2021高考物理一轮复习导练结合之振动和波-光学6Word版含答.docx

第十一章　检测试题
(时间:60分钟　满分:100分)

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学问点
题号
1.光的干涉、衍射、偏振
5、8、13
2.电磁波
1
3.振动和波
4、7、12
4.光的折射、全反射
2、3、6、9、14
5.试验
10、11

一、选择题(本题共9小题,每小题4分,共36分.1~6题为单选题,7~9题为多选题,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分)
1.(2021泸州模拟)下列说法中正确的是(　C　)
A.机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象,这是由于它们都可以在真空中传播
B.变化的电场确定产生变化的磁场,变化的磁场确定产生变化的电场
C.电磁波是横波
D.麦克斯韦预言了电磁波的存在并通过试验进行了验证
解析:机械波不能在真空中传播,选项A错误;依据麦克斯韦电磁场理论,变化的电场确定产生磁场,但是不愿定产生变化的磁场,例如均匀变化的电场产生稳定的磁场,选项B错误;电磁波是由周期性变化的电场和周期性变化的磁场在空中传播形成的,电场和磁场的方向均与传播方向垂直,电磁波是横波,选项C正确;麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹首先通过试验进行了验证,选项D错误.
2.下述现象中不是由于全反射造成的是(　D　)
A.露水珠或喷泉的水珠,在阳光照射下格外光明
B.口渴的沙漠旅行者,往往会看到前方有一潭晶莹的池水,当他们喜出望外地奔向那潭池水时,池水却总是可望而不行及
C.用光导纤维传输光信号、图像信号
D.肥皂泡呈现彩色条纹
解析:水珠在阳光照射下格外光明及光导纤维都用到全反射;沙漠旅行者看到池水,是沙漠蜃景,也是全反射现象;肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象,故选D.
3.(2022年北京卷)一束单色光由空气射入玻璃,这束光的(　A　)
A.速度变慢,波长变短 B.速度不变,波长变短
C.频率增高,波长变长 D.频率不变,波长变长
解析:依据光的折射特点,在折射过程中频率不变,由公式v=,玻璃的折射率比空气的大,所以由空气进入玻璃时,速度变慢,由λ=可知光的波长变短,所以选项A正确.
4.(2022安徽合肥月考)一列沿着x轴正方向传播的横波,在t=2 s时刻的波形图如图(甲)所示,则图(乙)表示图(甲)中E、F、G、H四个质点中哪一质点的振动图像(　D　)

A.E点 B.F点 C.G点 D.H点
解析:由题图(乙)可知t=2 s时刻,该质点正在平衡位置且向下运动,依据同侧法由波沿着x轴正方向传播可推断出选项D正确.
　推断质点的振动方向和波的传播方向之间的关系时,常用的方法有质点先后带动法、同侧法、上下坡法等,处理该类问题时,明确两方向是解题的前提,机敏应用推断方法是关键.
5.(2021遂宁模拟)下列光学现象的说法中正确的是(　C　)
A.用光导纤维束传送图像信息,这是光的衍射的应用
B.太阳光通过三棱镜形成彩色光谱,这是光的干涉的结果
C.在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物,可使景象更清楚
D.透过平行于日光灯的窄缝看正常发光的日光灯时能观看到彩色条纹,这是光的色散现象
解析:用光导纤维束传送图像信息,这是光的全反射的应用,选项A错误;太阳光通过三棱镜形成彩色光谱,这是光的色散现象,是光的折射的结果,选项B错误;在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物,可减弱反射光,从而使景象更清楚,选项C正确;透过平行于日光灯的窄缝看正常发光的日光灯时能观看到彩色条纹,这是光的衍射现象,选项D错误.
6.如图所示,两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中,两者的AC面相互平行放置,由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入,通过两棱镜后变为从a、b两点射出的单色光,对于这两束单色光,下列说法正确的是(　B　)

