2024高考物理課時作業(yè)十三含解析

PAGEPAGE10課時作業(yè)(十三)一、選擇題(共7個小題，1、2為多選，其余為單項選擇題，每題5分，共35分)1．(2024·天津)一振子沿x軸做簡諧運動，平衡位置在坐標原點．t＝0時振子的位移為－0.1m，t＝1s時位移為0.1m，則()A．若振幅為0.1m，振子的周期可能為eq\f(2,3)sB．若振幅為0.1m，振子的周期可能為eq\f(4,5)sC．若振幅為0.2m，振子的周期可能為4sD．若振幅為0.2m，振子的周期可能為6s答案AD解析t＝0時刻振子的位移x＝－0.1m，t＝1s時刻x＝0.1m，關于平衡位置對稱；假如振幅為0.1m，則1s為半周期的奇數(shù)倍；假如振幅為0.2m，分靠近平衡位置和遠離平衡位置分析．若振幅為0.1m，依據(jù)題意可知從t＝0s到t＝1s振子經驗的周期為(n＋eq\f(1,2))T，則(n＋eq\f(1,2))T＝1s，(n＝1，2，3…)，解得T＝eq\f(2,2n＋1)s，(n＝1，2，3…)，當n＝1時T＝eq\f(2,3)s，無論n為何值，T都不會等于eq\f(4,5)s，A項正確，B項錯誤；假如振幅為0.2m，結合位移時間－關系圖像，有1s＝eq\f(T,2)＋nT①，或者1s＝eq\f(5,6)T＋nT②，或者1s＝eq\f(T,6)＋nT③，對于①式，只有當n＝0時，T＝2s，為整數(shù)；對于②式，T不為整數(shù)；對于③式，當n＝0時，T＝6s，之后只會大于6s，故C項錯誤，D項正確．2．(2024·課標全國Ⅲ)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在t＝0和t＝0.20s時的波形分別如圖中實線和虛線所示．已知該波的周期T＞0.20s．下列說法正確的是()A．波速為0.40m/sB．波長為0.08mC．x＝0.08m的質點在t＝0.70s時位于波谷D．x＝0.08m的質點在t＝0.12s時位于波谷E．若此波傳入另一介質中其波速變?yōu)?.80m/s，則它在該介質中的波長為0.32m答案ACE解析A、B項，波沿x軸正方向傳播，依據(jù)波形圖可知，(n＋eq\f(1,2))T＝0.2s，該波的周期T＞0.20s，n只能等于0，故T＝0.4s；波長λ＝16cm＝0.16m，故波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(0.16,0.4)m/s＝0.4m/s，故A項正確，B項錯誤；C項，x＝0.08m的質點在t＝0時位于平衡位置向上振動，經過t＝0.70s時，eq\f(t,T)＝eq\f(0.7,0.4)＝1eq\f(3,4)，所以0.7s時x＝0.08m處的質點位于波谷，故C項正確；D項，x＝0.08m處的質點在t＝0時位于平衡位置向上振動，經過t＝0.12s時，eq\f(t,T)＝eq\f(0.12,0.4)＝eq\f(3,10)，即t＝eq\f(3,10)T，即eq\f(1,4)T<t<eq\f(1,2)T，所以0.12s時x＝0.08m處的質點位于平衡位置上方正在向下振動，故D項錯誤；E項，若此波傳入另一介質中，頻率不變，則周期不變，其波速變?yōu)?.80m/s，則它在該介質中的波長為λ＝vT＝0.8×0.4m＝0.32m，故E項正確．3．(2024·天津)手持較長軟繩端點O以周期T在豎直方向上做簡諧運動，帶動繩上的其他質點振動形成簡諧波沿繩水平傳播，示意如圖．