题型1.(平行板玻璃砖)一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角θ射入,穿过玻璃砖自下表射出.已知该玻璃对红光的折射率为1.5.设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t1和t2,则在θ从0°逐渐增大至90°的过程中( )
A.t1始终大于t2 B.t1始终小于t2
C.t1先大于后小于t2 D.t1先小于后大于t2
解析:设折射角为α,玻璃砖的厚度为h,由折射定律n= ,且n= ,在玻璃砖中的时间为t= ,联立解得t2∝,红光频率较小,θ为零时,t1<t2,θ为90°时,趋近渐近线,初步判定该函数为单调函数,通过带入θ为其它特殊值,仍然有t1<t2,故B对。
题型2.(光现象的解释)下列说法正确的是( )
A. 用分光镜观测光谱是利用光折射时的色散现象
B. 用X光机透视人体是利用光电效应
C. 光导纤维舆信号是利用光的干涉现象
D. 门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象
解析:用X光机透视人体是利用X光的穿透性;光导纤维传输信号是利用光的全反射现象;门镜可以扩大视野是利用光的折射现象,A正确
题型3.(杨氏双缝干涉实验)在杨氏双缝干涉实验中,如果( )
(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:白光作杨氏双缝干涉实验,屏上将呈现彩色条纹,A错;用红光作光源,屏上将呈现红色两条纹与暗条纹(即黑条纹)相间,B对;红光和紫光频率不同,不能产生干涉条纹,C错;
紫光作光源,遮住一条狭缝,屏上出现单缝衍射条纹,即间距不等的条纹,D对。
题型4.(肥皂沫干涉)用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图(a)是点燃酒精灯(在灯芯上洒些盐),图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈。将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转,观察到的现象是( )
(A)当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°
(B)当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°
(C)当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°
(D)干涉条纹保持原来状态不变
解析:金属丝圈的转动,改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状,由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关,仍然是水平的干涉条纹,D对。
题型5. (光的折射)图是一个圆柱体棱镜的截面图,图中E、F、 G、H将半径OM分成5等份,虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON,ON边可吸收到达其上的所有光线.已知该棱镜的折射率n=,若平行光束垂直入射并覆盖OM,则光线( )
A. 不能从圆孤射出
B. 只能从圆孤射出
C. 能从圆孤射出
D. 能从圆孤射出
解析:由该棱镜的折射率为可知其临界角C满足:,可求出GG1右边的入射光线没有发生全反射,其左边的光线全部发生全反射。所以光线只能从圆弧NG1射出。
题型6.(折射定律)一半径为R的1/4球体放置在水平面上,球体由折射率为的透明材料制成。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,折射入球体后再从竖直表面射出,如图所示已知入射光线与桌面的距离为。求出射角q。
解析:设入射光线与1/4球体的交点为C,连接OC,OC即为入射点的法线。因此,图中的角α为入射角。过C点作球体水平表面的垂线,垂足为B。依题意,∠COB=α。又由△OBC知sinα= ①
设光线在C点的折射角为β,由折射定律得 ②
由①②式得 ③
由几何关系知,光线在球体的竖直表面上的入射角γ(见图)为30°。由折射定律得
⑤因此 解得
题型7.(光的反射) 某物体左右两侧各有一竖直放置的平面镜,两平面镜相互平行,物体距离左镜4m,右镜8m,如图所示,物体在左镜所成的像中从右向左数的第三个像与物体的距离是( )
A.24m B.32m C.40m D.48m
解析:从右向左在左镜中的第一个像是物体的像距离物体8cm,第二个像是物体在右镜所成像的像, 第3个像是第一个像在右镜中的像在左镜中的像距离物体为32cm.
