人教版高中物理选修34综合水平测试.docx
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人教版高中物理选修34综合水平测试
高中物理学习材料
（马鸣风萧萧**整理制作）
综合水平测试
一、选择题（本大题共10小题，每小题4分，共40分）
1.如图所示是用干涉法检测平凸透镜磨制得是否符合要求的装置。
A是被检测的平凸透镜，B是具有一定曲率的标准件。
若二者完全吻合，则看不到圆环状干涉条纹，若不完全吻合，即二者间有一层空气膜时，则可观察到圆环干涉条纹，实验时单色光从正上方入射，那么所观察到的圆环状干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加产生的（ ）
A．平凸透镜的上表面和下表面
B．平凸透镜的上表面和空气膜的上表面
C．空气膜的上表面和下表面
D．标准件的上表面和下表面
解析：
由薄膜干涉原理可知选项C正确。
答案：
C
2.关于电磁波，下列说法中不正确的是（ ）
A．电磁波既可以在介质中传播，又可以在真空中传播
B．只要有变化的电场，就一定能产生电磁波
C．电磁波在真空中传播时，频率和波长的乘积是一个恒量
D．振荡电路的频率越低，发射电磁波的本领越大
解析：
均匀变化的电场产生稳定的磁场，而稳定的磁场不能再产生电场，也就不能产生电磁波，B是不正确的；振荡电路的频率越高，发射电磁波的效率越高，D是不正确的。
答案：
BD
3.在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589nm的光，在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样。
图样上相邻两明纹中心间距为0.350cm，则双缝的间距为（ ）
A．2.06×10－7mB．2.06×10－4m
C．1.68×10－4mD．1.68×10－3m
解析：
本题考查双缝干涉条纹间距离公式。
双缝干涉相邻条纹间距Δx＝
λ，则d＝
λ＝1.68×10－4m，C正确。
答案：
C
4.如图所示，在光滑水平面上的弹簧振子，弹簧形变的最大限度为20cm，图示P位置是弹簧振子处于自然伸长的位置，若将振子m向右拉动5cm后由静止释放，经0.5s振子m第一次回到P位置，关于该弹簧振子，下列说法正确的是（ ）
A．该弹簧振子的振动频率为1Hz
B．若向右拉动10cm后由静止释放，经1.0s振子m第一次回到P位置
C．若向左推动8cm后由静止释放，m两次经过P位置的时间间隔是2s
D．在P位置给振子m任意一个向左或向右的初速度，只要位移不超过20cm，总是经0.5s速度就降为0
解析：
由题意得，该弹簧振子振动周期为T＝0.5×4s＝2s，故f＝0.5Hz，选项A错误；T＝2s为弹簧振子的固有周期，与振幅无关，将振子向右拉动10cm后由静止释放，经
T＝0.5s振子m第一次回到P位置，选项B错误；振子m连续两次经过P位置的时间间隔是半个周期，是1s，选项C错误；在P位置给振子m任意一个向左或向右的初速度，只要位移不超过20cm，总是经
T＝0.5s到达最大位移处，速度就降为0，选项D正确。
答案：
D
5.以往，已知材料的折射率都为正值（n＞0）。
现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值（n＜0），称为负折射率材料。
位于空气中的这类材料，入射角i与折射角r依然满足
＝n，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）。
现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出。
若该材料对此电磁波的折射率n＝－1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是（ ）
解析：
本题给定信息“光的折射光线和入射光线位于法线的同侧”，无论是光从空气射入介质，还是从介质射入空气，都要符合此规律，故A、D错误。
折射率为－1，由光的折射定律可知，同侧的折射角等于入射角，C错误，B正确。
答案：
B
6.平衡位置处于坐标原点的波源S在y轴上振动，产生频率为50Hz的简谐横波向x轴正、负两个方向传播，波速均为100m/s。
平衡位置在x轴上的P、Q两个质点随波源振动着，P、Q的x轴坐标分别为xP＝3.5m、xQ＝－3m。
当S位移为负且向－y方向运动时，P、Q两质点的（ ）
A．位移方向相同、速度方向相反
B．位移方向相同、速度方向相同
C．位移方向相反、速度方向相反
D．位移方向相反、速度方向相同
解析：
根据波速和频率之间的关系v＝λf得该波的波长为2m。
可知，当S经过平衡位置向负方向运动时，距离S为1.75个波长的P点从最大的负位移处向平衡位置运动，距离S为1.5个波长的Q点经平衡位置向正方向运动，所以两质点的位移方向相反，速度方向相同，D正确。
答案：
D
