最新整理高考物理《振动和波》《光学》单元测试题提高含答案.docx
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最新整理高考物理《振动和波》《光学》单元测试题提高含答案
最新《振动和波》《光学》单元测试题（提高）
（60分钟 100分）
一、选择题（本大题共8小题,每小题6分,共48分。
每小题只有一个选项正确）
1.有下列声学现象:
①夏日的雷声能持续很长时间;②敲响一只音叉,另一只与其相隔不远的音叉也能发出声音;③敲响一只音叉,在其周围某些区域声音较强,某些区域声音较弱;④屋子外的人虽然看不到屋内的人,却能听到屋内人的谈笑声。
则（ ）
A.①和②是反射现象,③是共鸣现象,④是衍射现象
B.①是干涉现象,②是反射现象,③是衍射现象,④是折射现象
C.①是反射现象,②是折射现象,③是干涉现象,④是衍射现象
D.①是反射现象,②是共鸣现象,③是干涉现象,④是衍射现象
2.一质点做简谐运动的图像如图所示,下列说法正确的是 （ ）
A.质点振动频率是4Hz
B.在10s内质点经过的路程是20cm
C.第4s末质点的速度为零
D.在t=1s和t=3s两时刻,质点位移大小相等、方向相同
3.如图所示,甲是一列横波在某一时刻的波动图像,乙是在x=6m处的质点从该时刻开始计时的振动图像,a、b是介质中的两个质点,下列说法正确的是 （ ）
A.这列波沿x轴的正方向传播
B.这列波的波速是1.5m/s
C.b比a先回到平衡位置
D.a、b两质点的振幅都是10cm
【变式备选】如图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图,P是平衡位置为x=1m处的质点,Q是平衡位置为x=4m处的质点,图乙为质点Q的振动图像,则
（ ）
A.t=0.15s时,质点Q的加速度达到正向最大
B.t=0.15s时,质点P的运动方向沿y轴正方向
C.从t=0.10s到t=0.25s,该波沿x轴正方向传播了6m
D.从t=0.10s到t=0.25s,质点P通过的路程为30cm
4.如图所示,两束相同的平行单色光a、b照射到一块矩形玻璃砖的上表面,发生折射后分别照射到PQ和NQ界面上,下列说法中正确的是 （ ）
A.两束折射光都可以在接口上发生全反射
B.两束折射光都不会在接口上发生全反射
C.折射光d可能发生全反射
D.折射光c可能发生全反射
【解析】选C。
对于a光束,因为其折射光线是到达对边,由几何关系可知c光的入射角总比临界角要小,故不可能发生全反射,A、D错误;对于b光束,因为其折射光线是到达侧边,d光的入射角可以超过临界角,可以发生全反射,故B错,C对。
5.下列四幅图的有关说法中正确的是 （ ）
A.图①中,由两个简谐运动的图像可知:
两个质点的振动频率不相等
B.图②中,当球与水平横梁之间存在摩擦的情况下,球的振动不是简谐运动
C.图③中,两列水波在水面上相遇迭加时,必然能形成如图的干涉图样
D.图④中,当简谐波向右传播时,质点A此时的速度方向沿y轴正方向
6.如图所示,两束不同单色光P和Q射向半圆形玻璃砖,其出射光线都是从圆心O点沿OF方向,由此可知 （ ）
A.P光频率比Q光大
B.Q光束穿过玻璃砖所需的时间比P光短
C.两束光以相同的入射角从水中射向空气,若Q光能发生全反射,则P光也一定能发生全反射
D.如果让P、Q两列单色光分别通过同一双缝干涉装置,P光形成的干涉条纹间距比Q光的大
7.将一单摆向佐拉至水平标志在线,从静止释放,当摆球运动到最低点时,摆线碰到障碍物,摆球继续向右摆动。
用频闪照相机拍到如图所示的单摆运动过程的频闪照片,以下说法正确的是 （ ）
A.摆线碰到障碍物前后的周期之比为3∶2
B.摆线碰到障碍物前后的摆长之比为3∶2
C.摆球经过最低点时,线速度变小,半径减小,摆线张力变大
D.摆球经过最低点时,角速度变大,半径减小,摆线张力不变
8.如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样。
现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时,光的传播方向中可能正确的是 （ ）
二、实验题（本大题共2小题,共15分）
