高二精选题库物理14章末综合检测北师大版.docx
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高二精选题库物理14章末综合检测北师大版
第14章末综合检测
一、选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有错选的得0分)
1.如图1所示是一种利用光纤温度传感器测量温度的装置,一束偏振光射入光纤,由于温度的变化,光纤的长度、芯径、折射率发生变化,从而使偏振光的透振方向发生变化,光接收器接收的光强度就会变化.设起偏器和检偏器透振方向相同,关于这种温度计的工作原理,正确的说法是
( )
图1
A.到达检偏器的光的透振方向变化越小,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越大
B.到达检偏器的光的透振方向变化越大,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越大
C.到达检偏器的光的透振方向变化越小,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越小
D.到达检偏器的光的透振方向变化越大,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越小
答案:
B
图2
2.煤矿中瓦斯爆炸危害极大.某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率,于是,他设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器,原理如图2所示.在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B,容器A与干净的空气相通,在容器B中通入矿井中的气体,观察屏上的干涉条纹,就能够监测瓦斯浓度.以下说法正确的是
( )
A.如果屏的正中央仍是亮纹,说明B中的气体与A中的空气成分相同,不含瓦斯
B.如果屏的正中央是暗纹,说明B中的气体与A中的空气成分不相同,可能含有瓦斯
C.如果屏上干涉条纹不停地移动,说明B中的气体瓦斯含量不稳定
D.只有用单色光照射单缝时,才可能在屏上出现干涉条纹
解析:
如果容器A、B中气体相同,则折射率相同,到屏的中央光程相同,所以为亮纹.如果中央为暗纹,则A、B中折射率一定不同,故B正确;中央为亮纹B中可能含瓦斯,也可能不含,A错;条纹不停的移动,则B中气体的折射率在变化即瓦斯含量不稳定,C正确;单色光或复色光都能出现干涉条纹,D错.
答案:
BC
3.关于电磁波谱,下列说法中正确的是
( )
A.红外线比红光波长长,它的热作用很强
B.X射线就是伦琴射线
C.阴极射线是一种频率极高的电磁波
D.紫外线的波长比伦琴射线长,它的显著作用是荧光作用
解析:
本题主要考查了电磁波的产生机制和特性.在电磁波谱中,红外线的波长比可见光长,而红光属于可见光,故选项A正确.阴极射线与电磁波有着本质不同,电磁波在电场、磁场中不偏转,而阴极射线在电场、磁场中会偏转,电磁波在真空中的速度是3×108m/s,而阴极射线的速度总是小于3×108m/s,阴极射线的实质是高速电子流,故选项C错误.X射线就是伦琴射线,是高速电子流射到固体上产生的一种波长很短的电磁波,故B项正确.由于紫外线的显著作用是荧光作用,而伦琴射线的显著作用是穿透作用,故选项D正确.
答案:
ABD
4.关于电磁场和电磁波,下列说法中正确的是
( )
A.均匀变化的电场在它的周围产生均匀变化的磁场
B.电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的,且与波的传播方向垂直
C.电磁波和机械波一样依赖于介质传播
D.只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场,就能产生电磁波
解析:
根据麦克斯韦电磁场理论可知,均匀变化的电场在它的周围产生稳定的磁场,故选项A是错误的.因电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的.且与波的传播方向垂直,所以电磁波是横波,故选项B是正确的.有振荡的电场或磁场时,就会由近向远逐渐传播,即形成了电磁波,故D正确.
答案:
BD
5.一列简谐横波在某一时刻的波形图如图3中左图所示,图中P、Q两质点的横坐标分别为x=1.5m和x=4.5m.P点的振动图象如右图所示.
图3
在下列四幅图中,Q点的振动图象可能是
( )
解析:
由图甲知该波的波长λ=4m,而P、Q两质点间间距Δx=3m=
λ,则两质点的振动步调相差
T,结合图乙知A、D两项皆错误.因波的传播方向未知,故无法判定Q点的振动状态相比于P点是超前还是滞后,B、C皆正确.
