高考物理复习选考题分强化练

选考题12分强化练(选修3－4)
1. (1)如图1所示，装有多普勒测速仪的汽车测速监视器安装在公路旁，它向行驶中的车辆发射已知频率的超声波，并接收被车辆反射回来的反射波．当某汽车向测速监视器靠近时，被该汽车反射回来的反射波与测速监视器发出的超声波相比________．
图1
A．频率不变，波速变小
B．波速不变，频率变小
C．频率不变，波速变大
D．波速不变，频率变大
(2)如图2所示，火车以0.8c(c是真空中光速)向右行驶，车厢中央的光源O发出一个闪光，地面上的人看到闪光向前传播的速度为________．光到达前壁的时间________(选填“大于”“等于”或“小于”)到达后壁的时间．
图2
(3)如图3所示，ABCD是厚度为d的圆柱形玻璃体截面．厚度不计、半径为r的圆形LED 灯贴在玻璃体CD面上，圆心与CD面中心P重合，其发出的光从AB面射出，玻璃的折射率为 2.不考虑光在AD和BC面上的反射，要使光从AB面射出的角度范围为180°，求玻璃体的最小半径R.
图3
【解析】(1)当汽车向测速监视器最近时，测速监视器接收到的反射波的频率变大，但其在空气中传播的速度不变，D正确．
(2)根据光速不变原理可知，地面上的人看到闪光向前传播的速度为c，因为火车的后壁向前运动，与光速方向反向，故光到达前壁的时间大于光到达后壁的时间．
(3)只要使发光灯上边缘的光在B点射出时，折射角为90°即可使光从AB面射出的角度范围为180°，此时应满足：
n ＝sin 90°sin θ，tan θ＝R ＋r d
解得：θ＝45°，R ＝d －r .
【答案】 (1)D (2)c 大于 (3)d －r
2．(1)下列说法中正确的是__________．
【导学号：25702117】
A ．拍摄玻璃橱窗内的物品时，要在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度
B ．未见其人先闻其声，是因为声波波长较长，容易发生衍射现象
C ．宇航员驾驶宇宙飞船以接近光速经过地球时，地球上的人观察到飞船上的时钟变快
D ．在受迫振动中，驱动力的频率不一定等于物体的固有频率
(2)一列简谐横波，在t ＝0时刻的波形如图4所示，质点Q 恰在平衡位置且向上振动．再过0.2 s ，质点Q 第一次到达波峰，该波的传播速度为________，质点P 的振动位移随时间变化的关系式为________ m.
图4
(3)如图5所示，一半径为R 的1/4球体放置在水平桌面上，球体由透明材料制成．现有一束位于过球心O 的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，若光线距桌面的距离为22
R ，且光线恰好在OA 面发生全反射，求透明材料的折射率．
图5
【解析】 (1)拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度，A 错误；未见其人先闻其声，这是声波容易发生衍射的结果，B 正确；地球上的人观察飞船上的时钟时，时钟变慢了，C 错误；在受迫振动中，物体的振动频率一定等于驱动力的频率，但驱动力的频率不一定等于物体的固有频率，D 正确．
(2)由t ＝0时刻质点Q 恰好经过平衡位置向上振动，该波沿x 轴正方向传播，由图可知，
λ＝24 m ，又T ＝0.8 s ，则该波的速度v ＝λT ＝30 m/s ，质点P 的振动方程为x ＝A cos 2πT
t (m)＝0.2cos 5π2
t (m)． (3)此光线恰好在OA 面上发生全反射，则光线在OA 面上的入射角为临界角C ，如图所
示．
sin i
sin r
＝n
sin C ＝
1
n
sin i＝
2
2
R
R
又i＝r＋C由以上各式可求得：n＝ 5.