9.（7分）某同学利用单摆测重力加速度,他用分度值为毫米的直尺测得摆线长为89.40cm,用游标卡尺测得摆球直径如图甲所示,读数为________。
则该单摆的摆长为________cm。
用停表记录单摆做30次全振动所用的时间如图乙所示,则停表读数为________s,如果测得的g值偏大,可能的原因是________（选填序号）。
A.计算摆长时用的是摆球的直径
B.开始计时时,停表晚按下
C.摆在线端未牢固系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加
D.实验中误将30次全振动记为31次
10.（8分）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等光学组件,要把它们放在如图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。
（1）将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其它光学组件,由左到右,表示各光学组件的字母排列顺序应为C、________、A。
（2）本实验的步骤有:
①取下遮光筒左侧的组件,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组件,并使各组件的中心位于遮光筒的轴在线;
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________。
（3）将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图甲所示。
然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,记下此时图乙中手轮上的示数为________mm,求得相邻亮纹的间距Δy为________mm。
（4）已知双缝间距d为2.0×10-4m,测得双缝到屏的距离l为0.700m,由计算式λ=________,求得所测红光波长为________nm。
三、计算题（本大题共2小题,共37分。
要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位）
11.（18分）一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形如图所示,介质中质点P、Q分别位于x=2m、x=4m处。
从t=0时刻开始计时,当t=15s时质点Q刚好第4次到达波峰。
（1）求波速。
（2）写出质点P做简谐运动的表达式（不要求推导过程）。
12.（19分）单色细光束射到折射率n=
的透明球表面,光束在过球心的平面内,入射角i=45°。
研究经折射进入球内后又经内表面反射一次,再经球面折射后射出的光线,如图所示。
（图中已画出入射光和出射光）
（1）在图中大致画出光线在球内的路径和方向。
（2）求入射光与出射光之间的夹角α。
（3）如果入射的是一束白光,透明球的色散情况与玻璃相仿,问哪种颜色光的α角最大,哪种颜色光的α角最小?
最新《振动和波》《光学》单元测试题（提高）
参考答案
一、选择题（本大题共8小题,每小题6分,共48分。
每小题只有一个选项正确）
1.有下列声学现象:
①夏日的雷声能持续很长时间;②敲响一只音叉,另一只与其相隔不远的音叉也能发出声音;③敲响一只音叉,在其周围某些区域声音较强,某些区域声音较弱;④屋子外的人虽然看不到屋内的人,却能听到屋内人的谈笑声。
则（ ）
A.①和②是反射现象,③是共鸣现象,④是衍射现象
B.①是干涉现象,②是反射现象,③是衍射现象,④是折射现象
C.①是反射现象,②是折射现象,③是干涉现象,④是衍射现象
D.①是反射现象,②是共鸣现象,③是干涉现象,④是衍射现象
【解析】选D。
雷声能持续很长时间由于声波在云层反射造成,是反射现象;敲响一只音叉,另一只与其相隔不远的音叉也能发出声音,是由于受迫振动引起共鸣,是共鸣现象;敲响一只音叉,在其周围某些区域声音较强,某些区域声音较弱,是由于干涉造成某些区域加强,某些区域减弱,是干涉现象;看不到屋内的人,却能听到屋内人的谈笑声,是声波的衍射现象,故选D。