图4
答案:
BC
6.图4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.不能从圆弧
射出 B.只能从圆弧
射出
C.能从圆弧
射出D.能从圆弧
射出
解析:
由该棱镜的折射率为n=
可知其临界角C满足:
sinC=
=
,可求出GG1左边的入射光线没有发生全反射,其右边的光线全部发生全反射,所以光线只能从圆弧
射出.故B正确.
答案:
B
图5
7.图5为一列沿x轴负方向传播的简谐横波,实线为t=0时刻的波形图,虚线为t=0.6s时的波形图,波的周期T>0.6s,则
( )
A.波的周期为2.4s
B.在t=0.9s时,P点沿y轴正方向运动
C.经过0.4s,P点经过的路程为4m
D.在t=0.5s时,Q点到达波峰位置
解析:
波向x轴负向传播,T>0.6s,由波形图可知
λ=Δx,用时间t=0.6s=
T,T=0.8s,A错.t=0.9s=T+0.1s,P点沿y轴负方向运动,经0.4s,P点运动半个周期,经过的路程为0.4m,C错.t=0,x=10m处质点处在波峰,经0.5s,波峰向左传Δx′=5m,故D正确.
答案:
D
二、填空与计算题(本题包括10小题,共72分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
图6
8.图6为声波干涉演示仪的原理图.两个U形管A和B套在一起,A管两侧各有一小孔.声波从左侧小孔传入管内,被分成两列频率________的波.当声波分别通过A、B传播到右侧小孔时,若两列波传播的路程相差半个波长,则此处声波的振幅______;若传播的路程相差一个波长,则此处声波的振幅________.
解析:
由同一波源分成的两列波频率相同,这符合两列机械波干涉的条件,当两波的路程差等于半波长的奇数倍时,振动减弱,当路程差等于波长的整数倍时,振动加强.
答案:
相同 减小 增大
9.现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在图7所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长.
图7
(1)将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,表示各光学元件的字母排列顺序应为C、________、A.
(2)本实验的步骤有:
①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;
③用米尺测量双缝到屏的距离;
④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离.
在操作步骤②时还应注意________和________.
解析:
(1)各光学元件的字母排列顺序应为C、E、D、B、A.
(2)步骤②还应注意单缝和双缝间距5cm~10cm,使单缝和双缝相互平行.
答案:
(1)EDB
(2)单缝和双缝间距5cm~10cm和使单缝和双缝相互平行.
10.某同学利用焊有细钢针的音叉(固有频率f0)、熏有煤油灯烟灰的均匀金属片和刻度尺来测定重力加速度.他的实验步骤有:
A.将熏有烟灰的金属片静止悬挂,调整音叉的位置,使音叉不振动时,针尖刚好能水平接触金属片,如图8甲所示.
B.轻敲音叉,使它振动,同时烧断悬线,使金属片自由下落.
C.从金属片上选取针尖划痕清晰的一段,从某时刻起针尖经过平衡位置的点依次为B、C、D、E、F、G、H,测出它们相邻点之间的距离分别为b1、b2、b3、b4、b5、b6,如图8乙所示.
图8
(1)推导计算重力加速度的表达式:
__________.
(2)金属片自由下落后(不计针尖与金属片间的摩擦),图丙中三幅图中,你认为针尖在金属片上的划痕正确的是__________.
(3)若从悬线烧断瞬间开始计时,钢针开始向左振动,且设向左位移为正,钢针振幅为A,金属片下落h时,钢针对平衡位置的位移y的表达式为y=__________.
解析:
(1)乙图中相邻点间的时间间隔是音叉振动周期的一半,用T表示,则有T=
.金属片自由下落是自由落体运动,所以有
g1=
,g2=
,g3=
g=
=
(b6+b5+b4-b3-b2-b1)f
(2)由于金属片是自由落体运动,速度会越来越大,故选项A、B是不正确的,选项C是符合要求的.