【答案】(1)BD (2)30 m/s 0.2cos
5π
2
t(3) 5
3．(1)以下各种说法中，正确的是________．
A．一单摆做简谐运动，摆球相继两次通过同一位置时的速度必相同
B．机械波和电磁波本质上不相同，但它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
C．红外线的频率与固体物质分子频率接近，容易引起固体物质分子的共振
D．透过旋转偏振片，看到平静湖面反射光的明暗变化，说明太阳光是偏振光
(2)一个遥远的星体正以速度v背离地球远去，地球上观测到该星体发出的氢光谱中某一条谱线的波长为λ1，而地球实验室中对应的该谱线测量的波长为λ2，则λ1________λ2(选填“>”“＝”或“<”)，地球观察者观测到该星体上发生一个事件的持续时间为t，则该事件在星体上持续时间t0________t(选填“>”“＝”或“<”)．
(3)图示6是一只折射率n＝1.5的棱镜，现有一束光线沿MN的方向射到棱镜的AB界面上，入射角的大小i＝arcsin 0.75.
图6
①已知真空中光速c＝3×108 m/s，求光在棱镜中传播速率；
②求此束光线射出棱镜时与边界的夹角．
【解析】(1)作简谐运动的物体每次通过同一位置时都具有相同的加速度，而速度有两种方向，可能不同，A错误；发生反射、折射、干涉、衍射现象是所有波的特性，故B正确；红外线的频率与固体物质分子频率接近，容易引起固体物质分子的共振，C正确；透过旋转偏振片，看到平静湖面反射光的明暗变化，说明湖面的反射光是偏振光，D错误．
(2)由于该星体远离地球运动，地球上观测到该星体发出的氢光谱中某一条谱线的频率比地球上对应谱线的频率小，由c＝λf可知，λ1>λ2，由时间间隔的相对性可知t>t0.
(3)①光在棱镜中传播的速度为v＝
c
n
＝2×108 m/s.
②如图所示，由n ＝sin i sin r
可得r ＝30° 可求得θ＝45°，因sin C ＝23<22
，故θ>C . 折射光在BC 面上发生全反射，因∠C ＝45°，故射到AC 面上的光恰好垂直AC 面射出棱镜．
【答案】 (1)BC (2)> < (3)①2×108
m/s ②90°
4．(1)下列说法正确的是________．
A ．机械波能发生多普勒效应，电磁波则不能
B ．全息照相利用了激光平行度好的特点
C ．考虑相对论效应，沿杆方向高速运动的杆长度比静止时短
D ．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变宽
(2)如图7甲所示，一列简谐横波沿x 轴正方向传播，t ＝0.2 s 时刚好传播到x 1＝4 m 处．波源在坐标原点，其振动图象如图乙所示，则这列波的波速为________ m/s.从甲图所示时刻起，再经________ s ，x 2＝42 m 处的质点P 第一次处于波峰．
甲 乙
图8
(3)“雪碧”的广告词中“晶晶亮，透心凉”描述了光在水中发生全反射的现象．一个边长为l 的正方形玻璃杯中盛有雪碧汽水，假设在玻璃杯正中间处有一个小气泡，一束从杯子左下角入射的光在小气泡处恰好发生全反射并从玻璃杯的右下角射出，如图8所示．已知θ＝45°，光速为c ，杯子厚度不计．求：
图8
①汽水的折射率n ；
②该束光在汽水中传播的时间t .
【解析】 (1)声波和电磁波都能发生多普勒效应，A 错误；全息照相利用了激光的相干性好的特点，B 错误；相对论效应是对不同参考系而言的，相对地面高速运动的杆在自身参考系内测量就是静止的原长，而地面观察者测量时发现其长度变短，所以应该强调在哪个参考系内测量的，C 错误；在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光．由Δx ＝L
d
λ
可知，相邻干涉条纹间距变宽，D 正确．
(2)由甲图可知λ＝8 m ，由乙图可知T ＝0.4 s ，由v ＝λT
可得这列波的波速v ＝20 m/s ，从甲图所示时刻起，要使x 2＝42 m 处质点P 第一次处于波峰位置，相当于x ＝2 m 处的波峰
传至P 点，Δx ＝40 m ，由Δt ＝Δx v
可得Δt ＝2 s. (3)①由全反射条件sin θ＝1n 可得汽水的折射率n ＝1sin θ＝ 2. ②光在汽水中的传播速度v ＝c n ＝22
c . 由几何关系可知，光在汽水中传播的路程s ＝l
sin θ＝2l 所以光在汽水中传播的时间t ＝s v ＝2l c
. 【答案】 (1)D (2)20 2 (3)① 2 ②2l c。