（讲练测）高考物理一轮复习 第12章 选修3-4单元综合测试（含解析）-人教版高三选修3-4物理试题

第12章选修3-4【满分：110分时间：90分钟】一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对多个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）1．下列说法正确的是：（）A．肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现像，露珠呈现的彩色是光的色散现像，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现像B．光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理C．做双缝干涉实验时，用绿光照射单缝，在光屏尸上观察到干涉条纹，用红光代替绿光照射单缝将得到相邻条纹间距更大的干涉图样D．相对论认为：竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了E．在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度不变，波长变短【答案】ACE【名师点睛】考查光的衍射、干涉的区别，掌握光的全反射条件，注意在高速运动下，沿着运动方向长度才变短；记住双缝干涉的条纹间距表达式。2．下列说法正确的是：（）A．交通警示灯选用红色是因为红光更容易穿透云雾烟尘B．光在同一种介质中沿直线传摘C．用光导纤维束传输图象信息利用了光的全反射D．让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置．形成的干涉条纹间距较大的是绿光E．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是多普勒效应【答案】ACD【解析】交通警示灯选用红灯是因为红光更容易穿透云雾烟尘，故A正确；光在同一种均匀介质中才沿直线传播，故B错误；用光导纤维束传输图象信息利用了光的全反射，故C正确；让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，因蓝光的波长小于绿光，因此形成的干涉条纹间距较大的是绿光，故D正确．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是振动加强与减弱的原因，不是多普勒效应现象，故E错误；故选ACD．【名师点睛】考查光的干涉、衍射的原理，掌握明显的衍射条件，及干涉条纹间距公式的内容，理解光的全反射与直线传播的条件，注意多普勒效应的应用。3．如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，下列说法中正确的是：（）A．甲、乙两单摆的摆长相等B．甲摆的振幅比乙摆大C．甲摆的机械能比乙摆大D．在t=0．5s时有正向最大加速度的是乙摆E．由图象可以求出当地的重力加速度【答案】ABD【名师点睛】本题只要掌握单摆的周期公式、加速度的特点等等，由图读出两单摆的周期，由单摆的周期公式分析摆长关系；由位移的最大值读出振幅；由于两摆的质量未知，无法比较机械能的大小；根据加速度与位移方向相反，确定加速度的方向，这些都是基本功。4．下列说法中正确的是：（）A．军队士兵过桥时使用便步，是为了防止桥发生共振现象B．机械波和电磁波在介质中的传播速度仅由介质决定C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃反射光的影响D．假设火车以接近光速通过站台时，站台上旅客观察到车上乘客在变矮E．赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在【答案】ACE【名师点睛】当策动频率与固有频率相同时，出现共振现象；电磁波在真空中也能传播．机械波在介质中的传播速度由介质决定；由光的衍射现象：绕过阻碍物继续向前传播；偏振原理利用光的干涉现象，来减弱反射光的强度；麦克斯韦预言了电磁波的存在，而赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，从而即可求解。5．如图所示，两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于和处，传播速度均为，振幅均为A=2cm．图示为t=0时刻两列波的图像（传播方向如图所示），此刻平衡位置处于和的P、Q两质点刚开始振动．质点M的平衡位置处于处，则下列判断正确的是：（）A．质点P、Q的起振方向都沿y轴负方向B．t＝1．5s时刻，质点P、Q都运动到M点C．t＝1．5s时刻之前，质点M始终处于静止状态D．t=2．5s时M点处于平衡位置向y轴负方向运动E．M点开始振动后做振幅为4cm，周期为2s的简谐运动【答案】ACE【解析】试题分析：由波的传播方向根据波形平移法可判断出质点的振动方向：两列简谐横波分别沿轴正方向和负方向传播，则质点的起振方向均沿轴负方向运动，故A正确；波在传播的过程中，质点只在平衡位置附近振动，不随波传播，故B错误；由图知波长，由，该波的周期为，两列波传到的时间为，当时刻点开始振动，故C正确；时刻，此时已经振动半个周期，经平衡位置向轴正方向振动，故选项D错误；由于点是振动加强点，故振幅为，周期为的简谐运动，故E正确。