内容正文:
宁夏六盘山高级中学
2025-2026学年第二学期高二期中测试卷
学科:物理 测试时间:100分钟满分:100分
一、单选题(本大题10小题,每小题3分,共30分)
1. 对分子的热运动,以下叙述中正确的是( )
A. 分子的热运动就是布朗运动
B. 热运动是分子的无规则运动,同种物质的分子的热运动激烈程度相同
C. 气体分子的热运动不一定比液体分子激烈
D. 物体运动的速度越大,其内部分子的热运动就越激烈
2. 下列现象属于光的衍射的是( )
A. 雨后天空出现彩虹 B. 通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹
C. 肥皂膜在日光照射下呈现彩色 D. 水中的气泡看上去特别明亮
3. 关于机械波的形成,下列说法中正确的是( )
A. 物体做机械振动,一定产生机械波
B. 后振动的质点总是跟着先振动的质点振动,只是时间上落后一步
C. 参与振动的质点各自的频率不同
D. 机械波是质点随波迁移,也是振动能量的传递
4. 作简谐运动的物体,回复力和位移的关系图是下图所给四个图像中的( ).
A. B. C. D.
5. 1966年华裔科学家高锟博士提出一个理论:直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来作为光的波导来传输大量信息,43年后高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖,他被誉为“光纤通讯之父”。以下哪个实验或现象的原理和光导纤维是相同的( )
A. 图甲中,弯曲的水流可以导光
B. 图乙中,用偏振眼镜看3D电影,感受到立体的影像
C. 图丙中,阳光下的肥皂薄膜呈现彩色
D. 图丁中,白光通过三棱镜,出现色散现象
6. 检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示,将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间,用单色平行光垂直照射平板玻璃,形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格,下列说法正确的是( )
A. 滚珠b、c均合格
B. 滚珠b、c均不合格
C. 滚珠b合格,滚珠c不合格
D. 滚珠b不合格,滚珠c合格
7. 如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置获得的干涉图样,现让a、b两种单色光组成的复色光通过三棱镜或平行玻璃砖,光的传播路径和方向可能正确的是( )
A. B.
C. D.
8. 一根弹簧原长为l0,挂一质量为m的物体时伸长x.当把这根弹簧与该物体套在一光滑水平的杆上组成弹簧振子,且其振幅为A时,物体振动的最大加速度为( )
A. B. C. D.
9. 增透膜被广泛应用于各种光学透镜。如图,入射光1以接近法线方向入射镀膜镜片,反射光2和3在P处相干减弱,则2和3在P处的光振动图像可能为( )
A. B.
C. D.
10. 如图所示,水面下1.5m处的M点水面有一点光源,点光源以M点为中心上下做简谐运动,其振动方程为,水面上发光区域的面积时大时小,设水的折射率为,则下列说法正确的是( )
A. 从点光源发出的光子到达水面的最短时间和最长时间之比为1:2
B. 从点光源发出的光子到达水面的最短时间和最长时间之比为1:3
C. 发光区域的最小面积和最大面积之比为1:2
D. 发光区域的最小面积和最大面积之比为1:4
二、多选题(本大题共3小题,每小题4分,共12分)
11. 关于分子间的作用力,下列说法正确的是( )
A. 分子之间的斥力和引力同时存在
B. 分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小
C. 分子之间的距离减小时,分子力一直做正功
D. 分子之间的距离增大时,分子力一直做正功
12. 关于下列光学现象,说法正确的是( )
A. 水中蓝光的传播速度比红光(波长较长)大
B. 光从空气射入玻璃时可能发生全反射
C. 在岸边观察前方水中的一条鱼,鱼的实际深度比看到的要深
D. 分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验,用红光时得到的条纹间距更宽
13. 如图,S为单色光源,S发出的光一部分直接照在光屏上,一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的,由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l,,镜面与光屏垂直,单色光波长为。下列说法正确的是( )
A. 光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为
B. 光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为
C. 若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为
D. 若将整套装置完全浸入某种透明溶液中,光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为,则该液体的折射率为
三、实验填空题(本大题共2小题,每空2分,共16分)
14. 某小组做测定玻璃的折射率实验,所用器材有:玻璃砖,大头针,刻度尺,圆规,笔,白纸.
