2019-2020学年高中物理 测试卷（含解析）新人教版选修3-4

测试卷(时间90分钟满分100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共52分，每小题至少有一个选项正确，全部选对的得4分，漏选的得2分，错选的得0分)1下列说法正确的是()a太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果b用光导纤维传送图像信息，这是光的衍射的应用c眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象d在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物，可使景像清晰解析太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，是由于不同色光在介质中折射率不同产生的色散现象，a项错；用光导纤维传送图像信息是利用了光的全反射，b项错；眯着眼睛看发光的灯丝时观察到彩色条纹是光的衍射现象，c项错；在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物，滤去了水面的反射光，使景像清晰，d项对答案d2关于电磁波和机械波，下列说法正确的是()a电磁波和机械波的传播都需要借助于介质b电磁波在任何介质中传播的速度都相同，而机械波的波速大小与介质密切相关c电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象d机械波和电磁波都可以是横波，也可以是纵波解析电磁波的传播不需要介质，而机械波的传播需要介质，a项错；电磁波由某种介质进入另外一种介质时，它的传播速度将改变，即使是在同一种介质中，波长不同的电磁波其传播速度也不相同，波长越长，波速越大，b项错；干涉和衍射是波所特有的现象，电磁波和机械波都能产生干涉和衍射，c项正确；电磁波是横波，机械波可以是横波也可以是纵波，d项错误答案c3.某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到(甲)图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如(乙)图所示他改变的实验条件可能是()a减小光源到单缝的距离b减小双缝之间的距离c增大双缝到光屏之间的距离d换用频率更高的单色光源解析根据x知，要使条纹间距变大，可减小双缝之间的距离，增大光的波长(即降低光的频率)或增大双缝到屏的距离，故只有bc项正确答案bc4如图所示，水下光源s向水面a点发射一束光线，折射光线分成a、b两束，则()a若保持入射点a位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b光先消失b用同一双缝干涉实验装置做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距ca、b两束光相比较，在真空中的传播速度a光比b光大d在水中，b光波长比a光波长大解析由sinc，则a光的临界角较大b光的临界角较小，故若保持入射点a位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b光的折射角先达到90，发生全反射，最先消失，故a项正确；根据折射角rarb，得频率fab，条纹间距x，则a光的干涉条纹间距大于b光的间距，故b项正确，d项错误；真空中所有光的传播速度是相同的，故c项错误答案ab5.沿x轴正向传播的一列简谐横波在t0时刻的波形如图所示，m为介质中的一个质点，该波的传播速度为40 m/s，则t s时()a质点m对平衡位置的位移一定为负值b质点m的速度方向与对平衡位置的位移方向相同c质点m的加速度方向与速度方向一定相同d质点m的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反解析当t s时，波传播的距离xvt40 m1 m，所以当t s时波的图像如图所示，由图可知，m对平衡位置的位移为正值，且沿y轴负方向运动，故选项a、b错误；根据fkx及ax知，加速度方向与位移方向相反，沿y轴负方向，与速度方向相同，选项c、d正确答案cd6.如图所示，ab为一块透明的光学材料左侧的端面，建立直角坐标系如图，设该光学材料的折射率沿y轴正方向均匀减小现有一束单色光a从原点o以某一入射角由空气射入该材料内部，则该光线在该材料内部可能的光路是下图中的()解析如图所示，由于该材料折射率由下向上均匀减小，可以设想将它分割成折射率不同的薄层光线射到相邻两层的界面时，射入上一层后折射角大于入射角，光线偏离法线到达更上层的界面时，入射角更大，当入射角达到临界角时发生全反射，光线开始向下射去，直到从该材料中射出故正确选项为d.