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2017年高考物理試題分類匯編及答案解析《選修3—4》

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1、選修3—4 1 .12017 ?天津卷】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,下列判斷正確 的是 A.該簡諧波是縱波 B.該簡諧波的最大波長為 2L T 3T 、、 C. t=一時,P在平衡位置上方 D. t=— 時,P的速度方向豎直向上 8 8 【答案】C 【解析】繩波中質點的振動方向與波的傳播方向垂直,屬于橫波,縱波的傳播方向和質點的振動方向在同 一直線上,故A錯誤,根據,波形圖和波

2、的傳播方向可知,位移恰好為零且速度方向豎直向上的庾點與Q點 1 A - L 的距離應為工=5+二”,其中二……口波長一一J,可知當用)時有波長的最大值,為乙=4E, 4 - T T T T 拔B錯誤?卜二內?由平衡位置振動到瀚』二~三內產由波嶂回掰I平衡位置,可知,二工時尸在平衡 4 4 2 8 3T 位置上方向上振動,r二七時F在平衡位貴上方向下振動,故c正確,D錯誤. O 【考點定位】機械振動和機械波 【名師點睛】本題應注意波的周期性,要從波長入手。 2.12017 ?北京卷】某彈簧振子沿 x軸的簡諧運動圖象如圖所示,下列描述正確的是 n .v/unrt A.

3、 t=1 s時,振子的速度為零,加速度為負的最大值 B. t=2 s時,振子的速度為負,加速度為正的最大值 C. t=3 s時,振子的速度為負的最大值,加速度為零 D. t=4 s時,振子的速度為正,加速度為負的最大值 【答案】A t解析】在戶1斗和六3 $時,振子偏離平衡位置最遠,速度為零』回復力最大口加速度最大」方向I指向平 衡位用j A正福,C錯誤;在12 5和44缶時」振子位于平衡位置,速度最大產回復力和加速度均為零, RD錯誤中 【考點定位】振動圖象 【名師點睛】根據振動圖象判斷質點振動方向的方法:沿著時間軸看去, 土坡”段質點向上 振動,下坡”段質點向下振動。 3

4、.12017 ?新課標出卷】(5分)如圖,一列簡諧橫波沿 x軸正方向傳播,實線為 t=0時 的波形圖,虛線為t=0.5 s時的波形圖。已知該簡諧波的周期大于 0.5 s。關于該簡諧波,下 列說法正確的是 (填正確答案標號。選對 1個得2分,選對2個得4分,選對3個 得5分。每選錯1個扣3分,最低得分為0分)。 ly/cm A.波長為2 mB.波速為6 m/sC.頻率為1.5 Hz D. t=1 s時,x=1 m處的質點處于波峰 E. t=2 s時,x=2 m處的質點經過平衡位置 【答案】BCE 【解析】由波形圖可知,波長為 4m, A錯誤;實線為t=0時的波形圖,虛線為

5、 t=0.5 s時的 波形圖,波沿x軸正方向傳播,又該波的周期大于 0.5 s,則0~0.5 s時間內波傳播的距離 3 3 2 △x -T =0.5 s,故周期 T =— s ,頻率為 1.5 Hz,波速 v = ?4=6 m/s , BC正確; 4 4 3 由1 s=3T , t=0時,x=1 m處的質點在波峰位置,t=1時,該質點應該在平衡位置向上振動, 2 D錯誤;由2 s=3T , t=0時,x=2 m處的質點在平衡位置,t=2s時,該質點同樣經過平衡 位置,E正確。 【考點定位】機械波的傳播、質點的振動 【名師點睛】本題知道兩個時刻的波形,可以運用波形的平移法

6、分析波傳播的最短距離, 要 理解 該簡諧波的周期大于 0.5 s裝達的意義。 4. [2017 ?江蘇卷】野生大象群也有自己的 語言”.研究人員錄下象群 語言”交流時發(fā)出 的聲音,發(fā)現(xiàn)以2倍速度快速播放時, 能聽到比正常播放時更多的聲音. 播放速度變?yōu)樵瓉? 的2倍時,播出聲波的 (選填周期”或頻率”)也變?yōu)樵瓉淼?倍,聲波的傳 播速度 (選填 變大"、變小"或不變”). 【答案】頻率 不變 彳解析】頻率由波源決定,播放速度變?yōu)樵瓉淼?倍時,播出聲流的頻率變?yōu)樵瓉韮杀?,傳播速度由介質 決定,所以傳播速度不變. 【考點定位】機械波頻率波速 【名師點睛】機械波在傳播的過程中,傳

