2020版高考物理二轮复习 第一部分 专题复习训练 8-16 选修3-4真题对点练（含解析）

选修341(2018年高考课标全国卷)(1)如图81617，ABC为一玻璃三棱镜的横截面，A30.一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60，则玻璃对红光的折射率为_若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射角_(填“小于”“等于”或“大于”)60.图81617(2)一列简谐横波在t s时的波形图如图81618(a)所示，P、Q是介质中的两个质点图81618(b)是质点Q的振动图象求：图81618()波速及波的传播方向；()质点Q的平衡位置的x坐标解析：(1)根据光路的可逆性，在AC面，入射角为60时，折射角为30.根据光的折射定律有n.玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，沿同一路径入射时，r角仍为30不变，对应的i角变大因此折射角大于60.(2)()由图(a)可以看出，该波的波长为36 cm由图(b)可以看出，周期为T2 s波速为v18 cm/s由图(b)知，当t s时，Q点向上运动，结合图(a)可得，波沿x轴负方向传播()设质点P、Q平衡位置的x坐标分别为xP、xQ.由图(a)知，x0处yAsin(30)，因此xP3 cm由图(b)知，在t0时Q点处于平衡位置，经t s，其振动状态向x轴负方向传播至P点处，由此及式有xQxPvt6 cm由式得，质点Q的平衡位置的x坐标为xQ9 cm答案：(1)大于(2)()18 cm/s沿x轴负方向传播()9 cm2(2018年高考课标全国卷)(1)声波在空气中的传播速度为340 m/s，在钢铁中的传播速度为4 900 m/s.一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.00 s桥的长度为_ m若该声波在空气中的波长为，则它在钢铁中的波长为的_倍图81619(2)如图81619所示，ABC是一直角三棱镜的横截面，A90，B60.一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点不计多次反射()求出射光相对于D点的入射光的偏角；()为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？解析：(1)设声波在钢铁中的传播时间为t，由Lvt知，340(t1.00)4 900t，解得t s，代入Lvt中解得桥长L365 m声波在传播过程中频率不变，根据vf知，声波在钢铁中的波长.(2)()光路及相关量如图81620所示，光线在BC面上折射，由折射定律有图81620sini1nsinr1式中，n为棱镜的折射率，i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角光线在AC面上发生全反射，由反射定律有i2r2式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角光线在AB面上发生折射，由折射定律有nsini3sinr3式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角由几何关系得i2r260，r1i330F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为(r1i1)(180i2r2)(r3i3)由式得60()光线在AC面上发生全反射，光线在AB面上不发生全反射，有nsini2nsinCnsini3式中C是全反射临界角，满足nsinC1由式知，棱镜的折射率n的取值范围应为n2答案：(1)365(2)()60()n23(2018年高考课标全国卷)(1)(多选)如图81621一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t0和t0.20 s时的波形分别如图81621线和虚线所示已知该波的周期T0.20 s下列说法正确的是_图81621A波速为0.40 m/sB波长为0.08 mCx0.08 m的质点在t0.70 s时位于波谷Dx0.08 m的质点在t0.12 s时位于波谷E若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s，则它在该介质中的波长为0.32 m图81622(2)如图81622所示，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“”(图中O点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上D位于AB边上，过D点做AC边的垂线交AC于F.该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过O点做AB边的垂线交直线DF于E；DE2 cm，EF1 cm.求三棱镜的折射率(不考虑光线在三棱镜中的反射)解析：(1)因周期T0.20 s，故波在t0.20 s内传播的距离小于波长，由yx图象可知传播距离x0.08 m，故波速v0.40 m/s，A对由yx图象可知波长0.16 m，B错由v得，波的周期T0.4 s，根据振动与波动的关系知t0时，x0.08 m的质点沿y方向振动，t0.7 s1T，故此时该质点位于波谷；因为T0.12 s，此时质点在x轴上方沿y方向振动，C对，D错根据vT得波速变为0.80 m/s时波长0.32 m，E对图81623(2)过D点作AB边的法线NN，连接OD，则ODN为O点发出的光线在D点的入射角；设该光线在D点的折射角为，如图81623所示根据折射定律有nsinsin式中n为三棱镜的折射率由几何关系可知60EOF30在OEF中有EFOEsinEOF由式和题给条件得OE2 cm根据题给条件可知，OED为等腰三角形，有30由式得n答案：(1)ACE(2)4(2017年高考课标全国卷)如图81624(a)，在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0，4)和S2(0，2)两波源的振动图线分别如图81624(b)和图81624(c)所示两列波的波速均为1.00 m/s.