①下列哪些措施能够提高实验准确程度______.
A.选用两光学表面间距大的玻璃砖
B.选用两光学表面平行的玻璃砖
C.选用粗的大头针完成实验
D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
②该小组用同一套器材完成了四次实验,记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示,其中实验操作正确的是______.
③该小组选取了操作正确的实验记录,在白纸上画出光线的径迹,以入射点为圆心作圆,与入射光线、折射光线分别交于、点,再过、点作法线的垂线,垂足分别为、点,如图所示,则玻璃的折射率______.(用图中线段的字母表示)
15. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,有下列实验步骤:
①往浅盆里倒入适量的水,待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上;
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形状稳定;
③将玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,从而估算出油酸分子直径的大小;
④将6的油酸溶于酒精中制成的油酸酒精溶液,用注射器将溶液一滴一滴的滴入量筒中,每滴入80滴,量筒内的溶液增加1;
⑤将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上;
(1)上述步骤中,正确的顺序是________________(填写步骤前面的数字)
(2)每一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积为__________。油酸膜边缘轮廓如图所示(已知图中正方形小方格的边长为1),则可估算出油酸分子的直径约为__________m(此空保留一位有效数字)
(3)完成本实验有三点理想化假设:(请将第②条补充完整)
①将油酸分子视为球形;
②__________;
③油酸分子紧密排列无间隙。
(4)实验后,某小组发现所测得的分子直径d明显偏小,出现这种情况的可能原因是__________。
A.水面上痱子粉撒得太多,油膜没有充分展开
B.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算
C.求每滴溶液体积时,1溶液的滴数计多了
D.油酸酒精溶液久置,酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
四、计算题(本大题共4小题,共42分)
16. 光线以60°的入射角从空气射入玻璃中,折射光线与反射光线恰好垂直。(真空中的光速c=3.0×108m/s)
(1)求玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度。
(2)当入射角变为45°时,折射角的正弦值为多大?
(3)当入射角增大或减小时折射率是否发生变化?请说明理由。
17. 一列波长的简谐横波沿x轴正方向传播,时刻的波形如图1所示,平衡位置坐标为的质点P(未画出)从时刻开始计时的振动图像如图2所示。求:
(1)这列波的波长;
(2)这列波的传播速度大小。
18. 如图所示,三角形ABC是三棱镜的横截面,,,三棱镜放在平面镜上,AC边紧贴镜面。在纸面内,一光线入射到镜面O点,入射角为,O点离A点足够近。已知三棱镜的折射率为。
(1)当时,求光线从AB边射入棱镜时折射角的正弦值;
(2)若光线从AB边折射后直接到达BC边,并在BC边刚好发生全反射,求此时的值
19. 如图所示,斜面体固定在水平面上,底端有一固定的挡板,挡板通过轻质弹簧连接物块A,物块A通过不可伸长的细线绕过固定在斜面顶端的定滑轮连接一个物块B,细线与斜面平行,用手托住物块B,使整个装置保持静止,初始细线伸直但无张力。无初速度释放物块B后,物块A在斜面上做简谐运动,物块B整个运动过程中与地面始终无接触。已知斜面倾角为,弹簧劲度系数为k,物块A、B的质量均为m,不计一切摩擦,重力加速度为g,求:
(1)物块A、B做简谐运动的振幅;
(2)细线对物块B的最大拉力大小;
(3)物块A的最大速度大小。
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2025-2026学年第二学期高二期中测试卷
学科:物理 测试时间:100分钟满分:100分
一、单选题(本大题10小题,每小题3分,共30分)
1. 对分子的热运动,以下叙述中正确的是( )
A. 分子的热运动就是布朗运动
B. 热运动是分子的无规则运动,同种物质的分子的热运动激烈程度相同
C. 气体分子的热运动不一定比液体分子激烈
D. 物体运动的速度越大,其内部分子的热运动就越激烈
【答案】C
【解析】
【详解】A.布朗运动是悬浮微粒的无规则运动,而组成小颗粒的分子有成千上万个,颗粒的运动是大量分子集体的运动,并不是颗粒分子的无规则运动,A错误;
B.温度是分子热运动程度的标志,同种物质的分子若温度不同,其热运动的剧烈程度也不同, B错误;
C.温度是分子热运动激烈程度的反映,温度越高,分子热运动越激烈,由于气体和液体的温度高低不确定,所以气体分子的热运动不一定比液体分子激烈,C正确;
