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B.(选修3-4试题)

(1)下列说法正确的是______

A.泊松亮斑有力地支持了光的微粒说,杨氏干涉实验有力地支持了光的波动说.

B.从接收到的高频信号中还原出所携带的声音或图象信号的过程称为解调

C.当波源或者接受者相对于介质运动时,接受者往往会发现波的频率发生了变化,这种现象叫多普勒效应.

D.考虑相对论效应,一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比杆静止时的长度小

(2)如图1所示,真空中有一顶角为75°,折射率为n=的三棱镜.欲使光线从棱镜的侧面AB进入,再直接从侧面AC射出,求入射角θ的取值范围为______.

(3)一列向右传播的简谐横波在某时刻的波形图如图2所示.波速大小为0.6m/s,P质点的横坐标x=96cm.求:

①波源O点刚开始振动时的振动方向和波的周期;

②从图中状态为开始时刻,质点P第一次达到波峰时间.

正确答案

(1)A、泊松亮斑是波的衍射现象,证明光具有波动性,泊松亮斑和杨氏干涉都有力地支持了光的波动说.故A错误.

B、解调是从接收到的高频信号中还原出所携带的声音或图象信号的过程.故B正确.

C、当波源或者接受者相互靠近或远离时,接受者会发现波的频率发生了变化,这种现象叫多普勒效应.故C正确.

D、根据相对论效应尺缩效应得知,沿自身长度方向运动的杆,其长度总比杆静止时的长度小.故D正确.

故选BCD

(2)设光恰好在AC面上发生全反射时入射角为θ.

由sinC==,得临界角C=45°

由几何知识得:AB面上折射角r=30°

由折射定律得n=,解得,α=45°

当入射角增大时,光线在AC面的入射角减小,故入射角在45°<θ<90°范围时,光线从棱镜的侧面AB进入,再直接从侧面AC射出.

(3)①波源O点刚开始振动时的振动方向向下,周期T==0.4s

②当图中x=6cm处的波峰状态传到P点时,P点第一次达到波峰,则质点P第一次达到波峰时间:t===1.5s故答案为:

(1)BCD      

(2)45°<θ<90°.

(3)①波源O点刚开始振动时的振动方向向下,周期为0.4s.

②质点P第一次达到波峰时间为1.5s.

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(选修模块3-4)

(1)下列说法中正确的是______.

A.机械波和电磁波都能在真空中传播

B.铁路、民航等安检口使用红外线对行李内物品进行检测

C.根据狭义相对论的原理知,在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的

D.两列波叠加时产生干涉现象,其振动加强区域与减弱区域是稳定不变的

(2)如图1所示是一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,已知波的传播速度v=2m/s,则x=1.5m处质点的振动函数表达式y=______cm,x=2.0m处质点在0-1.5s内通过的路程为______cm.

(3)如图2所示,半圆玻璃砖的半径R=10cm,折射率n=,直径AB与屏幕MN垂直并接触于A点.激光a以入射角i=60°射向玻璃砖圆心O,结果在屏幕MN上出现两光斑,求两光斑之间的距离L.

正确答案

(1)A、机械波必须借助于介质才能传播,在真空中不能传播,而电磁波传播的是电磁场,电磁场本身就是一种物质,不需要借助于其他物质作为媒介传播,真空中也能传播.故A错误.

B、红外线热效应显著,而穿透本领较弱,不能用来安检,铁路、民航等安检口使用x射线线对行李内物品进行检测.故B错误.

C、根据相对论的基本原理得知:在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的.故C正确.

D、两列波发生干涉时,振动加强区域与减弱区域是相互间隔,是稳定不变的.故D正确.

故选CD

(2)由图读出波长λ=2m,由波速公式v=得该波的周期T==s=1s;该波的振幅为A=5cm.

t=0时刻,x=1.5m处质点处于负向最大位移处,它将余弦规律振动,则其振动函数表达式y=-Acost=-5cos2πt(cm)

时间t=1.5s=1.5T,质点在一个周期内通过的路程是四个振幅,则在1.5s时间内x=2m处质点通过的路程为S=1.5×4A=6×5cm=30cm

(3)画出如图

光路图,设折射角为r.