答案d7一列简谐横波沿直线传播，某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6 m，且这两质点之间的波峰只有一个，则该简谐波可能的波长为()a4 m、6 m和8 mb6 m、8 m和12 mc4 m、6 m和12 m d4 m、8 m和12 m解析如图可知，满足题意的两点可能有以下情况：o点和a点：此时2oa26 m12 m.o点和b点：此时ob6 m.a点和d点：此时ad6 m4 m.故选项c正确答案c8图1是一列简谐横波在t1.25 s时的波形图，已知c位置的质点比a位置的晚0.5 s起振，则图2所示振动图像对应的质点可能位于()aaxb bbxcccxd ddxe解析c位置的质点比a位置的晚0.5 s起振，a、c间距离为半个波长，故波长沿x轴正方向传播，周期t1 s由t1.25 st，从图2中可看出，t时刻质点正由y轴上方向平衡位置运动，故d项对答案d9如图，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2 m、4 m和6 m一列简谐横波以2 m/s的波速沿x轴正向传播，在t0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t3 s时a第一次到达最高点下列说法正确的是()a在t6 s时刻波恰好传到质点d处b在t5 s时刻质点c恰好到达最高点c质点b开始振动后，其振动周期为4 sd在4 st6 s的时间间隔内质点c向上运动e当质点d向下运动时，质点b一定向上运动解析6 s内质点传播的距离xvt12 m，波恰好传到d点，a项正确；由题意知，t3 s，周期t4 s，c项正确；t3 s时刻，质点c刚开始向下振动，t5 s时刻，c刚好振动了2 s，刚好到达平衡位置，b项错误；46 s时段内质点c从最低点向最高点运动，d项正确；b、d两点相距10 m，而波长vt8 m，不是半波长奇数倍，b、d两点不是振动的反相点，e项错误答案acd10一列简谐横波沿x轴正方向传播，图(a)是t0时刻的波形图，图(b)和图(c)分别是x轴上某两处质点的振动图像由此可知，这两质点平衡位置之间的距离可能是()a. m b. mc1 m d. m解析由题图(a)知，波长2 m，在t0时刻，题图(b)中的质点在波峰位置，题图(c)中的质点在y0.05 m处，且振动方向向下(设为b位置，其坐标为x m)若题图(b)中质点在题图(c)中质点的左侧，则两质点平衡位置之间的距离xn m(n0,1,2，)当n0时，x m；当n1时，x m，若题图(b)中质点在题图(c)中质点的右侧，则两质点平衡位置之间的距离xn m(n0,1,2，)当n0时，x m；当n1时，x m，综上所述，选项b、d正确答案bd11如图为一横波发生器的显示屏，可以显示出波由0点从左向右传播的图像，屏上每一小格长度为1 cm.在t0时刻横波发生器上能显示的波形如图所示因为显示屏的局部故障，造成从水平位置a到b之间(不包括a、b两处)的波形无法被观察到(故障不影响波在发生器内传播)此后的时间内，观察者看到波形相继传经b、c处，在t5秒时，观察者看到c处恰好第三次(从c开始振动后算起)出现平衡位置，则该波的波速可能是()a3.6 cm/s b4.8 cm/sc6.0 cm/s d7.2 cm/s解析由题中图像知波长2612(cm)，因波向右传播，则起振方向向上，经过1.5个周期，c处平衡位置开始起振，再过1个周期，c处第三次经过平衡位置，即t2.5t5 s，t2 s，波速v/t12/2 cm/s6 cm/s，则c项正确答案c12.一列机械波沿直线ab向右传播，ab2 ma、b两点的振动情况如图所示，下列说法中正确的是()a波速可能是 m/sb波长可能是 mc波速可能大于 m/sd波长可能大于 m解析t0时刻，a质点在波谷，b质点在平衡位置且向y轴正方向运动，根据波由a传向b，可知波长满足n2.(n0,1,2，)这样(m)，由此可知波长不可能大于m(对应的波速也不可能大于 m/s)当n0时，(m)；当n10时，(m)，由v/t，得对应的波速vm/s.故选项a、b正确答案ab13如图所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r，外圆半径为r，rr.