11-19年高考物理真题分专题汇编之专题114b.选修模块3-4(下).pdf
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1、第第 114b 节节 选修模块选修模块 3-4(下)(下) 1. 2014年理综新课标卷年理综新课标卷34【物理 3-4】 (1) (6分)图(a)为一列波在时的波形图,图(b)为媒质是平衡位置在 x=1.5m处的质2ts 点的振动图象,P是平衡位置为 x=2m的质点,下列说法正确的是 (填正确答案标号,选对一个得 3 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 0分) A波速为 0.5m/s B波的传播方向向 右 C02s 时间内,P 运动的路程为 8cm D.02s 时间内,P向 y轴正方向运动 E当时,P恰好回到平衡位置 7ts 【答案】ACE
2、解析:根据图(a)的波形图可知波长为 =2m,根据图(b)可知振动周期为 T=4s,所以 v T 2 4 m/s0.5 m/s,选项 A 正确;x1.5 m处的质点在 t2 s 时正在向下振动,根据“上坡下”法可判断机械 波向左传播,选项 B错误;02 s 是半个周期,P点运动的路程为 24 cm8 cm,C正确,时间内,P向 y轴负方向运动,D 错误;t=2s 到 t=7 s 共经过02s 5 s,即 1 T,这时 P点刚好回到平衡位置,E正确 1 4 (2) (9分)一个半圆形玻璃砖,某横截面半径为 R的半圆,AB为半圆的直 径。O 为圆心,如图所示,玻璃的折射率为 2n (i)一束平行光
3、垂直射向玻璃砖的下表面,若光线到达上表面后,都能从该表面射出,则入射光 束在 AB上的最大宽度为多少? (ii)一细束光线在 O 点左侧与 O 相距处垂直于 AB从下方入射,求此光线从玻璃砖射出点 3 2 R 的位置 【答案】 (i)(ii)右侧与 O 相距 2dR 3 2 R 【解析】 (i)在 O 点左侧,设从 E点垂直 AB面射入的光线进入玻璃砖后,传播方向不变,在圆 弧面发生折射的入射角恰好等于全反射的临界角 ,则 OE 区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃 砖射出,如图所示,由全反射条件有 sin 1 n y/cm O 1 23 4 -4 x/m 图(a)图(b) y/cm O 1
4、23 456 4 -4 t/s O R A B E O R A B 由几何关系有 OERsin 由对称性可知,若光线都能从上表面射出,光束的宽度最大为 l2OE 联立式,代入已知数据得 lR 2 ()设光线在距 O 点R的 C点射入后,在上表面的入射角为 , 3 2 由几何关系及式和已知条件得 60 光线在玻璃砖内会发生三次全反射最后由 G 点射出,如图所示, 由反射定律和几何关系得 OGOCR 3 2 射到 G 点的光有一部分被反射,沿原路返回到达 C点射出所以出射点的位置在 O 点右侧与 O 相 距处。 3 2 R 2.2014年理综新课标卷年理综新课标卷【选修 3-4】(15 分) (1
5、)图(a)为一列简谐横波在 t=0.10s 时刻的波形图,P是平衡位置在 x=1.0m处的质点,Q 是平 衡位置在 x=4.0m处的质点;图(b)为质点 Q 的振动图像,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. 在 t=0.10s 时,质点 Q 向 y轴正方向运动 B. 在 t=0.25s 时,质点 P的加速度方向与 y轴正方向相同 C. 从 t=0.10s 到 t=0.25s,该波沿 x轴负方向传播了 6m D. 从 t=0.10s 到 t=0.25s,质点 P 通过的路程为
