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题型:简答题
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简答题 · 12 分

麦克斯韦在1865年发表的《电磁场的动力学理论》一文中揭示了电、磁现象与光的内在联系及统一性,即光是电磁波。

(1)一单色光波在折射率为1.5的介质中传播,某时刻电场横波图象如图甲所示,求该光波的频率。

(2)图乙表示两面平行玻璃砖的截面图,一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上,a、b是其中的两条平行光线,光线a在玻璃砖中的光路已给出,画出光线b从玻璃砖中首次出射的光路图,并标出出射光线与界面法线夹角的度数。

正确答案

见解析。

解析

(1)设光在介质中的传播速度为v,波长为λ,频率为f,则

联立得

从波形图上读出波长λ=4×10-7m,代入数据解得f=5×1014Hz

(2)光路图如图所示:

知识点

波的图象光的反和折射全反射
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

A、B两列简谐横波均沿x轴正向传播,在某时刻的他们的波形分别如图甲、乙所示,经过时间t(t小于A波的周期TA),这两列简谐横波的波形分别变为图丙、丁所示,则A、B两列波的波速vA、vB之比不可能是

A1∶1

B1∶2

C1∶3

D3∶1

正确答案

D

解析

知识点

波的图象波长、频率和波速的关系
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

P、Q、M是某弹性绳上的三个质点,沿绳建立x坐标轴。一简谐横波正在沿x轴的正方向传播,振源的周期为0.4s。在t=0时刻的波形如图所示,则在t=0.2s时

A质点P处于波谷

B质点P处于平衡位置且向上运动

C质点Q处于波峰

D质点M处于平衡位置且向上运动

正确答案

B

解析

知识点

波的形成和传播波的图象
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

一列简谐横波沿直线传播,该直线上平衡位置相距9m的a、b两质点的振动图象如图所示,下列描述该波的图象可能正确的是

A

B

C

D

正确答案

A,C

解析

本题考察机械波的图象及多解性。a、b两点之间的波形图“余数”可以为解析图中蓝色和红色两种形式。

知识点

简谐运动的振动图象波的图象
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

如图3所示,在原点O处的质点(波源)做简谐运动,产生沿 x 轴正方向传播的简谐波,波速 v=400m/s。为了接收这列波,在 x=400m 处设有一接收器(图中未标出)。已知 t=0 时,波源的振动刚好传播到 x=40m 处,则下列说法中正确的是 (   )

A波源振动的周期为 20s

Bx=40m 处的质点在 t=0.5s 时位移最大

C接收器在 t=1.0s 时才能接收到此波

D若波源向 x 轴负方向移动,则在其移动过程中接收器接收到的波的频率将小于20Hz

正确答案

D

解析

知识点

波的形成和传播波的图象
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

16.简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播,波速为v 。若某时刻在波的传播方向上,位于平衡位置的两质点A.b相距为s,A.b之间只存在一个波谷,则从该时刻起,下列四副波形中质点a最早到达波谷的是( )

A

B

C

D

正确答案

D

解析

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知识点

波的图象
1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

10.[选修3-3]

(1)某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的,且车胎体积增大.若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体,那么(   )

A.外界对胎内气体做功,气体内能减小    

B.外界对胎内气体做功,气体内能增大

C.胎内气体对外界做功,内能减小      

D.胎内气体对外界做功,内能增大

(2)北方某地的冬天室外气温很低,吹出的肥皂泡会很快冻结.若刚吹出时肥皂泡内气体温度为,压强为,肥皂泡冻住后泡内气体温度降为.整个过程中泡内气体视为理想气体,不计体积和质量变化,大气压强为.求冻结后肥皂膜内外气体的压强差。

11.[选修3-4]

(1)虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的,可利用白光照射玻璃球来说明.两束平行白光照射到透明玻璃球后,在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带,光路如题11图1所示.M 、N、P、Q点的颜色分别为

A.紫、红、红、紫    

B.红、紫、红、紫    

C.红、紫、紫、红   

D.紫、红、紫、红

(2)题11图2为一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形图,质点P的振动周期为0.4s,求该波的波速并判断P点此时的振动方向。

正确答案

10.(1)D

(2)压强差:

11.(1)A

(2)该波的波速:2.5m/s   P点此时的震动方向:沿y轴正向

解析

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知识点

波的图象光的反和折射全反射
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

3.图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,a、b两质点的横坐标分别为,图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象,下列说法正确的是(   )

A该波沿+x方向传播,波速为1m/s

B质点a经过4s振动的路程为4m

C此时刻质点a的速度沿+y方向

D质点a在t=2s时速度为零

正确答案

D

解析

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知识点

波的图象波长、频率和波速的关系
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题型:简答题
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简答题 · 24 分

选考题:请考生在15、16、17三题中任选二题作答,如果多做,则按所做题的一、二题计分。

15.模块3-3试题

(1)已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R,空气平均摩尔质量为M,阿伏伽德罗常数为,地面大气压强为,重力加速度大小为g。由此可以估算得,地球大气层空气分子总数为(        ),空气分子之间的平均距离为(         )。

