1.(1)(5分)某物理興趣小組用實(shí)驗(yàn)探究光的色散規(guī)律，SA射向玻璃磚的圓心O后，有兩束單色光a和b射向光屏P，如圖1所示。他們根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出了以下猜想，你認(rèn)為正確的是________。(填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分0分)
圖1
A.單色光a的波長(zhǎng)大于單色光b的波長(zhǎng)
B.在玻璃中單色光a的傳播速度大于單色光b的傳播速度
C.玻璃磚對(duì)單色光a的折射率大于對(duì)單色光b的折射率
D.當(dāng)光束SA繞圓心O逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，在光屏P上最早消失的是a光
E.相同條件下，a光比b光容易發(fā)生衍射
(2)(10分)一列橫波沿x軸傳播，如圖2中所示實(shí)線(xiàn)表示某時(shí)刻的波形，虛線(xiàn)表示從該時(shí)刻起0.005 s后的波形。
圖2
�、�0.005 s，則當(dāng)波向右傳播時(shí)，波速為多大?波向左傳播時(shí)，波速又是多大?
�、谌绻芷谛∮�0.005 s，則當(dāng)波速為6 000 m/s時(shí)，求波的傳播方向。
解析 (1)由題圖可知，a光的偏折程度小于b光，所以玻璃磚對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率，則a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng)，選項(xiàng)A正確，C錯(cuò)誤;由v=知，b光在玻璃磚中的傳播速度較小，選項(xiàng)B正確;由sin C=知a光的臨界角較大，b光的臨界角較小，則當(dāng)光束SA繞圓心O逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，在光屏P上最早消失的是b光，選項(xiàng)D錯(cuò)誤;由于a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng)，故相同條件下，a光比b光容易發(fā)生衍射，選項(xiàng)E正確。
(2)①如果周期大于0.005 s，波在0.005 s內(nèi)傳播的距離小于一個(gè)波長(zhǎng)。(2分)
如果波向右傳播，從圖上看傳播的距離為2 m，由此可得波速為v右== m/s=400 m/s。(2分)
如果波向左傳播，從圖上看傳播的距離為6 m，由此可得波速v左== m/s=1 200 m/s。
�、谟蓤D知波長(zhǎng)λ=8 m，當(dāng)波速為6 000 m/s時(shí)，波在0.005 s內(nèi)傳播的距離為Δx=vΔt=6 000 m/s×0.005 s=30 m=λ=3λ，所以波向左傳(4分)
答案 (1)ABE (2)①400 m/s 1 200 m/s ②向左傳播
2.(1)(5分)下列說(shuō)法中正確的是________。(填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分0分)
A.人耳能聽(tīng)見(jiàn)的聲波比超聲波更易發(fā)生明顯衍射
B.
C.無(wú)論什么波，只要振幅足夠大就可以產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象
D.透過(guò)平行于日光燈的窄縫觀察正常發(fā)光的日光燈時(shí)能看到彩色的條紋，這是光的衍射現(xiàn)象
E.光纖通信的工作原理是全反射，光纖通信具有容量大、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)
(2)(10分)如圖3所示，一玻璃球體的半徑為R，O為球心，AB為直徑，來(lái)自B點(diǎn)的光線(xiàn)BM在M點(diǎn)射出，出AB，另一光線(xiàn)BN恰好在N點(diǎn)發(fā)生全反射，已知∠ABM=30°，求：
圖3
�、俨ＡУ恼凵渎�;
�、谇蛐腛到BN的距離。
解析 (1)波的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，越容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，聲波傳播速度一定，頻率低于超聲波，由波速、波長(zhǎng)和頻率關(guān)系v=λf可知，聲波波長(zhǎng)較大，較容易發(fā)生明顯衍射，A項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤;由相對(duì)論效應(yīng)可知，在高速火箭里的人認(rèn)為地球上時(shí)鐘變慢，B項(xiàng)錯(cuò)誤;通過(guò)單個(gè)窄縫觀察日光燈時(shí)看到彩色條紋為單縫衍射現(xiàn)象，D項(xiàng)正確，由光纖通信的特點(diǎn)易知E項(xiàng)正確
(2)①設(shè)光線(xiàn)BM在M點(diǎn)的入射角為i，折射角為r，由幾何知識(shí)可知，i=30°，r=60°，根據(jù)折射定律得n=(2分)
代入數(shù)據(jù)得n=(2分)
�、诠饩�(xiàn)BN恰好在N點(diǎn)發(fā)生全反射，則∠BNO為臨界角C，則sin C=(2分)
設(shè)球心到BN的距離為d，d=Rsin C(2分)
聯(lián)立解得d=R(2分)
答案 (1)ADE (2)① ②R
3.(1)(5分)如圖4所示，S是一振源，上、下做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，振幅為5 cm，形成的波沿勻質(zhì)彈性繩向左、右兩邊傳播，已知振源開(kāi)始是向下振動(dòng)的，從此時(shí)開(kāi)t=0.4 s時(shí)第一次形成的波形如圖所示，S左側(cè)波形沒(méi)畫(huà)出，則________。(填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分0分)