6、 30cm E. 质点 Q 简谐运动的表达式为(国际单位) 0 1010.sinyt= 【答案】BCE 【解析】由 Q 点的振动图线可知,t=0.10s 时质点 Q 向 y轴负方向振动,A 错误;由波的图像可 知,波向左传播,波的周期为 T =0.2s,t=0.10s 时质点 P向上振动,经过 0.15s=3T/4时,即在 t = 0.25s 时,质点振动到 x轴下方位置,且速度方向向上,加速度方向也沿 y轴正向,B正确;波速 ,故从 t = 0.10s 到 t = 0.25s,该波沿 x负方间传播的距离为:40m/s 0.2s 8m T v , 选项 C 正确;由于 P点不是在波峰或波谷或者
7、平衡位置,故从 t = 0.10s6mm15040.vtx G O R A B C 图(b) y/cm t/s 0 0.10.20.3 10 -10 图(a) y/cm x/m 0 4812 10 -10 Q P 到 t=0.25 的 3/4周期内,通过的路程不等于 3A = 30cm,选项 D 错误;质点 Q 做简谐振动的表达式为: (国际单位),选项 E正确。 tsin.t ) . sin(.t ) T sin(Ay 10100 20 2 100 2 (2) (10分)一厚度为 h的大平板玻璃水平放置,其下表面贴有一半径为 r 的圆形发光面。在玻 璃板上表面放置一半径为 R的圆纸片,圆纸片
8、与圆形发光面的中心在同一竖直线上。已知圆纸片恰好 能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射) ,求平板玻璃的折射率。 【解析】如图,考虑从圆形发光面边缘的 A点发出的一条光线,假设它斜射到玻璃上表面的 A点 折射,根据折射定律有 nsin=sin 式中,n是玻璃的折射率,是入射角,是折射角 现假设 A 恰好在纸片边缘。由题意,在 A 点刚好发生全折射,故 = 2 设 AA线段在玻璃上表面的投影长为 L,由几何关系有 sin= 22 L Lh 由题意,纸片的半径应为 R=L+r 联立以上各式得 2 1) rR h (n 3.2014年理综重庆卷年理综重庆卷 11选修 3-4 (1) (6分
9、)打磨某剖面如题 11图 1 所示的宝石时,必须将 OP、OQ 边与轴线的夹角 切割在 12,光线一定在 OP 边发生全反射 B若 2,光线会从 OQ 边射出 C若 1,光线会从 OQ 边射出 D若 1,光线会在 OP 边发生全反射 【答案】D 【解析】由全反射的临界角满足 sinC=1/n,则入射角满足 iC发生全反射;作出光路可知光线垂 直穿过 MN后到达 OP 的入射角为 900,则 越小,越容 易发生全反射。选项 D 正确 (2) (6分)一竖直悬挂的弹簧振子,下端装有一记录 h L R 2r O OA AB N 题 11 图 1 M Q P O y1 O x y y2 x02x0 题
10、 11 图 2 v 笔,在竖直面内放置有一记录纸。当振子上下振动时,以速率水平向左拉动记录纸,记录笔在纸上留 下如题 11图 2所示的图象。y1、y2、x0、2x0为纸上印迹的位置坐标。由此求振动的周期和振幅。 【答案】, v x T 0 2 2 21 yy A 【解析】设周期为 T , 振幅为 A 由题意得 和 v x T 0 2 2 21 yy A 4.2014年物理江苏卷年物理江苏卷 12B 选修 3 -4 (12 分) (1 ) 某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到题 12 B - 1 (甲) 图所示的条纹,仅改变一 个实验条件后,观察到的条纹如题 12 B - 1 (乙) 图
11、所示。他改变的实验 条件可能是 。 A减小光源到单缝的距离 B 减小双缝之间的距离 C 减小双缝到光屏之间的距离 D 换用频率更高的单色光源 【答案】B 【解析】 (1)由条纹间距可知减小光源到单缝间距离,对条纹间距没有影响,选项 A 错 d L x 误,减小双缝间距 d,可以增大条纹间距,选项 B正确;减小双缝到屏的距离 L,条纹间距会减小,选 项 C错误;换用更高频率的光,波长会减小,条纹间距减小,选项 D 错误。 (2) 在“ 探究单摆的周期与摆长的关系” 实验中,某同学准备好相关实验器材后,把单摆从平衡 位置拉开一个很小的角度后释放,同时按下秒表开始计时,当单摆再次回到释放位置时停止计
