2015年高中物理選修3-4課時(shí)精練：綜合水平測(cè)試

1、.綜合水平測(cè)試一、選擇題(本大題共10小題，每小題4分，共40分)1. 如圖所示是用干涉法檢測(cè)平凸透鏡磨制得是否符合要求的裝置。A是被檢測(cè)的平凸透鏡，B是具有一定曲率的標(biāo)準(zhǔn)件。若二者完全吻合，則看不到圓環(huán)狀干涉條紋，若不完全吻合，即二者間有一層空氣膜時(shí)，則可觀察到圓環(huán)干涉條紋，實(shí)驗(yàn)時(shí)單色光從正上方入射，那么所觀察到的圓環(huán)狀干涉條紋是由下列哪兩個(gè)表面反射的光線疊加產(chǎn)生的()A平凸透鏡的上表面和下表面B平凸透鏡的上表面和空氣膜的上表面C空氣膜的上表面和下表面D標(biāo)準(zhǔn)件的上表面和下表面解析：由薄膜干涉原理可知選項(xiàng)C正確。答案：C2. 關(guān)于電磁波，下列說法中不正確的是()A電磁波既可以在介質(zhì)中傳播，又可

2、以在真空中傳播B只要有變化的電場(chǎng)，就一定能產(chǎn)生電磁波C電磁波在真空中傳播時(shí)，頻率和波長(zhǎng)的乘積是一個(gè)恒量D振蕩電路的頻率越低，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大解析：均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，而穩(wěn)定的磁場(chǎng)不能再產(chǎn)生電場(chǎng)，也就不能產(chǎn)生電磁波，B是不正確的；振蕩電路的頻率越高，發(fā)射電磁波的效率越高，D是不正確的。答案：BD3. 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，一鈉燈發(fā)出的波長(zhǎng)為589 nm的光，在距雙縫1.00 m的屏上形成干涉圖樣。圖樣上相鄰兩明紋中心間距為0.350 cm，則雙縫的間距為()A2.06×107 m B2.06×104 mC1.68×104 m D1.68×103

3、m解析：本題考查雙縫干涉條紋間距離公式。雙縫干涉相鄰條紋間距x，則d1.68×104 m，C正確。答案：C4. 如圖所示，在光滑水平面上的彈簧振子，彈簧形變的最大限度為20 cm，圖示P位置是彈簧振子處于自然伸長(zhǎng)的位置，若將振子m向右拉動(dòng)5 cm后由靜止釋放，經(jīng)0.5 s振子m第一次回到P位置，關(guān)于該彈簧振子，下列說法正確的是()A該彈簧振子的振動(dòng)頻率為1 HzB若向右拉動(dòng)10 cm后由靜止釋放，經(jīng)1.0 s振子m第一次回到P位置C若向左推動(dòng)8 cm后由靜止釋放，m兩次經(jīng)過P位置的時(shí)間間隔是2 sD在P位置給振子m任意一個(gè)向左或向右的初速度，只要位移不超過20 cm，總是經(jīng)0.5 s

4、速度就降為0解析：由題意得，該彈簧振子振動(dòng)周期為T0.5×4 s2 s，故f0.5 Hz，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；T2 s為彈簧振子的固有周期，與振幅無關(guān)，將振子向右拉動(dòng)10 cm后由靜止釋放，經(jīng)T0.5 s振子m第一次回到P位置，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；振子m連續(xù)兩次經(jīng)過P位置的時(shí)間間隔是半個(gè)周期，是1 s，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在P位置給振子m任意一個(gè)向左或向右的初速度，只要位移不超過20 cm，總是經(jīng)T0.5 s到達(dá)最大位移處，速度就降為0，選項(xiàng)D正確。答案：D5. 以往，已知材料的折射率都為正值(n0)。現(xiàn)已有針對(duì)某些電磁波設(shè)計(jì)制作的人工材料，其折射率可以為負(fù)值(n0) ，稱為負(fù)折射率材料。位于空氣中的這類材

