2015年高中物理選修3-4課時精練：綜合水平測試

1、.綜合水平測試一、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平凸透鏡磨制得是否符合要求的裝置。A是被檢測的平凸透鏡，B是具有一定曲率的標準件。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，則可觀察到圓環(huán)干涉條紋，實驗時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標準件的上表面和下表面解析：由薄膜干涉原理可知選項C正確。答案：C2. 關于電磁波，下列說法中不正確的是()A電磁波既可以在介質中傳播，又可

2、以在真空中傳播B只要有變化的電場，就一定能產(chǎn)生電磁波C電磁波在真空中傳播時，頻率和波長的乘積是一個恒量D振蕩電路的頻率越低，發(fā)射電磁波的本領越大解析：均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，而穩(wěn)定的磁場不能再產(chǎn)生電場，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. 在雙縫干涉實驗中，一鈉燈發(fā)出的波長為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的位置，若將振子m向右拉動5 cm后由靜止釋放，經(jīng)0.5 s振子m第一次回到P位置，關于該彈簧振子，下列說法正確的是()A該彈簧振子的振動頻率為1 HzB若向右拉動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8 cm后由靜止釋放，m兩次經(jīng)過P位置的時間間隔是2 sD在P位置給振子m任意一個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，該彈簧振子振動周期為T0.5×4 s2 s，故f0.5 Hz，選項A錯誤；T2 s為彈簧振子的固有周期，與振幅無關，將振子向右拉動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B錯誤；振子m連續(xù)兩次經(jīng)過P位置的時間間隔是半個周期，是1 s，選項C錯誤；在P位置給振子m任意一個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到達最大位移處，速度就降為0，選項D正確。答案：D5. 以往，已知材料的折射率都為正值(n0)?，F(xiàn)已有針對某些電磁波設計制作的人工材料，其折射率可以為負值(n0) ，稱為負折射率材料。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(此時折射角取負值)?，F(xiàn)空氣中有一上下表面平行的負折射率材料，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”，無論是光從空氣射入介質，還是從介質射入空氣，都要符合此規(guī)律，故A、D錯誤。折射率為1，由光的折射定律可知，同側的折射角等于入射角，C錯誤，B正確。答案：B6. 平衡位置處于坐標原點的波源S在y軸上振動，產(chǎn)生頻率為50 Hz的簡諧橫波向x軸正、負兩個方向傳播，波速均為100 m/s。平衡位置在

6、x軸上的P、 Q兩個質點隨波源振動著，P、Q的x軸坐標分別為xP3.5 m、xQ3 m。當S位移為負且向y方向運動時，P、Q兩質點的()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系vf得該波的波長為2 m?？芍?，當S經(jīng)過平衡位置向負方向運動時，距離S為1.75個波長的P點從最大的負位移處向平衡位置運動，距離S為1.5個波長的Q點經(jīng)平衡位置向正方向運動，所以兩質點的位移方向相反，速度方向相同，D正確。答案：D7. 圖甲所示為一列簡諧波在t11 s時的波形圖，圖乙是這列波中P點的振動圖線，那么該波的傳

7、播速度和傳播方向是()Av50 cm/s，沿x軸負方向傳播Bv25 cm/s，沿x軸負方向傳播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100 cm、周期T2 s，故波速v50 cm/s；由圖乙知，t11 s時P點位于平衡位置，且向下振動，故波沿x軸正方向傳播，選項C正確。答案：C8. 如圖P1、P2是兩個頻率相同、同相振動的波源，產(chǎn)生兩列波，O點是P1、P2連線的中點，A、B、C、D是距O點均為半個波長的四個點，有關A、B、C、D四點的振動，下列說法正確的是()AA、B兩點是振動減弱點，C、D兩點是振動加強點BA、B兩點是振動加強點，C、D

8、兩點是振動減弱點CA、B、C、D四點均為振動加強點DA、B、C、D四點均為振動減弱點解析：兩列干涉波，波源振動方向相同，若某點到兩波源的距離差dn (n0,1,2，)時，此點為振動加強點；若d(n) (n0,1,2，)時，此點為振動減弱點。由題目得：A、B、C、D都是振動加強點，答案為C。答案：C9. 如圖甲所示，在平靜的湖面下有一個點光源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兩種單色光構成的復色光的圓形區(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驗中，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，點光源射向水面的單色光b在環(huán)形區(qū)域內邊界處發(fā)生全反射，而單色光a在外邊界處發(fā)生全反射，即水對單色光b的臨界角C較小，由sinC可確定水對單色光a的折射率比b光的小，A項錯誤；由折射率公式n知，a光在水中的傳播速度比b光的大，B項正確；a光的頻率比b光的小，C項錯誤；a光的波長比b光的大，干涉條紋間距與波長成正比，所以在同一裝置的楊氏雙縫干涉實驗中，a光的干涉條紋比b光的寬，D項錯誤。答案：B10. 一個等腰直角三棱鏡的截面如圖所示，一細束藍光從AC面的P點沿平行底

