2021届高考物理二轮复习专题十四选修3-4 机械波 光专题训练

专题十四选修 3-4专题训练 (十四)一、选择题1(多选 )(2020 江苏 )电磁波广泛应用在现代医疗中下列属于电磁波应用的医 用器械有 ( )A杀菌用的紫外灯B拍胸片的 X 光机C治疗咽喉炎的超声波雾化器D检查血流情况的“彩超”机2(多选 )(2020 杭州模拟)下列说法正确的是( )A戴上特制眼镜看 3D 电影有立体感是利用了光的偏振原理B雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的折射现象C激光全息照相时利用了激光相干性好的特性D激光照到 VCD 机、CD 机或计算机的光盘上，可以读取盘上的信息是利用 激光平行度好的特性3(2020 西藏二模 )如图为一列简谐横波在 t0.1 s 时刻的波形图，已知该波沿 x 轴正方向传播，波速 v20 m/s，则质点 P 的振动图象为 ( )4(多选 )(2020 天津一模)如图中坐标原点处的质点 O 为一简谐波的波源，当 t 0 时，质点 O 从平衡位置开始振动，波沿 x 轴向两侧传播，P 质点的平衡位置1 2 2 2 1 在 12 m 之间， Q 质点的平衡位置在 23 m 之间t 2 s 时刻波形第一次如 图所示，此时质点 P、Q 到平衡位置的距离相等，则 ( )A波源 O 的初始振动方向是从平衡位置沿 y 轴向上B从 t 2.5 s 开始计时，质点 P 比 Q 先回到平衡位置C当 t 2.5 s 时，P、Q 两质点的速度方向相同D当 t 2.5 s 时，P、Q 两质点的加速度方向相同5(2020 山东二模 )光刻机是生产大规模集成电路的核心设备，光刻机的曝光波 长越短，分辨率越高“浸没式光刻”是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加 入浸没液体，从而减小曝光波长、提高分辨率的技术如图所示，若浸没液体 的折射率为 1.44，当不加液体时光刻胶的曝光波长为 193 nm ，则加上液体时光 刻胶的曝光波长变为( )A161 nmC93 nmB134 nmD65 nm6(多选 )(2020 安徽二模 )如图所示，在某均匀介质中的一条直线上有两个波源 A、B，相距 6 m，C 点在 A、B 的中间位置t0 时，A、B 以相同的频率开始 振动，且都只振动一个周期，振幅也相同，图甲为 A 的振动图象，乙为 B 的振 动图象 t 0.3 s 时，A 产生的向右传播的波与 B 产生的向左传播的波在 C 点 相遇，则下列说法正确的是 ( )A两列波的频率都是 0.2 HzB两列波在 A、B 间的传播速度大小为 10 m/s1 21 21 2 1 1 21 21 21 2C两列波的波长都是 4 mD在两列波相遇过程中，中点 C 为振动减弱点7.(2020 山东 )双缝干涉实验装置的截面图如图所示光源S 到 S 、S 的距离相等， O 点为 S 、S 连线中垂线与光屏的交点光源 S 发出的波长为 的光，经 S 出射后垂直穿过玻璃片传播到 O 点，经 S 出射后直接传播到 O 点，由 S 到 O 点与由 S2到 O 点，光传播的时间差为 t.玻璃片厚度为 10，玻璃对该波长光的折射率 为 1.5，空气中光速为 c，不计光在玻璃片内的反射以下判断正确的是 ( )A t5cB t152cC t10cD t15c8.(多选 )(2020 山东三模 )O O 是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A、B 是关于 O O 轴等距且平行的两束不同单色细光束，两束光从玻璃体右方射出后的光路如图所示， MN 是垂直于 O O放置的光屏，沿 O O 方向不断左右移动光屏，可在屏上得到一个光斑 P.下列说 法正确的是 ( )AA 光的光子能量较大B在真空中， A 光的波长较长C在真空中， A 光的传播速度较大D光从玻璃体中射出时， A 光的临界角大于 B 光的临界角9(多选 )(2020 哈尔滨模拟 )沿 x 轴传播的简谐横波上有平衡位置相距 4 m 的两 点 P、Q，如图甲、乙分别是 P、Q 两质点的振动图象已知波长大于 2 m，这 列波可能的波速为( )40A. m/s3B.4011m/sC8 m/sD24 m/s10.(2020 浙江二模 )如图所示， abc 是一块用折射率 n2 的玻n 璃制成的透明体的横截面， ab 是半径为 R 的圆弧，ac 边垂直于 bc 边，aOc 60.当一束平行光垂直照到 ac 上时，ab 的外表面只有一部分有光线穿出， 则穿出光线部分的弧长为 ( )RA.12B.R6RC.4RD.311.