2.一质点做简谐运动的图像如图所示,下列说法正确的是 （ ）
A.质点振动频率是4Hz
B.在10s内质点经过的路程是20cm
C.第4s末质点的速度为零
D.在t=1s和t=3s两时刻,质点位移大小相等、方向相同
【解析】选B。
振动图像表示质点在不同时刻相对平衡位置的位移,由图像可看出,质点运动的周期T=4s,其频率f=
=0.25Hz,A错;10s内质点运动了
T,其运动路程为s=
×4A=
×4×2cm=20cm,B对;第4s末质点在平衡位置,其速度最大,C错;t=1s和t=3s两时刻,由图像可看出,位移大小相等,方向相反,D错。
故选B。
【总结提升】由简谐运动图像可获取的信息
（1）可直接读出振幅A、周期T、初相φ。
（2）根据ω=
求出ω。
（3）根据位移通式x=Asin（ωt+φ）,可书写出简谐运动的位移表达式。
3.如图所示,甲是一列横波在某一时刻的波动图像,乙是在x=6m处的质点从该时刻开始计时的振动图像,a、b是介质中的两个质点,下列说法正确的是 （ ）
A.这列波沿x轴的正方向传播
B.这列波的波速是1.5m/s
C.b比a先回到平衡位置
D.a、b两质点的振幅都是10cm
【解析】选C。
由振动图像得x=6m处的质点该时刻向y轴正向运动,对照波动图像可知,波的传播方向为沿x轴负方向,A错误;此刻b向平衡位置运动,a远离平衡位置运动,b先回到平衡位置,C正确;由振动图像得T=4s,由波动图像得λ=8m,故v=
=2m/s,B错误;所有质点的振幅都为5cm,D错误。
【变式备选】如图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图,P是平衡位置为x=1m处的质点,Q是平衡位置为x=4m处的质点,图乙为质点Q的振动图像,则
（ ）
A.t=0.15s时,质点Q的加速度达到正向最大
B.t=0.15s时,质点P的运动方向沿y轴正方向
C.从t=0.10s到t=0.25s,该波沿x轴正方向传播了6m
D.从t=0.10s到t=0.25s,质点P通过的路程为30cm
【解析】选A。
由乙图像看出,t=0.15s时,质点Q位于负方向的最大位移处,所以加速度为正向最大值,A对;t=0.15s时,质点P位于y>0处,由于PQ间距离小于半个波长,所以P点沿y轴负方向运动,B错;由乙图像看出,简谐运动的周期为T=0.20s,t=0.10s时,质点Q的速度方向沿y轴负方向,由甲图可以看出,波的传播方向应该沿x轴负方向,C错;由图甲可以看出,由于t=0.10s时刻质点P不处于平衡位置,故从t=0.10s到t=0.25s质点P通过的路程不为30cm,D错。
4.如图所示,两束相同的平行单色光a、b照射到一块矩形玻璃砖的上表面,发生折射后分别照射到PQ和NQ界面上,下列说法中正确的是 （ ）
A.两束折射光都可以在接口上发生全反射
B.两束折射光都不会在接口上发生全反射
C.折射光d可能发生全反射
D.折射光c可能发生全反射
【解析】选C。
对于a光束,因为其折射光线是到达对边,由几何关系可知c光的入射角总比临界角要小,故不可能发生全反射,A、D错误;对于b光束,因为其折射光线是到达侧边,d光的入射角可以超过临界角,可以发生全反射,故B错,C对。
5.（2014·厦门模拟）下列四幅图的有关说法中正确的是 （ ）
A.图①中,由两个简谐运动的图像可知:
两个质点的振动频率不相等
B.图②中,当球与水平横梁之间存在摩擦的情况下,球的振动不是简谐运动
C.图③中,两列水波在水面上相遇迭加时,必然能形成如图的干涉图样
D.图④中,当简谐波向右传播时,质点A此时的速度方向沿y轴正方向
【解析】选B。
图①中,由两个简谐运动的图像可知:
两个质点的振动频率相等,选项A错误;图②中,当球与水平横梁之间存在摩擦的情况下,球的振动不是简谐运动,选项B正确;图③中,两列频率相同的水波在水面上相遇迭加时,必然能形成如图的干涉图样,而两列频率不同的水波在水面上相遇迭加时,不能形成如图的干涉图样,选项C错误;图④中,当简谐波向右传播时,质点A此时的速度方向沿y轴负方向,选项D错误。
6.如图所示,两束不同单色光P和Q射向半圆形玻璃砖,其出射光线都是从圆心O点沿OF方向,由此可知 （ ）
A.P光频率比Q光大