10、面AB方向射入棱鏡后，經(jīng)AB面反射，再從BC面的Q點射出，且有PQAB(圖中未畫光在棱鏡內的光路)。如果將一細束綠光仍從P點沿平行底面AB方向射入三棱鏡，則從BC面射出的光線()A仍從Q點射出，出射光線平行于ABB仍從Q點射出，出射光線不平行于ABC可能從Q點射出，出射光線平行于ABD可能從Q點射出，出射光線平行于AB解析：將藍光換成綠光，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點射出且平行于AB，故D正確。答案：D二、實驗題(本大題共3小題，共15分)11. (5分)在觀察光的雙縫干涉現(xiàn)象的實驗中：(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，條紋間距變寬；當雙縫到屏的距離L減小時，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的關系”實驗中，若擺球在垂直紙面的平面內擺動，為了將人工記錄振動次數(shù)改為自動記錄振動次數(shù)，在擺球運動最低點的左、右兩側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記錄儀相

12、連，該儀器顯示的光敏電阻阻值R隨時間t變化圖線如圖b所示，則該單擺的振動周期為_，若保持懸點到小球頂點的繩長不變，改用直徑是原小球直徑2倍的另一小球進行實驗，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：小球擺動到最低點時，擋光使得光敏電阻阻值增大，從t1時刻開始，再經(jīng)兩次擋光完成一個周期，故T2t0；擺長為擺線長加小球半徑，當小球直徑變大，則擺長增加，由周期公式T2可知，周期變大；當小球直徑變大，擋光時間增加，即t變大。答案：2t0變大變大13. (5分)研究小組的同學根據(jù)所學的光學知識，設計了一個測量液體折射率的儀器。如圖所示

13、，在一個圓盤上，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，每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進入液體中，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。同學們通過計算，預先在圓周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)在用此儀器測量液體的折射率時，下列說法正確的是_。(填字母代號)A大頭針P3插在M位置時液體的折射率值大于插在N位置時液體的折射率值B大頭針P3插在M位置時液體的折射率

14、值小于插在N位置時液體的折射率值C對于任何液體，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位置時折射角比在N位置時折射角小，入射角相同，所以P3插在M位置時液體折射率小于N位置時液體折射率；對某些液體的全反射臨介角小于AOP時會發(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)值計算的要注明單位)14. (11分)一列簡諧

15、橫波由質點A向質點B傳播。已知A、B兩點相距4 m，這列波的波長大于2 m而小于20 m。下圖表示在波的傳播過程中A、B兩質點的振動圖象。求波的傳播速度。解析：由振動圖象讀出T0.4 s，分析圖象可知：t0時，質點A位于y軸正方向最大位移處，而質點B則經(jīng)過平衡位置向y軸負方向運動。所以A、B間距4(n)，則 m，其中n0,1,2因為這列波的波長大于2 m而小于20 m所以n有0、1兩個可能的取值，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”的華裔物理學家高錕，由于在光纖傳輸信息研究方面作出了巨大貢獻，與兩位美國科學家共

16、獲2009年諾貝爾物理學獎。光纖由內芯和外套兩層組成。某光纖內芯的折射率為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都不會通過外套“泄漏”出去，求內芯的折射率n1的最小值。解析：如圖所示，由題意在內芯和外套分界面上要發(fā)生全反射當在端面上的入射角i最大(im90°)時，折射角r也最大，在內芯與外套分界面上的入射角i最小，如此時入射角等于臨界角則恰能保證信號不會通過外套“泄漏”這時iminC90°rm得rm30°在端面上im90°時，由n1得n12所以，當n12時在

17、所有情況中從端面入射到光纖中的信號都不會通過外套“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束激光照射玻璃磚，入射點距底面的高度為h，反射光線和折射光線與底面所在平面的交點到AB的距離分別為l1和l2，在截面所在平面內，改變激光束在AB面上入射點的高度與入射角的大小，當折射光線與底面的交點到AB的距離為l3時，光線恰好不能從底面射出，求此時入射點距離底面的高度H。解析：設玻璃磚的折射率為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)幾何關系有sin1sin2因此求得，n根據(jù)題意，折射光線在某一點剛好無法從底面射出，此時發(fā)生全反射，設在底面發(fā)生全反射時的入射角為3，有sin3由幾何關系得sin3解得Hl3答案： l317. (12分)如圖所示，用折射率為 的透明物質做成內外半徑分別為a0.10 m，b0.20 m的空心球，內表面涂上能完全吸光的物質，不考慮光在介質內部傳播時的反射光線。問：當平行光射向此球