5、料，入射角i與折射角r依然滿足n，但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)(此時(shí)折射角取負(fù)值)?，F(xiàn)空氣中有一上下表面平行的負(fù)折射率材料，一束電磁波從其上表面射入，下表面射出。若該材料對(duì)此電磁波的折射率n1，正確反映電磁波穿過該材料的傳播路徑的示意圖是()解析：本題給定信息“光的折射光線和入射光線位于法線的同側(cè)”，無論是光從空氣射入介質(zhì)，還是從介質(zhì)射入空氣，都要符合此規(guī)律，故A、D錯(cuò)誤。折射率為1，由光的折射定律可知，同側(cè)的折射角等于入射角，C錯(cuò)誤，B正確。答案：B6. 平衡位置處于坐標(biāo)原點(diǎn)的波源S在y軸上振動(dòng)，產(chǎn)生頻率為50 Hz的簡(jiǎn)諧橫波向x軸正、負(fù)兩個(gè)方向傳播，波速均為100 m/s。平衡位置在

6、x軸上的P、 Q兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)隨波源振動(dòng)著，P、Q的x軸坐標(biāo)分別為xP3.5 m、xQ3 m。當(dāng)S位移為負(fù)且向y方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，P、Q兩質(zhì)點(diǎn)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：根據(jù)波速和頻率之間的關(guān)系vf得該波的波長(zhǎng)為2 m。可知，當(dāng)S經(jīng)過平衡位置向負(fù)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，距離S為1.75個(gè)波長(zhǎng)的P點(diǎn)從最大的負(fù)位移處向平衡位置運(yùn)動(dòng)，距離S為1.5個(gè)波長(zhǎng)的Q點(diǎn)經(jīng)平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng)，所以兩質(zhì)點(diǎn)的位移方向相反，速度方向相同，D正確。答案：D7. 圖甲所示為一列簡(jiǎn)諧波在t11 s時(shí)的波形圖，圖乙是這列波中P點(diǎn)的振動(dòng)圖線，那么該波的傳

7、播速度和傳播方向是()Av50 cm/s，沿x軸負(fù)方向傳播Bv25 cm/s，沿x軸負(fù)方向傳播Cv50 cm/s，沿x軸正方向傳播Dv25 cm/s，沿x軸正方向傳播解析：據(jù)圖象可得，波長(zhǎng)100 cm、周期T2 s，故波速v50 cm/s；由圖乙知，t11 s時(shí)P點(diǎn)位于平衡位置，且向下振動(dòng)，故波沿x軸正方向傳播，選項(xiàng)C正確。答案：C8. 如圖P1、P2是兩個(gè)頻率相同、同相振動(dòng)的波源，產(chǎn)生兩列波，O點(diǎn)是P1、P2連線的中點(diǎn)，A、B、C、D是距O點(diǎn)均為半個(gè)波長(zhǎng)的四個(gè)點(diǎn)，有關(guān)A、B、C、D四點(diǎn)的振動(dòng)，下列說法正確的是()AA、B兩點(diǎn)是振動(dòng)減弱點(diǎn)，C、D兩點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)BA、B兩點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，C、D

8、兩點(diǎn)是振動(dòng)減弱點(diǎn)CA、B、C、D四點(diǎn)均為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)DA、B、C、D四點(diǎn)均為振動(dòng)減弱點(diǎn)解析：兩列干涉波，波源振動(dòng)方向相同，若某點(diǎn)到兩波源的距離差dn (n0,1,2，)時(shí)，此點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)；若d(n) (n0,1,2，)時(shí)，此點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)。由題目得：A、B、C、D都是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，答案為C。答案：C9. 如圖甲所示，在平靜的湖面下有一個(gè)點(diǎn)光源S，它發(fā)出的是兩種不同顏色的a光和b光，在水面上形成了一個(gè)被照亮的圓形區(qū)域，該區(qū)域的中間為由ab兩種單色光構(gòu)成的復(fù)色光的圓形區(qū)域，周邊為環(huán)狀區(qū)域，且為a光的顏色(圖乙為俯視圖)。則以下說法中正確的是 ()A水對(duì)a光的折射率比b光的大Ba光在水中的傳播速度比b

