2019届高考物理大一轮复习金考卷：选修3-4(含解析)

2019届高考物理大一轮复习金考卷：选修3-4(含解析)-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN阶段示范性金考卷(十二)本卷测试内容：选修3－4本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，共110分．第Ⅰ卷(选择题，共50分)一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分．在第1、4、5、6、7、8小题给出的四个选项中，只有一个选项正确；在第2、3、9、10小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)1. 下列物理现象中：(1)春天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；(2)“闻其声而不见其人”；(3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高．这些物理现象分别属于波的()A. 反射、衍射、干涉、多普勒效应B. 折射、衍射、多普勒效应、干涉C. 反射、折射、干涉、多普勒效应D. 衍射、折射、干涉、多普勒效应解析：春天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，是声波的反射；“闻其声而不见其人”是声波的衍射；学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是声波的干涉；当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高是多普勒效应，故选项A正确．答案：A2. 在双缝干涉实验中，下列说法正确的是( )A. 用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B. 用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C. 用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹D. 用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹解析：用白光作为光源，屏上将呈现彩色条纹，选项A错；红光双缝干涉的图样为红黑相间的条纹，选项B正确；红光和紫光频率不同，不能产生干涉图样，选项C错；遮住一条狭缝时，紫光将发生单缝衍射，形成衍射图样，选项D正确．答案：BD3. 以下物理学知识的相关叙述，其中正确的是( )A. 用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振B. 变化的电场周围不一定产生变化的磁场C. 交警通过发射超声波测量车速是利用了波的干涉原理D. 狭义相对论认为，在惯性参考系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关解析：用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的薄膜干涉，A错误．均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，B正确．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的反射原理，C错误．狭义相对论认为：在惯性系中，以任何物体做参考系光速都不变，D 正确．答案：BD4. 一列简谐横波以1 m/s 的速度沿绳子由A 向B 传播．质点A 、B 间的水平距离x ＝3 m ，如图所示．若t ＝0时质点A 刚从平衡位置开始向上振动，其振动方程为y ＝2sin π2t(cm)．则B 点的振动图象为下图中的( )解析：由A 点的振动方程可知：A ＝2 cm ，T ＝4 s ．振动由A 传播至B 所用时间为Δt＝xv ，解得Δt＝3s ，可见B 点在t ＝3 s 时起振，因A 点的起振方向向上，故B 点的起振方向也向上，所以B 点的振动图象为B.