(3)因为音叉振动是简谐运动,故针离开平衡位置的位移变化符合正弦规律变化,考虑到针的开始运动方向与规定的方向相同,故有y=Asin
.
答案:
(1)g=
(b6+b5+b4-b3-b2-b1)f
(2)C
(3)Asin
11.
(1)在t=0时刻,质点A开始做简谐运动,其振动图象如图甲所示.
质点A振动的周期是________s;t=8s时,质点A的运动沿y轴的________方向(填“正”或“负”);质点B在波的传播方向上与A相距16m.已知波的传播速度为2m/s,在t=9s时,质点B偏离平衡位置的位移是________cm.
图9
(2)图乙是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片,相机的镜头竖直向上.照片中,水立方运动馆的景象呈现在半径r=11cm的圆形范围内,水面上的运动员手到脚的长度l=10cm.若已知水的折射率n=
,请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h.(结果保留两位有效数字)
解析:
(1)由图知T=4s,因位移图线的斜率表示速度,且在t=8s=2T时质点振动状态与t=0时相同,则由图可知t=0时图线斜率为正,速度沿y轴正向.在t=9s时由图线知质点A处于正向最大位移处.再由Δt=
=8s=2T知B的振动状态与质点A相差两个周期,所以同一时刻两质点相对平衡位置的位移相同,即也为10cm.
图10
(2)设照片圆形区域的实际半径为R,运动员的实际长为L
由折射定律nsinα=sin90°
几何关系sinα=
,
=
得h=
·
r
取L=2.2m,解得h=2.1m(1.6~2.6m都算对)
答案:
(1)4 正 10
(2)2.1m(1.6~2.6m都算对)
12.
(1)一列沿着x轴正方向传播的横波,在t=0时刻的波形如图11(甲)所示.图甲中某质点的振动图象如图11(乙)所示.质点N的振幅是________m,振动周期为________s,图乙表示质点________(从质点K、L、M、N中选填)的振动图象.该波的波速为________m/s.
图11
(2)惯性系S中有一边长为l的正方形(如图12(A)所示),从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是________.
图12
(3)描述简谐运动特征的公式是x=________.自由下落的篮球经地面反弹后上升又落下.若不考虑空气阻力及在地面反弹时的能量损失,此运动________(填“是”或“不是”)简谐运动.
解析:
(1)从甲、乙图可看出波长λ=2.0m,周期T=4s,振幅A=0.8m;乙图中显示t=0时刻该质点处于平衡位置向上振动,甲图波形图中,波向x轴正方向传播,则质点L正在平衡位置向上振动,波速v=λ/T=0.5m/s;
(2)由相对论知识易得运动方向上的边长变短,垂直运动方向的边长不变,C图象正确;
(3)简谐运动的特征公式为x=Asinωt,其中A是振幅;篮球从自由落体到反弹起来的过程中,回复力始终为重力,恒定不变,与偏离平衡位置的位移不是成正比的,不符合简谐运动的规律.
答案:
(1)0.8 4 L 0.5
(2)C (3)Asinωt 不是
13.
(1)设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍.则粒子运动时的质量等于其静止质量的________倍,粒子运动速度是光速的________倍.
(2)某实验室中悬挂着一弹簧振子和一单摆,弹簧振子的弹簧和小球(球中间有孔)都套在固定的光滑竖直杆上.某次有感地震中观察到静止的振子开始振动4.0s后,单摆才开始摆动.此次地震中同一震源产生的地震纵波和横波的波长分别为10km和5.0km,频率为1.0Hz.假设该实验室恰好位于震源的正上方,求震源离实验室的距离.
解析:
(1)以速度v运动时的能量E=mv2,静止时的能量为E0=m0v2,依题意E=kE0,故m=km0;
由m=
,解得v=
c.
(2)地震纵波传播速度为:
vp=fλp
地震横波传播速度为:
vs=fλs
震源离实验室距离为s,有:
s=vpt
s=vs(t+Δt),解得:
s=
=40km.
答案:
(1)k
(2)40km
图13
14.如图13为一列横波某时刻的波形图,已知该波沿+x方向连续传播,传播速度为2m/s.
