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物理34考题及答案
物理3-4考题及答案(总13页)
第三次周考物理试题
1.关于振动和波的关系,下列说法正确的是()
A.有机械波必有机械振动B.有机械振动必能产生机械波C.离波源远的质点振动周期长
D.波源停振时,介质中各质点的振动立即停止
答案:
A
2.下列说法不正确的是()
A.检验工件平整度的操作中,如图1所示,上面为标准件,下面为待检测工件,通过干涉条纹可推断:
P为凹处,Q为凸处
B.图2为光线通过小圆盘得到的衍射图样
C.图3的原理和光导纤维传送光信号的原理一样
D.图4的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样
答案:
D
3.图甲为一列简谐横波在t=时刻的波形图,P是平衡位置在x=1cm处的质点,Q是平衡位置在x=4cm处的质点,图乙为质点Q的振动图象。
则()
A.波的传播速度为20m/s
B.波的传播方向沿x轴负方向
C.t=时刻,质点P的速度大小最大,方向y轴正方向
D.t=时刻,质点Q的速度大小最大,方向y轴负方向
答案:
D
4.如图甲为一列简谐横波在t=0时的波的图象,图乙为该波中x=2m处质点P的振动图象,下列说法正确的是( )
A.波速为8m/s
B.波沿x轴负方向传播
C.t=s,P点的动能最大
D.t=0到t=s,P点振动路程为cm
解析:
由波动图象读出波长λ=4m,由振动图象读出周期T=1s,则波速v=
=4m/s,故A项错误;由振动图象上t=0时刻读出P点的速度方向沿y轴正方向,则由波动图象根据“上下坡”法判断出波沿x轴正方向传播,故B项错误;t=s=
,P点到达平衡位置,速度最大,动能最大,故C项正确;t=s=,P点振动路程为s=×4A=2cm,故D项错误.
答案:
C
5.如图为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时的波形,当R点在t=0时的振动状态传到S点时,PR范围内(含P、R)有一些质点正在向y轴负方向运动,这些质点的x坐标取值范围是( )
A.2cm≤x≤4cmB.2cm C.2cm≤x<3cmD.2cm 解析: 从图象可以看出t=0时,质点R通过平衡位置沿y轴正方向振动,R质点t=0的振动状态传到S质点时,经过了 周期,质点R处于负最大位移处,质点P正通过平衡位置沿y轴负方向运动,此时PR范围内正在向y轴负方向运动的x坐标范围为: 2cm≤x<3cm,C项正确. 答案: C 6.如图所示是单色光双缝干涉实验中某一时刻的波形图,实线表示波峰,虚线表示波谷,在此时刻,介质中A点为波峰相叠加点,B点为波谷相叠加点,A、B连线上的C点为某中间状态相叠加点.如果把屏分别放在A、B、C三个位置,那么( ) A.A、B、C三个位置都出现亮条纹 B.B位置出现暗条纹 C.C位置出现亮条纹或暗条纹要由其他条件决定 D.以上结论都不对 解析: 在干涉现象中,所谓“振动加强的点”是指两列波在该点引起的振动方向总是相同的.该点的振幅是两列波的振幅之和,而不要理解为该点始终处于波峰或波谷,在某时刻它可以位于平衡位置(如图中C点).所谓“振动减弱的点”是指两列波在该点引起的振动方向总是相反的,该点的振幅是两列波的振幅之差,如果两列波的振幅相同,则该点始终在平衡位置.在光屏上,该点是完全暗的. 答案: A 7.现代高速公路上的标志牌都使用“回归反光膜”制成,夜间行车时,它能把车灯射出的光逆向反射,使标志牌上的字特别醒目.这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的,如图所示,反光膜内均匀分布着直径为10μm的细玻璃珠,所用玻璃的折射率为 ,为使入射的车灯光线经玻璃珠折射→反射→再折射后恰好和入射光线平行,那么第一次入射的入射角应是( ) A.15° B.30°C.45° D.60° 解析: 已知入射光线和出射光线平行,所以光在三个界面上改变了传播方向,光线在玻璃珠的内表面反射时具有对称性,由此可作出光路图如图所示. 由几何关系可知i=2r ① 根据折射定律有n= ② 由①②可得i=60°. 答案: D 答案: C 8.如图所示,沿x轴正向传播的一列简谐波在某时刻的图为一正弦曲线,其波速为200m/s,则可推出( ) A.再经过s,图中质点a的速度方向与加速度方向相同 B.图中质点b此时动能正在减小,其加速度正在增大 C.若发生稳定干涉现象,该波所遇到的波的频率为50Hz D.若发生明显衍射现象,该波所遇到的障碍物的尺寸一般不大于2m 解析: 由图象可知λ=4m,所以T= = s=s.因波沿x轴正向传播,故经s即 ,质点a位于负位移处且向下运动,速度方向与加速度方向相反,A项错误;而b点此时向下运动,动能正在减小,加速度在增大,B项正确;由于波的频率f= =50Hz,若发生稳定干涉,所遇波的频率也须为50Hz,C项正确;据发生明显衍射的条件,需障碍物的尺寸比波长小或与波长差不多,不一定小于2m,D项错误. 