D.分子做无规则运动的速度与物体的温度有关,与物体的机械运动的速度无关,D错误。
故选C。
2. 下列现象属于光的衍射的是( )
A. 雨后天空出现彩虹 B. 通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹
C. 肥皂膜在日光照射下呈现彩色 D. 水中的气泡看上去特别明亮
【答案】B
【解析】
【详解】A.雨后彩虹是阳光在雨滴中发生折射、反射和色散形成的,属于光的色散现象,故A不符合题意;
B.通过狭缝观察日光灯出现彩色条纹,是光绕过狭缝边缘产生的衍射现象,故B符合题意;
C.肥皂膜彩色条纹是光在薄膜前后表面反射后发生干涉形成的,属于薄膜干涉,故C不符合题意;
D.水中气泡明亮是由于光从水进入气泡时发生全反射,使得更多光线进入人眼,故D不符合题意。
故选B。
3. 关于机械波的形成,下列说法中正确的是( )
A. 物体做机械振动,一定产生机械波
B. 后振动的质点总是跟着先振动的质点振动,只是时间上落后一步
C. 参与振动的质点各自的频率不同
D. 机械波是质点随波迁移,也是振动能量的传递
【答案】B
【解析】
【详解】A.只有振动在介质中传播时才能形成电磁波,故A错误;
B.波动过程是振动在介质中传播的过程,后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动,故在时间上落后一步,故B正确;
C.质点的振动频率等于波源的振动频率,可知,参与振动的质点的振动频率是由波源决定的,与介质的性质无关,故C错误;
D.机械波是质点不随波迁移,能传递能量和传递信息,如声波,故D错误。
故选B。
4. 作简谐运动的物体,回复力和位移的关系图是下图所给四个图像中的( ).
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】回复力和位移的关系式F=-kx,图象为一次函数,且F与x 方向相反,故选D.
5. 1966年华裔科学家高锟博士提出一个理论:直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来作为光的波导来传输大量信息,43年后高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖,他被誉为“光纤通讯之父”。以下哪个实验或现象的原理和光导纤维是相同的( )
A. 图甲中,弯曲的水流可以导光
B. 图乙中,用偏振眼镜看3D电影,感受到立体的影像
C. 图丙中,阳光下的肥皂薄膜呈现彩色
D. 图丁中,白光通过三棱镜,出现色散现象
【答案】A
【解析】
【详解】A.图甲中,弯曲的水流可以导光是因为光在水和空气界面上发生了全反射现象,故与光导纤维原理相同,A正确;
B.图乙中,用偏振眼镜看3D电影,感受到立体的影像是因为光的偏振现象,B错误;
C.图丙中,阳光下的肥皂薄膜呈现彩色是因为光的干涉现象,C错误;
D.图丁中,白光通过三棱镜,出现色散现象是因为光发生了折射现象,D错误。
故选A。
6. 检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示,将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间,用单色平行光垂直照射平板玻璃,形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格,下列说法正确的是( )
A. 滚珠b、c均合格
B. 滚珠b、c均不合格
C. 滚珠b合格,滚珠c不合格
D. 滚珠b不合格,滚珠c合格
【答案】C
【解析】
【详解】b与a位于同一条干涉条纹上,说明两处空气膜的厚度相同,则滚珠b与标准滚珠a直径相等,所以合格;c与a位于不同干涉条纹上,说明两处空气膜的厚度不同,则滚珠c与标准滚珠a直径不相等,所以不合格。
故选C。
7. 如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置获得的干涉图样,现让a、b两种单色光组成的复色光通过三棱镜或平行玻璃砖,光的传播路径和方向可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图看出a光的干涉条纹大,根据双缝干涉相邻条纹间距公式
可知,a光的波长大,则同一介质对a的折射率小,对b光的折射率大。根据平行玻璃砖的光学特性可知,光线经过两次折射后从玻璃射出的出射光线与入射光线平行,由于a光的折射率小,偏折程度小,所以出射时a光应在右侧,故A错误;
B.根据平行玻璃砖的光学特性可知,出射光线与入射光线平行,即ab应该都与入射光平行,故B错误;
C.由
分析可知,a光的临界角较大.当光从棱镜射入空气中时,若b发生全反射,则a光可能不发生全反射,能从棱镜射出,但光线在棱镜右侧面仍有反射,反射光则为复色光,故C正确。
D.若a光发生全反射,则b光一定发生全反射,两光束都不能从棱镜射出,故D错误。
故选C。
8. 一根弹簧原长为l0,挂一质量为m的物体时伸长x.当把这根弹簧与该物体套在一光滑水平的杆上组成弹簧振子,且其振幅为A时,物体振动的最大加速度为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由题可知弹簧的劲度系数为 ;当振子通过最大位移处时加速度最大,根据简谐运动的特征a=-,可知物体的位移最大时,加速度最大,则物体振动的最大加速度大小为 ;联立解得 am=,故选B.
