統(tǒng)考版2025屆高考物理二輪復(fù)習(xí)闖關(guān)導(dǎo)練熱點(diǎn)18選修3-4含解析

PAGE9-熱點(diǎn)18選修3－41．[2024·云南保山市市級統(tǒng)一檢測][物理—選修3－4](1)某復(fù)色光由空氣斜射入某勻稱介質(zhì)中后分散為a、b兩束單色光，如圖1所示．以下說法正確的是________．A．a(chǎn)光的頻率比b光大B．a(chǎn)光在該介質(zhì)中的傳播速度比b光大C．光由介質(zhì)射入空氣時，a光的臨界角比b光小D．a(chǎn)、b通過相同的單縫衍射試驗(yàn)裝置，a光的衍射條紋較寬E．a(chǎn)、b通過相同的雙縫干涉試驗(yàn)裝置，b光的相鄰亮干涉條紋間距較大(2)一列簡諧橫波在t＝0時刻的波形圖如圖2實(shí)線所示，從今刻起，經(jīng)0.1s波形圖如圖中虛線所示，若波傳播的速度為10m/s，求：①這列波的周期；②從t＝0時刻起先質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)0.2s通過的路程；③x＝2m處的質(zhì)點(diǎn)的位移表達(dá)式．2．[2024·全國卷Ⅱ，34][物理——選修3－4](1)用一個擺長為80.0cm的單擺做試驗(yàn)，要求搖擺的最大角度小于5°，則起先時將擺球拉離平衡位置的距離應(yīng)不超過________cm(保留1位小數(shù))．(提示：單擺被拉開小角度的狀況下，所求的距離約等于擺球沿圓弧移動的路程．)某同學(xué)想設(shè)計(jì)一個新單擺，要求新單擺搖擺10個周期的時間與原單擺搖擺11個周期的時間相等．新單擺的擺長應(yīng)當(dāng)取為________cm.(2)直角棱鏡的折射率n＝1.5，其橫截面如圖所示，圖中∠C＝90°，∠A＝30°，截面內(nèi)一細(xì)束與BC邊平行的光線，從棱鏡AB邊上的D點(diǎn)射入，經(jīng)折射后射到BC邊上．(ⅰ)光線在BC邊上是否會發(fā)生全反射？說明理由；(ⅱ)不考慮多次反射，求從AC邊射出的光線與最初的入射光線夾角的正弦值．

3.[2024·全國卷Ⅰ，34][物理——選修3－4](1)在下列現(xiàn)象中，可以用多普勒效應(yīng)說明的有________．A．雷雨天看到閃電后，稍過一會兒才能聽到雷聲B．超聲波被血管中的血流反射后，探測器接收到的超聲波頻率發(fā)生變更C．視察者聽到遠(yuǎn)去的列車發(fā)出的汽笛聲，音調(diào)會變低D．同一聲源發(fā)出的聲波，在空氣和水中傳播的速度不同E．天文學(xué)上視察到雙星(相距較近、均繞它們連線上某點(diǎn)做圓周運(yùn)動的兩顆恒星)光譜隨時間的周期性變更(2)一振動片以頻率f做簡諧振動時，固定在振動片上的兩根細(xì)桿同步周期性地觸動水面上a、b兩點(diǎn)，兩波源發(fā)出的波在水面上形成穩(wěn)定的干涉圖樣．c是水面上的一點(diǎn)，a、b、c間的距離均為l，如圖所示．已知除c點(diǎn)外，在ac連線上還有其他振幅極大的點(diǎn)，其中距c最近的點(diǎn)到c的距離為eq\f(3,8)l.求(ⅰ)波的波長；(ⅱ)波的傳播速度．4．[2024·福建廈門市5月質(zhì)檢][物理——選修3－4](1)如圖甲所示，一簡諧橫波向右傳播，在傳播方向上有A、B兩個質(zhì)點(diǎn)相距11m，其振動圖象如圖乙所示，實(shí)線為A質(zhì)點(diǎn)的振動圖象，虛線為B質(zhì)點(diǎn)的振動圖象．那么下列說法正確是________．A．該波遇到10m寬的障礙物，可能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B．這列波遇到頻率為f＝1.0Hz的另一列波時可能發(fā)生干涉現(xiàn)象C．該波的最大傳播速度為12m/sD．t＝0.5s時，質(zhì)點(diǎn)B的振動方向沿y軸正方向E．質(zhì)點(diǎn)B的振動方程為：y＝0.1sinπeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(t－\f(11,12)))m(2)如圖，直角梯形ABCD為某透亮介質(zhì)的橫截面，該介質(zhì)的折射率為n＝eq\r(2)，DC邊長為2L，BO為DC的垂直平分線，∠OBC＝15°，位于截面所在平面內(nèi)的一束光線自O(shè)點(diǎn)以角i入射，第一次到達(dá)BC邊恰好沒有光線折射出來．求：①入射角i；②從入射到發(fā)生第一次全反射所用的時間(設(shè)光在真空中的速度為c，可能用到sin75°＝eq\f(\r(6)＋\r(2),4)或tan15°＝2－eq\r(3))．熱點(diǎn)18選修3－41．答案：(1)ACE(2)①0.4s②0.4③y＝0.2sin(5πt＋π)m解析：(1)由題圖看出，a光的偏折程度大于b光的偏折程度，則a光的折射率大于b光的折射率，所以a光的頻率大于b光的頻率，故A正確；因?yàn)閍光的折射率大，由公式v＝eq\f(c,n)可知，a光在該介質(zhì)中的傳播速度比b光小，故B錯誤；a光的折射率大，依據(jù)sinC＝eq\f(1,n)知，a光的臨界角小，故C正確；a光的頻率大，則波長小，波動性比b光弱，則知a、b通過相同的單縫衍射試驗(yàn)裝置，a光的衍射條紋較窄，故D錯誤；a光的頻率大，則波長小，依據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ知，b光比a光的相鄰干涉條紋間距大，故E正確．