7、播的速度由介質決定,而頻率由波源決定. 5.12017 ?新課標I卷】(5分)如圖(a),在xy平面內有兩個沿z方向做簡諧振動的點 波源S(0, 4)和8(0, t2)o兩波源的振動圖線分別如圖( b)和圖(c)所示,兩列波的 波速均為1.00 m/s。兩列波從波源傳播到點 A(8, N)的路程差為 m,兩列波引起 的點B(4, 1)處質點的振動相互 (填 加強”或 減弱”),點C(0, 0.5)處質點的振 動相互 (填 加強”或 誡弱”)。 【答案】2減弱加強 【解析】由幾何關系可知 ASi=10m, AS2=8m,所以波程差為 2m;同理可求BS - BS=0,為 波長整數

8、倍,由振動圖象知兩振源振動方向相反,故 B點為振動減弱點,CS-C$=lm,波 長九=vT,所以C點振動加強。 【考點定位】波的疊加、干涉 【名師點睛】本題只要考查產生兩列波相遇處是加強或減弱的條件, 尤其小心兩波源振動的 方向是相反的,即振動步調相反,剛好顛倒過來。 6.12017 ?北京卷】如圖所示,一束可見光穿過平行玻璃磚后,變?yōu)? a、b兩束單色光。如 果光束b是藍光,則光束a可能是 A.紅光 B.黃光 D.紫光 【解析】根據題意作出完整光路圖,如圖所示,〃光進入玻璃箱時短端折角段大9根據光的折射定律可知 玻璃特對l光的折射率較大,因此〃光的頻率應高于&光『故

9、選D, 【考點定位】光的折射 【名師點睛】由教材中白光通過三棱鏡時發(fā)生色散的演示實驗可知, 光線在進入棱鏡前后偏 折角度越大,棱鏡對該光的折射率越大,該光的頻率越大。 7.12017 ?天津卷】明代學者方以智在《陽燧倒影》中記載: 凡寶石面凸,則光成一條, 有數棱則必有一面五色”,表明白光通過多棱晶體折射會發(fā)生色散現(xiàn)象。如圖所示,一束復 色光通過三棱鏡后分解成兩束單色光 a、b,下列說法正確的是 A.若增大入射角i,則b光先消失 B.在該三棱鏡中 a光波長小于b光 C. a光能發(fā)生偏振現(xiàn)象,b光不能發(fā)生 D.若a、b光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應,則

10、a光的遏止電壓低 【解析】設折射角為叫在右界面的入射角為國根據幾何關系有:窗+4=根據折射定律:靠=*, S1口 (Z 博大入射角6折射角a增大,A遍小F而F塔大才肓讖力光發(fā)生全反射,故A錯誤」由光路圖可知J 0光 的折射率小于白光的折射率(/〈嗎)、則以光的波長大于。光的波長(4>2,故B錯誤;根據光 電效應方程和遏止電JE的概念可知:最大初動能紇=即-%,再根據動能定理:t4 = o-耳,即遏止 電壓—=“y—現(xiàn),可知入射光斷率越大,需要的遏止電壓越大,坨1V叫,則口光的頻率小于匕光的 0 e 頻率《%式玲),n光的遏止電壓小于占光的遏止電壓,故D正確j光是一種橫波,

11、橫波有偏振駿,縱 波沒有?有無偏振現(xiàn)象與光的頻率無關?故C錯誤。 【考點定位】光的折射,全反射,幾何光學 【名師點睛】本題考查的知識點較多,涉及光的折射、全反射、光電效應方程、折射率與波 長的關系、橫波和縱波的概念等, 解決本題的關鍵是能通過光路圖判斷出兩種光的折射率的 關系,并能熟練利用幾何關系。 8.12017 ?北京卷】物理學原理在現(xiàn)代科技中有許多重要應用。例如,利用波的干涉,可 將無線電波的干涉信號用于飛機降落的導航。 如圖所示,兩個可發(fā)射無線電波的天線對稱地固定于飛機跑道兩側, 它們類似于楊氏干涉實 驗中的雙縫。兩天線同時都發(fā)出波長為 入1和加的無線電波。飛機降落過程中