繩上有另一質點P，且O、P的平衡位置間距為L.t＝0時，O位于最高點，P的位移恰好為零，速度方向豎直向上，下列推斷正確的是()A．該簡諧波是縱波B．該簡諧波的最大波長為2LC．t＝eq\f(T,8)時，P在平衡位置上方D．t＝eq\f(3T,8)時，P的速度方向豎直向上答案C解析A項，該簡諧波上質點振動方向為豎直方向，波的傳播方向為水平方向，兩者垂直，故為橫波，故A項錯誤；B項，t＝0時，O位于最高點，P的位移恰好為零，速度方向豎直向上，故兩者間的距離為(n＋eq\f(1,4))λ，n＝0，1，2，3，…，又有O、P的平衡位置間距為L，則λmax＝eq\f(L,\f(1,4))＝4L，故B項錯誤；C項，t＝0時，P的位移恰好為零，速度方向豎直向上，那么，t＝eq\f(T,8)時，P在平衡位置上方，并向上運動，故C項正確；D項，t＝0時，P的位移恰好為零，速度方向豎直向上，那么，t＝eq\f(3T,8)時，P在平衡位置上方，并向下運動，故D項錯誤；故選C項．4．(2024·上海二模)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，圖甲是t＝3s時的波形圖，圖乙是波中某質點P的振動圖像，下列推斷中正確的是()A．質點P在t＝3s時沿y軸負方向振動B．質點P在t＝3s時的速度為零C．質點P的平衡位置坐標可能是x＝4cmD．該簡諧波的波速為1m/s答案C解析A項，由圖乙知，t＝3s時圖像切線的斜率為正值，說明質點P此時正沿y軸正方向振動，故A項錯誤．B項，由圖乙知，t＝3s時質點P的位移為0，正通過平衡位置，速度最大，故B項錯誤．C項，由圖甲知，簡諧橫波沿x軸正方向傳播，x＝4cm處的質點正通過平衡位置向上，與質點P在t＝3s時的狀態(tài)相同，所以質點P的平衡位置坐標可能是x＝4cm，故C項正確．D項，由甲讀出波長λ＝4cm，由圖乙讀出周期T＝4.0s，則該波的波速v＝eq\f(λ,T)＝1cm/s.故D項錯誤．故選C.5.(2024·天津模擬)一根彈性長繩沿x軸放置，左端點位于坐標原點，A點和B點分別是繩上x1＝2m、x2＝5m處的質點．用手握住繩的左端，當t＝0時使手起先沿y軸做簡諧振動，在t＝0.5s時，繩上形成如圖所示的波形．下列說法中正確的是()A．此列波的波長為1m，波速為4m/sB．此列波為橫波，左端點起先時先向上運動C．當t＝2.5s時，質點B起先振動D．在t＝3.5s后，A、B兩點的振動狀況總相同答案C解析A．由圖知，波長λ＝2m，周期T＝1s，則波速為v＝eq\f(λ,T)＝2m/s，故A項錯誤．B項，此列波為橫波，左端點起先時的運動方向與圖示時刻x＝1m處質點的振動方向相同，即為向下，故B項錯誤．C項，波從圖示位置傳到質點B用時t＝eq\f(s,v)＝eq\f(4,2)s＝2s，因此t＝2.5s時質點B起先振動，故C項正確．D項，由于A、B間的距離s′＝3m＝eq\f(3,4)λ，則知它們的振動狀況不總是相同，故D項錯誤．故選C項．6．(2024·濱海新區(qū)模擬)某物理愛好小組用試驗探究光的色散規(guī)律，他們將半圓形玻璃磚放在豎直面內，在其左方豎直放置一個很大的光屏P，讓一復色光束SA射向玻璃磚的圓心O后，有a和b兩束單色光射向光屏P，如圖所示．他們依據(jù)試驗現(xiàn)象提出了以下四個猜想，你認為正確的是()A．單色光a通過玻璃磚所需的時間大于單色光b通過玻璃磚所需的時間B．光束SA繞圓心O逆時針轉動過程中，光屏P上最早消逝的是b光C．若a、b分別通過同一雙縫干涉裝置，則a產生的干涉條紋間距較小D．