(2)①由題圖讀出波長λ＝4m，則波的周期T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(4,10)s＝0.4s,0.1s為eq\f(T,4)，故波沿x軸負(fù)方向傳播②從t＝0時刻經(jīng)0.2s的時間是半個周期，a通過的路程等于2個振幅，即0.4m③t＝0時刻x＝2my＝－Asineq\f(2π,T)·t＝－0.2sin(5πt)m＝0.2sin(5πt＋π)m.2．答案：(1)6.996.8(2)(ⅰ)見解析(ⅱ)eq\f(2\r(2)－\r(3),4)解析：(1)由弧長公式可知l＝θR，又結(jié)合題意所求的距離近似等于弧長，則d＝eq\f(5°,360°)×2π×80.0cm＝6.98cm，結(jié)合題中保留1位小數(shù)和搖擺最大角度小于5°可知不能填7.0，應(yīng)填6.9；由單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))可知，單擺的周期與擺長的平方根成正比，即T∝eq\r(l)，又由題意可知舊單擺周期與新單擺周期的比為10︰11，則eq\f(10,11)＝eq\r(\f(80.0cm,l′))，解得l′＝96.8cm.(2)(ⅰ)如圖，設(shè)光線在D點(diǎn)的入射角為i，折射角為r.折射光線射到BC邊上的E點(diǎn)．設(shè)光線在E點(diǎn)的入射角為θ，由幾何關(guān)系，有θ＝90°－(30°－r)>60°①依據(jù)題給數(shù)據(jù)得sinθ>sin60°>eq\f(1,n)②即θ大于全反射臨界角，因此光線在E點(diǎn)發(fā)生全反射．(ⅱ)設(shè)光線在AC邊上的F點(diǎn)射出棱鏡，光線的入射角為i′，折射角為r′，由幾何關(guān)系、反射定律及折射定律，有i＝30°③i′＝90°－θ④sini＝nsinr⑤nsini′＝sinr′⑥聯(lián)立①③④⑤⑥式并代入題給數(shù)據(jù)，得sinr′＝eq\f(2\r(2)－\r(3),4)⑦由幾何關(guān)系，r′即AC邊射出的光線與最初的入射光線的夾角．3．答案：(1)BCE(2)(ⅰ)eq\f(1,4)l(ⅱ)解析：(1)因?yàn)楣馑俅笥诼曀伲岳子晏靷鞑ハ嗟染嚯x時，先看到閃電，后聽到雷聲，不屬于多普勒效應(yīng)，A錯誤；超聲波被血管中的血流反射后，由于血液流淌使反射波的頻率發(fā)生變更，即探測器接收到的頻率發(fā)生變更，屬于多普勒效應(yīng)，B正確；當(dāng)列車遠(yuǎn)離視察者時，視察者聽到的汽笛聲的音調(diào)會變低，屬于多普勒效應(yīng)，C正確；同一聲波在不同介質(zhì)中傳播的速度不同，不屬于多普勒效應(yīng)，D錯誤；天文學(xué)上視察雙星，由于雙星周期性運(yùn)動而使接收到的光的頻率發(fā)生變更，即雙星光譜隨時間的周期性變更，可用多普勒效應(yīng)說明，E正確．(2)(ⅰ)如圖，設(shè)距c點(diǎn)最近的振幅極大的點(diǎn)為d點(diǎn)，a與d的距離為r1，b與d的距離為r2，d與c的距離為s，波長為λ.則r2－r1＝λ①由幾何關(guān)系有r1＝l－s②req\o\al(2,2)＝(r1sin60°)2＋(l－r1cos60°)2③聯(lián)立①②③式并代入題給數(shù)據(jù)得λ＝eq\f(1,4)l④(ⅱ)波的頻率為f，設(shè)波的傳播速度為v，有v＝fλ⑤聯(lián)立④⑤式得v＝⑥4．答案：(1)ABC(2)①45°②eq\f(\r(6)＋\r(2),2c)L解析：(1)由振動圖象可知A、B兩質(zhì)點(diǎn)的振動時間相差為nT＋eq\f(11,12)T(n＝0,1,2,3…)，則A、B間距離為nλ＋eq\f(11,12)λ＝11m，則當(dāng)n＝0時，λ＝12m，則該波遇到10m寬的障礙物，可能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)A正確；當(dāng)n＝0時波長最大為12m，可知最大波速為v＝eq\f(λ,T)＝12m/s，選項(xiàng)C正確；波的頻率為f＝eq\f(1,T)＝1Hz，則這列波遇到頻率為f＝1.0Hz的另一列波時可能發(fā)生干涉現(xiàn)象，選項(xiàng)B正確；由振動圖線可知，t＝0.5s時，質(zhì)點(diǎn)B的振動方向沿y軸負(fù)方向，選項(xiàng)D錯誤；ω＝eq\f(2π,T)＝2πrad/s，由t＝0時，B的位移為5cm，可知B質(zhì)點(diǎn)的振動初相位為eq\f(π,6)，則質(zhì)點(diǎn)B的振動方程為：y＝0.1sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2πt＋\f(π,6)))m，選項(xiàng)E錯誤．(2)①依據(jù)全反射的條件可知，光線在BC面上的P點(diǎn)的入射角等于臨界角C，由折射定律：sinC＝eq\f(1,n)解得C＝45°設(shè)光線在DC面上的折射角為r，在△OPB中，由幾何關(guān)系知：r＝30°由折射定律：n＝eq\f(sini,sin