高中物理 第12章 光檢測試題 新人教版選修3-4

【成才之路】-學年高中物理第12章光檢測試題新人教版選修3-4本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個選項中，第1～6小題只有一個選項符合題目要求，第7～10小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1．關(guān)于機械波，紫珠、藍仔、白胖、黃娃四位同學各自發(fā)表了自己的觀點：①紫珠說：樹葉在水面上下振動，說明機械波并不向外傳遞介質(zhì)②藍仔說：只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象③白胖說：只有橫波才能發(fā)生干涉現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生干涉現(xiàn)象④黃娃說：機械波的頻率由波源決定他們的觀點正確的是()A．①② B．②③C．③④ D．①④答案：D解析：機械波是機械振動形式向外傳播，是能量向外傳遞，介質(zhì)只在各自平衡位置附近振動，不向外傳遞，故①正確；衍射、干涉是波特有的現(xiàn)象，一切波都能發(fā)生衍射、干涉現(xiàn)象，故②、③錯誤；由機械波的性質(zhì)可知，機械波的頻率由波源決定，故④正確。故選項D正確。2．如圖所示是同一機械波在兩種不同介質(zhì)中傳播的波動圖象，從圖中可以直接觀察到發(fā)生變化的物理量是()A．波速 D．頻率C．周期 D．波長答案：D解析：同一機械波在不同介質(zhì)中傳播的頻率、周期相同，從圖上能觀察到波長發(fā)生了變化，由v＝λf知波速同時也變化了，故只有D項正確。3．(濰坊市～學年高二下學期三校聯(lián)考)用手握住較長軟繩的一端連續(xù)上下抖動，形成一列簡諧橫波。某一時刻的波形如圖所示，繩上a、b兩質(zhì)點均處于波峰位置。下列說法正確的是()A．a(chǎn)、b兩點之間的距離為半個波長B．a(chǎn)、b兩點振動開始時刻相差半個周期C．b點完成全振動次數(shù)比a點多一次D．b點完成全振動次數(shù)比a點少一次答案：D解析：由于a、b兩質(zhì)點是振動情況完全相同的相鄰兩質(zhì)點，所以兩者距離為一個波長，A錯；波傳播一個波長所用的時間為一個周期，故B錯；由于波從a傳到b，故a點比b點的全振動次數(shù)多一次，C錯，D對。4．老師為演示簡諧橫波的形成過程，挑了30個身高差不多的同學在操場上排成一排，相鄰同學間隔0.5m，然后從排頭的同學開始，周期性地做蹲下、站起的動作，后面的同學比前面的同學遲0.5s開始運動，并一個一個依次向后傳，每位同學完成一次蹲下、站起的動作用時4s，則()A．為使模擬較為成功，同學們應盡量勻速地蹲下、站起B(yǎng)．從第一位同學開始到“波”傳到最后一位用時15sC．第一位同學和第五位同學的動作總是相反D．第一位同學和第四位同學的動作總是相反答案：C解析：每位同學在蹲下、站起過程中應是做簡諧運動，A錯誤；從第一位傳到最后一位用時29個0.5s，即14.5s，B錯誤；第一位同學和第五位同學的動作總是相反，D錯誤，C正確。5．(煙臺市～學年高二下學期檢測)一列簡諧橫波沿x軸傳播，t＝0時刻的波形如圖甲所示，此時質(zhì)點P正沿y軸負方向運動，其振動圖象如圖乙所示，則該波的傳播方向和波速分別是()A．沿x軸負方向，60m/s D．沿x軸正方向，60m/sC．沿x軸負方向，30m/s D．沿x軸負方向，30m/s答案：A解析：該題考查了對振動圖象和波動圖象的理解，同時考查了振動和波動的關(guān)系，解題的關(guān)鍵是要掌握波的傳播方向和質(zhì)點振動方向的關(guān)系。由“上下坡”法或“帶動法”可以判斷，波沿x軸的負方向傳播，由波動圖象可知波長λ＝24m，由振動圖象可知周期T＝0.4s，則波速v＝eq\f(λ,T)＝60m/s,故A選項正確。6．(河北衡水中學～學年高二下學期二調(diào))一列簡諧橫波以1m/s的速率沿繩子由A向B傳播，質(zhì)點A、B間的水平距離x＝3m，如圖甲所示。若t＝0時，質(zhì)點A剛從平衡位置開始向上振動，其振動圖象如圖乙所示。則B點的振動圖象為下面四個圖中的()答案：B解析：該波由A傳到B所需時間為t＝eq\f(x,v)＝3s，所以質(zhì)點B在t＝3s時才開始振動，且振動情況重復質(zhì)點A的振動，即振動方向為由平衡位置向上振動。故選B。7．如圖表示兩列同頻率相干水波在t＝0時刻的疊加情況，圖中實線表示波峰，虛線表示波谷，已知兩列波的振幅均為2cm(且在圖中所示范圍內(nèi)振幅不變)，波速為2m/s，波長為0.4m，E點為BD連線和AC連線的交點。下列敘述正確的是()A．A、C兩點都是振動加強的B．