金版教程 金考卷高三物理新一轮总复习阶段示范性测试专题12选修34.docx
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金版教程金考卷高三物理新一轮总复习阶段示范性测试专题12选修34
阶段示范性金考卷(十二)
本卷测试内容:
选修3-4
本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共110分。
测试时间90分钟。
第Ⅰ卷 (选择题,共50分)
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。
在每小题给出的四个选项中,第1、4、5、6、7、8小题,只有一个选项正确;第2、3、9、10小题,有多个选项正确,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
)
1.下列物理现象中:
(1)春天里在一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝;
(2)“闻其声而不见其人”;
(3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音;
(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高。
这些物理现象分别属于波的( )
A.反射、衍射、干涉、多普勒效应
B.折射、衍射、多普勒效应、干涉
C.反射、折射、干涉、多普勒效应
D.衍射、折射、干涉、多普勒效应
解析:
春天里在一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝,是声波的反射;“闻其声而不见其人”是声波的衍射;学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是声波的干涉;当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高是多普勒效应,故选项A正确。
答案:
A
2.在双缝干涉实验中,下列说法正确的是( )
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:
用白光作为光源,屏上将呈现彩色条纹,选项A错;红光双缝干涉的图样为红黑相间的条纹,选项B正确;红光和紫光频率不同,不能产生干涉图样,选项C错;遮住一条狭缝时,紫光将发生单缝衍射,形成衍射图样,选项D正确。
答案:
BD
3.[2014·湖北襄阳市3月质检]下列说法中正确的是( )
A.做简谐运动的质点,其振动能量与振幅无关
B.泊松亮斑是光的衍射现象,玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象
C.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,与光源和观察者的运动无关
D.在“用单摆测定重力加速度”的实验中,为使实验结果较为准确,应选用10cm长的细线和小铁球
E.各种电磁波在真空中的传播速度与光速一样,为3.0×108m/s
解析:
做简谐运动的质点,其振动能量与振幅有关,选项A错误;泊松亮斑是光的衍射现象,玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象,选项B正确;根据相对性原理,真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,与光源和观察者的运动无关,选项C正确。
在“用单摆测定重力加速度”的实验中,为使实验结果较为准确,应选用约100cm长的细线和小铁球,选项D错误。
各种电磁波在真空中的传播速度与光速一样,为3.0×108m/s,选项E正确。
答案:
BCE
4.一列简谐横波以1m/s的速度沿绳子由A向B传播。
质点A、B间的水平距离x=3m,如图所示。
若t=0时质点A刚从平衡位置开始向上振动,其振动方程为y=2sin
t(cm)。
则B点的振动图象为下图中的( )
解析:
由A点的振动方程可知:
A=2cm,T=4s。
振动由A传播至B所用时间为Δt=
,解得Δt=3s,可见B点在t=3s时起振,因A点的起振方向向上,故B点的起振方向也向上,所以B点的振动图象为B。
答案:
B
5.为了观察门外情况,有人在门上开一小圆孔,将一块圆柱形玻璃嵌入其中,圆柱体轴线与门面垂直,如图所示。
从圆柱底面中心看出去,可以看到门外入射光线与轴线间的最大夹角称为视场角。
已知该玻璃的折射率为n,圆柱长为l,底面半径为r,则视场角的正弦是( )
A.
B.
C.
D.