9、光的大Ca光的頻率比b光的大D在同一裝置的楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，a光的干涉條紋比b光窄解析：依據(jù)“周邊為環(huán)狀區(qū)域，且為a光的顏色”知，點(diǎn)光源射向水面的單色光b在環(huán)形區(qū)域內(nèi)邊界處發(fā)生全反射，而單色光a在外邊界處發(fā)生全反射，即水對(duì)單色光b的臨界角C較小，由sinC可確定水對(duì)單色光a的折射率比b光的小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由折射率公式n知，a光在水中的傳播速度比b光的大，B項(xiàng)正確；a光的頻率比b光的小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；a光的波長(zhǎng)比b光的大，干涉條紋間距與波長(zhǎng)成正比，所以在同一裝置的楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，a光的干涉條紋比b光的寬，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：B10. 一個(gè)等腰直角三棱鏡的截面如圖所示，一細(xì)束藍(lán)光從AC面的P點(diǎn)沿平行底

10、面AB方向射入棱鏡后，經(jīng)AB面反射，再從BC面的Q點(diǎn)射出，且有PQAB(圖中未畫光在棱鏡內(nèi)的光路)。如果將一細(xì)束綠光仍從P點(diǎn)沿平行底面AB方向射入三棱鏡，則從BC面射出的光線()A仍從Q點(diǎn)射出，出射光線平行于ABB仍從Q點(diǎn)射出，出射光線不平行于ABC可能從Q點(diǎn)射出，出射光線平行于ABD可能從Q點(diǎn)射出，出射光線平行于AB解析：將藍(lán)光換成綠光，其折射率變小，在AC面的折射角變大，光路如圖所示，可能從Q點(diǎn)射出且平行于AB，故D正確。答案：D二、實(shí)驗(yàn)題(本大題共3小題，共15分)11. (5分)在觀察光的雙縫干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中：(1)將激光束照在如圖乙所示的雙縫上，在光屏上觀察到的現(xiàn)象是圖甲中的_。 (

11、2)換用間隙更小的雙縫，保持雙縫到光屏的距離不變，在光屏上觀察到的條紋寬度將_；保持雙縫間隙不變，減小光屏到雙縫的距離，在光屏上觀察到的條紋寬度將_(以上均選填“變寬”、“變窄”或“不變”)。解析：(1)雙縫干涉圖樣是平行且等寬的明暗相間的條紋，A圖正確；(2)根據(jù)x知，雙縫間的距離d減小時(shí)，條紋間距變寬；當(dāng)雙縫到屏的距離L減小時(shí)，條紋間距變窄。答案：(1)A(2)變寬變窄12. (5分)“在探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，若擺球在垂直紙面的平面內(nèi)擺動(dòng)，為了將人工記錄振動(dòng)次數(shù)改為自動(dòng)記錄振動(dòng)次數(shù)，在擺球運(yùn)動(dòng)最低點(diǎn)的左、右兩側(cè)分別放置一激光光源與光敏電阻，如圖a所示。光敏電阻與某一自動(dòng)記錄儀相

12、連，該儀器顯示的光敏電阻阻值R隨時(shí)間t變化圖線如圖b所示，則該單擺的振動(dòng)周期為_，若保持懸點(diǎn)到小球頂點(diǎn)的繩長(zhǎng)不變，改用直徑是原小球直徑2倍的另一小球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則該單擺的周期將_(填“變大”、“不變”或“變小”)，圖b中的t將_(填“變大”、“不變”或“變小”)。解析：小球擺動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，擋光使得光敏電阻阻值增大，從t1時(shí)刻開始，再經(jīng)兩次擋光完成一個(gè)周期，故T2t0；擺長(zhǎng)為擺線長(zhǎng)加小球半徑，當(dāng)小球直徑變大，則擺長(zhǎng)增加，由周期公式T2可知，周期變大；當(dāng)小球直徑變大，擋光時(shí)間增加，即t變大。答案：2t0變大變大13. (5分)研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器。如圖所示

13、，在一個(gè)圓盤上，過其圓心O做兩條互相垂直的直徑BC、EF。在半徑OA上，垂直盤面插上兩枚大頭針P1、P2并保持P1、P2位置不變，每次測(cè)量時(shí)讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)入液體中，而且總使液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像。同學(xué)們通過計(jì)算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可以直接讀出液體折射率的值。(1)在用此儀器測(cè)量液體的折射率時(shí)，下列說法正確的是_。(填字母代號(hào))A大頭針P3插在M位置時(shí)液體的折射率值大于插在N位置時(shí)液體的折射率值B大頭針P3插在M位置時(shí)液體的折射率

