学年新素养同步高中人教版物理选修34练习本册综合学业质量标准检测B.docx
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学年新素养同步高中人教版物理选修34练习本册综合学业质量标准检测B
本册综合学业质量标准检测(B)
本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。
满分100分,时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题 共40分)
一、选择题(共10小题,每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,第1~6小题只有一个选项符合题目要求,第7~10小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)
1.(2019·北京师大附中高二下学期期中)2019年4月10日人类第一次发布了世界上首张黑洞图象,利用了射电望远镜对电磁波的捕捉。
下列关于波的说法,正确的是( D )
A.两列波叠加一定会出现稳定的干涉图样
B.在干涉图样中,振动加强区域的质点,其位移始终保持最大;振动减弱区域的质点,其位移始终保持最小
C.只有障碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或小得多,波才能发生衍射
D.当波源远离接收者时,接收者接收到的波的频率比波源频率低
详细分析:
产生稳定干涉图样的条件是两列波的频率必须相同,故选项A错误;在干涉图样中,振动加强点振动剧烈,但并不是总保持位移最大,B错误;衍射是波特有的现象,一切波都会发生衍射现象,只有明显和不明显的差异,C错误;根据多普勒效应知选项D正确。
2.(2019·山西大学附中高二下学期月考)下列说法正确的是( B )
A.在杨氏双缝干涉实验中,用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,屏上将呈现间距相等的条纹
B.某人在水面上方观察水底同位置放置的红、黄、绿三盏灯时,看到绿灯距水面最近
C.照相机镜头前的增透膜、信号在光导纤维内的传播都是利用了光的全反射原理
D.电磁波与声波由空气进入水中时,电磁波波长不变,声波波长变长
详细分析:
用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,不能发生干涉现象而会发生单缝衍射现象,条纹间距不相等,故A错误;光折射成像时,视深:
h=
;水底同一深度并列红、黄、绿三盏灯时,绿光的折射率最大,故绿灯视深最浅,故B正确;拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加装一个偏振片,是利用光的干涉现象,故C错误;电磁波由空气进入水中传播时,频率不变,波速变小,由公式v=λf,知电磁波的波长变短。
声波的波速变大,频率不变,波长变大,故D错误。
3.(2019·浙江省嘉兴一中、湖州中学高二下学期期中)关于图中四幅图所涉及物理知识的论述中,正确的是( C )
A.甲图中,海面上的“海市蜃楼”现象是光的衍射现象引起的
B.乙图中,演示简谐运动的图象实验中,若匀速拉动纸条的速度较小,则由图象测得简谐运动的周期较短
C.丙图中,可利用薄膜干涉检查样品的平整度
D.丁图中,显示的是阻尼振动的固有频率f与振幅A的关系图线
详细分析:
海面上的“海市蜃楼”,是光的全反射现象引起的,故A错误;演示简谐运动的图象实验中,若匀速拉动木板的速度较小,会导致图象的横坐标变小,但对应的时间仍不变,简谐运动的周期与单摆的固有周期相同,故B错误;利用薄膜干涉,由薄层空气的上、下两表面反射光,频率相同,从而进行相互叠加,达到检查样品的平整度的目的,故C正确;由丁图可知当驱动力的频率f跟固有频率f0相同时,才出现共振现象,振幅才最大,跟固有频率f0相差越大,振幅越小,故D错误。
4.如下图所示,甲为沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波动图象,乙图为参与波动质点P的振动图象,则下列判断正确的是( D )
A.该波的传播速率为4cm/s
B.该波的传播方向沿x轴正方向
C.经过0.5s时间,质点P沿波的传播方向向前传播2m
D.该波在传播过程中若遇到3m的障碍物,能发生明显衍射现象
详细分析:
由图知,波长λ=4m,周期T=1s,波速v=
=4m/s,A错;由乙图知,t=0时,质点P向下振动,则由甲图知,波向x轴负向传播,B错;经0.5s振点P完成半次全振动又回到平衡位置,C错;因障碍物长度小于波长,衍射现象比较明显,D对。
5.如图所示,红色细光束a射到折射率为
的透明球表面,入射角为45°,在球的内壁经过一次反射后,从球面射出的光线为b,则入射光线a与出射光线b之间的夹角α为( A )
A.30° B.45°
C.60°D.75°
详细分析:
其光路如图所示。
由折射定律sinθ2=
=
=
,所以θ2=30°。