振動加強的點只有B、E、DC．直線BD上的所有點都是振動加強的D．B、D兩點在該時刻的豎直高度差為8cm答案：CD解析：A、C兩點是振動減弱點，A錯誤；直線BD上的所有點都是振動加強點，B錯，C對；B點是波谷與波谷相遇，D點是波峰與波峰相遇，所以B、D兩點該時刻豎直高度相差8cm，D正確。8．(紹興一中～學年高二下學期期末)如圖所示是觀察水面波衍射的實驗裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個小孔，O是波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域的傳播情況，每兩條相鄰的波紋(圖中曲線)之間距離表示一個波長，則對于波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述正確的是()A．此時能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象B．如果將孔AB擴大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象C．擋板前后波紋之間距離相等D．如果孔的大小不變，使波源頻率增大，一定能明顯觀察到衍射現(xiàn)象答案：ABC解析：由圖可看出孔的尺寸跟波長差不多，所以能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象，A、C對；如將孔擴大到跟波長相差很多，則觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象，B對；若增大波源頻率，則波長減小，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象，D錯。9．在均勻介質(zhì)中選取平衡位置在同一直線上的9個質(zhì)點，相鄰兩質(zhì)點的距離均為L，如圖甲所示。一列橫波沿該直線向右傳播，t＝0時到達質(zhì)點1，質(zhì)點1開始向下運動，經(jīng)過時間Δt第一次出現(xiàn)如圖乙所示的波形，則該波的()A．周期為Δt，波長為8B．周期為eq\f(2,3)Δt，波長為8LC．周期為eq\f(2,3)Δt，波速為eq\f(12L,Δt)D．周期為Δt，波速為eq\f(8L,Δt)答案：BC解析：因質(zhì)點開始振動方向向下，故經(jīng)Δt時間第一次出現(xiàn)圖示波形時，質(zhì)點1和質(zhì)點9之間恰好是一個波長，說明波由質(zhì)點1傳播到質(zhì)點9需要一個周期的時間，但質(zhì)點9剛開始振動的方向是向下振動，而波形圖中質(zhì)點9是向上振動的，說明波傳播到質(zhì)點9后又振動了半個周期，故有eq\f(3,2)T＝Δt，T＝eq\f(2,3)Δt，由圖知，λ＝8L，由v＝eq\f(λ,T)得，v＝eq\f(12L,Δt)，故BC正確。10．一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，圖(a)是t＝0時刻的波形圖，圖(b)和圖(c)分別是x軸上某兩處質(zhì)點的振動圖象。由此可知，這兩質(zhì)點平衡位置之間的距離可能是()A.eq\f(1,3)m B.eq\f(2,3)mC．1m D.eq\f(4,3)m答案：BD解析：本題考查波動圖象和振動圖象的知識，解題關(guān)鍵是由波動圖象和振動圖象解讀出有關(guān)信息。圖(b)所示質(zhì)點在t＝0時在正向最大位移處，圖(c)所示質(zhì)點在t＝0時，x＝－0.05m，運動方向沿y軸負方向，結(jié)合波形圖線到對應的點，如圖所示，若圖(b)所示質(zhì)點為圖中左側(cè)波峰上的點，則兩點距離為eq\f(4,3)m，選項D正確；若圖(b)所示質(zhì)點為圖中右側(cè)波峰上的點，則兩點距離為eq\f(2,3)m，選項B正確。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共3小題，每小題6分，共18分。把答案直接填在橫線上)11．下列現(xiàn)象屬于聲波的什么現(xiàn)象或利用了聲波的什么性質(zhì)，請?zhí)钤跈M線上。A．夏日雷聲，有時轟鳴不絕________。B．聞其聲而不見其人________。C．圍繞正在發(fā)聲的音叉走一圈，就會聽到聲音忽強忽弱________。D．在較大的空房子里講話，有時會余音繚繞________。E．有經(jīng)驗的戰(zhàn)士可以從炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行的炮彈是接近還是遠去，這是利用了聲波的________。F．