答案：B5. 如图为一列沿x 轴传播的简谐横波在t 1＝0(图中实线所示)以及在t 2＝0.02 s(图中虚线所示)两个时刻的波形图象，已知t 2－t 1<T/2(T 为该波的周期)，则以下说法正确的是( )A. 波沿着x 轴负方向传播B. 波的传播速度是100 m/sC. 在t 3＝0.04 s 时刻，质点a 的速度为零D. 在t ＝1.6 s 时刻，x ＝64 m 的质点在波谷位置解析：由波动图象的特点分析求解．由于t 2－t 1<T/2，所以波沿x 轴正方向传播，A 错误；由v ＝ΔxΔt 得波的传播速度是100 m/s ，B 正确；在t 3＝0.04 s 时刻，质点a 处于平衡位置，振动的速度最大，C 错误；在t ＝1.6 s 时刻，因为波的周期T ＝0.16 s ，x ＝64 m 的质点在平衡位置，D 错误．答案：Bx6. 如图，A 光束由红光和蓝光组成经过半圆形玻璃砖后分为P 、Q 两束，关于P 、Q 两束光下列叙述正确的是( )阶段示范性金考卷(十二)本卷测试内容：选修3－4本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，共110分．第Ⅰ卷 (选择题，共50分)一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分．在第1、4、5、6、7、8小题给出的四个选项中，只有一个选项正确；在第2、3、9、10小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)1. 下列物理现象中：(1)春天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；(2)“闻其声而不见其人”；(3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高．这些物理现象分别属于波的( )A. 反射、衍射、干涉、多普勒效应B. 折射、衍射、多普勒效应、干涉C. 反射、折射、干涉、多普勒效应D. 衍射、折射、干涉、多普勒效应解析：春天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，是声波的反射；“闻其声而不见其人”是声波的衍射；学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是声波的干涉；当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高是多普勒效应，故选项A正确．答案：A2. 在双缝干涉实验中，下列说法正确的是( )A. 用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B. 用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C. 用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹D. 用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹解析：用白光作为光源，屏上将呈现彩色条纹，选项A错；红光双缝干涉的图样为红黑相间的条纹，选项B正确；红光和紫光频率不同，不能产生干涉图样，选项C错；遮住一条狭缝时，紫光将发生单缝衍射，形成衍射图样，选项D正确．答案：BD3. 以下物理学知识的相关叙述，其中正确的是( )A. 用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振B. 变化的电场周围不一定产生变化的磁场C. 交警通过发射超声波测量车速是利用了波的干涉原理D. 狭义相对论认为，在惯性参考系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关解析：用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的薄膜干涉，A错误．均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，B正确．