解析:
光路图如图所示
n=
,sinα=
所以sini=nsinα=
,选项B正确。
答案:
B
6.如图,A光束由红光和蓝光组成经过半圆形玻璃砖后分为P、Q两束,关于P、Q两束光下列叙述正确的是( )
A.P光束只有蓝光
B.P光束只有红光
C.Q光束只有蓝光
D.Q光束只有红光
解析:
蓝光折射率大,易发生全反射,由图可知,只有一条折射光线,说明蓝光发生了全反射,Q光束只有红光;有折射就有反射,P光束为红光和蓝光组成的复色光。
答案:
D
7.[2015·安徽望江高三月考]一束复色光由空气射入一块平行平面玻璃砖,经折射分成两束单色光a、b。
已知a光的频率小于b光的频率。
下面的几个图中哪个光路图可能是正确的是( )
解析:
由于a光的频率小于b光的频率,可知a光的折射率小于b光的折射率。
在上表面a、b两束单色光的入射角相同,由折射定律可判断出a光的折射角大于b光的折射角,在下表面光线由玻璃射向空气,光线折射率应为折射角正弦值比入射角正弦值,故下表面的折射角应与上表面的入射角相同,即通过玻璃砖后的出射光线应与原入射光线平行。
B正确。
答案:
B
8.[2014·天津河西区期末]一列简谐横波沿x轴负方向传播,a、b为波上的两个质点,某时刻的波形图如图甲所示,从此时刻开始计时,图乙是a、b两个质点中某一质点的振动图象,下列判断正确的是( )
A.波速为1.0m/s,图乙是质点a的振动图象
B.波速为1.0m/s,图乙是质点b的振动图象
C.波速为0.16m/s,图乙是质点a的振动图象
D.波速为0.16m/s,图乙是质点b的振动图象
解析:
由图甲可知机械波的波长λ=0.4m,由图乙可知质点振动周期T=0.4s,则波速v=
=
m/s=1.0m/s。
根据波的传播规律与质点振动之间的关系可知,该时刻质点a向下振动,质点b向上振动,因此图乙是质点b的振动图象,B正确。
答案:
B
9.以下说法正确的是( )
A.在“探究单摆的周期与摆长的关系”实验中,为减小偶然误差,应测出单摆做n次全振动的时间t,利用T=
求出单摆的周期
B.如果质点所受的合力总是指向平衡位置,质点的运动就是简谐运动
C.变化的磁场一定会产生变化的电场
D.X射线是比紫外线频率高的电磁波
E.在同种均匀介质中传播的声波,频率越高,波长越短
解析:
在“探究单摆的周期与摆长的关系”实验中,应测出单摆做n次全振动的时间t,利用T=
求出单摆的周期,这样可以减小偶然误差,选项A正确;如果质点所受的合力总是指向平衡位置,且满足F=-kx,质点的运动就是简谐运动,选项B错误;均匀变化的磁场会产生稳定的电场,选项C错误;X射线是比紫外线频率高的电磁波,选项D正确,在同种均匀介质中传播的声波,波速相同,因此频率越高,波长越短,选项E正确。
答案:
ADE
10.如图甲所示,现有一束白光从图示位置射向棱镜Ⅰ,在足够大的光屏M上形成彩色光谱,下列说法中正确的是( )
A.屏M自上而下分布的色光的波长由小到大
B.在各种色光中,红光通过棱镜的时间最长
C.若入射白光绕入射点顺时针旋转,在屏M上最先消失的是紫光
D.若在棱镜Ⅰ和屏M间放置与棱镜Ⅰ完全相同的棱镜Ⅱ,相对面平行(如图乙所示),则在屏M上形成的是彩色光谱
解析:
光线经三棱镜后向底部偏折,折射率越大,偏折越明显,故屏M自上而下分布的色光的波长由大到小;红光的折射率最小,在介质中速度最大,传播时间最短;紫光的折射率最大,临界角最小,最易发生全反射;将两个三棱镜合在一起,可看成平行玻璃砖,中间空气的两面也是平行的,平行介质不改变光线的方向,只是使光线侧移,折射率不同侧移量不同。
答案:
CD
第Ⅱ卷 (非选择题,共60分)
二、实验题(本题共3小题,共22分)
11.(6分)如图所示,平静的水面下同一竖直线上有两个点光源Sa、Sb,可分别发出a、b两种不同颜色的单色光。
在光源的正上方放置一个圆形的遮光板,在水面上方同时恰好看不到两个光源。
则a光的频率________(选填“>”“=”或“<”,下同)b光的频率;若用同一装置做杨氏双缝干涉实验,a光的干涉条纹宽度________b光的干涉条纹宽度。
解析:
由题意可知a光的临界角大于b光的临界角,根据折射率与临界角的关系可知水对a光的折射率小于水对b光的折射率,根据频率与折射率的关系可知a光的频率小于b光的频率。