B.Q光束穿过玻璃砖所需的时间比P光短
C.两束光以相同的入射角从水中射向空气,若Q光能发生全反射,则P光也一定能发生全反射
D.如果让P、Q两列单色光分别通过同一双缝干涉装置,P光形成的干涉条纹间距比Q光的大
【解析】选D。
由于单色光Q偏折多,说明单色光Q折射率大,频率大,选项A错误;由于单色光Q折射率大,在玻璃中的传播速度小,Q光束穿过玻璃砖所需的时间比P光长,选项B错误;由于单色光Q折射率大,全反射临界角小,两束光以相同的入射角从水中射向空气,若Q光能发生全反射,则P光不一定能发生全反射,选项C错误;由于单色光Q折射率大,频率大,波长小,如果让P、Q两列单色光分别通过同一双缝干涉装置,由双缝干涉条纹间距公式Δy=
λ知,P光形成的干涉条纹间距比Q光的大,选项D正确。
7.将一单摆向佐拉至水平标志在线,从静止释放,当摆球运动到最低点时,摆线碰到障碍物,摆球继续向右摆动。
用频闪照相机拍到如图所示的单摆运动过程的频闪照片,以下说法正确的是 （ ）
A.摆线碰到障碍物前后的周期之比为3∶2
B.摆线碰到障碍物前后的摆长之比为3∶2
C.摆球经过最低点时,线速度变小,半径减小,摆线张力变大
D.摆球经过最低点时,角速度变大,半径减小,摆线张力不变
【解析】选A。
设频闪照相机拍摄周期为t,则由图可知摆线碰到障碍物前的周期为T1=36t,碰到障碍物后的周期为T2=24t,则周期之比T1∶T2=36∶24=3∶2,故A正确。
由单摆周期公式T=2π
得摆线碰到障碍物前后的摆长之比为9∶4,故B错误。
摆球经过最低点时线速度不变,半径变小,角速度ω=
变大,摆线的张力F=mg+m
变大,故C、D错误。
8.如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样。
现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时,光的传播方向中可能正确的是 （ ）
【解析】选D。
由通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样可知a光的波长长,频率小,折射率小,临界角大,因此复色光射到接口时b光较a光容易发生全反射,C错,D对;由于a光折射率小,出射光侧移距离小且光通过平行玻璃砖后出射光与入射光平行,A、B错。
故选D。
二、实验题（本大题共2小题,共15分）
9.（7分）某同学利用单摆测重力加速度,他用分度值为毫米的直尺测得摆线长为89.40cm,用游标卡尺测得摆球直径如图甲所示,读数为________。
则该单摆的摆长为________cm。
用停表记录单摆做30次全振动所用的时间如图乙所示,则停表读数为________s,如果测得的g值偏大,可能的原因是________（选填序号）。
A.计算摆长时用的是摆球的直径
B.开始计时时,停表晚按下
C.摆在线端未牢固系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加
D.实验中误将30次全振动记为31次
【解析】由题图甲可知游标卡尺的读数为D=2cm+0.050cm=2.050cm;摆长为L=l+
=89.40cm+1.025cm=90.425cm;停表的读数为57.0s;因g=
=
如果测得的g值偏大,可能是因为l′偏大、n偏大、t偏小,A、B、D正确。
答案:
2.050cm 90.425 57.0 A、B、D
10.（8分）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等光学组件,要把它们放在如图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。
（1）将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其它光学组件,由左到右,表示各光学组件的字母排列顺序应为C、________、A。
（2）本实验的步骤有:
①取下遮光筒左侧的组件,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组件,并使各组件的中心位于遮光筒的轴在线;