12、时,将 记录的这段时间作为单摆的周期. 以上操作中有不妥之处,请对其中两处加以改正. _ _. 【解析】应从单摆运动到最低点开始计时时,此位置容易判断,计时误差较小为了减小偶然 误差,可以多次测量多次全振动的时间,然后取平均值求周期。 (3) Morpho 蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒, 这是因为光照射到翅膀的 鳞片上发生了干涉。电子显微镜下鳞片结构的示意 图见题 12 B - 2 图. 一束光以入射角 i 从 a 点入射, 经过折射和反射后从 b 点出射。 设鳞片的折射率 为 n, 厚度为 d, 两片之间空气层厚度为 h. 取光 在空气中的速度为 c,求光从 a 到 b
13、所需的时间 t. (甲) (乙) 题 12 B - 1 (题 12B-2 图) ab i 鳞片 h d 【解析】设光在鳞片中的折射角为, 折射定律 sinnisin 在鳞片中传播的路程,传播速度,传播时间 cos d l 2 1 n c v v l t 1 1 解得,同理在空气中传播的时间 isinnc dn t 22 2 1 2 icosc h t 2 2 icosc h isinnc dn ttt 22 22 2 21 5.2014年理综山东卷年理综山东卷 38.(12 分) 【物理物理 34】 (1)一列简谐横波沿直线传播。以波源 O 由平衡位置开 始振动为计时零点,质点 A的振动图像如
14、图所示,已知 O、A 的平衡位置相距 0.9m.以下判断正确的是_.(双 选,填正确答案标号) a、波长为 1.2m b、波源起振方向沿 y轴正方向 c、波速大小为 0.4m/s d、质点 A的动能在时最大 st4 (2)如图,三角形 ABC为某透明介质的横截面,O 为 BC边的中点,位于截面所在平面内的一束 光线自 O 以角 i入射,第一次到达 AB边恰好发生全反射。已知 15 ,BC边长为 2L,该介质的折射率为。求: 2 ()入射角 i; ()从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度 为 c,可能用到或) 。 4 26 75sin 3215 tan 【答案】(1)a b (
15、2) 45L c2 26 【解析】(2)根据全反射定律可知,光线在 AB面上 P点的入射角等于临界角 C,由折射定律 得: n C 1 sin 代入数据得 45C 设光线在 BC面上的折射角为 r,由几何关系得 30r 由折射定律得 r i n sin sin 2 . 0 2 . 0 0 123456 78 9 y/m t/s A B C i O LL 联立式,代入数据得 45i ()在中,根据正弦定理得 OPB 45sin75sin LOP 设所用时间为 t,光线在介质中的速度为 v,得 vtOP n c v 联立式,代入数据得 L c t 2 26 6. 2014年物理海南卷年物理海南卷
16、16模块 3-4 试题(12分) (1)(4分)一列简谐横波沿 x轴传播,a、b 为 x轴上的两质 点,平衡位置分别为 x=0,x=xb(xb0)。a 点的振动规律如图所 示,已知波速为 v=10m/s,在 t=0.1s 时,b 的位移为 0.05m,则下列 判断可能正确的是 A波沿 x轴正向传播,xb=0.5m B波沿 x轴正向传播,xb=1.5m C波沿 x轴负向传播,xb=2.5m D波沿 x轴负向传播,xb=3.5m (2) (8分)如图,矩形 ABCD为一水平放置的玻璃砖的截面,在截面所在平面有一细束激光照射 玻璃砖,入射点距底面的高度为 h,反射光线和折射光线与底 面所在平面的交点
17、到 AB的距离分别和,在截面所在平面 1 l 2 l 内 ,改变激光束在 AB面上入射点的高度与入射角的大小,当折射 光线与底面的交点到 AB的距离为时,光线恰好不能从底 3 l 面 射出,求此时入射点距底面的高度 H。 【答案】 (1) BC (4 分。选对一个给 2 分,选对 2 个给一分.有选错的不给这 4 分) (2) 3 22 1 2 1 2 2 l hl ll H 【解析】(2)设玻璃砖的折射率为 n,入射角和反射角为 1,折射角为 2, 由光的折射定律 2 1 sin sin n 根据几何关系有 , 22 1 1 sin hl h 22 2 2 sin hl h A B C i