【名师点睛】本题要掌握波的独立传播原理：两列波相遇后保持原来的性质不变，理解波的叠加遵守矢量合成法则，例如当该波的波峰与波峰相遇时，此处相对平衡位置的位移为振幅的二倍；当波峰与波谷相遇时此处的位移为零。6．下列说法正确的是：（）A．在干涉现象中，振动加强点的位移总比减弱点的位移要大B．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关C．火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高D．当水波通过障碍物时，若障碍的尺寸与波长差不多，或比波长大的多时，将发生明显的衍射现象E．用两束单色光A、B，分别在同一套装置上做干涉实验，若A光的条纹间距比B光的大，则说明A光波长大于B光波长【答案】BCE【名师点睛】本题考查了干涉现象、衍射现象、双缝干涉、多普勒效应、受迫振动、简谐运动等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点；振动加速度的振幅最大，不是位移总是最大．受迫振动的频率等于驱动力的频率，与固有频率无关．当波长与障碍物尺寸差不多，或比障碍物尺寸大，会发生明显的衍射，这些地方都容易出错。7．下列说法中正确的是：（）A．当一列声波从空气中传入水中时波长一定会变长B．在机械横波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度C．a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到的干涉图样中，a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，则可以判断水对a光的折射率比b光大D．爱因斯坦由狭义相对论预言了引力波的存在E．电磁波是横波，可以观察到其偏振现象【答案】ACE

【解析】

机械波从空气中进入水中，传播速度增大，频率不变，由得波长增大，A正确；质点的振动速度和波的传播速度是两个运动形式的速度，二者之间不存在联系，B错误；由双缝干涉的条纹间距公式知，a光的波长小，由得a光的频率大，频率大的光折射率也大，因此水对a光的折射率大，C正确；爱因斯坦由广义相对论预言了引力波的存在，D错误；电磁波具有偏振现象，说明电磁波是横波，E正确；故选ACE。【名师点睛】机械波的波长随着波速变化而变化；质点的振动速度与波的传播速度没直接联系；当波长越长时，干涉条纹间距越宽，从而确定频率的高低，进而得出折射率的大小关系；波的折射与干涉，条纹间距与波长的关系，是解题的关键．同时注意电磁波是横波。8．下列说法中正确的是：（）A．军队士兵过桥时使用便步，是为了防止桥发生共振现象B．机械波和电磁波在介质中的传播速度仅由介质决定C．泊松亮斑是光通过圆孔发生衍射时形成的D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃的反射光E．赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在【答案】ADE【名师点睛】当策动频率与固有频率相同时，出现共振现象；电磁波在真空中也能传播．机械波在介质中的传播速度由介质决定；由光的衍射现象：绕过阻碍物继续向前传播；偏振原理利用光的干涉现象，来减弱反射光的强度；麦克斯韦预言了电磁波的存在，而赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，从而即可求解。9．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的振动图象，则：（）A．t＝0．10s时，质点Q的速度方向向上B．该波沿x轴的负方向传播C．该波的传播速度为40m/sD．从t＝0．10s到t＝0．25s，质点P通过的路程为30cm【答案】BC【名师点睛】简谐运动的对称性。（1）瞬时量的对称性（2）过程量的对称性：振动质点来回通过相同的两点间的时间相等，如tBC＝tCB；质点经过关于平衡位置对称的等长的两线段时时间相等，如tBC＝tB′C′，如图所示．10．下列说法中正确的是：（）A．当一列声波从空气中传入水中时波长一定会变长B．在机械横波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度C．a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到的干涉图样中，a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，则可以判断水对a光的折射率比b光大D．爱因斯坦由狭义相对论预言了引力波的存在E．电磁波是横波，可以观察到其偏振现象【答案】ACE【解析】当一列声波从空气中传入水中时频率不变，而波长在随着波速增大而变长，故A正确；在机械横波传播方向上的某个质点的振动速度与波的传播速度没有关系，故B错误；a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到干涉图样中a的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，则可知，a光的波长较短，b光的波长较长，则可判定水对a光的折射率比b光大，故C正确；爱因斯坦由广义相对论预言了引力波的存在，选项D错误；电磁波是横波，可以观察到其偏振现象，选项E正确；故选ACE．