7.图甲所示为一列简谐波在t＝11s时的波形图，图乙是这列波中P点的振动图线，那么该波的传播速度和传播方向是（ ）
A．v＝50cm/s，沿x轴负方向传播
B．v＝25cm/s，沿x轴负方向传播
C．v＝50cm/s，沿x轴正方向传播
D．v＝25cm/s，沿x轴正方向传播
解析：
据图象可得，波长λ＝100cm、周期T＝2s，故波速v＝
＝50cm/s；由图乙知，t＝11s时P点位于平衡位置，且向下振动，故波沿x轴正方向传播，选项C正确。
答案：
C
8.如图P1、P2是两个频率相同、同相振动的波源，产生两列波，O点是P1、P2连线的中点，A、B、C、D是距O点均为半个波长的四个点，有关A、B、C、D四点的振动，下列说法正确的是（ ）
A．A、B两点是振动减弱点，C、D两点是振动加强点
B．A、B两点是振动加强点，C、D两点是振动减弱点
C．A、B、C、D四点均为振动加强点
D．A、B、C、D四点均为振动减弱点
解析：
两列干涉波，波源振动方向相同，若某点到两波源的距离差Δd＝nλ（n＝0,1,2，…）时，此点为振动加强点；若Δd＝（n＋
）λ（n＝0,1,2，…）时，此点为振动减弱点。
由题目得：
A、B、C、D都是振动加强点，答案为C。
答案：
C
9.如图甲所示，在平静的湖面下有一个点光源S，它发出的是两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为由ab两种单色光构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a光的颜色（图乙为俯视图）。
则以下说法中正确的是（ ）
A．水对a光的折射率比b光的大
B．a光在水中的传播速度比b光的大
C．a光的频率比b光的大
D．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹比b光窄
解析：
依据“周边为环状区域，且为a光的颜色”知，点光源射向水面的单色光b在环形区域内边界处发生全反射，而单色光a在外边界处发生全反射，即水对单色光b的临界角C较小，由sinC＝
可确定水对单色光a的折射率比b光的小，A项错误；由折射率公式n＝
知，a光在水中的传播速度比b光的大，B项正确；a光的频率比b光的小，C项错误；a光的波长比b光的大，干涉条纹间距与波长成正比，所以在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹比b光的宽，D项错误。
答案：
B
10.一个等腰直角三棱镜的截面如图所示，一细束蓝光从AC面的P点沿平行底面AB方向射入棱镜后，经AB面反射，再从BC面的Q点射出，且有PQ∥AB（图中未画光在棱镜内的光路）。
如果将一细束绿光仍从P点沿平行底面AB方向射入三棱镜，则从BC面射出的光线（ ）
A．仍从Q点射出，出射光线平行于AB
B．仍从Q点射出，出射光线不平行于AB
C．可能从Q′点射出，出射光线平行于AB
D．可能从Q″点射出，出射光线平行于AB
解析：
将蓝光换成绿光，其折射率变小，在AC面的折射角变大，光路如图所示，可能从Q″点射出且平行于AB，故D正确。
答案：
D
二、实验题（本大题共3小题，共15分）
11.（5分）在观察光的双缝干涉现象的实验中：
（1）将激光束照在如图乙所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是图甲中的________。
（2）换用间隙更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上观察到的条纹宽度将________；保持双缝间隙不变，减小光屏到双缝的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将________（以上均选填“变宽”、“变窄”或“不变”）。
解析：
（1）双缝干涉图样是平行且等宽的明暗相间的条纹，A图正确；
（2）根据Δx＝
λ知，双缝间的距离d减小时，条纹间距变宽；当双缝到屏的距离L减小时，条纹间距变窄。
答案：
（1）A
（2）变宽 变窄
12.（5分）“在探究单摆周期与摆长的关系”实验中，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，如图a所示。
光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t变化图线如图b所示，则该单摆的振动周期为________，若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将________（填“变大”、“不变”或“变小”），图b中的Δt将________（填“变大”、“不变”或“变小”）。
解析：
小球摆动到最低点时，挡光使得光敏电阻阻值增大，从t1时刻开始，再经两次挡光完成一个周期，故T＝2t0；摆长为摆线长加小球半径，当小球直径变大，则摆长增加，由周期公式T＝2π