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的反射原理，C错误．狭义相对论认为：在惯性系中，以任何物体做参考系光速都不变，D正确．答案：BD4. 一列简谐横波以1 m/s的速度沿绳子由A向B传播．质点A、B间的水平距离x＝3 m，如图所示．若t＝0时质点A刚从平衡位置开始向上振动，其振动方程为y＝2sin π2t(cm)．则B点的振动图象为下图中的( )解析：由A 点的振动方程可知：A ＝2 cm ，T ＝4 s ．振动由A 传播至B 所用时间为Δt＝xv ，解得Δt＝3s ，可见B 点在t ＝3 s 时起振，因A 点的起振方向向上，故B 点的起振方向也向上，所以B 点的振动图象为B.答案：B5. 如图为一列沿x 轴传播的简谐横波在t 1＝0(图中实线所示)以及在t 2＝0.02 s(图中虚线所示)两个时刻的波形图象，已知t 2－t 1<T/2(T 为该波的周期)，则以下说法正确的是( )A. 波沿着x 轴负方向传播B. 波的传播速度是100 m/sC. 在t 3＝0.04 s 时刻，质点a 的速度为零D. 在t ＝1.6 s 时刻，x ＝64 m 的质点在波谷位置解析：由波动图象的特点分析求解．由于t 2－t 1<T/2，所以波沿x 轴正方向传播，A 错误；由v ＝ΔxΔt 得波的传播速度是100 m/s ，B 正确；在t 3＝0.04 s 时刻，质点a 处于平衡位置，振动的速度最大，C 错误；在t ＝1.6 s 时刻，因为波的周期T ＝0.16 s ，x ＝64 m 的质点在平衡位置，D 错误．答案：B6. 如图，A 光束由红光和蓝光组成经过半圆形玻璃砖后分为P 、Q 两束，关于P 、Q 两束光下列叙述正确的是( )A. P 光束只有蓝光B. P 光束只有红光C. Q 光束只有蓝光D. Q 光束只有红光解析：蓝光折射率大，易发生全反射，由图可知，只有一条折射光线，说明蓝光发生了全反射，Q 光束只有红光；有折射就有反射，P 光束为红光和蓝光组成的复色光．答案：D7. [2018·安徽望江高三月考]一束复色光由空气射入一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a 、b.已知a 光的频率小于b 光的频率．下面的几个图中哪个光路图可能是正确的是( )解析：由于a 光的频率小于b 光的频率，可知a 光的折射率小于b 光的折射率．在上表面a 、b 两束单色光的入射角相同，由折射定律可判断出a 光的折射角大于b 光的折射角，在下表面光线由玻璃射向空气，光线折射率应为折射角正弦值比入射角正弦值，故下表面的折射角应与上表面的入射角相同，即通过玻璃砖后的出射光线应与原入射光线平行．B 正确．答案：B8. [2018·天津河西区期末] 一列简谐横波沿x 轴负方向传播，a 、b 为波上的两个质点，某时刻的波形图如图甲所示，从此时刻开始计时，图乙是a 、b 两个质点中某一质点的振动图象，下列判断正确的是 ( )A. 波速为1.0 m/s ，图乙是质点a 的振动图象B. 波速为1.0 m/s ，图乙是质点b 的振动图象C. 波速为0.16 m/s ，图乙是质点a 的振动图象D. 波速为0.16 m/s ，图乙是质点b 的振动图象解析：由图甲可知机械波的波长λ＝0.4 m ，由图乙可知质点振动周期T ＝0.4 s ，则波速v ＝λT ＝0.40.4 m/s＝1.0 m/s.根据波的传播规律与质点振动之间的关系可知，该时刻质点a 向下振动，质点b 向上振动，因此图乙是质点b 的振动图象，B 正确．答案：B9. 如图，一玻璃柱体的横截面为半圆形，一单色细光束从空气射向柱体的O 点(半圆的圆心)，产生反射光束1和折射光束2，已知玻璃的折射率为2，入射角为45°，现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O 点且垂直于图面的轴顺时针转过15°，如图中虚线所示，则( )A. 光束1顺时针转过15°B. 光束1顺时针转过30°C. 光束2顺时针转过的角度小于15°D. 