频率相同的激光在不同介质中的波长相同
c两束频率不同的激光能产生干涉现象
d利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
(2)如图甲所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为5.30×m,屏上P点距双缝
和
的路程差为7.95×
m,则在这里出现的应是 (选填“明条纹”或“暗条纹”),现改用波长为6.30×
m的激光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将 (选填“变宽”、“变窄”或“不变”)。
(3)如图乙所示,一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质,经下表面反射后,从上面的A点射出,已知入射角为i,A与O 相距l,介质的折射率为n,试求介质的厚度d。
正确答案
(1)d;
(2)暗条纹;变宽。
(3)
解析
(1)激光是电磁波,为横波,A错;频率相同的激光在不同介质中的波长是不同的,B错;能产生干涉的条件是两列光的频率相同,C错;测定距离就是利用激光的平行度高的特性,D正确。
(2),波程差是半波长的奇数倍,是暗条纹。
,
变大,
变大,变宽。
(3)设折射角为r,折射定律;几何关系
解得
知识点
请从33~35题中选做一道。
33. (1)关于扩散现象,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.温度越高,扩散进行得越快
B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应
C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的
D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生
E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
(2)如图,一粗细均匀的U形管竖直放置,A侧上端封闭,B侧上侧与大气相通,下端开口处开关K关闭,A侧空气柱的长度为l=10.0cm,B侧水银面比A
侧的高h=3.0cm,现将开关K打开,从U形管中放出部分水银,当两侧的高度差
为h1=10.0cm时,将开关K关闭,已知大气压强P0=75.0cmHg。
(ⅰ)求放出部分水银后A侧空气柱的长度
(ⅱ)此后再向B侧注入水银,使A、B两侧的水银达到同一高度,求注入水银在管内的长度
34.(1) 如图,一束光沿半径方向射向一块半圆形玻 璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为θ,经折射后射出a、b两束光线,则( )(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.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
E.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
(2)平衡位置位于原点O的波源发出简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播,P、Q为x轴上的两个点(均位于x轴正向),P与Q的距离 为35cm,此距离介于一倍波长与二倍波长之间,已知波源自t=0时由平衡位置开始向上振动,周期T=1s,振幅A=5cm。当波传到P点时,波源恰好处于波峰位置;此后再经过5s,平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置,求:
(ⅰ)P、Q之间的距离
(ⅱ)从t=0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时,波源在振动过程中通过路程。
35. (1)实物粒子和光都具有波粒二象性,下列事实中突出体现波动性的是( )。(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.电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样
B. β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C.人们利慢中子衍射来研究晶体的结构
D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
E.光电效应实验中,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与入射光的强度无关
(2)滑块a、b沿水平面上同一条直线发生碰撞;碰撞后两者粘在一起运动;经过一段时间后,从光滑路段进入粗糙路段。两者的位置x随时间t变化的图像如图所示。求:
(i)滑块a、b的质量之比;
(ii)整个运动过程中,两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械能之比。
正确答案
33.(1)ACD。选对1个给2分,选对2个给4份,选对3个给5分;每选错1个扣3分,最低得分为0分)
(2)(i)以cmHg为压强单位。设A侧空气柱长度=10.0cm时的压强为p;当两侧水银面的高度差为
=10.0cm时,空气柱的长度为
,压强为
。由玻意耳定律得
①
由力学平衡条件得
②
打开开关K放出水银的过程中,B侧水银面处的压强始终为,而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小,B、A两侧水银面的高度差也随之减小,直至B侧水银面低于A侧水银面
为止。由力学平衡条件有
③
联立①②③式,并代入题给数据得
=12.0cm ④
(ii)当A、B两侧的水银面达到同一高度时,设A侧空气柱的长度为,压强为
。
由玻意耳定律得
⑤
由力学平衡条件有
⑥
联立②⑤⑥式,并代入题给数据得
=10.4cm ⑦
设注入的水银在管内的长度,依题意得
⑧
联立④⑦⑧式,并代入题给数据得
=13.2cm ⑨
34.
(1)ABD
(2)(i)由题意,O、P两点间的距离与波长之间满足
①
波速与波长的关系为
②
在的时间间隔内,波传播的路程为
。由题意有
③
式中,PQ为P、Q间的距离。由①②③式和题给数据,得
PQ=133cm ④
(ii)Q处的质点第一次处于波峰位置时,波源运动的时间为
⑤
波源从平衡位置开始运动,每经过,波源运动的路程为A。2题给条件得
⑥
故时间内,波源运动的路程为
⑦
35.
(1)ACD
(2)(i)设a、b的质量分别为、
,a、b碰撞前的速度为
、
。由题给图像得
①
②
a、 b发生完全非弹性碰撞,碰撞后两滑块的共同速度为。由题给图像得
③
由动量守恒定律得
④
联立①②③④式得
⑤
(ii)由能量守恒得,两滑块因碰撞而损失的机械能力
⑥
由图像可知,两滑块最后停止运动。由动能定理得,两滑块克服摩擦力所做的功为
⑦
联立⑥⑦式,并代入题给数据得
⑧
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
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