高中物理人教版选修3-4 本册综合学业质量标准检测(B)

本册综合学业质量标准检测(B)
本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题　共40分)
一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)
1．(2020·北京市陈经纶中学高二下学期期中)惠更斯利用摆的等时性原理制成了第一座摆钟。如图甲所示为日常生活中我们能见到的一种摆钟，图乙所示为摆的结构示意图，圆盘固定在摆杆上，螺母可以沿摆杆上下移动。在甲地走时准确的摆钟移到乙地未做其他调整时摆动加快了，下列说法正确的是(　C　)
A．甲地的重力加速度较大，若要调准可将螺母适当向下移动
B．甲地的重力加速度较大，若要调准可将螺母适当向上移动
C．乙地的重力加速度较大，若要调准可将螺母适当向下移动
D．乙地的重力加速度较大，若要调准可将螺母适当向上移动
解析：由甲地到乙地摆动加快则说明周期变小，因T＝2π，则重力加速度变大，要使周期不变小，则应增加摆长，即将螺母适当向下移动。由上分析可知，ABD错误C正确。
2．(2020·山西大学附中高二下学期月考)下列说法正确的是(　B　)
A．在杨氏双缝干涉实验中，用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距相等的条纹
B．某人在水面上方观察水底同位置放置的红、黄、绿三盏灯时，看到绿灯距水面最近
C．照相机镜头前的增透膜、信号在光导纤维内的传播都是利用了光的全反射原理
D．电磁波与声波由空气进入水中时，电磁波波长不变，声波波长变长
解析：用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，不能发生干涉现象而会发生单缝衍射现象，条纹间距不相等，故A错误；光折射成像时，视深：h＝；水底同一深度并列红、黄、绿三盏灯时，绿光的折射率最大，故绿灯视深最浅，故B正确；拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片，是利用光的干涉现象，故C错误；电磁波由空气进入水中传播时，频率不变，波速变小，由公式v＝λf，知电磁波的波长变短。声波的波速变大，频率不变，波长变大，故D错误。
3．(2020·新疆昌吉回族自治州二中高二下学期期中)关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是 (　C　)
A．甲图中，沙漠中的“蜃景”现象是光的衍射现象引起的
B．乙图中，演示简谐运动的图象实验中，若匀速拉动木板的速度较大，则由图象测得简谐运动的周期较大
C．丙图中，可利用薄膜干涉检查样品的平整度
D．丁图中，由图可知当驱动力的频率f跟固有频率f0相差越大，振幅越大
解析：沙漠中的“蜃景”现象，是光的全反射现象引起的，故A错误；演示简谐运动的图象实验中，若匀速拉动木板的速度较大，会导致图象的横标变大，但对应的时间仍不变，简谐运动的周期与单摆的固有周期相同，故B错误；利用薄膜干涉，由薄层空气的两表面反射光，频率相同，从而进行相互叠加，达到检查样品的平整度的目的，故C正确；由图可知当驱动力的频率f跟固有频率f0相同时，才出现共振现象，振幅才最大，故D错误。
4．如下图所示，甲为沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波动图象，乙图为参与波动质点P的振动图象，则下列判断正确的是(　D　)
A．该波的传播速率为4 cm/s
B．该波的传播方向沿x轴正方向
C．经过0.5 s时间，质点P沿波的传播方向向前传播2 m
D．该波在传播过程中若遇到3 m的障碍物，能发生明显衍射现象
解析：由图知，波长λ＝4 m，周期T＝1 s，波速v＝＝4 m/s，A错；由乙图知，t＝0时，质点P向下振动，则由甲图知，波向x轴负向传播，B错；经0.5 s振点P完成半次全振动又回到平衡位置，C错；因障碍物长度小于波长，衍射现象比较明显，D对。
5．如图所示为单反照相机取景器的示意图，五边形ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC。光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出。若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是(计算结果可用三角函数表示)(　A　)
A．n＝　　　 B．n＝
C．n＝ D．n＝
解析：作图可知，α＝β＝γ，又α＋β＋α＋γ＝90°，可得入射角α＝22.5°，则折射率最小值n＝。
6．如图所示，甲、乙、丙、丁为用频闪照相机连续拍摄的四张在x轴上0～6 cm区间段简谐波的照片。已知波沿x轴传播，照相机频闪时间间隔相等且小于波的周期，第一张照片与第四张照片间隔为1 s，则由照片可知(　D　)
A．波的波长为6 m
B．波一定是沿＋x方向传播