光束2顺时针转过的角度大于15°解析：当圆柱转过15°时，入射角变为60°，则反射角也变为60°，故光束1顺时针转过30°；折射角的改变量小于入射角的改变量，故光束2顺时针转过的角度小于15°.答案：BC10. 如图甲所示，现有一束白光从图示位置射向棱镜Ⅰ，在足够大的光屏M 上形成彩色光谱，下列说法中正确的是( )A. 屏M 自上而下分布的色光的波长由小到大B. 在各种色光中，红光通过棱镜的时间最长C. 若入射白光绕入射点顺时针旋转，在屏M 上最先消失的是紫光D. 若在棱镜Ⅰ和屏M 间放置与棱镜Ⅰ完全相同的棱镜Ⅱ，相对面平行(如图乙所示)，则在屏M 上形成的是彩色光谱解析：光线经三棱镜后向底部偏折，折射率越大，偏折越明显，故屏M 自上而下分布的色光的波长由大到小；红光的折射率最小，在介质中速度最大，传播时间最短；紫光的折射率最大，临界角最小，最易发生全反射；将两个三棱镜合在一起，可看成平行玻璃砖，中间空气的两面也是平行的，平行介质不改变光线的方向，只是使光线侧移，折射率不同侧移量不同．答案：CD第Ⅱ卷 (非选择题，共60分)二、填空题(本题共3小题，共22分)11. (6分) 如图所示，平静的水面下同一竖直线上有两个点光源S a 、S b ，可分别发出a 、b 两种不同颜色的单色光．在光源的正上方放置一个圆形的遮光板，在水面上方同时恰好看不到两个光源．则a 光的频率________(选填“>”、“＝”或“<”，下同)b 光的频率；若用同一装置做杨氏双缝干涉实验，a 光的干涉条纹宽度________b 光的干涉条纹宽度．解析： 由题意可知a 光的临界角大于b 光的临界角，根据折射率与临界角的关系可知水对a 光的折射率小于水对b 光的折射率，根据频率与折射率的关系可知a 光的频率小于b 光的频率．根据波速公式可知a 光在真空中的波长大于b 光在真空中的波长，根据n ＝λ真空λ水可知a 光在水中的波长大于b 光在水中的波长，若用同一装置做杨氏双缝干涉实验，a 光的干涉条纹宽度大于b 光的干涉条纹宽度．答案：< >12. (8分)有两个同学利用假期分别去参观北大和南大的物理实验室，各自利用先进的DIS 系统较准确地探究了“单摆的周期T 与摆长L 的关系”，他们通过校园交换了实验数据，并由计算机绘制了T 2－L 图象，如图甲所示．去北大的同学所测实验结果对应的图线是________(选填“A”或“B”)．另外，在南大做探究的同学还利用计算机绘制了两种单摆的振动图象(如图乙)，由图可知，两单摆摆长之比L AL B＝________.解析：由T ＝2πL g 得，T 2＝4π2g L ，根据图甲可知4π2g A ＞4π2g B，即g A ＜g B ，因北大更靠近北极，其所在地的重力加速度更大些，应选B ；根据图甲可知g A g B ＝g A 4π2·4π2g B ＝k B k A ＝89，由图乙可得T A T B ＝32，由T 2＝4π2g L 得，L A L B ＝T 2A g AT 2B g B＝2. 答案：B 213. (8分)实验室有一块长方体透明介质，截面如图中ABCD 所示．AB 的长度为l 1，AD 的长度为l 2，且AB 和AD 边透光，而BC 和CD 边不透光，且射到这两个边的光线均被全部吸收．现让一平行光束以入射角θ1射到AB 面上，经折射后AD 面上有光线射出，甲、乙两同学分别用不同方法测量该长方体介质的折射率．(1)甲同学的做法是：保持射到AB 面上光线的入射角不变，用遮光板由A 点沿AB 缓慢推进，遮光板前端推到P 时，AD 面上恰好无光线射出，测得AP 的长度为l 3，则长方体介质的折射率可表示为n ＝________.(2)乙同学的做法是：缓慢调节射到AB 上光线的入射角，使AD 面也恰好无光线射出，测得此时射到AB 面上光线的入射角为θ2，则长方体介质的折射率可表示为n ＝________.(3)θ1和θ2的关系为：θ1________θ2(填“<”、“>”或“＝”)．解析：(1)由题意可知，过P 点入射光线的折射光线恰好过D 点，设此时折射角为γ1，则 sinγ1＝l 3l 22＋l 23，n ＝sinθ1sinγ1＝l 22＋l 23sinθ1l 3. (2)由题意可知，射到AD 面上的光线在AD 面上恰好发生全反射，设在AB 面上的折射角为γ2，则在AD 面上的入射角为临界角，且C ＝90°－γ2，由n ＝sinθ2sinγ2＝1sinC解得：n ＝1＋sin 2θ2.