由几何关系及对称性有:
=θ2-(θ1-θ2)=15°,所以α=30°。
6.如图所示,甲、乙、丙、丁为用频闪照相机连续拍摄的四张在x轴上0~6cm区间段简谐波的照片。
已知波沿x轴传播,照相机频闪时间间隔相等且小于波的周期,第一张照片与第四张照片间隔为1s,则由照片可知( D )
A.波的波长为6m
B.波一定是沿+x方向传播
C.波速一定是4m/s
D.波可能是沿-x方向传播,且波速是9m/s
详细分析:
由图知,波长为λ=4m,故A错误;由于无法确定图中质点的振动方向,也就无法判断波的传播方向,故B错误;若波沿+x轴传播,则得t=1s=(n+
)T,波速v=
,联立得v=(4n+3)m/s,n=0,1,2,…当n=0时,v=3m/s;同理得,若波沿-x轴传播,v=(4n+1)m/s,n=0,1,2,…当n=2时,v=9m/s,故C错误,D正确。
7.将一单摆向左拉至水平标志线上,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( AC )
A.摆线碰到障碍物前后的摆长之比为94
B.摆线碰到障碍物前后的摆长之比为32
C.摆线经过最低点时,线速度不变,半径减小,摆线张力变大
D.摆线经过最低点时,角速度变大,半径减小,摆线张力不变
详细分析:
由频闪照片可知摆线碰到障碍物前后的周期之比为32,根据T=2π
,得摆线碰到障碍物前后的摆长之比94,故A正确,B错误;摆球经过最低点时,线速度不变,半径减小,角速度变大,根据牛顿第二定律有:
F-mg=
,得F=mg+m
,摆线经过最低点时,半径减小,摆线张力变大。
8.(2019·贵州省贵阳市第一中学高三月考)如图所示,半圆柱形玻璃砖的圆心为O。
一束复色光束以入射角i=30°由玻璃砖内射向O点,折射后分为两束单色光束a、b。
其中单色光束a的折射角恰为r=45°,则下列说法正确的是( CD )
A.玻璃砖对单色光b的折射率应略小于
B.若光束从水中射向空气,则光束a的临界角比光束b的临界角小
C.光束a比光束b更容易发生衍射现象
D.在光的双缝干涉实验中,仅将入射光束由a改为b,则条纹间隔变窄
详细分析:
根据折射定律有n=sinr/sini可知,a的折射率为
,由图可知,b的折射率大于a的折射率,故A错误;全反射临界角等于C,则有sinC=1/n,折射率越小,临界角越大,故B错误;光束a折射率小说明频率低,由c=λf可知,a的波长较长,所以光束a比光束b更容易发生衍射现象,故C正确;在光的双缝干涉实验中,条纹间隔Δx=
λ,仅将入射光束由a改为b,则条纹间隔变窄,故D正确。
9.关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中,正确的是( BD )
A.甲图中的海市蜃楼是光的色散现象引起的
B.乙图中的泊松亮斑说明光具有波动性
C.丙图中的波形是调频波
D.丁图中的实验表明:
不论光源与观察者之间做怎样的相对运动,光速都是一样的
详细分析:
海市蜃楼是光的全反射现象,故A错误;泊松亮斑是光射到不透明的小圆盘,屏上中心处出现亮斑,则说明光偏离直线传播,属于光的衍射,因此具有波动性,故B正确;调制有调幅与调频两种,图为调幅,故C错误;丁图是测量两垂直光的光速差值的一项著名的物理实验。
但结果证明光速在不同惯性系和不同方向上都是相同的,由此确定了光速不变原理,故D正确,故选BD。
10.(2019·浙江省杭州西湖高中高二下学期检测)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( BC )
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光的小
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
详细分析:
由照亮的区域知,a光的临界角较小,由临界角公式sinC=
知,a光的折射率小于b光的折射率,A错;由n=
知a光在水中的传播速度大于b光,B对;a光的频率小于b光的频率,由λ=
知a光的波长长,所以双缝干涉中a光的干涉条纹比b光的宽,C正确,D错误。
第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、填空题(共2小题,共14分。
把答案直接填在横线上)
11.(6分)1849年,法国科学家斐索用如图所示的方法在地面上测出了光的速度。
他采用的方法是:
让光束从高速旋转的齿轮的齿缝正中央穿过,经镜面反射回来,调节齿轮的转速,使反射光束恰好通过相邻的另一个齿缝的正中央(即此过程齿轮只转动了一齿),由此可测出光的传播速度。
若齿轮每秒转动n周,齿轮半径为r,齿数为P,齿轮与镜子间距离为d,则齿轮的转动周期为
,每转动一齿的时间为
,斐索测定光速c的表达式为c=2nPd。
详细分析:
因为齿轮转速为n,所以齿轮转动的周期为T=
,
每转动一齿的时间为t=
,
t时间内光通过的距离为2d,
所以光速c=
=2nPd。
