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2ts时的波形图，图（b）为媒质是平衡位置在 x=1.5m处的质 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7ts时，P恰好回到平衡位置 【答案】ACE 解
2、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 2 4 cm8 cm，C 正确，02s时间内，P向 y轴负方向运动，D 错误；t=2s到 t=7 s 共经过 5 s，即 11 4T，这时 P 点刚好回到平衡位置，E正确 （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）一束平行光垂直射
3、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 3 2 R处垂直于 AB 从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点 的位置 【答案】 （i）2dR（ii）右侧与 O相距 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 2 3 4 -4 x/m 图(a) 图(b) y/cm O 1 2
4、3 4 5 6 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 l 2R ()设光线在距 O点 3 2 R 的 C点射入后，在上表面的入射角为 ， 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 OGOC 3 2 R 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 3 2 R处。 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 30cm E
6、. 质点 Q简谐运动的表达式为0 1010.sinyt=（国际单位） 【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 40m/s 0.2s 8m T v ，故从 t = 0.10s到 t = 0.25s，该波沿 x 负方间传播的距离为： 6mm15040.vtx， 选项 C 正确；由于 P点不是在
7、波峰或波谷或者平衡位置，故从 t = 0.10s G O R A B C 图(b) y/cm t/s 0 0.1 0.2 0.3 10 -10 图(a) y/cm x/m 0 4 8 12 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： tsin.t ) . sin(.t ) T sin(Ay 10100 20 2 100 2 （国际单位），选项 E 正确。 （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，圆纸片与
8、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
9、分）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 O A A B N 题 11 图 1 M Q P O y1 O x y y2 x0 2x0
10、 题 11 图 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 v x T 0 2 和 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
11、) 图所示。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 d L x 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 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
12、置时停止计时，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
13、 到 b 所需的时间 t. （甲） （乙） 题 12 B - 1 （题 12B-2 图） a b 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 cos d l 2 1 ，传播速度 n c v ，传播时间 v l t 1 1 解得 isinnc dn t 22 2 1 2 ，同理在空气中传播的时间 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
14、点 A 的振动图像如图所示，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st4时最大 （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2。求： （）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 4 26 75sin 或3215 tan） 。
15、【答案】（1）a b （2） 45 L 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OPB中，根据正弦定理得 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. 20
16、14 年物理海南卷年物理海南卷 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
17、线和折射光线与底 面所在平面的交点到 AB的距离分别 1 l和 2 l，在截面所在平面 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 3 l时，光线恰好不能从底 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