(3)因为在AB 面的折射角越小，在AD 面的入射角越大，而在AB 面入射角越小，折射角越小，故应减小AB 面的入射角才能使光线在AD 面发生全发射，因此θ1>θ2.答案：(1)l 22＋l 23sinθ1l 3 (2)1＋sin 2θ2 (3)>三、计算题(本题共4小题，共48分)14. (10分)如图所示，实线为一简谐波该时刻的波形图，虚线是该波经0.2 s 后的波形图．(1)若波向左传播，指出此时刻P 点的振动方向并求出经0.2 s 后波传播的距离； (2)若波向右传播，求它的最大周期； (3)若波速是35 m/s ，求波的传播方向．解析： 根据波的图象和传播方向通过“带动法”或“微平移法”可得P 点的振动方向；根据两个时刻的波形图可得其在0.2 s 内传播的距离，根据时空的对应性可得该波周期的通式．(1)若波向左传播，在图中实线波形图对应的时刻P 点向上振动 由图可知经0.2 s 后波传播的距离为x ＝(3＋4n)m(n ＝0,1,2，…)(2)若波向右传播，则实线波形图到虚线波形图所经过的时间t ＝T4＋nT(n ＝0,1,2，…)，当n ＝0时周期有最大值T max ＝4t ＝0.8 s(3)若波速为35 m/s ，则0.2 s 内波传播的距离为x ＝vt ＝7.0 m ，而λ＝4 m ，故x ＝134λ，故波向左传播．答案：(1)见解析 (2)0.8 s (3)向左传播15. (10分)如图所示，一透明球体置于空气中，球半径R ＝10 cm ，折射率n ＝ 2.MN 是一条通过球心的直线，单色细光束沿直线AB 且平行于MN 射向球体，B 点为入射点，AB 与MN 间距为5 2 cm ，出射光线沿CD 方向．(1)补全光路并求出光从B 点传到C 点的时间； (2)求CD 与MN 所成的角α.(需写出求解过程)解析：(1)连接BC ，如图所示，设B 点光线的入射角、折射角分别标为i 、r ，由几何关系可知sini ＝2/2，所以i ＝45° 对B 点应用折射定律得n ＝sinisinrsinr ＝1/2，故r ＝30° BC ＝2Rcosrt ＝nBC/c ＝2nRcosr/c 解得t ＝(6/3)×10－9s(2)由几何关系可知∠COP ＝15°，∠OCP ＝135°，α＝30°. 答案：(1)图见解析 (2)(6/3)×10－9s (2)30°16. (18分) 如图，简谐横波在t 时刻的波形如实线所示，经过Δt＝3 s ，其波形如虚线所示．已知图中x 1与x 2相距1 m ，波的周期为T ，且2T<Δt<4T.则(1)可能的最小波速为多少？ (2)最小周期为多少？解析：由波形图可知波长为λ＝7 m ，所以Δx＝1 m ＝17λ，所以Δt＝(n ＋17)T 或Δt＝(n ＋67)T ，又由于2T<Δt<4T，所以周期的最大可能值为T max ＝32＋17 s ＝1.4 s ，周期的最小可能值为T min ＝33＋67 s ＝79 s ，可能的最小波速为v min ＝λT max ＝71.4 m/s ＝5 m/s. 答案：(1)5 m/s (2)79 s17. (10分)如图所示，在MN 的下方足够大的空间是玻璃介质，其折射率为n ＝3，玻璃介质的上边界MN 是屏幕．玻璃中有一正三角形空气泡，其边长l ＝40 cm ，顶点与屏幕接触于C 点，底边AB 与屏幕平行．激光a 垂直于AB 边射向AC 边的中点O ，结果在屏幕MN 上出现两个光斑．(1)画出光路图；(2)求两个光斑之间的距离L. 解析：(1)画出光路示意图如图所示(2)在界面AC ，a 光的入射角θ1＝60° 由光的折射定律得： sinθ1sinθ2＝n 代入数据求得折射角 θ2＝30°由光的反射定律得反射角θ3＝60°由几何关系易得：△ODC 是边长为l/2的正三角形，△COE 为等腰三角形，CE ＝OC ＝l/2故两光斑之间的距离L ＝DC ＋CE ＝l ＝40 cm. 答案：(1)见解析图 (2)40 cm A. P 光束只有蓝光 B. P 光束只有红光 C. Q 光束只有蓝光D. Q 光束只有红光解析：蓝光折射率大，易发生全反射，由图可知，只有一条折射光线，说明蓝光发生了全反射，Q 光束只有红光；有折射就有反射，P 光束为红光和蓝光组成的复色光．