高二物理選修知識點定時檢測試題9

(本欄目內容，在學生用書中以活頁形式分冊裝訂！)1.華裔科學家高錕獲得2009年諾貝爾物理獎，他被譽為“光纖通訊之父”．光纖通訊中信號傳播的主要載體是光導纖維，它的結構如右圖所示，其內芯和外套材料不同，光在內芯中傳播．下列關于光導纖維的說明中正確的是()A．內芯的折射率比外套的大，光傳播時在內芯與外套的界面上發(fā)生全反射B．內芯的折射率比外套的小，光傳播時在內芯與外套的界面上發(fā)生全反射C．波長越短的光在光纖中傳播的速度越大D．頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大解析：光纖內芯比外套折射率大，在內芯與外套的界面上發(fā)生全反射，A對，B錯；頻率大的光波長短，折射率大，在光纖中傳播速度小，C、D錯．答案：A2．如下圖甲所示，在一塊平板玻璃上放置一平凸薄透鏡，在兩者之間形成厚度不均勻的空氣膜，讓一束單一波長的光垂直入射到該裝置上，結果在上方觀察到如圖乙所示的同心內疏外密的圓環(huán)狀干涉條紋，稱為牛頓環(huán)，以下說法正確的是________．A．干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的B．干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡上表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的C．干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度不是均勻變化的D．干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度是均勻變化的解析：薄膜干涉中的“薄膜”指的是兩個玻璃面之間所夾的空氣膜，故選項A正確，B是錯誤的；兩列波的光程差滿足一定的條件：如兩列波的光程差是半波長的偶數(shù)倍，形成明條紋；如兩列波的光程差是半波長的奇數(shù)倍，形成暗條紋；明暗條紋間的距離由薄膜的厚度決定，薄膜厚度變化不均勻，則干涉條紋不等間距，故選項C是正確的．答案：AC3.(1)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t＝0時刻的波形如圖所示，經0.3s時間質點a第一次到達波峰位置，則這列波的傳播速度為________m/s，質點b第一次出現(xiàn)在波峰的時刻為________s.(2)某透明物體的橫截面如右圖所示，其中△ABC為直角三角形，AB為直角邊，長度為2L，∠ABC＝45°，ADC為一圓弧，其圓心在AC邊的中點．此透明物體的折射率為n＝2.0.若一束寬度與AB邊長度相等的平行光從AB邊垂直射入透明物體，試由光路圖畫出光線從ADC圓弧射出的區(qū)域，并求此區(qū)域的圓弧長度s.(不考慮經ADC解析：(2)如右圖，作出兩條邊緣光線，所求光線射出的區(qū)域為EDF從圓弧ADC射出的邊緣光線對應的入射角等于材料的臨界角θ，因sinθ＝eq\f(1,n)，故θ＝30°.由幾何關系得：圓弧EDF長度為s＝2θL故所求s＝eq\f(πL,3).答案：(1)100.5(2)eq\f(πL,3)4．(1)下列說法正確的是________．A．回復力一定是振動物體所受的合外力B．彈簧振子振動過程中，速度增大時，加速度一定減小C．聲源與觀察者相互接近時，觀察者接收到的聲波的頻率會降低D．由波速、波長和頻率的關系v＝λf可知，波源頻率越高，波的傳播速度越大(2)玻璃半圓柱體的半徑為R，橫截面如右圖所示，圓心為D，A為圓柱面的頂點．兩束同種單色光分別按如圖方向入射到圓柱體上，光束1指向圓心，方向與AO夾角為30°，光束2的入射點為B，方向與底面垂直，∠AOB＝60°，已知玻璃對這種光的折射率n＝eq\r(3).求：兩束光線經柱面和底面折射后的交點與O點的距離d.解析：(1)回復力可以是物體所受的合外力也可以是一個力的分力，A錯；聲源和觀察者相互靠近時觀察者接收到的頻率增加，C錯；波速是由介質決定的，D錯；選B.