18、 hl h A BC i O LL r C t/s y/m 0.1 0.2 0.3 0 0.05 -0.05 h l2 l1 A B C D x d c b a 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
19、点的间距依次为 2m、4m和 6m。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 A
20、C 边的光 线自 AB 边的 P 点射入三棱镜，在 AC 边发生反射后从 BC 边的 M点射 A B D C r i b a A C B P M 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) 3n AC 边没有光线透出 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 2 m T k ，由于振子质量减小导致周期减小。 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
21、入射角为 i、折射角为 r，在 M点的入射角为 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
22、好经过平衡位置的两质点相距 6m，且这 两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 A C B P M N O O 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6 2 1
23、 或6或6 2 3 ，解得4，6，12 （2） i n sin sin i )(i i n sin sin 10.2013年江苏卷年江苏卷12.B. 选修3-4(12 分) (1)如题12B-1 图所示的装置，弹簧振子的固有频率是4 Hz. 现匀速转动把 手，,给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为 1Hz，则把手转动的频率为. (A) 1 Hz (B) 3 Hz (C) 4 Hz (D) 5 Hz (2)如题12B-2 图所示，两艘飞船A、B 沿同一 直线同向飞行,相对地面的速度均为v(v 接近光速c). 地面上测得它们相距为L，则A 测得两飞船间的距 离 (选填“大
24、于”、“等于”或“小于”)L. 当B 向A 发出一光信号，A 测得该信号的速度为. (3)题12B-3 图为单反照相机取景器的示意图, ABCDE为五棱镜的 一个截面,ABBC. 光线垂直AB 射入,分别在CD 和EA 上发生反射,且 两次反射的入射角相等,最后光线垂直BC 射出.若两次反射都为全反 射,则该五棱镜折射率的最小值是多少?(计算结果可用三角函数表示) 答案：(1)A (2)大于 c(或光速) (3) 1 sin22.5 n 解析：(1)受迫振动的频率等于驱动力的频率，f=1hz，故 A对；B、C、D 错。 (2) A测得两飞船间的距离为静止长度，地面上测得两飞船间的距离为运动长度
25、，静止长度大于运 i O A 题12B-2图 题 12B-3 图 五棱镜 平面镜 至人眼 至 CCD C D E A B 动长度 L。 根据光速不变原理，A测得该信号的速度为 c(或光速)。 (3)由题意知,入射角22.5 则折射率最小值 1 sin22.5 n 11.2013 年山东卷年山东卷 37、 （8分） 【物理选修 34】 （1）如图甲所示，在某一均匀介质中，A、B 是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达 和式均为m)20sin(1 . 0tx，介质中 P 点与 A、B两波源间的距离分别为 4m 5m，两波源形成的简谐横波分别沿 AP、BP方向传播，波速都是 10m/s。 求简
26、谐横波的波长。 P点的振动_（填“加强”或“减弱”） 。 答案：1m； 加强。 解析：设简谐波的波速为 v，波长为 ，周期为 T，由题意知： T=0.1s 由波速公式 T v 代入数据 =1m 波长为 1m，A、B 相距 P 点为 4m和 5m，均为波长的整数倍，故 P 点为振动加强点。 （2）如图乙所示，ABCD 是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所 在平面内的一束光线由 O点垂直 AD边射入。已知棱镜的折射率 2n，ABBC8cm，OA=2cm， 60OAB。 求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向。 第一次的出射点距 C _ cm。 答案：450 ； 3 34 解析：设发生全反射的临界角
27、为 C，由折射定律得： n C 1 sin A B P 图甲 60 A B CD O 图乙 代入数据得：C=450 光路图如图所示，由几何关系可知光线在 AB边和 BC边的入射角均 为 600，均发生全反射。设光线在 CD边的入射角为 ，折射角为 ，由 几何关系得 =300，小于临界角，光线第一次射出棱镜是在 CD边，由折 射定律得： sin sin n 代入数据 =450 OA=2cm，由几何关系可知，AB面的入射点在 AB的中点，BC 面的入射点在 BC的中点， =300，所以出射点距 C 的距离 x 为： cm 3 34 30tan4 0 x 12.2013 年海南卷年海南卷 16模块
28、3-4 试题（12 分） （1） （4分）下列选项与多普勒效应有关的是 （填正确答案标号。选对 1个得 2 分，选对 2 个 得 3分.选对 3 个得 4 分;每选错 I个扣 2分，最低得分为 0 分） A科学家用激光测量月球与地球间的距离 B医生利用超声波探测病人血管中血液的流速 C技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡 D交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度 E科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度 答：BDE 解析：多普勒效应是指波源或观察者发生移动，而使两者间的位置发生变化，使观察者接收到的 频率发生了变化，根据此