题型8.(光的折射和全反射.)一玻璃砖横截面如图所示,其中ABC为直角三角形(AC边末画出),AB为直角边ABC=45°;ADC为一圆弧,其圆心在BC边的中点。此玻璃的折射率为 1.5。P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖,则( )
A. 从BC边折射出束宽度与BC边长度相等的平行光
B. 屏上有一亮区,其宽度小于AB边的长度
C. 屏上有一亮区,其宽度等于AC边的长度
D. 当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时,屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大
解析:宽为AB的平行光进入到玻璃中直接射到BC面,入射角为45o>临界角,所以在BC面上发生全反射仍然以宽度大小为AB长度的竖直向下的平行光射到AC圆弧面上.根据几何关系可得到在屏上的亮区宽度小于AB的长度,B对.D正确。
题型9. (光的全反射)如图所示,空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体,其内圆半径为r,外圆半径为R,R=r。现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体,只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出。设透明柱体的折射率为n,光在透明柱体内传播的时间为t,若真空中的光速为c,则
A. n可能为
B. n可能为2
C. t可能为
D. t可能为
解析:只经过两次全反射可知第一次入射角为45°,反射光路图如右图所示。根据全反射可知临界角C≤45°,再根据n=可知n≥;光在透明柱体中运动路程为L=4r,运动时间为t=L/V=4nr/c,则t≥4r/c,CD均错。
题型10.(光的偏振)如图,P是一偏振片,P的透振方向(用带箭头的实线表示)为竖直方向。下列四种入射光束中哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光?( )
A、太阳光
B、沿竖直方向振动的光
C、沿水平方向振动的光
D、沿与竖直方向成450角振动的光
解析:太阳光是平行光任意方向都有,通过时为竖直方向,D中有部分光线通过此题正确选项为ABD。
题型11.(激光问题)下列说法正确的是 ( )
A.激光可用于测距
B.激光能量十分集中,只适用于加工金属材料
C.外科研制的“激光刀”可以有效地减少细菌的感染
D.激光可用于全息照相,有独特的特点
解:A选项利用激光平行度非常好,C选项利用激光亮度高,平行度非常好,D选项利用激光高度的相干性。此题选ACD。
21.(6分)在"验证机械能守恒定律"的实验中,所用电源的频率为50Hz,某同学选择了一条理想的纸带,用刻度尺测量时各计数点位置对应刻度尺上的读数如图所示,(图中O是打点计时器打的第一个点,A、B、C、D是间隔一段所取的点,图中单位为厘米),根据实验并结合纸带回答以下问题:
(1)现有器材是:电磁打点计时器;低压交流电源;纸带;带夹子的重物;刻度尺;天平;导线;铁架台。其中该实验不需要的器材是 __________;
(2)实验时,释放纸带与接通电源的合理顺序是______________________________;
(3)实验中,要从几条打上点的纸中挑选第一、二两点间的距离接近______mm并且点迹清晰的纸带进行测量。
(4)由纸带计算重锤下落的加速度为_________;(注:4、5、6三题小数点后面保留两位)
(5)若重锤质量为m kg,则重锤从开始下落到B点时,减少的重力势能为_________;
(6)若重锤质量为m kg,则重锤从开始下落到B点时,重锤的动能为______________。
20.(6 分)在"验证机械能守恒定律"的实验中,
(l)下列器材中不必要的是________(只需填字母代号
A.重物 B.纸带 C.天平 D.刻度尺
(2)由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上,使纸带通过时受到较大阻力,这样会导致实验结果mgh________________ mv2(选填"<"或">")。
19.(18分)用如图所示装置验证动量守恒定律,质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点,质量为m0的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上,O点到A球球心的距离为L,使悬线在A球释放前张直,且线与竖直线的夹角为α.A球释放后摆动到最低点时恰与B球正碰,碰撞后,A球把轻质指示针OC推移到与竖直线夹角β处,B球落到地面上,地面上铺一张盖有复写纸的白纸D。保持α角度不变,多次重复上述实验,白纸上记录到多个B球的落点。