18、O LL r C t/s y/m 0.1 0.20.3 0 0.05 -0.05 h l2 l1 A B C D x dcba 因此求得 22 1 22 2 hl hl n 根据题意,折射光线在某一点刚好无法从底面射出,此时发生全反射,设在底面发生全反射时的 入射角为 3,有 n 1 sin 3 由几何关系得 22 3 3 3 sin Hl l 解得 3 22 1 2 1 2 2 l hl ll H 7.2013年新课标年新课标 I 卷卷 34. 物理选修 3-4(15 分) (1) (6 分)如图,a. b, c. d是均匀媒质中 x轴上的四个质点,相邻两点的间距依次为 2m、4m和 6m。
19、一列简谐横波以 2m/s的波速沿 x轴正向传播,在 t=0 时刻到达质点 a 处,质点 a 由平衡位置开始 竖直向下运动,t=3s 时 a 第一次到达最高点。下列说法正确的是 (填正确答案标号。选对 1个得 3 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在 t=6s 时刻波恰好传到质点 d处 B在 t=5s 时刻质点 c恰好到达最高点 C.质点 b 开始振动后,其振动周期为 4s D.在 4st”“”“”“=”)。 (2)(10 分)如图,三棱镜的横截面为直角三角形 ABC,A=30,B=60。一束平行于 AC边的光 线自 AB边的 P点
20、射入三棱镜,在 AC边发生反射后从 BC边的 A B D C r i ba AC B P M M 点射出,若光线在 P点的入射角和在 M 点的折射角相等 (i)求三棱镜的折射率 (ii)在三棱镜的 AC边是否有光线透出,写出分析过程。 (不考虑多次反射) 答案:(1) ; (2) AC边没有光线透出 3n 解析:(1)当粘胶脱开后,振子经过平衡位置时的动能减小,所以振幅减小;弹簧振子的周期 ,由于振子质量减小导致周期减小。 2 m T k AC边没有光线透出 (2) ()光路图如图所示,图中 N点为光线在 AC边发生反射的入射点。设光 线在 P点的入射角为 i、折射角为 r,在 M 点的入射角
21、为、 r 折 射角依题意也为 i。 i=60 由折射定律有 sinsininr sinsinnri 由式得 r r OO 为过 M 点的法线,C为直角,OO AC。由几何关系有 MNC r 由折射定律可知 PNA=MNC 联立式得PNA=r 由几何关系得 30r 联立式得 3n ()设在 N点的入射角为 i,由几何关系得 60i 此三棱镜的全反射临界角满足 sin1 C n 由式得 C i 此光线在 N点发生全反射,三棱镜的 AC边没有光线透出。 9.2013年重庆卷年重庆卷 11 【选修 34】 (1) (6分)一列简谐波沿直线传播,某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距 6m,且这 两
22、质点之间的波峰只有一个,则该简谐波可能的波长为 A4m、6m和 8m B6m、8m和 12m AC B P M N OO r i i r i 题12B-1图 C4m、6m和 12m D4m、8m和 12m (2) (6分)利用半圆柱形玻璃,可减小激光束的 发散程度。在如图所示的光路中,A为激光的出射点, O 为半圆柱形玻璃横截面的圆心,AO 过半圆顶点。若某 条从 A点发出的与 AO 成 角的光线,以入射角 i入射到 半圆弧上,出射光线平行于 AO,求此玻璃的折射率。 答:(1)C (2) )(i i n sin sin 解析:(1)由或或,解得4,6,12 6 2 1 66 2 3 (2)
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