(2)光線2：i＝60°，sinr＝eq\f(sini,n)＝eq\f(\r(3)/2,\r(3))＝eq\f(1,2)，r＝30°i′＝60°－r＝30°sinr′＝nsini′＝eq\r(3)×eq\f(1,2)，r′＝60°eq\x\to(OC)＝eq\f(1,2)R/cos30°＝eq\f(1,\r(3))R同理，光線1從O點出射，折射角∠EOD＝60°則△EOD為等邊三角形，d＝eq\x\to(OE)＝eq\x\to(OD)＝eq\x\to(OC)tan30°＝eq\f(1,3)R.答案：(1)B(2)eq\f(1,3)R5．(1)下列說法正確的是()A．聲波有多普勒效應而光波沒有多普勒效應B．電磁波都是由振蕩電路工作時產生的C．單縫衍射中，縫越寬，衍射現(xiàn)象越不明顯D．考慮相對論效應，沿自身長度方向高速運動的桿比靜止時短(2)激光可以做成很細的光束，這是利用了激光的________的性質，激光是________(填“縱”或“橫”)波．在光導纖維中傳遞信息要比在真空中________(填“快”或“慢”)．(3)如右圖所示為一單擺，當小球從最低點向右擺動開始計時，經1s又第一次回到最低點O，單擺振幅為5cm.以向右的方向為正方向，則擺球做簡諧運動的位移隨時間變化的關系表達式為______________．解析：(1)多普勒效應是一切波都具有的特征，光波也不例外，A錯誤；電磁波有很長的一段，不一定都是由振蕩電路工作時產生的，也可能是太陽的輻射產生的，B錯誤．(2)激光可以做成很細的光束，這是利用了激光的平行度好的性質，激光是橫波，在光導纖維中傳遞信息要比在真空中慢．(3)單擺振動的周期為2s，角頻度ω＝eq\f(2π,T)＝πrad/s，則擺球做簡諧運動的位移隨時間變化的關系表達式為x＝5sinπtcm.答案：(1)CD(2)平行度好橫慢(3)x＝5sinπtcm6．(1)下列說法中正確的是________．A．水面上的油膜在陽光照射下會呈現(xiàn)彩色，這是由于光的衍射造成的B．自然界不存在偏振光，自然光只有通過偏振片才能獲得偏振光C．在雙縫干涉實驗中，若將雙縫中的一條擋住，其他條件均不改變，則仍然能在光屏上觀察到明暗相間的條紋，只是條紋的寬窄和亮度的分布不再均勻了D．真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源、觀察者間的相對運動沒有關系(2)圖甲為一列簡諧橫波在t＝0.10s時刻的波形圖，P是平衡位置為x＝1m處的質點，Q是平衡位置為x＝4m處的質點，圖乙為質點Q的振動圖象．則波傳播的速度為________m/s，t＝0.15s時質點P的運動方向沿y軸________方向(選填“正”或“負”)．解析：(1)本題考查光學和相對論的基本知識，水面上的油膜在陽光照射下會呈現(xiàn)彩色，這是由于光的干涉造成的，A錯誤；自然界我們通?？吹降墓饨^大部分是偏振光，B錯誤．本題難度易．(2)本題考查質點的振動和波的傳播問題．從乙圖可得周期為T＝0.2s，從甲圖可得波長λ＝8m，波速為v＝eq\f(λ,T)＝40m/s；從圖乙可看出Q點向上振動，從而根據(jù)甲圖可判斷波向左傳播，t＝0.15s時正好是eq\f(3,4)T，質點P的運動方向沿y軸負方向．答案：(1)CD(2)40負7．(1)下列說法中正確的是________．A．X射線穿透物質的本領比γ射線更強B．紅光由空氣進入水中，波長變長、顏色不變C．狹義相對論認為物體的質量與其運動狀態(tài)有關D．觀察者相對于頻率一定的聲源運動時，接收到聲波的頻率可能發(fā)生變化(2)如圖所示實線是簡諧橫波在t1＝0時刻的波形圖象，虛線是t2＝0.2s時刻的波形圖象，若波沿x軸正方向傳播，則它的最大周期為________s；若波的傳播速度為55m/s，則波的傳播方向是沿x軸________方向(填“正”或“負”)．(3)一束光由空氣射入某種介質中，當入射光線與界面間的夾角為30°時，折射光線與反射光線恰好垂直，這種介質的折射率為________，已知光在真空中傳播的速度為c＝3×108解析：(1)γ射線的頻率大于X射線的頻率，γ射線穿透物質的本領比X射線更強，A錯誤；紅光由空氣進入水中，頻率不變，顏色不變，波速變小，根據(jù)v＝λf可知，紅光的波長變短，B錯誤．