12、,當接收到 不 和力的信號都保持最強時,表明飛機已對準跑道。下列說法正確的是 A.天線發(fā)出的兩種無線電波必須一樣強 B.導航利用了 方與%兩種無線電波之間的干涉 C.兩種無線電波在空間的強弱分布穩(wěn)定 D.兩種無線電波各自在空間的強弱分布完全重合 【答案】C 【解析】由于兩無線電波波源對稱分布在跑道兩側, 兩種波長的無線電波各自發(fā)生干涉, 在 跑道處干涉均加強,兩種無線電波各自在空間的強弱分布穩(wěn)定,但不重合,當接收到的 3 和 力的信號都保持最強時,表明飛機已對準跑道。由題意,天線發(fā)出的兩種無線電波不必 一樣強,A錯誤;導航利用了兩種波長的無線電波各自的穩(wěn)定干涉, B

13、錯誤;若兩種無線電 波各自在空間的強弱分布完全重合,則接收到 為和加的信號都保持最強的位置,不一定在 跑道上,D錯誤;故選 Q 【考點定位】波的干涉 【名師點睛】波長相等的兩列波可以產生穩(wěn)定的干涉, 類似雙縫干涉實驗,在兩波源連線的 中垂線上干涉始終加強(波程差為零)。 9.12017 ?江蘇卷】接近光速飛行的飛船和地球上各有一只相同的葩原子鐘,飛船和地球 上的人觀測這兩只鐘的快慢,下列說法正確的有 . (A)飛船上的人觀測到飛船上的鐘較快 (B)飛船上的人觀測到飛船上的鐘較慢 (C)地球上的人觀測到地球上的鐘較快 (D)地球上的人觀測到地球上的鐘較慢 【答案】AC

14、r解析】飛船相對地球高速運動I所以地球上的人觀測飛船上的時鐘極慢j而地球相對飛船高速運動j所 以飛船上的人認為地球上的時鐘較慢,所以A、C正確J D錯誤. 【考點定位】狹義相對論 【名師點睛】本題主要考查狹義相對論時間間隔的相對性, 注意運動的相對的,飛船相對地 球高速運動,地球也相對飛船高速運動. 10.12017 ?新課標n卷】(5分)在雙縫干涉實驗中,用綠色激光照射在雙縫上,在縫后 的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距,可選用的方法是 (選對1個得2分,選對2個彳導4分,選對3個得5分;每選錯1個扣3分,最低 得分為0分)。 A.改用紅色激光 B.

15、改用藍色激光 C.減小雙縫間距 D.將屏幕向遠離雙縫的位置移動 E.將光源向遠離雙縫的位置移動 【答案】ACD 【解析】根據條紋間距表達式= :尤可知:因紅光的波長大于綠光的波長〉則改用紅色激光可增大別文 G 間距,選項A正確j因藍光的波長小于壕光的波長,則改用藍色激光可減小條紋間距,選項B錯誤!遍小 雙縫間距d可增加條紋間距j選項C正確;將屏惹向遠離雙巢的位置移動j即整加i可使條紋間品空匕 選項D正確寧光源與雙健間的距離不影響條紋間距j選項錯誤寧故選AGD。 【考點定位】雙縫干涉 【名師點睛】此題考查雙縫干涉中條紋間距的影響因素; 關鍵是理解實驗原理,知道干涉條 紋間距的表達

16、式,x =- ■,題目較簡單。 d 11.12017 ?江蘇卷】人的眼球可簡化為如圖所示的模型,折射率相同、半徑不同的兩個球 體共軸,平行光束寬度為 D,對稱地沿軸線方向射入半徑為 R的小球,會聚在軸線上的P點.取 球體的折射率為值且D=T2R,求光線的會聚角 (X. (示意圖未按比例畫出) 【答案】30 D 【解析】由幾何關系sini =—,解得i =45 2R sini 則由折射定律前=n,解得,=30 Of 且i =了十一,解得a =30。 2 【考點定位】光的折射、反射 【名師點睛】幾何光學的問題,畫出光路圖,剩下的就是平面幾何,找