(1)图中s应是B球初始位置到________的水平距离;
(2)为了验证两球碰撞过程动量守恒,应测得________、________、________、________、________、________、________等物理量;
(3)用测得的物理量表示碰撞前后A球、B球的动量:PA=________,PA′=________,pB=________,PB′=________。
18.(10分)我们知道:如图所示悬挂着的弹簧振子周期公式为 ,式中k为弹簧的劲度系数,m为悬挂负载的质量。这是在不考虑弹簧质量前提下的理论公式,但该理论公式和实验结果是有明显偏差的。实验表明,在周期公式中的质量除了包括负载质量m外还应包括弹簧自身质量m0的影响,即 ,式中 为弹簧质m0对振子周期影响的有效质量。实验中我们可以通过改变负载质量(往悬挂在弹簧下的托盘中添加不同质量的砝码)同时记录振子周期的办法获得弹簧的有效质量meff。下表为实验中添加的砝码质量和振子周期的几组(m,T)值,
m(g) 2.00 5.00 8.00 14.00 20.00 29.00
r(s) 0.36 0.42 0.47 0.57 0.65 0.75
请用作图法求弹簧的劲度系数k和有效质量meff(已知托盘的质量为mt=1.82g)。
(1)推导弹簧振子周期r和弹簧的有效质量meff之间的关系式。
(2)选择坐标轴,根据上表数据作出相应的图线。
(3)根据图线求出弹簧的劲度系数k和有效质量所meff,需有相应简单的演算过程。
17.(6分)宇宙飞船进入靠近某行星表面的圆形轨道,绕行数圈后着陆在该行星上,宇航员在绕行和着陆后各做了一次测量,依据所测量的数据,可以求出该行星的质量M和半径R(已知万有引力常量为G)如果宇宙飞船上备有的仪器有A、一只秒表 B、一个弹簧秤 C、一个质量为m的钩码 D、一把毫米刻度尺
(1)宇航员两次测量所选用的仪器分别是____________和___________(请填代号);
(2)宇航员两次测量的物理量分别是____________和_____________;
(3)用测得数据求得该行星的半径R=___________,该行星的质量M=____________。
16.(8分)请根据学习或生活经验设计一种实验方案,来比较准确地测定当地的重力加速度。
(1)该方案中需要的器材有 ;
(2)请简述实验操作步骤并设定所需测量物理量的符号: ;
(3)用所设定物理量的符号写出重力加速度的表达式g= 。
15.(4分)如图所示是在"研究平抛物体的运动"的实验中记录的一段轨迹。已知物体是从原点O水平抛出,经测量C点的坐标为(60,45)。则平抛物体的初速度 = m/s,该物体运动的轨迹为一抛物线,其轨迹方程为 。
14.(6分)在"探究共点力合成的规律"的实验中,用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳另一端系着绳套B、C(用来连接弹簧测力计)。其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳。
(1)在实验中,如果只将细绳换成橡皮筋,其它步骤没有改变,那么实验结果是否会发生变化?答: 。(选填"变"或"不变")
(2)本实验采用的科学方法是
A.理想实验法 B.等效替代法
C.控制变量法 D.建立物理模型法
13.(8分)为了研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关,小明同学在老师的指导下做了一系列实验。以下是部分实验步骤(实验过程中保持长木板水平且固定)
第一次:把木块平放在长木板上,用弹簧测力计水平拉动木块,使木块做匀速直线运动(如图甲),读出弹簧测力计的示数,并记入下表中;
第二次:把木块侧放在长木板上,用同样的方法拉木块(如图乙),记下相应的示数;
第三次:把两块相同木块叠在一起平放在长木板上,再用同样的方法拉木块(如图丙),记下相应的示数。
(1)若已知每个木块的质量为2kg,请你帮助小明填全表格内的数据;(g=10N/㎏)
(2)比较________两次实验数据,可以发现滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关;
(3)比较1、3两次实验数据,可以初步得出的结论____________________________________________________________________。
(4)木块与长木板间的动摩擦因数为
实验次数 木块对木板的压力/N 弹簧测力计的示数/N 滑动摩擦力/N
1 4.0
2 4.0
3 8.0
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