(2)若波沿x軸正方向傳播，傳播的時間應是t＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,4)))T＝0.2s(n＝0,1,2…)，當n＝0時，周期最大，最大周期T＝0.8s；若波的傳播速度為55m/s，則傳播的距離x＝vt＝55×0.2m＝11m，eq\f(x,λ)＝eq\f(11,4)＝2eq\f(3,4)，即波沿x軸負方向傳播．(3)根據(jù)幾何知識可得，光的入射角為60°，折射角為30°，根據(jù)折射率n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)，又v＝eq\f(c,n)＝eq\f(3×108,\r(3))m/s＝eq\r(3)×108m/s.答案：(1)CD(2)0.8負(3)eq\r(3)eq\r(3)×1088．(2010·新課標全國卷)(1)如右圖，一個三棱鏡的截面為等腰直角△ABC，∠A為直角．此截面所在平面內的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊，進入棱鏡后直接射到AC邊上，并剛好能發(fā)生全反射．該棱鏡材料的折射率為________．(填入正確選項前的字母)A.eq\f(\r(6),2) B.eq\r(2)C.eq\f(3,2) D.eq\r(3)(2)波源S1和S2振動方向相同，頻率均為4Hz，分別置于均勻介質中x軸上的O、A兩點處，OA＝2m，如圖所示．兩波源產生的簡諧橫波沿x軸相向傳播，波速為4m/s.已知兩波源振動的初始相位相同．求：①簡諧橫波的波長；②OA間合振動振幅最小的點的位置．解析：(1)作出幾何光路圖，如右圖所示．由折射規(guī)律可得eq\f(sin45°,sinr)＝n，若光線在AC邊上的D點發(fā)生全反射，則sinβ＝eq\f(1,n)，由幾何關系又有r＝90°－β，結合以上三式可得n2＝eq\f(3,2)，即n＝eq\f(\r(6),2)，正確答案為A.(2)①設簡諧橫波波長為λ，頻率為ν，波速為v，則λ＝eq\f(v,ν)①代入已知數(shù)據(jù)得λ＝1m②②以O為坐標原點，設P′為OA間的任意一點，其坐標為x，則兩波源到P點的波程差Δl為Δl＝x－(2－x)，0≤x≤2③其中x、Δl以m為單位．合振動振幅最小的點的位置滿足Δl＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(k＋\f(1,2)))λ，k為整數(shù)④聯(lián)立③④式，得x＝0.25m,0.75m,1.25m,1.75m．⑤答案：(1)A(2)①1m②0.25m0.75m1.25m1．75m9．(1)下列說法中正確的是________A．激光比自然光的相干性好B．紫外線在水中的傳播速度大于紅外線在水中的傳播速度C．在“探究單擺周期與擺長的關系”實驗中，測量單擺周期應該從小球經過最低點開始計時，以減小實驗誤差D．接收電磁波時首先要進行調頻(2)如下圖所示，一個半徑為R的eq\f(1,4)透明圓柱體放置在水平面上，一束藍光從A點沿水平方向垂直于左表面射入圓柱體后經B點射出，最后射到水平面上的C點．已知OA＝eq\f(R,2)，該圓柱體對藍光的折射率為eq\r(2)，則它從右側面射出時的出射角β＝________；若將藍光換成紫光，則它從圓柱體射出后落到水平面上形成的光點與C點相比，位置________(選填“偏左”、“偏右”或“不變”)．(3)一列橫波在某時刻的波動圖象如圖所示，從此時開始d質點比c質點早0.1s到達波谷，求：①此波的傳播方向和波速大?。虎?.0s內b質點通過的路程．解析：(1)激光的頻率范圍小，自然光的頻率范圍大，故激光的相干性好，A正確；紫外線的頻率高，紫外線的折射率大，由v＝eq\f(c,n)得，折射率大的光線傳播速度小，紫外線的傳播速度小于紅外線的傳播速度，B錯誤．單擺的周期測量應從平衡位置開始計時，因為平衡位置小球的運動速度快，同樣的距離引起的時間誤差小，C正確；接收電磁波時首先要調諧，D錯誤．