根据折射定律

n=

解得r=30°

根据光的反射定律 反射角β=60°

由几何知识得,两个光斑PQ之间的距离L=PA+AQ=Rtan30°+Rtan60°=cm≈0.23m

故答案为:

(1)CD

(2)-5cos2πt、30  

(3)两个光斑PQ之间的距离为0.23m.

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[物理---选修3-4]

(1)某学习小组在探究三棱镜对光的色散的实验中,用一束含有两种A、B不同颜色的光束以一定的角度从三棱镜的一边射入,并从另一面折射出,如图1所示.由此我们可以知道______.

A.在同种介质中,A光的波长比B光的波长长

B.从空气中以相同的入射角射入同样的介质中,A光的折射角比B光的小

C.A、B两种光在水中的速度一样大

D.A、B两种光从相同的介质入射到空气中,B光先发生全反射

(2)如图2所示的实线是某时刻的波形图象,虚线是经过0.2s时的波形图象.

(1)假定波向左传播,求它传播的可能距离.

(2)若这列波向右传播,求它的最大周期.

(3)假定波速是35m/s,求波的传播方向.

正确答案

(1)A、由图可知,B光的偏折角较大,则其折射率较大,故B光的频率大,在同种介质中,A光的波长比B光的波长长,故A正确;

B、从空气中以相同的入射角射入同样的介质,由折射定律n=可知,A光的折射角比B光的大,故B错误;

C、由v=可知,A光在水中的速度较大,故C错误;

D、由于B光的折射率较大,B光的全反射角较小,AB两种光从相同的介质入射到空气中,逐渐增大入射角,B光先发生全反射,故D正确;

故选AD.

(2)(1)向左传播时,传播的距离为  s=(n+)λ=(4n+3)m(n=0、1、2…)

(2)根据t=(n+)T,得T=(n=0、1、2…)

在所有可能的周期中,当n=0时T最大,故Tmax=0.8s

(3)波在0.2 s内传播的距离s=vt=7m,==1个波长,故波向左传播.

故答案为:

(1)AD

(2)(1)向左传播时传播的距离为s=(4n+3)m(n=0、1、2…).

(2)若这列波向右传播,它的最大周期为0.8s.

(3)波向左传播.

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(1)如图所示,实线是一列简谐横波在t1=0时的波形图,虚线为t2=0.5s时的波形图,已知0<t2-t1<T,t1=0时x=2m处的质点A正向y轴正方向振动.

①质点A的振动周期为______s; ②波的传播方向是______;③波速大小为______m/s.

(2)如图所示,一细光束以45°的入射角从空气射向长方体透明玻璃砖ABCD的上表面E点,折射光线恰好过C点,已知BC=30cm,BE=10cm,求

①此玻璃砖的折射率;

②光束在玻璃砖中传播的时间.

正确答案

(1)根据t1=0时的波形图上x=2m处的质点A正向y轴正方向振动,根据波形的平移法判断得知:波的传播方向沿着x轴的正方向.

已知0<t2-t1<T,则根据波形的平移法得知,波传播的时间t2-t1=T,得到T=4(t2-t1)=4×0.5s=2s.

由图读出波长λ=4m,则波速v==2m/s.

(2)设折射角为θ2,由几何关系得:tanθ2===

则得折射角θ2=30°.

据折射定律得n===

②光在玻璃砖中的速度v=

光束在玻璃砖中传播的时间t===×10-9s=1.63×10-9s

故答案为:

(1)①2;②x轴正方向;③2.

(2)①此玻璃砖的折射率是

②光束在玻璃砖中传播的时间是1.63×10-9s.

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红光在真空中波长为7×10-7m,在玻璃中红光的折射率为1.5.光在真空中的速度C=3×108m/s

(1)红光的频率是多少?(保留2位有效数字)

(2)红光在玻璃中传播的波速是多少?

(3)红光在玻璃中传播的波长是多少?(保留2位有效数字)

正确答案

(1)红光、紫光在真空中的波速.C=3×108m/s

    由v=c=λf得

      f===4.3×1014Hz

  ②由n=得红光在玻璃中波速为

    v==m/s=2×108m/s   

(3)由n===

得到红光在玻璃中传播的波长

  λ==m=4.7×10-7m

答:(1)红光的频率是4.3×1014Hz.

    (2)红光在玻璃中传播的波速是2×108m/s.

    (3)红光在玻璃中传播的波长是4.7×10-7m.