29、定义可判断选项 BDE符合要求。 （2） （8分）如图，三棱镜的横截面为直角三角形 ABC， A=300，AC平行于光屏 MN，与光屏的距离为 L，棱镜对红光的折射 率为 n1，对紫光的折射率为 n2。一束很细的白光由棱镜的侧面 AB垂直 射入，直接到达 AC面并射出。画出光路示意图，并标出红光和紫光射 在光屏上的位置，求红光和紫光在光屏上的位置之间的距离。 60 A B CD O 60 60 60 A B C M N 答案：光路图见右图； ) 44 ( 2 1 1 2 2 2 12 n n n n Ldd 解析：光路图如图所示。红光和紫光在 AC 面上的入射角相同为 i，折射角分别为 r1和
30、 r2，它们射到屏上的位置离 O点的距离分别为 d1 和 d2，由折射定律得 11 rsinisinn 22 rsinisinn 由几何关系得 i=A d1=Ltanr1 d2=Ltanr2 联立式并利用题给条件得，红光和紫光在光屏上的位置之间的距离为 ) 44 ( 2 1 1 2 2 2 12 n n n n Ldd 13. 2012 年理综新课标卷年理综新课标卷 34.物理选修 3-4 （1） （6 分）一简谐横波沿 x 轴正向传播，t=0 时刻的波形如图（a）所示，x=0.30m 处的质点的振 动图线如图（b）所示，该质点在 t=0 时刻的运动方向沿 y 轴_（填“正向”或“负向”） 。
31、已知该 波的波长大于 0.30m，则该波的波长为_m。 答案：正向，0.8m， 解析：根据图（b）可知，图线在 t=0 时的切线斜率为正，表示 此时质点沿 y 轴正向运动；质点在图（c）中的位置如图所示。设质 点的振动方程为) 2 sin(2 T y(cm)，当 t=0时，cm2y,可得 2 t/s 2 图（b） O y/cm x/m 图（a） y/cm O 2 x/m 图 y/cm O 2 0.3 A B C M N 紫 红 O r1 i r2 4 .当 8 T t 时，y=2cm达到最大。结合图（a）和题意可得m3 . 0 8 3 ，解得m8 . 0 答案（1）正向，0.8 (2)（9 分
32、）一玻璃立方体中心有一点状光源。今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜，以致从光 源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体。已知该玻璃的折射率为2，求镀膜的面积与立方体表 面积之比的最小值。 答案 4 解析:如图所示,考虑从玻璃立方体中心 O点发出的一条光线,假设 它作斜射到玻璃立方体上表面发生折射. 根据折射定律得: sinsinn 式中,n 是玻璃的折射率,入射角等于 , 是折射角. 现假设 A 点是上表面面积最小的不透明薄膜边缘上的一点.由题意,在 A 点刚好发生全反射,故 2 A 设线段 OA在立方体上表面的投影长为 RA,由几何关系有: 22 ) 2 ( sin a R R A A A
33、式中 a 为玻璃立方体的边长,由得: 12 2 n a RA 由题给数据库得: 2 a RA 由题意,上表面所镀的面积最小的不透明薄膜应是半径为 RA的圆.所求的镀膜面积 S与玻璃立方体 的表面积 S 之比为: 2 2 6 6 a R S S A 由得: 4 S S 14.2012年理综山东卷年理综山东卷37 （8分） 【物理物理3-4】 （1）一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形如图所示，介质中质点P、Q分别位于 x=2m、x=4m处。从t=0时刻开始计时，当t=15s时质点Q刚好第4次到达波峰。 R a/2 O 求波速。 写出质点P做简谐运动的表达式（不要求推导过 程） 。 （2
34、）如图所示，一玻璃球体的半径为R，O为球心，AB为直径。来自B 点的光线BM在M点射出。 出射光线平行于AB，另一光线BN恰好在N点发生全反射。已知 ABM=300，求 玻璃的折射率。 球心O到BN的距离 。 解： （1）设简谐横波的波速为v，波长为，周期为T，由图像知，=4m。由题意知 TTt 4 3 3 T v 联立式，代入数据得 v=1m/s 质点P做简谐运动的表达式为 y=0.2sin(0.5t) m （2）设光线BM在M点的入射角为i，折射角为r，由几何关系可知，i=30 ，r=60 ，根据折射定律 得 i r n sin sin 代入数据得3n 光线BN恰好在N点发生全反射，则BN
35、O为临界角C n C 1 sin 设球心到BN的距离为d，由几何关系可知CRdsin 联立式得Rd 3 3 15. 2012 年物理江苏卷年物理江苏卷 12B. 选修选修 3-4 (12 分分) (1)如题 12B-1 图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片 P 和 Q，A 点位于 P、Q 之间，B 点位于 Q 右侧. 旋转偏振片 P， A O B N M 0 5 0.2 y/m x/m 4 3 2 1 Q v -0.2 P 白炽灯光 P Q A B 题 12B-1 图 A、B 两点光的强度变化情况是_. (A)A、B 均不变 (B)A、B均有变化 (C)A不变，B 有变化 (D)A有变化，B
36、不变 (2)“测定玻璃的折射率”实验中,在玻璃砖的一侧竖直插两个大 头 针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D. 在插入第四个大头 针 D时,要使它_ .题12B-2图是在白纸上留下的实验 痕 迹，其中直线a、a 是描在纸上的玻璃砖的两个边. 根据该图可算 得 玻璃的折射率n=_。 (计算结果保留两位有效数字) (3)地震时，震源会同时产生两种波，一种是传播速度约为 3.5km/ s 的 S 波,另一种是传播速度约为 7.0km/ s 的 P 波. 一次地震发生时,某地震监测点记录到首次到达的 P 波比首次到达的 S 波早 3min。 假 定地震波沿直线传播，震源的振动周期为 1.2s，求