(2)由OA＝eq\f(R,2)得，入射角為θ＝30°，則出射角滿足sinβ＝nsinθ＝eq\f(\r(2),2)，故β＝45°.藍光換為紫光，則入射角不變，出射角變大，故光點在C的左側．(3)①此波沿x軸正向傳播波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4,0.4)m/s＝10m/s②1.0s內b質點通過的路程是s＝10A＝答案：(1)AC(2)45°偏左(3)①沿x軸正向10m/s②0.5m10．(1)下列說法中正確的是________．A．照相機、攝影機鏡頭表面涂有增透膜，利用了光的薄膜干涉原理B．光照射遮擋物形成的影輪廓模糊，是光的衍射現(xiàn)象C．太陽光是偏振光D．為了有效地發(fā)射電磁波，應該采用長波發(fā)射(2)甲、乙兩人站在地面上時身高都是L0，甲、乙分別乘坐速度為0.6c和0.8c(c為光速)的飛船同向運動，如右圖所示．此時乙觀察到甲的身高L__________L0；若甲向乙揮手，動作時間為t0，乙觀察到甲動作時間為t1，則t1__________t0(均選填“>”、“＝”(3)x＝0的質點在t＝0時刻開始振動，產生的波沿x軸正方向傳播，t1＝0.14s時刻波的圖象如下圖所示，質點A剛好開始振動．①求波在介質中的傳播速度；②求x＝4m的質點在0.14s內運動的路程．解析：(1)照相機、攝影機鏡頭表面涂有增透膜，利用了光的薄膜干涉原理，選項A正確；物體的影輪廓模糊，是因為光的衍射現(xiàn)象，選項B正確；太陽光是自然光，選項C錯誤；為了有效地發(fā)射電磁波，應使用頻率較高的電磁波，即應采用短波發(fā)射，選項D錯誤．(2)由于垂直于運動方向上觀察物體的長度不變，所以乙觀察到甲的身高L＝L0；根據(jù)時間間隔的相對性t1>t0.(3)①傳播速度v＝eq\f(Δx,Δt)代入數(shù)據(jù)得v＝50m/s②在0.14s內，x＝4m的質點只振動了eq\f(3,4)個周期該質點運動的路程s＝3A＝15cm.答案：(1)AB(2)＝>(3)①50m/s②15cm11．(1)下列說法中正確的是__________．A．交警通過發(fā)射超聲波測量車速，利用了波的干涉原理B．電磁波的頻率越高，它所能攜帶的信息量就越大，所以激光可以比無線電波傳遞更多的信息C．單縫衍射中，縫越寬，條紋越窄，衍射現(xiàn)象也越明顯D．地面上測得靜止的直桿長為L，則在沿桿方向高速飛行火箭中的人測得桿長應小于L(2)平行光a垂直射向一半徑為R的玻璃半球的平面，其截面如右圖所示，發(fā)現(xiàn)只有P、Q之間所對圓心角為60°的球面上有光射出，則玻璃球對a光的折射率為__________，若僅將a平行光換成b平行光，測得有光射出的范圍增大，設a、b兩種色光在玻璃球中的速度分別為va和vb，則va__________vb(選填“>”、“<”或“＝”)．(3)一列簡諧橫波在t＝0時刻的波形如右圖所示，質點P此時刻沿－y運動，經過0.1s第一次到達平衡位置，波速為5m/s，那么①該波沿________(選填“＋x”或“－x”)方向傳播；②圖中Q點(坐標為x＝7.5m的點)的振動方程y＝________cm；③P點的橫坐標為x＝________m.解析：(1)超聲波測速是利用波的反射，選項A錯誤；因為電磁波的能量跟頻率有關，選項B正確；單縫衍射中，縫越寬，條紋越窄，衍射現(xiàn)象越不明顯，選項C錯；根據(jù)長度的相對性原理，選項D正確．(2)平行光通過玻璃半球的光路圖如右圖所示，則玻璃的折射率為n＝1/sin30°＝2.將a平行光換成b平行光，測得有光射出的范圍增大，說明b光的臨界角增大，折射率小，由v＝c/n，得va<vb.(3)①根據(jù)質點振動方向與波傳播方向的關系，可知波沿－x方向傳播．②由T＝λ/v＝6/5＝1.2(s)得，ω＝2π/T＝5π/3，所以y＝Acosωt，因此y＝5coseq\f(5π,3)t.③經過0.1s波向左傳播的距離為5×0.1m＝0.5m，所以P點坐標為3－0.5＝2.5(m)．答案：(1)BD(2)2<(3)①－x②5coseq\f(5π,3)t③2.512．(1)下列說法中正確的是()A．光傳播時，若遇到的障礙物的尺寸比光的波長大很