9. 增透膜被广泛应用于各种光学透镜。如图,入射光1以接近法线方向入射镀膜镜片,反射光2和3在P处相干减弱,则2和3在P处的光振动图像可能为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由图可知2和3两束光传播方向相反,在P处相干减弱,所以两束光在P处振动方向相反,根据同侧法可知C正确。
故选C。
10. 如图所示,水面下1.5m处的M点水面有一点光源,点光源以M点为中心上下做简谐运动,其振动方程为,水面上发光区域的面积时大时小,设水的折射率为,则下列说法正确的是( )
A. 从点光源发出的光子到达水面的最短时间和最长时间之比为1:2
B. 从点光源发出的光子到达水面的最短时间和最长时间之比为1:3
C. 发光区域的最小面积和最大面积之比为1:2
D. 发光区域的最小面积和最大面积之比为1:4
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】AB.设光从水中射入空气时发生全反射的临界角为C,由
解得
由于点光源在竖直方向上做简谐运动,故点光源位于波峰时,距水面的距离最小为,此时点光源发出的光子垂直到达水面所用时间最短,最短时间
当点光源位于波谷,即距水面距离时,光源发出的光子沿与水平面成角的方向到达水面所用时间最长,最长时间
故点光源发出的光子到达水面的最短时间和最长时间之比
故AB错误;
CD.由几何关系得发光区域的最小半径
发光区域的最小面积
发光区域的最大半径
发光区域的最大面积
所以发光区域的最小面积和最大面积之比为1:4,故C错误,D正确。
故选D。
二、多选题(本大题共3小题,每小题4分,共12分)
11. 关于分子间的作用力,下列说法正确的是( )
A. 分子之间的斥力和引力同时存在
B. 分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小
C. 分子之间的距离减小时,分子力一直做正功
D. 分子之间的距离增大时,分子力一直做正功
【答案】AB
【解析】
【详解】AB.分子之间的斥力和引力同时存在,分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小,故AB正确;
C.当,分子力表现为斥力,分子之间的距离减小时,分子力一直做负功;当,分子力表现为引力,分子之间的距离减小时,分子力一直做正功,故C错误;
D.当,分子力表现为斥力,分子之间的距离增大时,分子力一直做正功;当,分子力表现为引力,分子之间的距离增大时,分子力一直做负功,故D错误。
故选AB。
12. 关于下列光学现象,说法正确的是( )
A. 水中蓝光的传播速度比红光(波长较长)大
B. 光从空气射入玻璃时可能发生全反射
C. 在岸边观察前方水中的一条鱼,鱼的实际深度比看到的要深
D. 分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验,用红光时得到的条纹间距更宽
【答案】CD
【解析】
【详解】A.同一介质对频率越高的光折射率越大,蓝光频率大于红光,因此水对蓝光的折射率
光在水中传播的速度满足
可知,故A错误;
B.全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质,且入射角不小于临界角。空气折射率小于玻璃,因此光从空气射入玻璃,不可能发生全反射,故B错误;
C.鱼反射的光从水射入空气时发生折射,折射角大于入射角,人眼逆着折射光线看到的是鱼变浅的虚像,因此鱼的实际深度比看到的更深,故C正确;
D.双缝干涉条纹间距满足,同一装置、不变,条纹间距与波长成正比。红光波长大于蓝光,因此红光的条纹间距更宽,故D正确。
故选CD。
13. 如图,S为单色光源,S发出的光一部分直接照在光屏上,一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的,由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l,,镜面与光屏垂直,单色光波长为。下列说法正确的是( )
A. 光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为
B. 光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为
C. 若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为
D. 若将整套装置完全浸入某种透明溶液中,光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为,则该液体的折射率为
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.根据光的反射对称性可知光源S与平面镜中的虚像距离为2a,根据条纹间距公式可知
故A正确,B错误;
C.若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中,光的频率不变,根据
其中c为在真空中的光速,则
故C错误;