答案: BC 9.一束光穿过介质1、2、3时,光路如图所示,则( ) A.介质2的折射率最大 B.光线在介质2中的波长最长 C.光在介质3中的速度最大 D.入射光线到达介质2和介质3的界面时,一定也发生反射 解析: 由光线经过介质时的入射角和折射角之间的大小关系可知n3>n1>n2,A项错误;由v= 可知在介质2中传播的速度最大,C项错误;光在不同介质内传播时的频率不变,根据v=fλ可知传播速度越大,波长越长,B项正确;光由介质2进入介质3时,发生折射,也发生反射,D项正确. 答案: BD 10.如图所示,直角三棱镜ABC的一个侧面BC紧贴在平面镜上,∠BAC=β,从点光源S发出的一细光束SO射到棱镜的另一侧面AC上,适当调整入射光SO的方向,当SO与AC成α角时,其折射光与平面镜发生一次反射,从AC面射出后恰好与SO重合,则( ) A.此棱镜的折射率为 B.此棱镜的折射率为 C.增大α角,光线有可能因在AC面上发生全反射无法射入棱镜 D.增大α角,无论α角多大,光线都能射入棱镜 解析: 根据光路可逆原理知,光线经AC面折射后垂直于BC,所以折射角为90°-β,又入射角为90°-α,根据折射定律得n= = ,A项正确,B项错误;发生全反射的条件之一是光由光密介质进入光疏介质,故C项错误,D项正确. 答案: AD 11.如图所示,甲、乙、丙、丁四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样.分析各图样的特点可以得出的正确结论是( ) A.甲、乙是光的干涉图样 B.丙、丁是光的衍射图样 C.形成甲图样光的波长比形成乙图样光的波长短 D.形成丙图样光的波长比形成丁图样光的波长短 解析: 由图样可得甲和乙是等间距的,丙和丁是不等间距的且中间最宽,所以甲和乙是干涉条纹,丙和丁是衍射条纹,A、B两项正确;其中甲比乙的条纹间距大,故形成甲图样光的波长比形成乙图样光的波长长,C项错误;丙比丁的条纹间距大,形成丙图样光的波长比形成丁图样光的波长长,D项错误. 答案: AB 12.a、b两平行细光束垂直射入直角三棱镜的AB面,对应的折射光束a′、b′如图所示,a、b、比较,以下说法正确的是() A.b光的折射率较大B.a光的频率较大 C.用同样的双缝做双缝干涉实验,b光产生的干涉条纹较宽 D.b光束在玻璃中的传播速度较小 答案: AD 13.(6分)某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率(如图甲中实线所示)。 在固定好的白纸上作出直角坐标系xOy,实验时将半圆形玻璃砖M放在白纸上,使其底边aa′与Ox轴重合,且圆心恰好位于O点,实验正确操作后,移去玻璃砖,作OP3连线,用圆规以O点为圆心画一个圆(如图中虚线所示),此圆与AO线交点为B,与OP3连线的交点为C,测出B点到x、y轴的距离分别为l1、d1,C点到x、y轴的距离分别为l2、d2。 (1)根据测出的B、C两点到两坐标轴的距离,可知此玻璃折射率测量值的表达式n=______________________ (2)若实验中该同学在y<0的区域内,从任何角度都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像,其原因最可能是________________ (3)该同学又用平行玻璃砖做实验如图乙所示。 他在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa′和bb′后,不小心碰了玻璃砖使它向aa′方向平移了少许,如图所示,则他测出的折射率_____________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。 答案: (1)d2/d1, (2)P1、P2确定的光在aa′介面上入射角太大发生了全反射,(3)不变 14、在用双缝干涉测光的波长的实验中,准备了下列仪器: A.白炽灯B.双窄缝片C.单窄缝片D.滤光片E.毛玻璃光屏 (1)把以上仪器安装在光具座上,自光源起合理的顺序是____________(填字母). (2)某同学在做“用双缝干涉测光的波长”实验时,第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时,游标卡尺的示数如图(3)所示,第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心时,游标卡尺的示数如图(4)所示,已知双缝间距为,从双缝到屏的距离为1m,则图(4)游标卡尺的示数为mm.实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是,所测光波的波长为m.