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________。
（3）将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图甲所示。
然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,记下此时图乙中手轮上的示数为________mm,求得相邻亮纹的间距Δy为________mm。
（4）已知双缝间距d为2.0×10-4m,测得双缝到屏的距离l为0.700m,由计算式λ=________,求得所测红光波长为________nm。
【解析】
（1）滤光片E是从白光中滤出单色红光,单缝屏作用是获取点光源,双缝屏作用是获得相干光源,最后成像在毛玻璃屏上。
所以排列顺序为:
C、E、D、B、A。
（2）在操作步骤②时应注意的事项有:
放置单缝、双缝时,必须使缝平行;单缝、双缝间距离大约为5～10cm。
（3）螺旋测微器的读数应该:
先读整数刻度,然后看半刻度是否露出,最后看可动刻度,图乙读数为13.870mm,图甲读数为2.320mm,
所以相邻条纹间距
Δy=
mm=2.310mm。
（4）由条纹间距公式Δy=
λ得:
λ=
代入数值得:
λ=6.6×10-7m=6.6×102nm。
答案:
（1）E、D、B
（2）见解析
（3）13.870 2.310
（4）
6.6×102
三、计算题（本大题共2小题,共37分。
要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位）
11.（18分）一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形如图所示,介质中质点P、Q分别位于x=2m、x=4m处。
从t=0时刻开始计时,当t=15s时质点Q刚好第4次到达波峰。
（1）求波速。
（2）写出质点P做简谐运动的表达式（不要求推导过程）。
【解析】
（1）设简谐横波的波速为v,波长为λ,周期为T,由图像知,λ=4m。
（3分）
由题意知t=3T+
T （3分）
v=
（3分）
联立以上各式,代入数据得v=1m/s。
（3分）
（2）质点P做简谐运动的表达式为
y=0.2sin（0.5πt）m。
（6分）
答案:
（1）1m/s
（2）y=0.2sin（0.5πt）m
12.（19分）单色细光束射到折射率n=
的透明球表面,光束在过球心的平面内,入射角i=45°。
研究经折射进入球内后又经内表面反射一次,再经球面折射后射出的光线,如图所示。
（图中已画出入射光和出射光）
（1）在图中大致画出光线在球内的路径和方向。
（2）求入射光与出射光之间的夹角α。
（3）如果入射的是一束白光,透明球的色散情况与玻璃相仿,问哪种颜色光的α角最大,哪种颜色光的α角最小?
【解析】
（1）如图所示
（4分）
（2）由折射定律n=
得sinr=
=
r=30°（4分）
由几何关系及对称性,有
=r-（i-r）=2r-i （4分）
α=4r-2i
将r=30°,i=45°代入得α=30°（3分）
（3）由上述分析计算可知:
红光的α角最大,紫光的α角最小。
（4分）
答案:
（1）见解析图
（2）30°
（3）红光的α角最大 紫光的α角最小
【总结提升】圆形透明体折射的分析方法
（1）光射入到圆形（或球形）透明介质时,接口是入射点所在圆的切线,法线恰好是与圆心相连的半径,则介质中的折射光线与圆上相交的另一点和圆心联机形成等腰三角形。
若光在该点发生折射时,利用光路的可逆性原理,可得此处折射光线与法线（也就是过该点的沿半径方向的直线）的夹角等于光刚射入到圆形（或球形）透明介质时的入射角,同时该点与光刚射入到圆形（或球形）透明介质时的法线所在直径的两个端点联机构成直角三角形,可充分利用圆的几何性质求解相关的边角问题;若光在该点发生反射时,由于反射角等于入射角,则另一出射点与入射点和该点联机形成的三角形是以该点所在半径为对称轴的等腰三角形。
（2）如果入射的是一束白光,由于透明球的色散,使得反射光或透射光形成彩色光带,这是雨后彩虹、霓等自然现象的形成原理。
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