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一般认为激光器发出的是频率为υ的单色光,实际上它的频率并不是真正单一的,激光频率υ是它的中心频率,它所包含的频率范围是Δυ(也称频率宽度)。让单色光照射到薄膜表面,一部分从前表面反射回来(这部分称为甲光),其余的进入薄膜内部,其中的一小部分从薄膜后表面反射回来,并从前表面射出(这部分称为乙光)。甲、乙这两部分光叠加而发生干涉,称为薄膜干涉。乙光与甲光相比,要多在薄膜中传播一小段时间Δt。理论和实践都证明,能观察到明显的干涉现象的条件是Δt的最大值Δtm与Δυ的乘积近似等于1,即只有满足,才会观察到明显的稳定的干涉现象。已知某红宝石激光器发出的激光υ=Hz,它的频率宽度是Δυ=Hz。让这束单色光由空气斜射到折射率n =的液膜表面,射入时与液膜表面成45°角。

(1)求从O点射入薄膜中的光线的传播方向及传播速度;

(2)估算图中所示的情景下,能观察到明显稳定干涉现象的液膜的最大厚度dm

正确答案

解:(1)设从O点射入薄膜中的光线的折射角为r

根据折射定律有

所以折射角为

光在薄膜中的传播速率为 

(2)乙光在薄膜中经过的路程

乙光通过薄膜所用时间

取最大值时,对应的薄膜厚度最大

又因为

所以

解出

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一底面半径为R的半圆柱形透明体的折射率为,横截面如图所示,O表示半圆柱形截面的圆心。一束极窄的光线在横截面内从AOB边上的A点以60°的入射角入射,求:该光线从进入透明体到第一次离开透明体时,共经历的时间(已知真空中的光速为c,;计算结果用R、n、c表示)。

正确答案

解:设此透明物体的临界角为C

依题意,所以

当入射角为时,由

得到折射角:

即此时光线折射后射到圆弧上的C点,在C点的入射角为60°,大于临界角,会发生全反射往后光线水平反射至圆弧上的D点并在D点发生全反射,再反射至B点,从B点第一次射出

在透明体内的路径长为:s=3R  

光在透明体内的速度

经历的时间  

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[物理—选修3—5](15分)

(1)(5分)下列说法正确的是      

(2)(10分)有一玻璃球冠,右侧面镀银,光源S就在其对称轴上,如图21所示。从光源S发出的一束光射到球面上,其中一部分光经球面反射后恰能竖直向上传播,另一部分光折入玻璃球冠内,经右侧镀银面第一次反射恰能沿原路返回。若球面半径为R,玻璃折射率为,求光源S与球冠顶点M之间的距离SM为多大?

正确答案

(1)AD

(2)

(1)AD(全选对得5分,选对但不全得3分,有选错得0分)

(2)(10分)解:如图所示,            (2分)

                                          (1分)  

                                     (1分)

可得:°,    °                 (2分)

°

°                                (2分)

                                 

                 (2分)

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如图所示,一束光线以60°的入射角射到一水平放置的平面镜上,反射后在上方与平面镜平行的光屏上留下一光点P,现在将一块上下两面平行的透明体平放在平面镜上,则进入透明体的光线经平面镜反射后再从透明体的上表面射出,打在光屏上的P′点,与原来相比向左平移了3.46 cm,若透明体对光的折射率为。求光在透明体里运动的时间。

正确答案

2×10-10 s

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玻璃棱镜ABCD可以看成是由如图所示的ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成,一束从AD面入射频率5.3×1014Hz的单色细光束在棱镜中的折射光线ab与AD面的夹角α=60°,已知光在真空的速度c=3×108m / s,玻璃的折射率n=1.5。求:

(1)这束入射光线的入射角的正弦值为多少?

(2)光在棱镜中的波长是多大?

(3)该束光线第一次从CD面出射时的折射角正弦值为多少?

正确答案

解:(1)设光在AD面的入射角、折射角分别为i、r

r=30°,根据n=,得sini=nsinr=0.75,i=arcsin0.75

(2)

(3)光路如图所示,ab光线在AB面的人射角为45°

设玻璃的临界角为c,则sinC==0.67

sin45°>0.67,因此光线ab在AB面会发生全反射

光线在CD面的入射角r'=r=30°

根据,光线CD面的出射光线与法线的夹角

下一知识点 : 全反射:光导纤维
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