若a、b光都能使某金屬發(fā)生光電效應，則a光照耀時產生光電子的最大初動能較大答案B解析A項，由圖知，a光的偏折程度小于b光，所以a光的折射率小于b光的折射率，由v＝eq\f(c,n)知，在玻璃中單色光a的傳播速度大于單色光b的傳播速度，兩光在玻璃中通過的路程相等，則單色光a通過玻璃磚所需的時間小于單色光b通過玻璃磚所需的時間．故A項錯誤．B項，由sinC＝eq\f(1,n)知a光的臨界角較大，b光的臨界角較小，則當光束SA繞圓心O逆時針轉動過程中，入射角增大時，b光的入射角先達到臨界角，最早發(fā)生全反射，所以在光屏P上最早消逝的是b光，故B項正確．C項，b光的折射率較大，波長較短，而雙縫干涉條紋的間距與波長成正比，則b產生的干涉條紋間距較小，故C項錯誤．D項，b光的折射率較大，頻率較大，由光電效應方程Ek＝hν－W0，知b光照耀時產生光電子的最大初動能較大．故D項錯誤．故選B項．7．(2024·春鄭州校級期中)如圖所示某三棱鏡的頂角θ＝41°27′，幾種單色光的折射率n如表所示．一束白光以較大的入射角通過棱鏡后，在光屏上形成從紫到紅的彩色光帶，當入射角i漸漸減小到零的過程中，屏上彩色光帶的變更狀況是(eq\f(1,sin41°27′)＝1.516)()紫藍綠黃橙紅n1.5321.5281.5191.5171.5141.512A.紫光最先消逝，紅光最終消逝 B．紫光最先消逝，黃光最終消逝C．紅光最先消逝，紫光最終消逝 D．紅光最先消逝，橙光最終消逝答案B解析如題圖所示，入射角i減小，折射角r也減?。庠诶忡R右側面上的入射點下移，出射光線也將下移，入射角隨之增大．由于紫光的折射率最大，臨界角最小，入射角最先增大到紫光的臨界角，紫光最先發(fā)生全反射，屏上的紫光最先消逝；由于，eq\f(1,sin41°27′)＝1.516，在黃光的折射率和橙光的折射率之間；由于頂角為41°27′，考慮臨界狀況，即i＝0°時，從玻璃到空氣的入射角為41°27′，故最終消逝的是黃光；故B項正確；故選B項．二、試驗題(8題6分，9題7分，10題8分，共21分)8．(2024·天津二模)某同學用如圖所示裝置做“用雙縫干涉測光的波長”試驗．①下列說法正確的是()A．英國物理學家麥克斯首先勝利地視察到了光的雙縫干涉現(xiàn)象B．僅撤去單縫屏，光屏上雙縫干涉的條紋仍舊存在C．圖中的a、b、c三個元件可以分別為濾光片、單縫屏、雙縫屏D．只要白熾燈、濾光片、雙縫屏、單縫屏都沿著遮光筒的軸線放置，就可以在光屏上勝利視察到清楚的干涉條紋②該同學用藍色濾光片勝利地視察到了如圖乙所示的干涉條紋，若僅將濾光片換成紅色，其他元件及位置都不動，他將看到的條紋是圖丙中的()③該同學某次試驗中，將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮條紋中心對齊，將該亮條紋定為第1條亮條紋，此時手輪上的示數(shù)記為x1，然后同方向轉動測量頭，使分劃板中心刻線與第n條亮條紋中心對齊，登記此時手輪上的示數(shù)為x2(x2>x1)，已知雙縫間距為L1，單縫與雙縫的距離為L2，雙縫到光屏的距離為L3，則入射光波長的表達式為λ＝________．答案①C②C③eq\f(（x2－x1）L1,（n－1）L3)解析①A項，英國物理學家托馬斯·楊首先勝利地視察到了光的雙縫干涉現(xiàn)象，故A項錯誤．B項，雙縫干涉的條件是頻率相同、相差恒定，當僅撤去單縫屏，不能獲得相干光源，所以光屏上雙縫干涉的條紋不存在了，故B項錯誤．C項，為獲得單色線光源，白色光源后面要有濾光片、單縫，為得到相干光源，單縫右邊要有雙縫．故C項正確．