两列波从波源传播到点A(8，2)的路程差为_m，两列波引起的点B(4，1)处质点的振动相互_(选填“加强”或“减弱”)，点C(0，0.5)处质点的振动相互_(选填“加强”或“减弱”)图81624解析：点波源S1(0，4)的振动形式传播到点A(8，2)的路程为L110 m，点波源S2(0，2)的振动形式传播到点A(8，2)的路程为L28 m，两列波从波源传播到点A(8，2)的路程差为LL1L22 m由于两列波的波源到点B(4，1)的路程相等，路程差为零，且t0时两列波的波源的振动方向相反，所以两列波到达点B时振动方向相反，引起的点B处质点的振动相互减弱；由振动图线可知，波动周期为T2 s，波长vT2 m由于两列波的波源到点C(0，0.5)的路程分别为3.5 m和2.5 m，路程差为1 m，而t0时两列波的波源的振动方向相反，所以两列波到达点C时振动方向相同，引起的点C处质点的振动相互加强答案：2减弱加强5(2019年高考课标全国卷)(多选)一简谐横波沿x轴正方向传播，在t时刻，该波的波形图如图81625(a)所示，P、Q是介质中的两个质点图81625(b)表示介质中某质点的振动图象下列说法正确的是()图81625A质点Q的振动图象与图(b)相同B在t0时刻，质点P的速率比质点Q的大C在t0时刻，质点P的加速度的大小比质点Q的大D平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图(b)所示E在t0时刻，质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大解析：A.由图(b)可知，在t时刻，质点正在向y轴负方向振动，而从图(a)可知，质点Q在t正在向y轴正方向运动，故A错误；B.由t的波形图推知，t0时刻，质点P正位于波谷，速率为零；质点Q正在平衡位置，故在t0时刻，质点P的速率小于质点Q，故B错误；C.t0时刻，质点P正位于波谷，具有沿y轴正方向最大加速度，质点Q在平衡位置，加速度为零，故C正确；D.t0时刻，平衡位置在坐标原点处的质点，正处于平衡位置，沿y轴正方向运动，跟(b)图吻合，故D正确；E.t0时刻，质点P正位于波谷，偏离平衡位置位移最大，质点Q在平衡位置，偏离平衡位置位移为零，故E正确故本题选CDE.答案：CDE6(2019年高考课标全国卷)如图81626所示，一般帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m距水面4 m的湖底P点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53(取sin530.8)已知水的折射率为.图81626(1)求桅杆到P点的水平距离；(2)船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45时，从水面射出后仍照射在桅杆顶端，求船行驶的距离解：(1)设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1，到P点的水平距离为x2，桅杆高度为h1，P点处水深为h2；激光束在水中与竖直方向的夹角为，由几何关系有tan53tan由折射定律有：sin53nsin设桅杆到P点的水平距离为x则xx1x2联立方程并代入数据得：x7 m(2)设激光束在水中与竖直方向的夹角为45时，从水面出射的方向与竖直方向夹角为i由折射定律有：sininsin45设船向左行驶的距离为x，此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1，到P点的水平距离为x2，则：x1x2xxtanitan45联立方程并代入数据得：x(63) m5.5 m7(2019年高考课标全国卷)如图81627所示，长为l的细绳下方悬挂一小球a.绳的另一端固定在天花板上O点处，在O点正下方l的O处有一固定细铁钉将小球向右拉开，使细绳与竖直方向成一小角度(约为2)后由静止释放，并从释放时开始计时当小球a摆至最低位置时，细绳会受到铁钉的阻挡设小球相对于其平衡位置的水平位移为x，向右为正下列图象中，能描述小球在开始一个周期内的xt关系的是_图81627 A B C D解析：由单摆的周期公式T2可知，小球在钉子右侧时，振动周期为在左侧时振动周期的2倍，所以B、D项错误。由机械能守恒定律可知，小球在左、右最大位移处距离最低点的高度相同，但由于摆长不同，所以小球在左、右两侧摆动时相对平衡位置的最大水平位移不同，当小球在右侧摆动时，最大水平位移较大，故A项正确答案：A8(2019年高考课标全国卷)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹回答下列问题：图81628(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可_；A将单缝向双缝靠近B将屏向靠近双缝的方向移动C将屏向远离双缝的方向移动D使用间距更小的双缝(2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为x，则单色光的波长_；(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm.则所测单色光的波长为_nm(结果保留3位有效数字)解析：(1)由x，因x越小，目镜中观察得条纹数越多，故B符合题意；(2)由， ；(3)6.3103 m630 nm.答案：(1)B(2)(3)6309(2019年高考课标全国卷)(多选)水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源两波源发出的波在水面上相遇在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样关于两列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法正确的是_A不同质点的振幅都相同B不同质点振动的频率都相同C不同质点振动的相位都相同D不同质点振动的周期都与振动片的周期相同E同一质点处，两列波的相位差不随时间变化解析：在波的干涉实验中，质点在振动加强区的振幅是两列波振幅之和，质点在振动减弱区的振幅是两列波振幅之差，A项错误；没波的传播方向上，波不停地向外传播，故各质点的相位不都相同，C项错误两波源振动频率相同，其他各质点均做受迫振动，故频率均与振源频率相同，周期均与振动片的周期相同，B、D项正确；同一质点到两波源的距离确定，故波程差恒定，即相位差保持不变，E正确答案：BDE10(2019年高考课标全国卷)如图81629所示，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，A90，B30.一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜，然后垂直于AC边射出图81629(1)求棱镜的折射率；(2)保持AB边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到BC边上恰好有光线射出求此时AB边上入射角的正弦解：(1)光路图及相关量如图81630所示光束在AB边上折射，由折射定律得图81630n式中n是棱镜的折射率由几何关系可知60由几何关系和反射定律得B联立式，并代入i60得n(2)设改变后的入射角为i，折射角为，由折射定律得n依题意，光束在BC边上的入射角为全反射的临界角C，且sinC由几何关系得C30由式得入射角的正弦为sini- 13 -