根据波速公式可知a光在真空中的波长大于b光在真空中的波长,根据n=
可知a光在水中的波长大于b光在水中的波长,若用同一装置做杨氏双缝干涉实验,a光的干涉条纹宽度大于b光的干涉条纹宽度。
答案:
< >
12.(8分)有两个同学利用假期分别去参观北大和南大的物理实验室,各自利用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长L的关系”,他们通过校园网交换了实验数据,并由计算机绘制了T2-L图象,如图甲所示。
去北大的同学所测实验结果对应的图线是________(选填“A”或“B”)。
另外,在南大做探究的同学还利用计算机绘制了两种单摆的振动图象(如图乙),由图可知,两单摆摆长之比
=________。
解析:
由T=2π
得,T2=
L,根据图甲可知
>
,即gA<gB,因北大更靠近北极,其所在地的重力加速度更大些,应选B;根据图甲可知
=
·
=
=
,由图乙可得
=
,由T2=
L得,
=
=2。
答案:
B 2
13.(8分)实验室有一块长方体透明介质,截面如图中ABCD所示。
AB的长度为l1,AD的长度为l2,且AB和AD边透光,而BC和CD边不透光,且射到这两个边的光线均被全部吸收。
现让一平行光束以入射角θ1射到AB面上,经折射后AD面上有光线射出,甲、乙两同学分别用不同方法测量该长方体介质的折射率。
(1)甲同学的做法是:
保持射到AB面上光线的入射角不变,用遮光板由A点沿AB缓慢推进,遮光板前端推到P时,AD面上恰好无光线射出,测得AP的长度为l3,则长方体介质的折射率可表示为n=________。
(2)乙同学的做法是:
缓慢调节射到AB上光线的入射角,使AD面也恰好无光线射出,测得此时射到AB面上光线的入射角为θ2,则长方体介质的折射率可表示为n=________。
(3)θ1和θ2的关系为:
θ1________θ2(填“<”“>”或“=”)。
解析:
(1)由题意可知,过P点入射光线的折射光线恰好过D点,设此时折射角为γ1,则
sinγ1=
,n=
=
。
(2)由题意可知,射到AD面上的光线在AD面上恰好发生全反射,设在AB面上的折射角为γ2,则在AD面上的入射角为临界角,且C=90°-γ2,由n=
=
解得:
n=
。
(3)因为在AB面的折射角越小,在AD面的入射角越大,而在AB面入射角越小,折射角越小,故应减小AB面的入射角才能使光线在AD面发生全反射,因此θ1>θ2。
答案:
(1)
(2)
(3)>
三、计算题(本题共4小题,共38分)
14.(10分)如图所示,实线为一简谐波该时刻的波形图,虚线是该波经0.2s后的波形图。
(1)若波向左传播,指出此时刻P点的振动方向并求出经0.2s后波传播的距离;
(2)若波向右传播,求它的最大周期;
(3)若波速是35m/s,求波的传播方向。
解析:
根据波的图象和传播方向通过“带动法”或“微平移法”可得P点的振动方向;根据两个时刻的波形图可得其在0.2s内传播的距离,根据时空的对应性可得该波周期的通式。
(1)若波向左传播,在图中实线波形图对应的时刻P点向上振动
由图可知经0.2s后波传播的距离为x=(3+4n)m(n=0,1,2,…)
(2)若波向右传播,则实线波形图到虚线波形图所经过的时间t=
+nT(n=0,1,2,…),当n=0时周期有最大值Tmax=4t=0.8s
(3)若波速为35m/s,则0.2s内波传播的距离为x=vt=7.0m,而λ=4m,故x=1
λ,故波向左传播。
答案:
(1)见解析
(2)0.8s (3)向左传播
15.(8分)如图所示,一透明球体置于空气中,球半径R=10cm,折射率n=
。
MN是一条通过球心的直线,单色细光束沿直线AB且平行于MN射向球体,B点为入射点,AB与MN间距为5
cm,出射光线沿CD方向。
(1)补全光路并求出光从B点传到C点的时间;
(2)求CD与MN所成的角α。
(需写出求解过程)
解析:
(1)连接BC,如图所示,设B点光线的入射角、折射角分别标为i、r,由几何关系可知
sini=
/2,所以i=45°
对B点应用折射定律得n=
sinr=1/2,故r=30°
BC=2Rcosr
t=nBC/c=2nRcosr/c