A.从a、b两点射出的单色光不平行
B.从a、b两点射出的单色光仍平行,且平行于BC面
C.红光在玻璃中的传播速度比蓝光小
D.从a点射出的单色光为蓝光,从b点射出的单色光为红光
解析:等腰三棱镜如题图放置可认为是平行玻璃砖,不转变光的传播方向,选项A错误,B正确;红光频率低于蓝光,故红光传播速度大于蓝光,选项C错误;蓝光的折射率大,故b点应当是蓝光,选项D错误.
7.(2021青岛高三期末)一列简谐横波,沿x轴传播,在t=0时的波形图如图所示,若此波原点O处的质点经0.05 s第一次到达波峰,则(　AD　)

A.若波速为10 m/s,波向右传播
B.若波速为30 m/s,波向右传播
C.t=0.1 s时,x2=2 m处的质点确定在波峰位置
D.在波的传播过程中x1=1 m处的质点在波峰时,x2=2 m处的质点确定在波谷
解析:由题图知λ=2 m,若O处质点在t=0时刻沿y轴正向振动,则=0.05 s,T=0.2 s,v==10 m/s,波向右传播;若O处质点沿y轴负向振动,则T=0.05 s,T= s,v=30 m/s,波向左传播,选项A正确,B错误.由上述分析知t=0.1 s时,x2=2 m处质点确定处在平衡位置,选项C错.x1=1 m与x2=2 m处的两个质点在振动中步调总相反,选项D正确.
8.(2011年浙江卷)关于波动,下列说法正确的是(　BD　)
A.各种波均会发生偏振现象
B.用白光做单缝衍射与双缝干涉试验,均可看到彩色条纹
C.声波传播过程中,介质中质点的运动速度等于声波的传播速度
D.已知地震波的纵波波速大于横波波速,此性质可用于横波的预警
解析:只有横波才能发生偏振现象,选项A错误;用白光作光源,单缝衍射条纹和双缝干涉条纹均为彩色,选项B正确;声波传播过程中,介质中各质点的振动速度并不等于声波的传播速度,声波在介质中可认为匀速传播,而质点做变速运动,选项C错误;地震波的纵波传播速度大于横波的传播速度,纵波先到达地球表面,所以可以用于横波的预警,选项D正确.
9. (2021眉山模拟)如图所示,水下光源S向水面A点放射一束光线,折射光线分成a、b两束,则(　AD　)

A.a、b两束光相比较,a光的波动性较强
B.用同一双缝干涉试验装置分别以a、b光做试验,a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距
C.在水中a光的速度比b光的速度小
D.若保持入射点A位置不变,将入射光线顺时针旋转,则从水面上方观看,b光先消逝
解析:依据题意,从水中射向空气入射角相同时,b光偏折较大,所以其折射率较大,频率也较大,波长较短,a、b两束光相比较,a光的波动性较强,b光的粒子性较强,选项A正确;依据光的双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知,a光的波长较长,a光的干涉条纹间距较大,选项B错误;依据关系式v=c/n可知,a光在水中的折射率小,所以其光速较大,选项C错误;b光在水中的折射率较大,临界角较小,所以将入射光线顺时针旋转时,b光最先发生全反射现象,即b光最先消逝,选项D正确.
二、试验题(每小题10分,共20分)
10.单摆测定重力加速度的试验中,

(1)试验时用20分度的游标卡尺测量摆球直径,示数如图(甲)所示,该摆球的直径d=
　　　　mm. 
(2)接着测量了摆线的长度为l0,试验时用拉力传感器测得摆线的拉力F随时间t变化的图像如图(乙)所示,则重力加速度的表达式g=　　　　(用题目中的物理量表示). 
(3)某小组转变摆线长度l0,测量了多组数据.在进行数据处理时,甲同学把摆线长l0作为摆长,直接利用公式求出各组重力加速度值再求出平均值;乙同学作出T2l0图像后求出斜率,然后算出重力加速度.两同学处理数据的方法对结果的影响是:甲　　　　,乙　　　　(填“偏大”、“偏小”或“无影响”). 
解析:(1)从游标卡尺上读出摆球直径d=14.05 mm.
(2)由Ft图像知单摆周期T=4t0,摆长l=l0+,
依据T=2π知g=.
(3)实际摆长为l0+d,故甲同学测量结果偏小,而乙同学处理数据的方法对测量结果无影响.
答案:(1)14.05　(2)
(3)偏小　无影响
11.(2022年江苏卷)“测定玻璃的折射率”试验中,在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B,在另一侧再竖直插两个大头针C、D.在插入第四个大头针D时,要使它　　　　.如图是在白纸上留下的试验痕迹,其中直线a、a'是描在纸上的玻璃砖的两个边.依据该图可算得玻璃的折射率n=　　　　.(计算结果保留两位有效数字) 