(1)求波上质点P的振动周期并画出从该时刻计时开始的振动图象.
图14
(2)如图14所示,在探究共振现象的实验中发现:
当作用在装置上MN间的驱动力的频率与上述横波的频率相同时,MN间五个单摆中D摆恰好发生共振.现测得D摆摆线长l=99.6cm.摆球的直径d=0.8cm,求当地重力加速度g.(结果取两位有效数字)
解析:
(1)由图象可以看出:
λ=4m.
由T=
可解得:
T=
=
s=2s.
图15
由于t=0时刻P点向上振动,则P点的振动图象如图15所示:
(2)由T=2π
得:
g=
又L=l+
联立可得:
g=
m/s2
=9.9m/s2.
答案:
见解析
15.我国受印度洋板块和太平洋板块推挤,地震活动比较频繁,这次汶川地震是我国大陆内部地震,属于浅源地震,其破坏力度较大.地震波分三种:
纵波(P波),速度vP=9.9km/s;横波(S波),速度vS=4.5km/s;面波(L波),速度vL=1.4m/s,
图16
(1)位于震源上方汶川附近的地震观测点N处有水平摆A与竖直摆B(如图16甲),地震发生时最先剧烈振动的是哪个摆?
(2)地震观测台T记录到的地震曲线假如如图16乙所示,则由图可知a、b、c三种波形各对应于哪种地震波?
若在曲线图上测得P波与S波的时间差为5.80s,则地震观测台T距震源Z多远?
(3)若地震P波沿直线传播到地震观测台T时,地表某标志物振动方向沿图丙中ZT方向,测得某时刻标志物的水平分位移x=24mm,竖直分位移y=1.2mm,由此估算震源深度.
解析:
(1)最先振动的是B摆,纵波速度最快,纵波使B摆最先剧烈上下振动.
(2)根据波速大小可推知,a处的波形对应的是速度最快的P波(纵波),b处的波形对应的是速度较快的S波(横波),c处的波形对应的是速度较慢的L波(面波).设地震观测台T距震源的距离为s,则
-
=t,代入数据得s=47.9km.
(3)设震源深度为h,纵波沿ZT方向传播,设纵波传播的方向与地面的夹角为θ,则tanθ=
,h=s·sinθ,代入数据得h=2.4km.
答案:
(1)B
(2)a-P波 b-S波 c-L波 47.9km
(3)2.4km
16.如图17,一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O的直线,单色细光束AB平行于MN射向球体,AB与MN间距为5
cm,CD为出射光线.
图17
(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18
图18
在B点光线的入射角、折射角分别标为i、r
sini=5
/10=
,所以,i=45°
由折射率定律:
在B点有:
n=
sinr=1/2
故:
r=30°
=2Rcosr
t=
n/c=2Rncosr/c
t=(
/3)×10-9s
(2)由几何关系可知∠COP=15°
∠OCP=135° α=30°
答案:
(1)(
/3)×10-9s
(2)30°
17.
(1)图19甲为一简谐波在t=0时刻的波形图,介质中的质点P做简谐运动的表达式为y=Asin5πt,求该波的波速,并画出t=0.3s时的波形图(至少画出一个波长).
(2)一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯,图19乙为过轴线的截面图,调整入射角α,使光线恰好在水和空气的界面上发生全反射.已知水的折射率为
,求sinα的值.
图19
解析:
(1)由简谐运动表达式可知ω=5πrad/s,t=0时刻质点P向上运动,故波沿x轴正方向传播.由波形图读出波长λ=4m.
图20
T=
①
由波速公式
v=
②
联立①②式,代入数据可得
v=10m/s③
t=0.3s时的波形图如图20所示.
图21
(2)当光线在水面发生全反射时,有
sinC=
④
当光线从左侧射入时,由折射定律
=n⑤
联立④⑤式,代入数据可得
sinα=
⑥
答案:
(1)10m/s 波形图见图20
(2)
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