14、值小于插在N位置時(shí)液體的折射率值C對(duì)于任何液體，在KC部分都能觀察到大頭針P1、P2的像D可能有某種液體，在KC部分觀察不到大頭針P1、P2的像(2)若AOF30°，OP3與OC的夾角為30°，則液體的折射率為_。解析：(1)由圖可知P3插在M位置時(shí)折射角比在N位置時(shí)折射角小，入射角相同，所以P3插在M位置時(shí)液體折射率小于N位置時(shí)液體折射率；對(duì)某些液體的全反射臨介角小于AOP時(shí)會(huì)發(fā)生全反射，看不到P1、P2的像，故選BD(2)由n得n。答案：(1)BD(2)三、計(jì)算題(本大題共4小題，共45分，要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)14. (11分)一列簡(jiǎn)諧

15、橫波由質(zhì)點(diǎn)A向質(zhì)點(diǎn)B傳播。已知A、B兩點(diǎn)相距4 m，這列波的波長(zhǎng)大于2 m而小于20 m。下圖表示在波的傳播過程中A、B兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象。求波的傳播速度。解析：由振動(dòng)圖象讀出T0.4 s，分析圖象可知：t0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A位于y軸正方向最大位移處，而質(zhì)點(diǎn)B則經(jīng)過平衡位置向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)。所以A、B間距4(n)，則 m，其中n0,1,2因?yàn)檫@列波的波長(zhǎng)大于2 m而小于20 m所以n有0、1兩個(gè)可能的取值，即：1 m，2 m因v/T，所以v1 m/s或v2 m/s。答案： m/s或 m/s15. (11分)被稱為“光纖之父”的華裔物理學(xué)家高錕，由于在光纖傳輸信息研究方面作出了巨大貢獻(xiàn)，與兩位美國科學(xué)家共

16、獲2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。光纖由內(nèi)芯和外套兩層組成。某光纖內(nèi)芯的折射率為n1，外套的折射率為n2，其剖面如圖所示。在該光纖內(nèi)芯和外套分界面上發(fā)生全反射的臨界角為60°，為保證從該光纖一端入射的光信號(hào)都不會(huì)通過外套“泄漏”出去，求內(nèi)芯的折射率n1的最小值。解析：如圖所示，由題意在內(nèi)芯和外套分界面上要發(fā)生全反射當(dāng)在端面上的入射角i最大(im90°)時(shí)，折射角r也最大，在內(nèi)芯與外套分界面上的入射角i最小，如此時(shí)入射角等于臨界角則恰能保證信號(hào)不會(huì)通過外套“泄漏”這時(shí)iminC90°rm得rm30°在端面上im90°時(shí)，由n1得n12所以，當(dāng)n12時(shí)在

17、所有情況中從端面入射到光纖中的信號(hào)都不會(huì)通過外套“泄漏”出去。答案：216. (11分)如圖，矩形ABCD為一水平放置的玻璃磚的截面，在截面所在平面有一細(xì)束激光照射玻璃磚，入射點(diǎn)距底面的高度為h，反射光線和折射光線與底面所在平面的交點(diǎn)到AB的距離分別為l1和l2，在截面所在平面內(nèi)，改變激光束在AB面上入射點(diǎn)的高度與入射角的大小，當(dāng)折射光線與底面的交點(diǎn)到AB的距離為l3時(shí)，光線恰好不能從底面射出，求此時(shí)入射點(diǎn)距離底面的高度H。解析：設(shè)玻璃磚的折射率為n，入射角和反射角為1，折射角為2，由光的折射定律n根據(jù)幾何關(guān)系有sin1sin2因此求得，n根據(jù)題意，折射光線在某一點(diǎn)剛好無法從底面射出，此時(shí)發(fā)生全反射，設(shè)在底面發(fā)生全反射時(shí)的入射角為3，有sin3由幾何關(guān)系得sin3解得Hl3答案： l317. (12分)如圖所示，用折射率為 的透明物質(zhì)做成內(nèi)外半徑分別為a0.10 m，b0.20 m的空心球，內(nèi)表面涂上能完全吸光的物質(zhì)，不考慮光在介質(zhì)內(nèi)部傳播時(shí)的反射光線。問：當(dāng)平行光射向此球