37、震源与监测点之间的距离 x 和 S 波的波长. 【答案】 （1）C （2）挡住 C 及 A、B的像；1.8（1.61.9都算对） （3）4.2 km 【解析】 （1） 白炽灯光为自然光，经过 P 后为偏振光。 旋转偏振片 P，A 处得到的是始终强度相同的偏振光，偏振光再经过偏振片，在 B 处的光强随着 P 转动而变化，当 Q 的透振方向与经过 P 的偏振光的振动方向垂直时，B 处的光强为 0。 (2)插在 D点的大头针必须挡住 C 及 A、B的像，这样才保证沿 A、B的光线经过 C、D；作出光路 图如图所示，以入射点 O 为圆心作圆，交入射光线与折射 光线于 E、F，从 E、F 作法线的垂线交
38、法线于 G、H，用 刻度尺量出 EG、FH 的长，由公式 nsini sin EG EO FH FO EG FH，求 出折射率 n=1.8。 （ 3 ） 设P波 的 传 播 时 间 为t ， 则 )tt (vx, tvx sp 解得, t vv vv x sp sp 代入数据得 x=1260km， 由 =vsT，解得 =4.2km 题12B-2图 A a B C D a C a A a B E G F O H i D 16.2012 年物理海南卷年物理海南卷 18模块 34 试题（12 分） （1） （4分）某波源 S 发出一列简谐横波，波源 S的振动 图像如图所示。在波的传播方向上有 A、B
39、 两点，它们到S 的 距离分别为 45m和 55m。测得 A、B两点开始振动的时间间 隔为 1.0s。由此可知 波长 _m； 当 B点离开平衡位置的位移为6cm时，A 点离开平衡位置的位移是_cm。 答：20 -6 （2） （8分）一玻璃三棱镜，其横截面为等腰三角形，顶角 为锐角， 折射率为2。现在横截面内有一光线从其左侧面上半部射入棱镜。不考虑 棱镜内部的反射。若保持入射线在过入射点的法线的下方一侧（如图） ，且 要求入射角为任何值的光线都会从棱镜的右侧面射出，则顶角 可在什么范 围内取值？ 解： 设入射光线经玻璃折射时，入射角为 i，折射角为 r，射至棱镜右侧面的入射角为 。根据折射定 律
40、 sini=n sinr 由几何关系得 = +r 当 i=0 时，由式知 r=0， 有最大值 m（如图） ，由式得 =m 同时 m应小于玻璃对空气的全反射临界角，即 n sin m 1 由式和题给条件可得，棱镜顶角 可的取值范围为 0450 17.2011 年新课标版年新课标版 6 -6 0 t/s y/cm 2.5 0.5 1.0 1.5 2.0 m i r 343-4 （15 分） （1）（6分）一振动周期为 T，振幅为 A，位于 x=0点的波源从平衡位置沿 y轴正向开始做简谐振 动，该波源产生的一维简谐横波沿 x 轴正向传播，波速为 v，传播过程中无能量损失，一段时间后，该 振动传播至某
41、质点 P，关于质点 P 振动的说法正确的是_。 A振幅一定为 A B周期一定为 T C速度的最大值一定为 v D开始振动的方向沿 y 轴向上或向下取决于它离波源的距离 E若 P 点与波源距离 s=vT，则质点 P的位移与波源的相同 （2）（9分）一半圆柱形透明物体横截面如图所示，底面 AOB 镀银（图中粗线），O表示半圆截面的圆心。一束光线在横截面内从 M 点的入射角为 30 ， MOA=60 ，NOB=30 。求 （）光线在 M 点的折射角； （）透明物体的折射率。 答：（1）A B E； （2）（）15 （） 2 26 【解析】（1）由波的形成与传播可知，正确答案是 A B E。 （2）（
42、）如图，透明物体内部的光路为折线MPN， Q、M 点相对于底面EF 对称，Q、P 和N 三点共线。 设在M点处，光的入射角为i，折射角的r， OMQa，PNF。 根据题意有 300 由几何关系得，PNOPQOr，于是 +r300 且 a+r 由式得r150 （）根据折射率公式有 sin isin n ，由式得 2 26 n A O B N M A O B N M P Q E F i r 18.2011 年海南卷年海南卷 18模块 3-4 试题（12分） （1） （4分）一列简谐横波在 t=0时的波形图如图所示。 介质中 x=2m处的质点 P沿 y轴方向做简谐运动的表达式为 y=10sin（5t
43、）cm。关于这列简谐波，下列说法正确的是 _（填入正确选项前的字母。选对 1 个给 2 分，选对 2个 给 4分；选错 1个扣 2 分，最低得 0 分）。 A周期为 4.0s B振幅为 20cm C传播方向沿 x轴正向 D传播速度为 10m/s （2）（8分）一赛艇停在平静的水面上，赛艇前端有一标记 P离水面的高度为 h1=0.6m，尾部下 端 Q 略高于水面；赛艇正前方离赛艇前端 s1=0.8m处有一浮标，示意如图。一潜水员在浮标前方 s2=3.0m处下潜到深度为 h2=4.0m时，看到标记刚好被浮标挡住，此处看不到船尾端 Q；继续下潜 h=4.0m，恰好能看见 Q。求： （i）水的折射率
44、n； （ii）赛艇的长度 l。 （可用根式表示） 答：（1）C D；（2） 3 4 ， 3.3m 【解析】（1）=5，周期为： s.T40 2 ，由波的图像得：振幅 A=10cm、波长 =4m，故波 速为s/m T v10 ，P点在 t=0 时振动方向为正 y方向，波向正 x方向传播。 （2）（i）设过 P 点光线，恰好被浮子挡住时，入射角、折射角分别为：、 则： 2 1 2 1 1 hs s sin 2 2 2 2 2 hs s sin sin sin n 由得： 3 4 n （ii）潜水员和 Q点连线与水平方向夹角刚好为临界角 C，则： 4 31 n Csin cotC h2h s1s2l y/cm x/m 0 10 -10 1 4 5 2 3 6 P s2 s1 l h1 P Q 浮标 h2 h 由得： 3.3mm83 7 724 ).(l