C．波速一定是4 m/s
D．波可能是沿－x方向传播，且波速是9 m/s
解析：由图知，波长为λ＝4 m，故A错误；由于无法确定图中质点的振动方向，也就无法判断波的传播方向，故B错误；若波沿＋x轴传播，则得t＝1 s＝(n＋)T，波速v＝，联立得v＝(4n＋3)m/s，n＝0,1,2，…当n＝0时，v＝3 m/s；同理得，若波沿－x轴传播，v＝(4n＋1)m/s，n＝0,1,2，…当n＝2时，v＝9 m/s，故C错误，D正确。
7．将一单摆向左拉至水平标志线上，从静止释放，当摆球运动到最低点时，摆线碰到障碍物，摆球继续向右摆动。用频闪照相机拍到如图所示的单摆运动过程的频闪照片，以下说法正确的是(　AC　)
A．摆线碰到障碍物前后的摆长之比为9∶4
B．摆线碰到障碍物前后的摆长之比为3∶2
C．摆线经过最低点时，线速度不变，半径减小，摆线张力变大
D．摆线经过最低点时，角速度变大，半径减小，摆线张力不变
解析：由频闪照片可知摆线碰到障碍物前后的周期之比为3∶2，根据T＝2π，得摆线碰到障碍物前后的摆长之比9∶4，故A正确，B错误；摆球经过最低点时，线速度不变，半径减小，角速度变大，根据牛顿第二定律有：F－mg＝，得F＝mg＋m，摆线经过最低点时，半径减小，摆线张力变大。
8．(2020·贵州省贵阳市第一中学高三月考)如图所示，半圆柱形玻璃砖的圆心为O。一束复色光束以入射角i＝30°由玻璃砖内射向O点，折射后分为两束单色光束a、b。其中单色光束a的折射角恰为r＝45°，则下列说法正确的是(　CD　)
A．玻璃砖对单色光b的折射率应略小于
B．若光束从水中射向空气，则光束a的临界角比光束b的临界角小
C．光束a比光束b更容易发生衍射现象
D．在光的双缝干涉实验中，仅将入射光束由a改为b，则条纹间隔变窄
解析：根据折射定律有n＝可知，a的折射率为，由图可知，b的折射率大于a的折射率，故A错误；全反射临界角等于C，则有sinC＝，折射率越小，临界角越大，故B错误；光束a折射率小说明频率低，由c＝λf可知，a的波长较长，所以光束a比光束b更容易发生衍射现象，故C正确；在光的双缝干涉实验中，条纹间隔Δx＝λ，仅将入射光束由a改为b，则条纹间隔变窄，故D正确。
9．关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是(　BD　)
A．甲图中的海市蜃楼是光的色散现象引起的
B．乙图中的泊松亮斑说明光具有波动性
C．丙图中的波形是调频波
D．丁图中的实验表明：不论光源与观察者之间做怎样的相对运动，光速都是一样的
解析：海市蜃楼是光的全反射现象，故A错误；泊松亮斑是光射到不透明的小圆盘，屏上中心处出现亮斑，则说明光偏离直线传播，属于光的衍射，因此具有波动性，故B正确；调制有调幅与调频两种，图为调幅，故C错误；丁图是测量两垂直光的光速差值的一项著名的物理实验。但结果证明光速在不同惯性系和不同方向上都是相同的，由此确定了光速不变原理，故D正确，故选BD。
10．(2020·浙江省杭州西湖高中高二下学期检测)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(　BC　)
A．水对a光的折射率比b光的大
B．a光在水中的传播速度比b光的大
C．a光的频率比b光的小
D．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹比b光窄
解析：由照亮的区域知，a光的临界角较小，由临界角公式sinC＝知，a光的折射率小于b光的折射率，A错；由
n＝知a光在水中的传播速度大于b光，B对；a光的频率小于b光的频率，由λ＝知a光的波长长，所以双缝干涉中a光的干涉条纹比b光的宽，C正确，D错误。
第Ⅱ卷(非选择题　共60分)
二、填空题(共2小题，共14分。把答案直接填在横线上)
11．(6分)1849年，法国科学家斐索用如图所示的方法在地面上测出了光的速度。他采用的方法是：让光束从高速旋转的齿轮的齿缝正中央穿过，经镜面反射回来，调节齿轮的转速，使反射光束恰好通过相邻的另一个齿缝的正中央(即此过程齿轮只转动了一齿)，由此可测出光的传播速度。若齿轮每秒转动n周，齿轮半径为r，齿数为P，齿轮与镜子间距离为d，则齿轮的转动周期为____，每转动一齿的时间为____，斐索测定光速c的表达式为c＝__2nPd__。
解析：因为齿轮转速为n，所以齿轮转动的周期为T＝，
每转动一齿的时间为t＝，
t时间内光通过的距离为2d，
所以光速c＝＝2nPd。
12．(8分)(2020·重庆市北碚区高二下学期期末)现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图一所示的光具座上组装成双缝干涉实验装置，用以测量红光的波长。
(1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、__E、D、B__、A。
(2)本实验的实验步骤有：