用超聲波探傷儀探查金屬內(nèi)部的缺陷，是利用了它的________。G．用聲吶可以確定潛艇、魚群的位置或海水深度________。答案：A.反射；B.衍射；C.干涉；D.反射；E.多普勒效應；F.穿透本領(lǐng)；G.超聲波波長短，直線傳播，反射性好。12.如圖所示為聲波干涉演示儀的原理圖。兩個U形管A和B套在一起，A管兩側(cè)各有一小孔，聲波從左側(cè)小孔傳入管內(nèi)，被分成兩列頻率________的波。當聲波分別通過A、B傳播到右側(cè)小孔時，若兩列波傳播的路程相差半個波長，則此處聲波的振幅________；若傳播的路程相差一個波長，則此處聲波的振幅____________________________。答案：相同等于零等于原振幅的2倍解析：聲波從左側(cè)小孔傳入管內(nèi)向上向下分別形成兩列頻率相同的波，若兩列波傳播的路程相差半個波長，則振動相消，所以此處振幅為零；若傳播的路程相差一個波長，振動加強，則此處聲波的振幅為原振幅的2倍。13．(·青島市高三模擬)一簡諧橫波沿x軸正向傳播，t＝0時刻的波形如圖(a)所示，x＝0.30m處的質(zhì)點的振動圖線如圖(b)所示，該質(zhì)點在t＝0時刻的運動方向沿y軸________(填“正向”或“負向”)。已知該波的波長大于0.30m，則該波的波長為________m。答案：正向；0.8解析：考查波動圖象和振動圖象，解題的關(guān)鍵是弄清振動方向與波的傳播方向的關(guān)系。由圖(b)可得，該時刻質(zhì)點沿y軸正向運動；結(jié)合兩圖知，t＝0時刻，x＝0.30cm的質(zhì)點應為P，如圖所示，顯然eq\f(3,8)λ＝0.30m，得λ＝0.8m。三、論述·計算題(共4小題，共42分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)14．(10分)甲、乙二人分乘兩只船在湖中釣魚，兩船相距24m，有一列水波在湖面上傳播，使每只船每分鐘上下浮動10次，當甲船位于波峰時，乙船位于波谷，這時兩船之間還有一個波峰，則此水波的波速為多少？若此波在傳播過程中遇到一根豎立的電線桿，是否會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象？答案：eq\f(8,3)m/s會發(fā)生解析：由題意可知T＝eq\f(60,10)s＝6s。設(shè)此波的波長為λ，則有24＝λ＋eq\f(λ,2)，λ＝16(m)∴v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(16,6)m/s＝eq\f(8,3)m/s。由于λ＝16m大于豎立電線桿的尺寸，所以當波通過豎立的電線桿時會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。15．(10分)(南京市～學年高二下學期三校聯(lián)考)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t＝0時刻的波形如圖所示，介質(zhì)中質(zhì)點P、Q分別位于x＝2m、x＝4m處。從t＝0時刻開始計時，當t＝15s時質(zhì)點Q剛好第4次到達波峰。(1)求波速。(2)寫出質(zhì)點P做簡諧運動的表達式(不要求推導過程)。答案：(1)1m/s(2)y＝0.2sin(0.5πt)m解析：(1)設(shè)簡諧橫波的速度為v，波長為λ，周期為T，由圖象知，λ＝4m，由題意知t＝3T＋eq\f(3,4)T①v＝eq\f(λ,T)②聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)得v＝1m/s③(2)質(zhì)點P做簡諧運動的表達式為y＝0.2sin(0.5πt)m④16．(11分)漁船常利用超聲波來探測遠處魚群的方位，已知某超聲波頻率為1.0×105Hz，某時刻該超聲波在水中傳播的波動圖象如圖所示。(1)從該時刻開始計時，畫出x＝7.5×10－3m(2)現(xiàn)測得超聲波信號從漁船到魚群往返一次所用時間為4s，求魚群與漁船間的距離(忽略船和魚群的運動)。答案：(1)見解析(2)3000m解析：(1)因為超聲波的頻率為f＝1.0×105Hz，所以質(zhì)點振動周期T＝eq\f(1,f)＝10－5sx＝7.5×10－3m(2)因為超聲波的頻率為f＝1.0×105Hz，由波的圖象可知超聲波的波長λ＝15×10－3m，v＝λf可得超聲波的速度v＝λf＝15×10－3×1.0×105m所以魚群與漁船間的距離x＝eq\f(vt,2)＝eq\f(1500×4,2)m＝3000m17．(11分)如圖甲所示是一列沿＋x方向傳播的簡諧橫波在t＝0時的波形圖，已知波速v＝2m/s，質(zhì)點PQ相距3.2m。求：(1)