圖4
A.此時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q正從平衡位置向下振動(dòng)
B.振源振動(dòng)的頻率為 Hz
C.該波的波速為0.2 m/s
D.圖中質(zhì)點(diǎn)P在t=0.4 s時(shí)處于波谷
E.在t=0到t=0.4 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)Q運(yùn)動(dòng)的路程為20 cm
(2)(10分)如圖5所示為一半球形介質(zhì)的截面，O為圓心，a、b兩束平行紅色光從不同位置進(jìn)入介質(zhì)，已知介質(zhì)的折射率為，球半徑為R，光線(xiàn)a沿半徑方向入射且在O點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，光在真空中的傳播速度為c，求：
圖5
�、俟饩�(xiàn)b的入射角α;
�、诠饩�(xiàn)b在介質(zhì)中從入射到第一t。
解析 (1)由波的傳播原理可知此時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q正從平衡位置向下振動(dòng)，A正確;因振源開(kāi)始是向下振動(dòng)的，t=0.4 s時(shí)第一次形成的波形應(yīng)傳播到x=12 cm處，所以波速為v== cm/s=0.3 m/s，C錯(cuò)誤;頻率f== Hz，而振源振動(dòng)頻率與波的傳播頻率相同，B正確;S形成的波向左、右傳播，S兩側(cè)波形具有對(duì)稱(chēng)性，即P在t=0.4 s時(shí)處于波峰，D錯(cuò)誤;因周期T= s，t=0到t=0.4 s對(duì)應(yīng)的周期數(shù)為個(gè)，而質(zhì)點(diǎn)Q要經(jīng)過(guò)半個(gè)周期才開(kāi)始振動(dòng)，即質(zhì)點(diǎn)Q振動(dòng)了一個(gè)周期，運(yùn)動(dòng)的路程為4A=20 cm，E正確。
(2)①因a、b兩束光線(xiàn)平行，光線(xiàn)a沿半徑方向入射且在O點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，由全反射規(guī)律知sin α=(2分)
代入數(shù)值得α=45°(1分)
�、诠饩�(xiàn)b在介質(zhì)中的傳播路徑如圖所示，由折射規(guī)律知
n=(2分)
代入數(shù)值得其折射角γ=30°(1分)
光在介質(zhì)中的傳播速度為v==(1分)
光線(xiàn)b在介質(zhì)中傳播的距離s==R(1分)
光線(xiàn)b在介質(zhì)中從入射到第一次出射的時(shí)間t==(2分)
答案 (1)ABE (2)①45° ②
4.(1)(5分)下列說(shuō)法正確的是。(填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分0分)
A.雷達(dá)是利用超聲波來(lái)測(cè)定物體位置的設(shè)備
B.照相機(jī)鏡頭的偏振濾光片可使水下影像變清晰
C.麥克斯韋關(guān)于電磁場(chǎng)的兩個(gè)基本觀點(diǎn)是：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)和變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)
D.醫(yī)學(xué)上用激光做“光刀”來(lái)進(jìn)行手術(shù)，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特點(diǎn)
E.狹義相對(duì)論表明物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量總是要小于靜止時(shí)的質(zhì)量
(2)(10分)如圖6所示，一束光線(xiàn)以60°的入射角射到一水平放置的平面鏡上，反射后在上方與平面鏡平行的光屏上留下一光點(diǎn)P，現(xiàn)在將一塊上、下兩面平行的透明體平放在平面鏡上，則進(jìn)入透明體的光線(xiàn)經(jīng)平面鏡反射后再?gòu)耐该鞯纳媳砻嫔涑�，打在光屏上的P′點(diǎn)，P′點(diǎn)在P點(diǎn)左側(cè)3.46 cm處，已知透明體對(duì)光的折射率為1.73。
圖6
�、僮鞒龇派喜ＡТu后的光路示意圖，標(biāo)出位置;
②透明體的厚度為
�、酃庠谕该黧w里傳播的時(shí)間多長(zhǎng)?
解析 (1)雷達(dá)是利用無(wú)線(xiàn)電波來(lái)定位物體的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤;偏振片只允許特定振動(dòng)方向的光通過(guò)，在鏡頭前安裝偏振片，可以濾去水面所反射雜光的干擾，對(duì)提高成像質(zhì)量有益，選項(xiàng)B正確;根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論可知選項(xiàng)C正確;因?yàn)榧す饩哂辛炼雀�、能量大的特點(diǎn)，醫(yī)學(xué)上用其做“光刀”來(lái)進(jìn)行手術(shù)，選項(xiàng)D正確;根據(jù)狹義相對(duì)論知運(yùn)動(dòng)的物體質(zhì)量變大，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。
(2)①如圖所示(2分)
②令透明體的厚度為h，則有n== ，(1分)
解得γ=30°(1分)
所以放上透明體后出射點(diǎn)與入射點(diǎn)間距離為s1=h(1分)
不放透明體時(shí)在虛線(xiàn)處這兩點(diǎn)距離為s2=2h(1分)
而Δs=s2-s1，代入數(shù)值得h=1.5 cm(1分)
�、酃庠谕该黧w中傳播速度為v=(1分)
傳播距離為s==h(1分)
所以光在透明體中的傳播時(shí)間為t====2×10-10 s(1分)
答案 (1)BCD (2)①見(jiàn)解析 ②1.5 cm�、�2×10-10 s