(保留两位有效数字) 答案: (1)ADCBE (2) 减小测量的绝对误差(或提高测量的精确度)×10—7m 15.(12分)一列沿x轴正方向传播的简谐波,其波源位 于坐标原点O,且在t=0时刻的波形图如图所示。 已 知这列波在P出现两次波峰的最短时间是,求: (1)这列波的波速; (2)试写出质点P做简谐运动的表达式; (3)从t=0时刻开始计时,质点R第一次到达波谷所用的时间。 解: (1)这列波在P出现两次波峰的最短时间是,故周期T=,由图可得: 波长λ=4m;故波速 ;…………2分 (2)由图可得: 振幅A=4cm,t=0时刻质点P在波峰,故质点P做简谐运动的表达式 为y? Acos2T? ? 4cos(5? t)cm;…………3分 (3)根据波的传播,质点R开始振动的时间;…………2分 根据波向右传播可得: 波前起振方向向上,故质点R的起振方向为沿y轴正方向,所以 R质点振动后再经过t2= T=s后才能第一次到达波谷;…………1分 故再经过t=t1+t2=后质点R才能第一次到达波谷…………1分 答: (1)这列波的波速为10m/s; (2)质点P做简谐运动的表达式为y=4cos(5πt)cm; (3)从t=0时刻开始计时,质点R第一次到达波谷所用的时间为。 16.一列横波在x轴上传播,在t1=0时刻波形如图中实线所示,t2=s时刻波形如图中虚线所示. (1)由波形曲线读出这列波的振幅和波长. (2)若周期大于1/2(t2-t1),则最小波速是多少方向如何最大波速是多少方向如何 解析: (1)A=m;λ=8m. (2)由于T> (t2-t1),即Δt<2T. 当波沿x轴正方向传播时,可能的周期为: Δt=nT+ ,且n=0或1. 当波沿x轴负方向传播时,可能的周期为: Δt=nT+ ,且n=0或1. 由波速公式v= 可知,当速度v最小时,周期T最大.分析上面两类情况可知,当周期最大时,波沿x轴正方向传播,且在Δt=nT+ 中,取n=0,即Δt= ,则T大=s.最小速度v小= =40m/s,方向为沿x轴正方向. 当速度v最大时,周期T最小.分析上面两类情况可知,当周期最小时,波沿x轴负方向传播,且在Δt=nT+ 中,取n=1,即Δt=T+ ,则T小= s. 最大速度v大= =280m/s,方向为沿x轴负方向. 答案: (1)m 8m (2)40m/s 方向沿x轴正方向 280m/s 方向沿x轴负方向 17.(12分)如图所示,有一棱镜ABCD,∠B=∠C=90°,∠D=75°.某同学想测量其折射率,他用激光笔从BC面上的P点射入一束激光,从Q点射出时与AD面的夹角为45°,Q点到BC面垂线的垂足为E,∠PQE=15°.求: (1)该棱镜的折射率; (2)改变入射激光的方向,使激光在AD边恰好发生全反射,其反射光直接到达CD边后是否会从CD边出射? 请说明理由. 解析: (1)如图所示,QF为法线,∠D=75° 则∠EQA=75°,∠PQE=15°,∠PQA=60°,∠PQG=30°,所以入射角i=∠PQG=30°,折射角r=45° 因为光从棱镜射向空中,所以该棱镜的折射率 n= = = . (2)设全反射临界角为C,如图所示 sinC= = ,C=45°,∠JOD=90°-C=45°,∠D=75°,因而∠OJD=60°,激光在CD边的入射角30°<45°,因而激光能够从CD边出射. 答案: (1) (2)能 理由见解析 18.图为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图,玻璃丝长为L,折射率为n,AB代表端面.已知光在真空中的传播速度为c. (1)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面,求光线在端面AB上的入射角应满足的条件; (2)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间. 解析: (1)设光线在端面AB上C点(如图)的入射角为i,折射角为r,由折射定律有sini=nsinr ① 设该光线射向玻璃丝内壁D点的入射角为α,为了使该光线可在此光导纤维中传播,应有α≥θ ② 式中,θ是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角,它满足nsinθ=1 ③ 由几何关系得α+r=90° ④ 由①②③④式得sini≤ ⑤ (2)光在玻璃丝中传播速度的大小为v= ⑥ 光速在玻璃丝轴线方向的分量为vx=vsinα ⑦ 光线从玻璃丝端面AB传播到其另一端面所需时间为 T=L/vx ⑧ 光线在玻璃丝中传播,在刚好发生全反射时,光线从端面AB传播到其另一端面所需的时间最长,由②③⑥⑦⑧式得Tmax=Ln2/c. ⑨ 答案: (1)sini≤ (2)Ln2/c
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