D項，從左到右，只有按白熾燈、濾光片、單縫屏、雙縫屏這樣的依次沿遮光筒的軸線放置，才可以在光屏上勝利視察到清楚的干涉條紋，故D項錯誤．故選C項．②A、C項，紅光的波長比藍光的長，依據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ分析知，紅光的干涉條紋間距比藍光的大，故A項錯誤，C項正確．B、D項，雙縫干涉條紋是勻稱的條紋，故B、D兩項錯誤．故選C項．③由題意可知，雙縫干涉條紋的間距為Δx＝eq\f(x2－x1,n－1)；依據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ＝eq\f(L3,L1)λ，得：λ＝eq\f(（x2－x1）L1,（n－1）L3).9．(2024·冀州市校級模擬)在“測玻璃的折射率”試驗中：(1)為了取得較好的試驗效果：A．必需選用上下表面平行的玻璃磚；B．選擇的入射角應盡量小些；C．大頭針應垂直地插在紙面上；D．大頭針P1和P2及P3和P4之間的距離適當大些．其中正確的是________．(2)甲同學在畫界面時，不當心將兩界面aa′和bb′間距畫得比玻璃磚寬度大些，如圖1所示，則他測得的折射率________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)(3)乙同學在量入射角和折射角時，由于沒有量角器，在完成了光路圖以后，以O點為圓心，OA為半徑畫圓，交OO′延長線于C點，過A點和C點作垂直法線的直線分別交于B點和D點，如圖2所示則他只須要測量________，就可求出玻璃的折射率n＝________．答案(1)CD(2)偏小(3)AB、CD的各自的長度eq\f(AB,DC)解析(1)A項，做插針法測定折射率時，玻璃磚上下表面不肯定要平行．故A項錯誤．B項，為了減小測量的相對誤差，選擇的入射角應盡量大些，可減小相對誤差，效果會更好．故B項錯誤．C項，為了精確確定入射光線和折射光線，大頭針應垂直地插在紙面上；故C項正確．D項，大頭針P1和P2及P3和P4之間的距離適當大些時，相同的距離誤差，引起的角度誤差會減小，效果會好些．故D項正確．故選C、D兩項．(2)如圖，實線是真實的光路圖，虛線是玻璃磚寬度畫大后的光路圖，由圖看出，在這種狀況測得的入射角不受影響，但測得的折射角比真實的折射角偏大，依據(jù)折射定律n＝eq\f(sini,sinr)可知，測得的折射率偏小．(3)依據(jù)折射定律得，n＝eq\f(sin∠AOB,sin∠DOC)＝eq\f(\f(AB,AO),\f(DC,CO))＝eq\f(AB,DC)，可知須要測量AB、CD的各自的長度．折射率為n＝eq\f(AB,DC).10．(2024·上海模擬)在“用單擺測重力加速度”的試驗中，某同學的操作步驟如下：a．取一根細線，下端系住直徑為d＝1.0cm的金屬小球，上端固定在鐵架臺上；b．用米尺量得固定點到小球上端之間細線的長度l；c．在擺線偏離豎直方向小于5°的位置靜止釋放小球；d．用秒表記錄小球完成n次全振動的總時間t.(1)甲同學的數(shù)據(jù)記錄如下表所示(L為擺長，T為周期)，請完成表格．l/cmnt/sL/cmT/sg/m·s－298.195099.8______________________(2)乙同學變更擺長重復試驗，測量得到多組數(shù)據(jù)后，依據(jù)測得的擺長L和對應的周期T的數(shù)據(jù)，以________為橫軸、________為縱軸畫出圖線，然后在圖線上選取兩個點，獲得相應數(shù)據(jù)后，通過計算得到重力加速度．