①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；
③用米尺测量双缝到屏的距离；
④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。
在操作步骤②时还应注意__单缝和双缝的距离约为5～10_cm__和__单缝与双缝平行__。
(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图二甲所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时如图二乙中手轮上的示数为__13.870__mm，求得相邻亮纹的间距Δx为__2.310__mm。
(4)已知双缝间距d为2.0×10－4 m，测得双缝到屏的距离L为0.700 m，由计算公式λ＝____，求得所测红光波长为__660__nm。
解析：(1)为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝；由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、E、D、B、A。
(2)在操作步骤②时还应注意：单缝和双缝的距离约为5～10 cm，单缝和双缝平行；
(3)螺旋测微器固定刻度读数为13.5 mm，可动刻度读数为37.0×0.01 mm，两者相加为13.870 mm。
图1的读数为：2.320 mm，
所以Δx＝ mm＝2.310 mm；
(4)根据Δx＝λ，得：λ＝
＝＝6.6×10－7 m＝660 nm。
三、论述·计算题(共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(10分)如图是一列沿x正向传播的简谐横波在传播方向上相距3 m的两质点P和Q的振动图象，其实线是P点的振动图象，虚线是Q点的振动图象，若P质点离波源比Q质点近，则该波的最大波长是多少？若Q质点离波源比P点近，则该波的最大波长又是多少？
答案：4 m　12 m
解析：由同一时刻P、Q两点的位移，画出P、Q间的波形图。由图可知t＝0时，P在正向最大位移处，Q在平衡位置且向负向运动。若P质点离波源近，则P、Q间的波形如图1所示，有λ＝3，λ＝4 m；若Q质点离波源近，则P、Q间的波形如图2所示，则有λ＝3，λ＝12 m。
14．(11分)如图所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧状，一细束单色光由MN端面的中点垂直射入，恰好能在弧面EF上发生全反射，然后垂直PQ端面射出。
(1)求该玻璃棒的折射率。
(2)若将入射光向N端平移，当第一次射到弧面EF上时__能__(填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射。
答案：(1)
解析：(1)因为细束单色光由MN端面中点垂直射入，所以到达弧面EF界面时入射角为45°，又因为恰好发生全反射，所以45°为临界角C，由sinC＝可知，该玻璃棒的折射率n＝＝。
(2)若将入射光向N端平移，第一次射到弧面EF上的入射角将增大，即大于临界角45°，所以能发生全反射。
15．(12分)(2020·北京市昌平区高二下学期期末)如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线表示t＝0时刻的波形，虚线表示t＝0.2 s时刻的波形。
(1)该波的波长λ多大？该波的振幅A多大？
(2)如果该波的周期T大于0.2 s，波的速度是多大？
(3)如果该波的周期T小于0.2 s，波的速度是多大？
答案：(1)4 m　10 cm　(2)5 m/s　(3)(20n＋5)m/s(n＝0、1、2……)
解析：(1)由波形图可知波长λ＝4 m，振幅A＝10 cm
(2)如果波的周期T大于0.2 s，v＝＝＝5 m/s
(3)如果波的周期T小于0.2 s，v＝＝＝(20n＋5)m/s(n＝1、2、3……)
16．(13分)(2020·福建省漳州市高三期末)如图，平静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边P点正上方h1＝0.9 m的高度处，浮标Q离P点S1＝1.2 m远，PQ水平，鱼饵灯M在浮标正前方S2＝1.8 m处的水下，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，已知鱼饵灯离水面的深度 h2＝2.4 m，求：
(1)水的折射率n；
(2)若让鱼饵灯继续缓慢竖直下沉至恰好有光线从P处射出，则下沉距离Δh多大？(＝2.6)
答案：(1)　(2)0.2 m
解析：(1)设空气中和水中的角分别为i、γ
则有：sini＝　sinr＝
根据光的折射定律可知n＝，
联立并代入数据得：n＝
(2)当光线恰好从P处射出时，鱼饵灯与P点的连线和竖直方向夹角为临界角C
则有sinC＝，又sinC＝，得Δh＝－2.4 m≈0.2 m