【名师点睛】考查光的折射现象中，频率不变，波速与波长的关系，理解光的干涉条件，及光的干涉条纹间距与波长的关系，注意质点的振动速度与波的传播速度的区别。11．下列说法正确的是：（）A．在水中的鱼斜向上看岸边的物体时，看到的物体将比物体所处的实际位置高B．光纤通信是一种现代通信手段，光纤内芯的折射率比外壳的大C．水中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从气泡中射向水中时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故D．全息照相主要是利用了光的衍射现象E．沙漠蜃景和海市蜃楼都是光的全反射现象【答案】ABE【名师点睛】本题考查了光的折射定律以及全反射的条件，掌握光的全反射与折射的区别，理解光的干涉原理及条件。12．如图所示为半圆形的玻璃砖，C为AB的中点，为过C点的AB面的垂线，a、b两束不同频率的单色可见细光束垂直AB变从空气射入玻璃砖，且两束光在AB面上入射点到C点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是：（）A．在半圆形的玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度B．a光的频率大于b光的频率C．两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻明条纹的间距a光的较大D．若a、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角E．b光比a光更容易发生衍射现象【答案】ACD【解析】由图分析可知，玻璃砖对b束光的偏折角大于对a束光的偏折角，根据折射定律得知：玻璃砖对b束光的折射率大于对a束光的折射率，由得到，a光在玻璃砖中的速度大于b光的传播速度，故A正确；b光的折射率大，则b光的频率高，故B错误；干涉条纹的间距与波长成正比，a光的频率小，波长长，故相邻明条纹的间距a光的较大，故C正确；由公式分析得知，a光的折射率n小，则a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角，故D正确；光的波长越长，波动性越强，越容易发生衍射现象．所以可知a光比b光更容易发生衍射现象，故E错误．【名师点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律、临界角公式、光速公式，运用几何知识结合解决这类问题．二、实验题（本大题共2小题，第13题4分、14题6分；共10分）13．（4分）在双缝干涉实验中，中间零级明条纹到双缝的距离相等，那么从第四级明条纹到双缝的距离差是（）A．2λB．2．5λC．3λD．4λ【答案】D14．（6分）如图所示为玻璃厚度检测仪的原理简图，其原理是：固定一束激光AO以不变的入射角θ1照到MN表面，折射后从PQ表面射出，折射光线最后照到光电管C上，光电管将光信号转变为电信号，依据激光束在C上移动的距离，可以确定玻璃厚度的变化．设θ1＝45°，玻璃对该光的折射率为eq\r(2)，C上的光斑向左移动了Δs，则可确定玻璃的厚度比原来变________（填“厚”或“薄”）了________．【答案】（1）厚【解析】如图示:由折射定律可知，射出玻璃的光线和进入玻璃的光线是平行的，当玻璃变厚图中虚线示，光斑向左移动；如右图示由，得到【名师点睛】本题是插针法测定玻璃砖的折射率，实验原理是折射定律，采用单位圆法处理数据，根据原理分析实验误差．三、计算题（本大题共4小题，第15、16题每题9分；第17、18题每题11分；共40分）15．（9分）如图，置于空气中的一不透明容器中盛满某种透明液体．容器底部靠近器壁处有一竖直放置的6．0cm长的线光源．靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板，另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜，用来观察线光源，开始时通过望远镜不能看到线光源的任何一部分．将线光源沿容器底向望远镜一侧水平移至某处时，通过望远镜刚好可以看到线光源底端，再将线光源沿同一方向移动8．0cm，刚好可以看到其顶端．求此液体的折射率n．【答案】则设此时线光源底端位于B点，由图中几何关系可得sinα＝eq\f(\x\to(AB),\x\to(AB1))联立得n＝eq\f(\r(\o(\s\up7(),\s\do5(\x\to(AB)2＋\x\to(BB1)2))),\x\to(AB))由题给条件可知：eq\x\to(AB)＝8．0cm，eq\x\to(BB1)＝6．0cm，代入得【名师点睛】由光的折射定律得出光刚好发生光的全反射时的，同时运用几何关系共同求出结果．注意当光线是从光密介质进入光疏介质时才有可能发生光的全反射。16．（9分）如图，将半径为R的透明半球体放在水平桌面上方，O为球心，直径恰好水平，轴线OO'垂直于水平桌面。位于O点正上方某一高度处的点光源S发出一束与OO'的夹角θ=60°的单色光射向半球体上的A点，光线通过半球体后刚好垂直射到桌面上的B点，已知O'B=，光在真空中传播速度为c，不考虑半球体内光的反射，求：①透明半球对该单色光的折射率n；②该光在半球体内传播的时间t。【答案】①②【解析】①光从光源S射出经半球体到达水平桌面的光路如图．光由空气射向半球体，由折射定律，有在△OCD中，sin∠COD=60°得：γ=∠COD=60°【名师点睛】此题考查了光的折射定律的应用；处理几