可知，周期变大；当小球直径变大，挡光时间增加，即Δt变大。
答案：
2t0 变大 变大
13.（5分）研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器。
如图所示，在一个圆盘上，过其圆心O做两条互相垂直的直径BC、EF。
在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2的像。
同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值。
（1）在用此仪器测量液体的折射率时，下列说法正确的是________。
（填字母代号）
A．大头针P3插在M位置时液体的折射率值大于插在N位置时液体的折射率值
B．大头针P3插在M位置时液体的折射率值小于插在N位置时液体的折射率值
C．对于任何液体，在KC部分都能观察到大头针P1、P2的像
D．可能有某种液体，在KC部分观察不到大头针P1、P2的像
（2）若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则液体的折射率为________。
解析：
（1）由图可知P3插在M位置时折射角比在N位置时折射角小，入射角相同，所以P3插在M位置时液体折射率小于N位置时液体折射率；对某些液体的全反射临介角小于∠AOP时会发生全反射，看不到P1、P2的像，故选BD
（2）由n＝
得n＝
。
答案：
（1）BD
（2）
三、计算题（本大题共4小题，共45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）
14.（11分）一列简谐横波由质点A向质点B传播。
已知A、B两点相距4m，这列波的波长大于2m而小于20m。
下图表示在波的传播过程中A、B两质点的振动图象。
求波的传播速度。
解析：
由振动图象读出T＝0.4s，分析图象可知：
t＝0时，质点A位于y轴正方向最大位移处，而质点B则经过平衡位置向y轴负方向运动。
所以A、B间距4＝（n＋
）λ，
则λ＝
m，其中n＝0,1,2…
因为这列波的波长大于2m而小于20m
所以n有0、1两个可能的取值，即：
λ1＝
m，λ2＝
m
因v＝λ/T，所以v1＝
m/s或v2＝
m/s。
答案：
m/s或
m/s
15.（11分）被称为“光纤之父”的华裔物理学家高锟，由于在光纤传输信息研究方面作出了巨大贡献，与两位美国科学家共获2009年诺贝尔物理学奖。
光纤由内芯和外套两层组成。
某光纤内芯的折射率为n1，外套的折射率为n2，其剖面如图所示。
在该光纤内芯和外套分界面上发生全反射的临界角为60°，为保证从该光纤一端入射的光信号都不会通过外套“泄漏”出去，求内芯的折射率n1的最小值。
解析：
如图所示，由题意在内芯和外套分界面上要发生全反射
当在端面上的入射角i最大（im＝90°）时，折射角r也最大，在内芯与外套分界面上的入射角i′最小，如此时入射角等于临界角则恰能保证信号不会通过外套“泄漏”
这时i′min＝C＝90°－rm
得rm＝30°
在端面上im＝90°时，由n1＝
得n1＝2
所以，当n1＝2时在所有情况中从端面入射到光纤中的信号都不会通过外套“泄漏”出去。
答案：
2
16.（11分）如图，矩形ABCD为一水平放置的玻璃砖的截面，在截面所在平面有一细束激光照射玻璃砖，入射点距底面的高度为h，反射光线和折射光线与底面所在平面的交点到AB的距离分别为l1和l2，在截面所在平面内，改变激光束在AB面上入射点的高度与入射角的大小，当折射光线与底面的交点到AB的距离为l3时，光线恰好不能从底面射出，求此时入射点距离底面的高度H。
解析：
设玻璃砖的折射率为n，入射角和反射角为θ1，折射角为θ2，由光的折射定律
n＝
根据几何关系有sinθ1＝
sinθ2＝
因此求得，n＝
根据题意，折射光线在某一点刚好无法从底面射出，此时发生全反射，设在底面发生全反射时的入射角为θ3，有
sinθ3＝
由几何关系得sinθ3＝
解得H＝
l3
答案：
l3
17.（12分）如图所示，用折射率为
的透明物质做成内外半径分别为a＝0.10m，b＝0.20m的空心球，内表面涂上能完全吸光的物质，不考虑光在介质内部传播时的反射光线。
问：
当平行光射向此球时有一部分光经过球的折射能从球右侧射出，求这部分平行入射光束的横截面积。
解析：
画出两条边缘光线的光路图如图所示。
对于光线①，入射角为90°，折射角为临界角C
sinC＝
解得C＝45°，此光线恰不能从球的右侧射出。
对于光线②，光线从空气进入透明介质后恰好与内表面相切
＝n
sinβ＝
解得β＝30°，α＝45°，此光线能从球的右侧射出。
当平行光射向此球时有一部分光经过球的折射能从球右侧射出，由对称性可知，这部分平行入射光束的横截面积S＝πb2－π（bsinα）2代入数据得S＝6.28×10－2m2。
答案：
6.28×10－2m2
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