答案：D7. [2018·安徽望江高三月考]一束复色光由空气射入一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a 、b.已知a 光的频率小于b 光的频率．下面的几个图中哪个光路图可能是正确的是( )解析：由于a 光的频率小于b 光的频率，可知a 光的折射率小于b 光的折射率．在上表面a 、b 两束单色光的入射角相同，由折射定律可判断出a 光的折射角大于b 光的折射角，在下表面光线由玻璃射向空气，光线折射率应为折射角正弦值比入射角正弦值，故下表面的折射角应与上表面的入射角相同，即通过玻璃砖后的出射光线应与原入射光线平行．B 正确．答案：B8. [2018·天津河西区期末] 一列简谐横波沿x 轴负方向传播，a 、b 为波上的两个质点，某时刻的波形图如图甲所示，从此时刻开始计时，图乙是a 、b 两个质点中某一质点的振动图象，下列判断正确的是 ( )A. 波速为1.0 m/s ，图乙是质点a 的振动图象B. 波速为1.0 m/s ，图乙是质点b 的振动图象C. 波速为0.16 m/s ，图乙是质点a 的振动图象D. 波速为0.16 m/s ，图乙是质点b 的振动图象解析：由图甲可知机械波的波长λ＝0.4 m ，由图乙可知质点振动周期T ＝0.4 s ，则波速v ＝λT ＝0.40.4 m/s＝1.0 m/s.根据波的传播规律与质点振动之间的关系可知，该时刻质点a 向下振动，质点b 向上振动，因此图乙是质点b 的振动图象，B 正确．答案：B9. 如图，一玻璃柱体的横截面为半圆形，一单色细光束从空气射向柱体的O 点(半圆的圆心)，产生反射光束1和折射光束2，已知玻璃的折射率为2，入射角为45°，现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O 点且垂直于图面的轴顺时针转过15°，如图中虚线所示，则( )A. 光束1顺时针转过15°B. 光束1顺时针转过30°C. 光束2顺时针转过的角度小于15°D. 光束2顺时针转过的角度大于15°解析：当圆柱转过15°时，入射角变为60°，则反射角也变为60°，故光束1顺时针转过30°；折射角的改变量小于入射角的改变量，故光束2顺时针转过的角度小于15°.答案：BC10. 如图甲所示，现有一束白光从图示位置射向棱镜Ⅰ，在足够大的光屏M上形成彩色光谱，下列说法中正确的是( )A. 屏M自上而下分布的色光的波长由小到大B. 在各种色光中，红光通过棱镜的时间最长C. 若入射白光绕入射点顺时针旋转，在屏M上最先消失的是紫光D. 若在棱镜Ⅰ和屏M间放置与棱镜Ⅰ完全相同的棱镜Ⅱ，相对面平行(如图乙所示)，则在屏M上形成的是彩色光谱解析：光线经三棱镜后向底部偏折，折射率越大，偏折越明显，故屏M自上而下分布的色光的波长由大到小；红光的折射率最小，在介质中速度最大，传播时间最短；紫光的折射率最大，临界角最小，最易发生全反射；将两个三棱镜合在一起，可看成平行玻璃砖，中间空气的两面也是平行的，平行介质不改变光线的方向，只是使光线侧移，折射率不同侧移量不同．答案：CD第Ⅱ卷(非选择题，共60分)二、填空题(本题共3小题，共22分)11. (6分) 如图所示，平静的水面下同一竖直线上有两个点光源S a、S b，可分别发出a、b两种不同颜色的单色光．在光源的正上方放置一个圆形的遮光板，在水面上方同时恰好看不到两个光源．则a光的频率________(选填“>”、“＝”或“<”，下同)b光的频率；若用同一装置做杨氏双缝干涉实验，a光的干涉条纹宽度________b光的干涉条纹宽度．解析：由题意可知a光的临界角大于b光的临界角，根据折射率与临界角的关系可知水对a光的折射率小于水对b光的折射率，根据频率与折射率的关系可知a光的频率小于b光的频率．根据波速公式可知a光在真空中的波长大于b 光在真空中的波长，根据n ＝λ真空λ水可知a 光在水中的波长大于b 光在水中的波长，若用同一装置做杨氏双缝干涉实验，a 光的干涉条纹宽度大于b 光的干涉条纹宽度．答案：< >12. (8分)有两个同学利用假期分别去参观北大和南大的物理实验室，各自利用先进的DIS 系统较准确地探究了“单摆的周期T 与摆长L 的关系”，他们通过校园交换了实验数据，并由计算机绘制了T 2－L 图象，如图甲所示．