【人教版】高中物理-选修(3-4)综合水平测试(含答案解析)

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1、匠心文档，专属精品。 匠心教育系列1 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：

2、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589 nm 的光，在距双缝1.00 m 的屏上形 成干涉图样。图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm ，则双缝的间距为( ) A2.0610

3、7 m B2.0610 4 m C1.6810 4 m D1.6810 3 m 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x l d， 则 d l x 1.6810 4 m，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20 cm，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5 cm 后由静止释放，经0.5 s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( ) 匠心文档，专属精品。 匠心教育系列2 A该弹簧振子的振动频率为1 Hz B若向右拉动10 cm 后由静止释放，经1.0 s振子m第一次回到P位置 C若向

4、左推动8 cm 后由静止释放，m两次经过P位置的时间间隔是2 s 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20 cm，总是经 0.5 s速度就降为0 解析： 由题意得，该弹簧振子振动周期为T0.5 4 s 2 s ，故f0.5 Hz ，选项A 错误；T2 s 为弹簧振子的固有周期，与振幅无关，将振子向右拉动10 cm 后由静止释放， 经1 4T0.5 s 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1 s，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20 cm，总是经 1 4T0.5 s 到达最大位移

5、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(n0) 。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(n0) ，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 sini sinr 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 ( ) 匠心文档，专属精品。 匠心教育系列3 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

6、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50 Hz 的简谐横波向x 轴正、负两个方向传播，波速均为100 m/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xP3.5 m 、xQ 3 m。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

7、f得该波的波长为2 m。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t11 s 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( ) 匠心文档，专属精品。 匠心教育系列4 Av50 cm/s ，沿x轴负方向传播 Bv25 cm/s ，沿x轴负方向传播 Cv50 cm/s ，沿x轴正方向传播 Dv25 cm/s ，沿x轴正方向传播 解析： 据图象可得，波长100

8、 cm、周期T 2 s，故波速v T 50 cm/s ；由图乙 知，t11 s 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 ( ) AA、B两点是振动减弱点，C、D两点是振动加强点 BA、B两点是振动加强点，C、D两点是振动减弱点 CA、B、C、D四点均为振动加强点 DA、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dn (n

9、0,1,2 ，) 时，此点为振动加强点；若d(n 1 2) (n0,1,2 ，) 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 ( ) 匠心文档，专属精品。 匠心教育系列5 A水对a光的折射率比b光的大 Ba光在水中的传播速度比b光的大 Ca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

10、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 1 n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 c v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

11、棱镜后，经AB面反射，再从BC面的Q点射出，且有PQAB( 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。 匠心文档，专属精品。 匠心教育系列6 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： (

12、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 x L d 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

13、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 t将_( 填“变大”、 “不 变”或“变小” ) 。 匠心文档，专属精品。 匠心教育系列7 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T2t0；摆长为摆线长加小球

14、半径，当小球直径变大，则摆长增加， 由周期公式T2 L g可知，周期变大；当小球直径变大，挡光时间增加，即 t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

15、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 匠心文档，专属精品。 匠心教育系列8 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AOF30，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，

16、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 sini sinr 得n3。 答案： (1)BD (2)3 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4 m，这列波的 波长大于2 m而小于 20 m。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T0.4 s ，分析图象可知：t0 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 3 4) ， 则 16 4n 3 m，其中 n0,1,2 因为这列波的波长大于2 m 而小于 20 m 所以n有 0、1 两个可能的取值，即：116 3 m，216 7 m 因v/T，所以v1 40 3 m/s 或v240 7 m/s 。 答案： 40 3 m/s 或40 7 m/s 15. (11分) 被称为“光纤之父”