17、邊角關系. 12.12017 ?新課標I卷】(10分)如圖,一玻璃工件的上半部是半徑為 R的半球體,O 點為球心;下半部是半徑為 R、高位2R的圓柱體,圓柱體底面鍍有反射膜。有一平行于中 心軸OC的光線從半球面射入,該光線與 OC之間的距離為0.6R。已知最后從半球面射出的 光線恰好與入射光線平行(不考慮多次反射)。求該玻璃的折射率。 反射膜 【答案】n=、.205:1.43 【解析】如圖,根據光路的對稱性和光路可逆性,與入射光線相對于 OC軸對稱的出射光線 一定與入射光線平行。這樣,從半球面射入的折射光線,將從圓柱體底面中心 C點反射。 設光線在半球面的入射角為

18、i,折射角為r。由折射定律有sini = nsinr① 由正弦定理有 町=sin(i -「)② 2R R 由幾何關系,入射點的法線與 OC的夾角為io由題設條件和幾何關系有 sini="L③ R 6 式中L是入射光線與OC的距離。由②③式和題給數據得 sinr=—J ④ 、205 由①③④式和題給數據得 n = 45定1.43⑤ * I 【考點定位】光的折射 【名師點睛】 本題的關鍵條件是出射光線與入射光線平行, 依據這個畫出光路圖, 剩下就是 平面幾何的運算了。 13.12017 ?新課標n卷】(10分)一直桶狀容器的高為 21,底面是邊長為l的正方形;

19、容 器內裝滿某種透明液體,過容器中心軸 DD、垂直于左右兩側面的剖面圖如圖所示。容器右 側內壁涂有反光材料, 其他內壁涂有吸光材料。 在剖面的左下角處有一點光源, 已知由液體 上表面的D點射出的兩束光線相互垂直,求該液體的折射率。 點光源匕-| 【答案】1.55 【解析】設從光源發(fā)出直射到 D點的光線的入射角為ii,折射角為r 于反光壁的鏡像對稱點 C,連接CD,交反光壁于 E點,由光源射向 ,在剖面內做光源相對 E點的光線,反射后沿 ED射向D點;光線在 D點的入射角為i2,折射角為「2,如圖所示; 設液體的折射率為n,由折射定律: nsin i1

20、= sin ri ① nsin i2 =sin r2 ② 依題意:r1 +r2 =90 "③ 2 1 聯(lián)立①②③解得:n2 = -2 — ④ sin i1 sin i2 由幾何關系: sin i1 17 3l sini2 聯(lián)立④⑤⑥解得:n=1.55 【考點定位】光的折射及反射定律 【名師點睛】 此題主要考查光的折射定律的應用; 解題的關鍵是能畫出光路圖, 通過幾何關 系找到入射角及折射角;根據折射定律 門=型!列方程求解。此題同時考查學生的數學計 sin r 算能力。 14.12017 ?新課標出卷】(10分)如圖,一半徑為 R的玻璃半球,。點是半球

21、的球心, 虛線OO表示光軸(過球心。與半球底面垂直的直線)。已知玻璃的折射率為 1.5。現(xiàn)有 束平行光垂直入射到半球的底面上, 有些光線能從球面射出 (不考慮被半球的內表面反射后 的光線)。求 (i)從球面射出的光線對應的入射光線到光軸距離的最大值; R (ii)距光軸一的入射光線經球面折射后與光軸的交點到 。點的距離。 3 【答案】(i) 2R (ii) 3(2拒+拘R定2.74R 3 5 【解析】(i)如圖,從底面上 A處射入的光線,在球面上發(fā)生折射時的入射角為 i,當i等 于全反射臨界角io時,對應入射光線到光軸的距離最大,設最大距離為 1。 設n是玻璃的折射

22、率,由全反射臨界角的定義有 nsin i0 = 1② 由幾何關系有sin i二工③ R 聯(lián)立①②③式并利用題給條件,得 1 = 2 R④ 3 ii和ri,由折射定律 R (ii)設與光軸距 一的光線在球面B點折射時的入射角和折射角分別為 3 nsin i1 =sin r1 ⑤ 設折射光線與光軸的交點為 C,在^OBC中,由正弦定理有 Sin/C =sin(180 T1)⑥ R OC 由幾何關系有/C =r〔 —i〔⑦ Sin i1 = 一⑧ 3 聯(lián)立⑤⑥⑦⑧式及題給的條件得 OC = 3Q 后何R x 2.74R⑨ 5 【考點定位】光的折射、全反射 【名師點睛】 本題主要考查光的折射定律的應用, 解題關鍵是根據題意畫出光路圖, 根據幾 何知識確定入射角與折射角,然后列方程求解。

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