现有一束单色光垂直于水平端面a射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面b射出设透明柱体的折射率为n，光在透明柱体内传播的时间为t，若真空中的光速为c，则()an可能为 bn可能为2ct可能为 dt可能为解析根据题意可画出光路图如图所示，则两次全反射时的入射角均为45，所以全反射的临界角c45，折射率n，a、b项均正确；光在介质中的传播速度v，所以传播时间t，c、d项均错误答案ab二、非选择题(有5个题，共48分)14(7分)图是利用双缝干涉测某单色光波长的实验装置测得双缝屏到毛玻璃屏的距离为0.2 m、双缝的距离为0.4 mm.图是通过该仪器的观测装置看到毛玻璃屏上的干涉图样，其中1、2、3、4、5是明条纹的编号图、图是利用该仪器测光的波长时观察到的情景，图是测第1号明条纹的位置，此时观测装置上千分尺的读数为_ mm，图是测第4号明条纹的位置，此时观测装置上千分尺的读数为_ mm.根据上面测出的数据可知，被测光的波长为_ nm.解析图螺旋测微器的读数为：05 mm0.01 mm0.80.508 mm图读数为：1.5 mm0.01 mm0.91.509 mm两相邻明条纹之间的间距为：x mm0.334 mm由x有 m0.667106 m667 nm答案0.5060.5091.5071.50966566915(8分)某同学在“用单摆测重力加速度”的实验中进行了如下的操作；(1)用游标上有10个小格的游标卡尺测量摆球直径如图甲所示，摆球直径为_ cm.把摆球用细线悬挂在铁架台上，测量摆线长，通过计算得到摆长l.(2)用秒表测量单摆的周期当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为n0，单摆每经过最低点记一次数，当数到n60时秒表的示数如图乙所示，该单摆的周期t_ s(结果保留三位有效数字)(3)测量出多组周期t、摆长l数值后，画出t2l图像如图丙，此图线斜率的物理意义是()ag b.c. d.(4)与重力加速度的真实值比较，发现测量结果偏大，分析原因可能是()a振幅偏小b在单摆未悬挂之前先测定其摆长c将摆线长当成了摆长d开始计时误记为n1(5)该小组的另一同学没有使用游标卡尺也测出了重力加速度他采用的方法是：先测出一摆线较长的单摆的振动周期t1，然后把摆线缩短适当的长度l，再测出其振动周期t2.用该同学测出的物理量表示重力加速度为g_.解析(1)根据游标卡尺的读数方法可知l2.06 cm(2)秒表读数t67.3 s，所以周期t2.24 s(3)由t2l，可判c选项正确(4)l偏大或t偏小都会导致g偏大，d项正确(5)tl1tl1l2l由式得g答案(1)2.06 cm(2)2.24 s(3)c(4)d(5)g16(10分)某有线制导导弹发射时，在导弹发射基地和地导弹间连一根细如蛛丝的特制光纤(像放风筝一样)，它双向传输信号，能达到有线制导作用光纤由纤芯和包层组成，其剖面如图所示，其中纤芯材料的折射率n12，包层折射率n2，光纤长度为3103 m(已知当光从折射率为n1的介质射入折射率为n2的介质时，入射角1、折射角2间满足关系：n1sin1n2sin2)(1)试通过计算说明从光纤一端入射的光信号是否会通过包层“泄漏”出去；(2)若导弹飞行过程中，将有关参数转变为光信号，利用光纤发回发射基地经瞬间处理后转化为指令光信号返回导弹，求信号往返需要的最长时间解析(1)由题意在纤芯和包层分界面上全反射临界角c满足：n1sincn2sin90得：c60，当在端面上的入射角最大(1m90)时，折射角2也最大，在纤芯与包层分界面上的入射角1最小在端面上：1m90时，n1得：2m30这时1min903060c，所以，在所有情况中从端面入射到光纤中的信号都不会从包层中“泄漏”出去(2)当在端面上入射角最大时所用的时间最长，这时光在纤芯中往返的总路程：s，光纤中光速：v信号往返需要的最长时间tmax.代入数据tmax8105 s.答案(1)不会(2)8105 s17(10分)如图所示，abc为一直角三棱镜的截面，其顶角30，p为垂直于直线bcd的光屏，现一宽度等于ab的单色平行光束垂直射向ab面，在屏p上形成一条宽度等于ab的光带，求棱镜的折射率解析平行光束经棱镜折射后的出射光束仍是平行光束，如图所示图中1、2为ac面上的入射角和折射角，根据折射定律，有nsin1sin2设出射光线与水平方向成角，则21由于cc1acab所以c1c2ab而ac2bcabtanab所以tan可得30，260，所以n.答案18(13分)如图所示，半圆形玻璃砖的半径为r，光屏pq置于直径的右端并与直径垂直，一单色光与竖直方向成30角射入玻璃砖的圆心o，在光屏上出现了一个光斑，玻璃对该