(2)如图,一底面积为S、内壁光滑的圆柱形容器竖直放置在水平地面上,开口向上,内有两个质量均为m的相同活塞A和B ;在A与B之间、B与容器底面之间分别封有一定量的同样的理想气体,平衡时体积均为V。已知容器内气体温度始终不变,重力加速度大小为g,外界大气压强为。现假设活塞B发生缓慢漏气,致使B最终与容器底面接触。求活塞A移动的距离。

16.模块3-4试题。

(1)一列沿x轴正方向传播的简谱横波在t=0时刻的波形如图所示,质点P的x坐标为3m.。已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s。下列说法正确的是(       )(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得3分,选3个得4分;每选错1个扣2分,最低得分为0分)。

A. 波速为4m/s

B. 波的频率为1.25Hz

C. x坐标为15m的质点在t=0.2s时恰好位于波谷

D. x的坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰

E.当质点P位于波峰时,x坐标为17m的质点恰好位于波谷

(2)一半径为R的半圆形玻璃砖,横截面如图所示。已知玻璃的全反射临界角r(r<)。与玻璃砖的底平面成()角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上。经柱面折射后,有部分光(包括与柱面相切的入射光)能直接从玻璃砖底面射出。若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光,求底面透光部分的宽度。

17.模块3-5试题

(1)氢原子基态的能量为。大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发出的所有光子中,频率最大的光子能量为0.96,频率最小的光子的能量为(      ) eV(保留2位有效数字),这些光子可具有(      )种不同的频率。

(2)运动的原子核放出粒子后变成静止的原子核Y。已知X、Y和粒子的质量分别是M、,真空中的光速为c,粒子的速度远小于光速。求反应后与反应前的总动能之差以及粒子的动能。

正确答案

15.(1);(2)

试题解析:(1)设大气层中气体的质量为m,由大气压强产生,,即:,分子数,假设每个分子占据一个小立方体,各小立方体紧密排列,则小立方体边长即为空气分子平均间距,设为a,大气层中气体总体积为V,,而,所以

(2)A与B之间、B与容器底面之间的气体压强分别为,在漏气前,对A分析有,对B有,B最终与容器底面接触后,AB间的压强为P,气体体积为,则有,因为温度失重不变,对于混合气体有,漏气前A距离底面的高度为,漏气后A距离底面的高度为联立可得

16.(1)BDE;(2)

试题解析:(1)任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s,则,解得,从图像中可知,所以根据公式,故A错误;根据公式可得波的频率为1.25Hz,B正确;x坐标为15m的质点和x坐标为3m的质点相隔12m,为波长的整数倍,即两质点为同相点,而x坐标为3m的质点经过t=0.2s即四分之一周期振动到平衡位置,所以x坐标为15m的质点在t=0.2s时振动到平衡位置,C错误;x的坐标为22m的质点和x的坐标为2m的质点为同相点,x的坐标为2m的质点经过t=0.2s即四分之一周期恰好位于波峰,故x的坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰,D正确;当质点P位于波峰时,经过了半个周期,而x坐标为17m的质点和x坐标为1m的质点为同相点,经过半个周期x坐标为1m的质点恰好位于波谷,E正确;

(2)光路图如图所示,沿半径方向射入玻璃砖的光线,即光线①射到MN上时,根据几何知识入射角恰好等于临界角,即恰好在圆心O处发生全反射,光线①左侧的光线,经球面折射后,射到MN上的角一定大于临界角,即在MN上发生全反射,不能射出,光线①右侧的光线射到MN上的角小于临界角,可以射出,如图光线③与球面相切,入射角,从MN上垂直射出,根据折射定律可得,根据全反射定律,两式联立解得,根据几何知识,底面透光部分的宽度

17.(1),10;(2)

试题解析:(1)频率最小的光子是从跃迁,即频率最小的光子的能量为,频率最大的光子能量为0.96,即,解得,从能级开始,共有,10种不同频率的光子。

(2)反应后由于存在质量亏损,所以反应前后总动能之差等于质量亏损而释放出的能量,故根据爱因斯坦质能方程可得 ①反应过程中三个粒子组成的系统动量守恒,故有,②联立①②可得

解析

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知识点

波的图象物质是由大量分子组成的氢原子的能级公式和跃迁
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

15.周期为 2.0s 的简谐横波沿 x 轴传播,该波在某时刻的图像如图所示,此时质点 P 沿 y 轴负方向运动,则该波(    )

A沿 x 轴正方向传播,波速v = 20 m/s

B沿 x 轴正方向传播,波速v =10 m/s

C沿 x 轴负方向传播,波速v =20 m/s

D沿 x 轴负方向传播,波速v =10 m/s

正确答案

B

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知识点

波的图象波长、频率和波速的关系
下一知识点 : 波长、频率和波速的关系
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