解得t=(
/3)×10-9s
(2)由几何关系可知∠COP=15°,∠OCP=135°,α=30°。
答案:
(1)图见解析
(2)(
/3)×10-9s
(2)30°
16.(10分)[2015·苏州模拟]某有线制导导弹发射时,在导弹发射基地,大地与导弹间连一根细如蛛丝的特制光纤(像放风筝一样),它双向传输信号,能达到有线制导作用。
光纤由纤芯和包层组成,其剖面如图所示,其中纤芯材料的折射率n1=2,包层折射率n2=
,光纤长度为3
×103m。
(已知当光从折射率为n1的介质射入折射为n2的介质时,入射角θ1、折射角θ2间满足关系:
n1sinθ1=n2sinθ2)
(1)试通过计算说明从光纤一端入射的光信号是否会通过包层“泄漏”出去;
(2)若导弹飞行过程中,将有关参数转变为光信号,利用光纤发回发射基地经瞬间处理后转化为指令光信号返回导弹,求信号往返需要的最长时间。
解析:
(1)如图所示,由题意在纤芯和包层分界面上全反射临界角C满足
n1sinC=n2sin90°。
得C=60°。
当在端面上的入射角最大(im=90°)时,折射角r也最大,在纤芯与包层分界面上的入射角i′最小,在端面上im=90°时,由n1=
,得rm=30°
这时imin′=90°-30°=60°=C,所以,在所有情况中从端面入射到光纤中的信号都不会从包层中“泄漏”出去。
(2)当在端面上入射角最大时所用时间最长,这时光在纤芯中总路程为s=
,光纤中光速v=
,时间t=
=
=8×10-5s。
答案:
(1)见解析
(2)8×10-5s
17.(10分)[2015·长沙模拟]
(1)如图所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,从波传到x=5m的M点时开始计时,已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4s,下面说法中正确的是( )
A.若该波传播中遇到宽约3m的障碍物,不能发生明显的衍射现象
B.质点Q(x=9m)经过0.5s第一次到达波谷
C.质点P在0.1s内经过的位移大小为10cm
D.若在Q处放一接收器,接收到的波的频率小于2.5Hz
(2)第26届世界大学生运动会跳水比赛在深圳游泳跳水比赛场馆举行,设水池中一点O上下振动,振幅为0.2m,以O点为圆心形成圆形水波,如图所示,A、B、O三点在一条直线上,OA间距离为4.0m,OB间距离为2.4m。
某时刻O点处在波峰位置,观察发现2s后此波峰传到A点,此时O点正通过平衡位置向下运动,OA间还有一个波峰,将水波近似为简谐波。
①求此水波的传播速度、周期和波长;
②以O点处波峰位置为0时刻,某同学打算根据OB间距离与波长的关系确定B点在0时刻的振动情况,画出B点的振动图象。
你认为该同学的思路是否可行?
若可行,画出B点振动图象。
若不可行,请给出正确思路并画出B点的振动图象。
(假设B的振幅仍为0.2m)
解析:
(1)由题图知该波波长为4m,Q与M间距离为一个波长,波前的振动方向向下。
因障碍物的宽度比波长小,A错误。
由P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4s知该波的周期为0.4s,波从M点传播到Q点需一个周期,故经过0.5s时,质点Q已振动了四分之一周期,B正确。
因质点P既不在平衡位置又不在波峰或波谷上,则四分之一周期内通过的位移大小不等于一个振幅,C错误。
因接收器是固定不动的,接收器接收到的频率应等于波的频率,D错误。
(2)①在O点左侧,波向左传播,波峰由O点传到A点的时间为2s,则波速v=
=
m/s=2.0m/s
由O点运动情况及A点位置可画出t=2s时OA间的波形如图甲所示,
则xOA=
λ,得λ=
xOA=3.2m
周期T=
=
s=1.6s。
②可行。
xOB=2.4m=
λ,t=0时刻OB间波形如图乙所示,则知B此刻正经过平衡位置向下运动,波的周期T=1.6s,B的振动图象如图丙所示。
答案:
(1)B
(2)①2.0m/s 1.6s 3.2m ②可行 图象见解析
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