D.若将整套装置完全没入某种透明溶液中,光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为,根据条纹间距公式有
可得
结合C选项的分析可知
所以
故D正确。
故选AD。
三、实验填空题(本大题共2小题,每空2分,共16分)
14. 某小组做测定玻璃的折射率实验,所用器材有:玻璃砖,大头针,刻度尺,圆规,笔,白纸.
①下列哪些措施能够提高实验准确程度______.
A.选用两光学表面间距大的玻璃砖
B.选用两光学表面平行的玻璃砖
C.选用粗的大头针完成实验
D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
②该小组用同一套器材完成了四次实验,记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示,其中实验操作正确的是______.
③该小组选取了操作正确的实验记录,在白纸上画出光线的径迹,以入射点为圆心作圆,与入射光线、折射光线分别交于、点,再过、点作法线的垂线,垂足分别为、点,如图所示,则玻璃的折射率______.(用图中线段的字母表示)
【答案】 ①. AD ②. D ③.
【解析】
【详解】采用插针法测定光的折射率的时候,应选定光学表面间距大一些的玻璃砖,这样光路图会更加清晰,减小误差,同时两枚大头针的距离尽量大一些,保证光线的直线度,因此AD正确,光学表面是否平行不影响该实验的准确度,因此B错误,应选用细一点的大头针因此C错误.
根据光的折射定律可知当选用平行的玻璃砖时出射光和入射光应是平行光,又因发生了折射因此出射光的出射点应相比入射光的延长线向左平移,因此D正确,ABC错误
由折射定律可知折射率,,,联立解得
15. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,有下列实验步骤:
①往浅盆里倒入适量的水,待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上;
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形状稳定;
③将玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,从而估算出油酸分子直径的大小;
④将6的油酸溶于酒精中制成的油酸酒精溶液,用注射器将溶液一滴一滴的滴入量筒中,每滴入80滴,量筒内的溶液增加1;
⑤将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上;
(1)上述步骤中,正确的顺序是________________(填写步骤前面的数字)
(2)每一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积为__________。油酸膜边缘轮廓如图所示(已知图中正方形小方格的边长为1),则可估算出油酸分子的直径约为__________m(此空保留一位有效数字)
(3)完成本实验有三点理想化假设:(请将第②条补充完整)
①将油酸分子视为球形;
②__________;
③油酸分子紧密排列无间隙。
(4)实验后,某小组发现所测得的分子直径d明显偏小,出现这种情况的可能原因是__________。
A.水面上痱子粉撒得太多,油膜没有充分展开
B.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算
C.求每滴溶液体积时,1溶液的滴数计多了
D.油酸酒精溶液久置,酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
【答案】 ①. ④①②⑤③ ②. ③. ④. 将油膜看成单分子层 ⑤. CD
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]“油膜法估测油酸分子的大小” 实验步骤为:
准备浅水盘(④)形成油膜(①)描绘油膜边缘(②)测量油膜面积(⑤)计算分子直径(③)。故正确顺序为:④①②⑤③。
(2)[2][3]一滴油酸酒精溶液的体积为
一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为
面积超过正方形一般的正方形个数为114个,故油膜的面积为
油酸分子的直径
(3)[4]本实验中做了三点理想化假设:①将油酸分子视为球形;②将油膜看成单分子层;③油酸分子是紧挨在一起的。
(4)[5]根据
则有:
A.水面上痱子粉撒得太多,油膜没有充分展开,则测量的面积S偏小,导致结果偏大,故A错误;
B.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算,则计算时所用的体积数值偏大,会导致结果偏大,故B错误;
C.求每滴溶液体积时,1溶液的滴数计多了,则一滴油酸的体积减小了,会导致计算结果偏小,故C正确;
D.油酸酒精溶液久置,酒精挥发使溶液的浓度变大,则会导致计算结果偏小,故D正确。
故选CD。
四、计算题(本大题共4小题,共42分)
16. 光线以60°的入射角从空气射入玻璃中,折射光线与反射光线恰好垂直。(真空中的光速c=3.0×108m/s)
(1)求玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度。
(2)当入射角变为45°时,折射角的正弦值为多大?