答案(1)98.692.009.74(2)T2L解析(1)擺長為：L＝l＋eq\f(d,2)＝98.19cm＋0.5cm＝98.69cm＝0.9869m周期T＝eq\f(t,n)＝eq\f(99.8,50)s＝2.00sg＝eq\f(4π2L,T2)＝eq\f(4π2×98.69×10－2,22)m/s2＝9.74m/s2(2)由T＝2πeq\r(\f(L,g))得T2＝eq\f(4π2,g)L，則畫出T2－L圖即可．三、計算題(11題10分，12題10分，13題12分，14題12分，共44分)11.(2024·衡陽三模)玻璃半圓柱體的半徑為R，橫截面如圖所示，圓心為O，A為圓柱面的頂點．兩條單色紅光分別按如圖方向沿截面入射到圓柱體上，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°，已知玻璃對該紅光的折射率n＝eq\r(3).求：①兩條光線經柱面和底面折射后的交點與O點的距離d；②若入射的是單色藍光，則距離d將比上面求得的結果大還是??？答案①兩條光線經柱面和底面折射后的交點與O點的距離d是eq\f(R,3)；②若入射的是單色藍光，則距離d更小．分析①先依據(jù)折射定律求出光線2在玻璃半圓柱體圓弧面上和底面上的兩個折射角，再運用折射定律求出光線1在底面上的折射角，作出光路圖，依據(jù)幾何學問求解即可．②若入射的單色藍光，由于介質對藍光的折射率大于介質對紅光的折射率，藍光偏折更明顯，d更?。馕觫賹饩€2在B點折射時，入射角i＝60°由折射定律有n＝eq\f(sini,sinr)得sinr＝eq\f(sini,n)＝eq\f(sin60°,\r(3))＝eq\f(1,2)，r＝30°入射究竟面的入射角i′＝60°－r＝30°，則：sinr′＝nsini′＝eq\f(\r(3),2)，r′＝60°依據(jù)幾何學問得LOC＝eq\f(\f(1,2)R,cos30°)＝eq\f(\r(3),3)R同理，光線1從O點出射，折射光線與CD交于E點，折射角∠EOD＝60°，則△EOD為等邊三角形d＝OE＝OD＝LOCtan30°＝eq\f(R,3)②玻璃對藍光的折射率比對紅光的大，藍光偏折更明顯，故d變小．12．(2024·開封市質檢)如圖所示，三角形ABC為某透亮介質的橫截面，O為BC中點，位于截面所在平面內的一束光線自O以角度i入射，第一次到達AB邊恰好發(fā)生全反射．已知θ＝15°，BC邊長為2L，該介質的折射率為eq\r(2).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))．答案(1)i＝45°；(2)t＝eq\f(（\r(6)＋\r(2)）L,2c)解析(1)依據(jù)全反射定律可知，光線在AB面上P點的入射角等于臨界角C，由折射定律得：sinC＝eq\f(1,n)，代入數(shù)據(jù)得：C＝45°設光線在BC面上的折射角為r，由幾何關系得：r＝30°，由折射定律得：n＝eq\f(sini,sinr)，聯(lián)立代入數(shù)據(jù)得：i＝45°.(2)在△OPB中，依據(jù)正弦定理得：eq\f(OP,sin75°)＝eq\f(L,sin45°)，設所用時間為t，光線在介質中的速度為v，得：OP＝vt，光在玻璃中的傳播速度v＝eq\f(c,n)，聯(lián)立代入數(shù)據(jù)得：t＝eq\f(（\r(6)＋\r(2)）L,2c).13．(2024·課標全國Ⅲ)如圖，某同學在一張水平放置的白紙上畫