解析:插入大头针D时要使大头针D拦住大头针C和大头针B、A的像.
连接AB延长交界面a于点O,连接CD延长交界面a'于点O',过O点作垂线FG,交a'于点F,连接OO',以O点为圆心、OO'长为半径画圆,交AB于E点,过E向GF作垂线EQ,并用毫米刻度尺测其长度,如图所示,依据n=可得n=≈1.8.

答案:拦住C及A、B的像　1.8(1.6~1.9都算对)
三、计算题(共44分)
12.(2022年山东卷)(14分)一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形如图所示,介质中质点P、Q分别位于x=2 m、x=4 m处.从t=0时刻开头计时,当t=15 s时质点Q刚好第4次到达波峰.

(1)求波速;
(2)写出质点P做简谐运动的表达式(不要求推导过程).
解析:(1)设简谐横波的波速为v,波长为λ,周期为T,
由图像知λ=4 m.
由题意知t=3T+T(4分)
v=(2分)
联立各式,代入数据得v=1 m/s(2分)
(2)质点P做简谐运动的表达式为
y=0.2sin(0.5πt) m.(6分)
答案:(1)1 m/s　(2)y=0.2sin(0.5πt) m
13.(14分)用氦氖激光器进行双缝干涉试验,已知使用的双缝间的距离d=0.1 mm,双缝到屏的距离L=6.0 m,测得屏上干涉条纹中亮纹的间距是3.8 cm,氦氖激光器发出的红光的波长λ是多少?假如把整个装置放入折射率是4/3的水中,这时屏上的条纹间距是多少?
解析:由条纹间距Δx、双缝间距d、双缝到屏的距离L及波长λ的关系,可测光波的波长,同理知道水的折射率,可计算该波在水中的波长,然后由Δx、d、L、λ的关系,可计算条纹间距.
由Δx=λ(4分)
可以得出红光的波长为
λ=Δx= m≈6.3×10-7 m.(4分)
激光器发出的红光的波长是6.3×10-7 m.
假如整个装置放入水中,激光器发出的红光在水中的波长为λ'== m≈4.7×10-7 m,(4分)
这时屏上条纹的间距是
Δx'=λ'= m≈2.8×10-2 m.(2分)
答案:6.3×10-7 m　2.8×10-2 m
　解答本题的关键是正确理解公式Δx=λ中各量的意义.
14.(2022年海南卷)(16分)一玻璃三棱镜,其横截面为等腰三角形,顶角θ为锐角,折射率为.现在横截面内有一光线从其左侧面上半部射入棱镜.不考虑棱镜内部的反射.若保持入射线在过入射点的法线的下方一侧(如图),且要求入射角为任何值的光线都会从棱镜的右侧面射出,则顶角θ可在什么范围内取值?

解析:设入射光线经玻璃折射时,入射角为i,折射角为r,射至棱镜右侧面的入射角为α.
依据折射定律有sin i=nsin r①(4分)
由几何关系得θ=α+r②(4分)
当i=0时,由①式知r=0,α有最大值αm(如图),

由②式得θ=αm③(4分)
同时αm应小于玻璃对空气的全反射临界角,
即sin αm<④(2分)
由①②③④式和题给条件可得,
棱镜顶角θ的取值范围为0<θ<45°.(2分)
答案:0<θ<45°
　解答本题时应做到:
(1)正确画出光路图;
(2)结合全反射的临界角查找临界条件.