12.(8分)(2019·重庆市北碚区高二下学期期末)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,要把它们放在如图一所示的光具座上组装成双缝干涉实验装置,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、E、D、B、A。
(2)本实验的实验步骤有:
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时还应注意单缝和双缝的距离约为5~10_cm和单缝与双缝平行。
(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二甲所示。
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,记下此时如图二乙中手轮上的示数为13.870mm,求得相邻亮纹的间距Δx为2.310mm。
(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,由计算公式λ=
,求得所测红光波长为660nm。
详细分析:
(1)为获取单色线光源,白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝;由左至右,表示各光学元件的字母排列顺序应为C、E、D、B、A。
(2)在操作步骤②时还应注意:
单缝和双缝的距离约为5~10cm,单缝和双缝平行;
(3)螺旋测微器固定刻度读数为13.5mm,可动刻度读数为37.0×0.01mm,两者相加为13.870mm。
图1的读数为:
2.320mm,
所以Δx=
mm=2.310mm;
(4)根据Δx=
λ,得:
λ=
=
=6.6×10-7m=660nm。
三、论述·计算题(共4小题,共46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)
13.(10分)如图是一列沿x正向传播的简谐横波在传播方向上相距3m的两质点P和Q的振动图象,其实线是P点的振动图象,虚线是Q点的振动图象,若P质点离波源比Q质点近,则该波的最大波长是多少?
若Q质点离波源比P点近,则该波的最大波长又是多少?
答案:
4m 12m
详细分析:
由同一时刻P、Q两点的位移,画出P、Q间的波形图。
由图可知t=0时,P在正向最大位移处,Q在平衡位置且向负向运动。
若P质点离波源近,则P、Q间的波形如图1所示,有
λ=3,λ=4m;若Q质点离波源近,则P、Q间的波形如图2所示,则有
λ=3,λ=12m。
14.(11分)如图所示,一段横截面为正方形的玻璃棒,中间部分弯成四分之一圆弧状,一细束单色光由MN端面的中点垂直射入,恰好能在弧面EF上发生全反射,然后垂直PQ端面射出。
(1)求该玻璃棒的折射率。
(2)若将入射光向N端平移,当第一次射到弧面EF上时能(填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射。
答案:
(1)
详细分析:
(1)因为细束单色光由MN端面中点垂直射入,所以到达弧面EF界面时入射角为45°,又因为恰好发生全反射,所以45°为临界角C,由sinC=
可知,该玻璃棒的折射率n=
=
。
(2)若将入射光向N端平移,第一次射到弧面EF上的入射角将增大,即大于临界角45°,所以能发生全反射。
15.(12分)(2019·北京市昌平区高二下学期期末)如图所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,实线表示t=0时刻的波形,虚线表示t=0.2s时刻的波形。
(1)该波的波长λ多大?
该波的振幅A多大?
(2)如果该波的周期T大于0.2s,波的速度是多大?
(3)如果该波的周期T小于0.2s,波的速度是多大?
答案:
(1)4m 10cm
(2)5m/s (3)(20n+5)m/s(n=0、1、2……)
详细分析:
(1)由波形图可知波长λ=4m,振幅A=10cm
(2)如果波的周期T大于0.2s,v=
=
=5m/s
(3)如果波的周期T小于0.2s,v=
=
=(20n+5)m/s(n=1、2、3……)
16.(13分)(2019·福建省漳州市高三期末)如图,平静湖面岸边的垂钓者,眼睛恰好位于岸边P点正上方h1=0.9m的高度处,浮标Q离P点S1=1.2m远,PQ水平,鱼饵灯M在浮标正前方S2=1.8m处的水下,垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住,已知鱼饵灯离水面的深度h2=2.4m,求:
(1)水的折射率n;
(2)若让鱼饵灯继续缓慢竖直下沉至恰好有光线从P处射出,则下沉距离Δh多大?
(
=2.6)
答案:
(1)
(2)0.2m
详细分析:
(1)设空气中和水中的角分别为i、γ
则有:
sini=
sinr=
根据光的折射定律可知n=
,
联立并代入数据得:
n=
(2)当光线恰好从P处射出时,鱼饵灯与P点的连线和竖直方向夹角为临界角C
则有sinC=
,又sinC=
,得Δh=
-2.4m≈0.2m