(多选 )(2020 浙江模拟 )如图所示为宽度为 d，折射率为 n 的 足够大平行玻璃砖，其下表面镀有特殊的镀层，距离上表面 l 位置有一光源 P，PQ 与上下表面垂直以入射角 射入玻璃 上表面，经过上表面和下表面多次反射并从上表面出射后在PQ 上生成多个像其中第一次被下表面反射并出射所生成的像最明亮，称之为主像则( ) 2dcos A主像到上表面的距离为 l n2sin2B上表面出射的所有光线的反向延长线与 PQ 的交点间距相等C增大至一定值时经下表面反射的光线不会从上表面出射 2dD沿 PQ 方向看到的主像到上表面的距离为 l 二、实验题12现有毛玻璃屏 A、双缝 B、白光光源 C、单缝 D 和透红光的滤光片 E 等光 学元件，要把它们放在图 1 所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红 光的波长(1)将白光光源 C 放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示 各光学元件的字母排列顺序应为 C、_、A.(2)本实验的步骤有：取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照 亮；按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；用米尺测量双缝到屏的距离；用测量头 (其读数方法同螺旋测微器 )测量数条亮条纹间的距离在操作步骤时还应注意 _和_ (3)将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第 1 条亮 条纹，此时手轮上的示数如图 2 所示然后同方向转动测量头，使分划板中心 刻线与第 6 条亮条纹中心对齐，记下此时图 3 中手轮上的示数_mm，求得相邻亮纹的间距x 为_ mm.(4)已知双缝间距 d 为 2.0104m，测得双缝到屏的距离 l 为 0.700 m，由计算式_，求得所测红光波长为_nm.三、计算题13(2020 江苏)国际宇航联合会将 2020 年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四 号”任务团队“嫦娥四号”任务创造了多项世界第一在探月任务中，“玉兔 二号”月球车朝正下方发射一束频率为 f 的电磁波，该电磁波分别在月壤层的 上、下表面被反射回来，反射波回到“玉兔二号”的时间差为t.已知电磁波在 月壤层中传播的波长为 ，求该月壤层的厚度 d.14.(2020 课标全国 ) 如图，一折射率为 3 的材料制作的三棱镜，其横截面为直角三角形 ABC，A90，B30.一束平行光平行于 BC 边从 AB 边射入棱镜，不计光线在棱镜内的多次反射，求 AC 边与 BC 边上有光出射区域的长度的比值T 2 参考解析答案1 答案解析AB紫外灯的频率高，能量强，所以用于杀菌，属于电磁波的应用，A 项正确；X 光的穿透能力较强，所以用于拍胸片，属于电磁波的应用，B 项正确；超声波雾化器是超声波的应用，与电磁波无关，C 项错误；彩超属于超声波的应用，与 电磁波无关，D 项错误故选 A、B 两项2 答案解析ACD戴上特制的眼镜观看 3D 电影产生立体视觉，是利用光的偏振现象，在两只眼睛中产生的视觉差，故 A 项正确；雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的薄膜干涉造成的，故 B 项错误；激光全息照相利用了激光的频率相同的特点，进行叠加干涉而形成的，故 C 项正确；用激光读取光盘上记录的信息是利用激光平行度好的特点，故 D 项正确故选 A、C、D 三项3 答案解析D根据 v ，可知振动周期 T0.2 s，A、C 两项错误；由于波沿 x 轴正方向传播，因此在 t0.1 s 时刻，P 点通过平衡位置向 y 轴正方向运动，因此 D 项 正确，B 项错误故选 D 项4 答案解析BD据题意可知，t12 s 时刻刚传到 x4 m 处，根据 x4 m 处质点沿 y 轴向下振动，则波源起振的方向也沿 y 轴向下，故 A 项错误；由波形图可知，2 s内分别向左、右方向传播了一个波形，则周期为 2 s ，在 t 2.5 s 时，即由图示的位置再过 0.25 个周期，此时质点 P 在 y 轴上方，向下运动，质点 Q 在 y 轴上方，向上运动，所以质点 P 比 Q 先回到平衡位置，故 B 项正确；在 2.5 s 时，质v cv c 1930 0f n c n 1.441 T x 3c 10 10 5n v c cA BA B1 点 P 在 y 轴上方，向下运动，质点 Q 在 y 