去北大的同学所测实验结果对应的图线是________(选填“A”或“B”)．另外，在南大做探究的同学还利用计算机绘制了两种单摆的振动图象(如图乙)，由图可知，两单摆摆长之比L AL B＝________.解析：由T ＝2πL g 得，T 2＝4π2g L ，根据图甲可知4π2g A ＞4π2g B，即g A ＜g B ，因北大更靠近北极，其所在地的重力加速度更大些，应选B ；根据图甲可知g A g B ＝g A 4π2·4π2g B ＝k B k A ＝89，由图乙可得T A T B ＝32，由T 2＝4π2g L 得，L A L B ＝T 2A g AT 2B g B＝2. 答案：B 213. (8分)实验室有一块长方体透明介质，截面如图中ABCD 所示．AB 的长度为l 1，AD 的长度为l 2，且AB 和AD 边透光，而BC 和CD 边不透光，且射到这两个边的光线均被全部吸收．现让一平行光束以入射角θ1射到AB 面上，经折射后AD 面上有光线射出，甲、乙两同学分别用不同方法测量该长方体介质的折射率．(1)甲同学的做法是：保持射到AB 面上光线的入射角不变，用遮光板由A 点沿AB 缓慢推进，遮光板前端推到P 时，AD 面上恰好无光线射出，测得AP 的长度为l 3，则长方体介质的折射率可表示为n ＝________.(2)乙同学的做法是：缓慢调节射到AB 上光线的入射角，使AD 面也恰好无光线射出，测得此时射到AB 面上光线的入射角为θ2，则长方体介质的折射率可表示为n ＝________.(3)θ1和θ2的关系为：θ1________θ2(填“<”、“>”或“＝”)．解析：(1)由题意可知，过P 点入射光线的折射光线恰好过D 点，设此时折射角为γ1，则 sinγ1＝l 3l 22＋l 23，n ＝s inθ1sinγ1＝l 22＋l 23sinθ1l 3. (2)由题意可知，射到AD 面上的光线在AD 面上恰好发生全反射，设在AB 面上的折射角为γ2，则在AD 面上的入射角为临界角，且C ＝90°－γ2，由n ＝sinθ2sinγ2＝1sinC解得：n ＝1＋sin 2θ2.(3)因为在AB 面的折射角越小，在AD 面的入射角越大，而在AB 面入射角越小，折射角越小，故应减小AB 面的入射角才能使光线在AD 面发生全发射，因此θ1>θ2.答案：(1)l 22＋l 23sinθ1l 3 (2)1＋sin 2θ2 (3)>三、计算题(本题共4小题，共48分)14. (10分)如图所示，实线为一简谐波该时刻的波形图，虚线是该波经0.2 s 后的波形图．(1)若波向左传播，指出此时刻P 点的振动方向并求出经0.2 s 后波传播的距离； (2)若波向右传播，求它的最大周期； (3)若波速是35 m/s ，求波的传播方向．解析：根据波的图象和传播方向通过“带动法”或“微平移法”可得P 点的振动方向；根据两个时刻的波形图可得其在0.2 s 内传播的距离，根据时空的对应性可得该波周期的通式．(1)若波向左传播，在图中实线波形图对应的时刻P 点向上振动 由图可知经0.2 s 后波传播的距离为x ＝(3＋4n)m(n ＝0,1,2，…)(2)若波向右传播，则实线波形图到虚线波形图所经过的时间t ＝T4＋nT(n ＝0,1,2，…)，当n ＝0时周期有最大值T max ＝4t ＝0.8 s(3)若波速为35 m/s ，则0.2 s 内波传播的距离为x ＝vt ＝7.0 m ，而λ＝4 m ，故x ＝134λ，故波向左传播．答案：(1)见解析 (2)0.8 s (3)向左传播15. (10分)如图所示，一透明球体置于空气中，球半径R ＝10 cm ，折射率n ＝ 2.MN 是一条通过球心的直线，单色细光束沿直线AB 且平行于MN 射向球体，B 点为入射点，AB 与MN 间距为5 2 cm ，出射光线沿CD 方向．(1)补全光路并求出光从B 点传到C 点的时间； (2)求CD 与MN 所成的角α.(需写出求解过程)解析：(1)连接BC ，如图所示，设B 点光线的入射角、折射角分别标为i 、r ，由几何关系可知sini ＝2/2，所以i ＝45° 对B 点应用折射定律得n ＝sinisinrsinr ＝1/2，故r ＝30°。