(3)当入射角增大或减小时折射率是否发生变化?请说明理由。
【答案】(1),
(2)
(3)折射率不变(理由见解析)
【解析】
【小问1详解】
根据题意可得光路图如图所示。
根据反射定律θ3=θ1=60°,又θ3+θ2=90°,
所以θ2=90°-θ1=30°。
根据折射定律
根据光速与折射率的关系
解得
【小问2详解】
设当入射角时,折射角为,根据折射定律
解得。
【小问3详解】
介质的折射率取决于介质的光学性质和光的频率,与光的入射角和折射角无关,所以当入射角增大或减小时,折射率不变。
17. 一列波长的简谐横波沿x轴正方向传播,时刻的波形如图1所示,平衡位置坐标为的质点P(未画出)从时刻开始计时的振动图像如图2所示。求:
(1)这列波的波长;
(2)这列波的传播速度大小。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【详解】(1)因,结合图1和图2可知,质点P的平衡位置到的距离为,即
解得
(2)根据图2可知
解得
波速
18. 如图所示,三角形ABC是三棱镜的横截面,,,三棱镜放在平面镜上,AC边紧贴镜面。在纸面内,一光线入射到镜面O点,入射角为,O点离A点足够近。已知三棱镜的折射率为。
(1)当时,求光线从AB边射入棱镜时折射角的正弦值;
(2)若光线从AB边折射后直接到达BC边,并在BC边刚好发生全反射,求此时的值
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
作出光路图,如图所示
由几何关系可知
所以在边的入射角为
由光的折射定律
解得光线从边射入棱镜时折射角的正弦值为
【小问2详解】
全反射临界角满足
可得
则AB边的折射角为
根据折射定律可知AB边的入射角满足
解得
根据几何关系可知恰好发生全反射时的入射角为
19. 如图所示,斜面体固定在水平面上,底端有一固定的挡板,挡板通过轻质弹簧连接物块A,物块A通过不可伸长的细线绕过固定在斜面顶端的定滑轮连接一个物块B,细线与斜面平行,用手托住物块B,使整个装置保持静止,初始细线伸直但无张力。无初速度释放物块B后,物块A在斜面上做简谐运动,物块B整个运动过程中与地面始终无接触。已知斜面倾角为,弹簧劲度系数为k,物块A、B的质量均为m,不计一切摩擦,重力加速度为g,求:
(1)物块A、B做简谐运动的振幅;
(2)细线对物块B的最大拉力大小;
(3)物块A的最大速度大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据简谐运动的对称性可知,物块A在最低点和最高点时,A、B整体所受的回复力等大反向,有
又
解得,
【小问2详解】
物块B到达最低点时,细线对物块B的拉力最大,设此时加速度大小为a,根据简谐运动的对称性,对于A、B整体有
物块B在最低点时,根据牛顿第二定律有
解得
【小问3详解】
物块A到达平衡位置时速度最大,因
则此时弹簧的伸长量等于初始状态的压缩量,对于A、B、弹簧组成的系统,根据机械能守恒有
解得
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