轴上方，向上运动，故两质点的速度方向相反，加速度方向相同，故 C 项错误，D 项正确故选 B、D 两项5 答案解析B加上液体时光刻胶的曝光波长 ，光在液体中的传播速度为 v ，不 f n加液体时 c0f，联立得 nm134 nm，故 B 项正确，A、 C、D 三项错误故选 B 项6 答案解析BD由图可知，两列波的周期均为 T0.2 s，则频率都是 f 5 Hz，A 项错误；在 0.3 s 的时间内两列波各传播 3 m，则波速为 v t 0.3m/s10 m/s，B项正确；两列波的波长都是 vT100.2 m2 m，C 项错误；因两列波起振的方向相反，可知在两列波相遇过程中，中点 C 为振动减弱点，D 项正确故 选 B、D 两项7 答案解析8 答案解析A光在玻璃中的传播速度为 v 可知时间差t ，故选 A 项 BD光线通过玻璃体后，A 光的偏折程度比 B 光的小，则该玻璃体对 A 光的折射率比对 B 光的折射率小，即 n n ，而折射率越大，光的频率越高 2 m，所以 n0，1；当 n0 时， 16 m，v 40 m/s；当 n1 时， 3m，v28 m/s.若波由 Q 向 P 传播， P 点比 Q 点晚振动的时间tnT T(n0，1，2，3)，所以 P、Q 的距离为s n (n0，1，2，3)，则波长4为 4s4n3164n3m(n0，1，2，3)，因为波长 2 m，所以 n0，1.当16 40 16 40n0 时 3 m，v3 m/s，当 n1 时 4 m，v4 m故 选 A、C 两项10 答案B解析由题意作出光路图如图所示，设光的临界角为 C ，则有sinC ，解得 C30，如图，在 30时，均发生全反射，图中 d 点为入射角等于临界角的临界点，所以只有 bd 部分有光透射出，所以有光射出部分的圆弧对应的圆心角也是 30，对应圆弧的长度为 lR，故 A、C、D 三项错误， B 项正确故选 B 项611 答案ABD303602R解析如图，主像位置为 O，设折射角为，则有 nsin，根据sin几何关系可知，主像到上表面的距离 D2dtanltancos，将sin 2dn d l折射率关系代入解得 D l2dcos n2sin2，故 A 项正确；因为每次成像在上表面均向左移动距离 2dtan，故根据几何关系可知，上表面出射的所有光线的反向延长线与 PQ 的交点间距相等，故 B 项正确；根据光路可逆性可知，光线不会在上表面发生全反射，故 C 项错误；沿 PQ 方向时，即 0，所以看到的主像到上表面的距离为l ，故 D 项正确故选 A、B、D 三项12 答案(1)E、D、B(2)放置单缝、双缝时，必须使缝平行 (3)13.870 2.310单缝、双缝间的距离要适当(4)dxl660解析(1)滤光片 E 可以得到红色单色光，单缝 D 是获取线光源，双缝 B 是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏 A 上所以排列顺序为：C、E、D、B、A.(2)在操作步骤时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间的距离要适当；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴 线上(3)测量头的读数应该先读整数刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可动刻度，图 3 读数为 13.870 mm，图 2 读数为 2.320 mm，所以相邻亮条纹间距 x13.8702.3205mm2.310 mm.l dx(4)由条纹间距离公式 x 得：代入数值得：6.6107m660 nm.13 答案ft2解析电磁波的在土壤中传播速度满足 vff1 2 1 2 2 2 2 A根据题意可知 2dv t解得土壤厚度为 d t.214 答案解析2如图 1 所示，设从 D 点入射的光线经折射后恰好射向 C 点，光在 AB 边上的入射角为 ，折射角为 .由折射定律有 sin nsin ，设从 DB 范围入射的光折射后在 BC 边上的入射角为 ，由几何关系有 30 ，代入题中数据解得 30，60，nsin1.所以从 DB 范围入射的光折射后在 BC 边上发生全反射，反射光线垂直射到 AC边，AC 边上全部有光射出设从 AD 范围入射的光折射后在 AC 边上的入射角 为 ，如图 2 所示由几何关系可知 90根据已知条件可知 nsin1即从 AD 范围入射的光折射后在 AC 边上发生全反射，反射光线垂直射到 BC 边上设 BC 边上有光线射出的部分为 CF，由几何关系得 CF ACsin30 AC 边与 BC 边有光射出区域的长度比值为CF2.