浙江专版2021年高考物理一轮复习单元评估检测十选修3_4含解析 11页

单元评估检测(十)　选修3-4‎ ‎(90分钟　100分)‎ 一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分)‎ ‎1.(多选)下列说法正确的是 (　　)‎ A.X射线在工业上可以用来检查金属零件内部的缺陷 B.双缝干涉实验中,若仅将入射光由紫光改为红光,则条纹间距一定变大 C.水中的气泡,看起来特别明亮,是因为光线从气泡中射向水中时,一部分光在界面上发生全反射 D.泊松亮斑是光的衍射现象 ‎【解析】选A、B、D。由于X射线具有较强的穿透能力,在工业上,通常利用X射线检查金属零件内部的缺陷,故A正确;双缝干涉实验中,根据Δx=λ,可知条纹间距与光的波长成正比,红光的波长比紫光的波长长,若仅将入射光由紫光改为红光,则条纹间距一定变大,故B正确;水中的气泡,看起来特别明亮,是因为光线从水射向气泡时,一部分光在界面上发生了全反射,故C错误;泊松亮斑是光的衍射现象,故D正确。所以A、B、D正确,C错误。‎ ‎2.(多选)简谐运动的振动图线可用下述方法画出:如图甲所示,在弹簧振子的小球上安装一支绘图笔P,让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动,笔P在纸带上画出的就是小球的振动图象。取振子水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移正方向,纸带运动的距离代表时间,得到的振动图线如图乙所示。则下列说法正确的是 (　　)‎ A.弹簧振子的周期为4 s B.弹簧振子的振幅为10 cm C.t=17 s时振子相对平衡位置的位移是10 cm D.2.5 s时振子正在向x轴正方向运动 ‎【解析】选A、B。由题图知,弹簧振子的周期为T=4 s,振幅为10 cm,选项A、B正确;由周期性知,t=17 s时振子相对平衡位置的位移与t=1 s时振子相对平衡位置的位移相同,均为0,选项 - 11 -‎ C错误;x-t图象的斜率表示速度,斜率的正负表示速度的方向,则2.5 s时振子的速度为负,正在向x轴负方向运动,选项D错误。‎ ‎3.(多选)(2019·衢州模拟)如图所示为某一沿x轴正向传播的一列简谐波在某一时刻的波形图,若其波速为200 m/s,则下列说法中正确的是 (　　)‎ A.从图示时刻开始,经0.01 s后,质点a通过的路程为0.8 m B.从图示时刻后的一小段时间里质点b的加速度将减小 C.若此波遇到另一列波并发生稳定的干涉现象,则另一列波的频率为50 Hz D.若该波传播中遇到宽约4 m的障碍物,能发生明显的衍射现象 ‎【解析】选C、D。波长λ=4 m,则T== s=0.02 s,则t=0.01 s=T,则经 ‎0.01 s后,质点a通过的路程s=2A=0.4 m;波沿x轴正方向传播,根据上下坡法,知图示时刻b质点沿y轴负方向振动,加速度增大;该波的频率为f==50 Hz,若发生稳定的干涉现象,则遇到波的频率也应为50 Hz。该波的波长为4 m,若该波发生明显的衍射,则波遇到的障碍物或孔的尺寸比4 m小,或与4 m相当。‎ ‎4.(多选)(2019·嘉兴模拟)图(a)为一列简谐横波在t=2 s时的波形图,图(b)为媒质中平衡位置在x=1.5 m处的质点的振动图象,P是平衡位置为x=2 m的质点。下列说法正确的是 (　　)‎ A.波速为0.5 m/s B.波的传播方向向右 C.0～2 s时间内,P运动的路程为8 cm D.0～2 s时间内,P向y轴正方向运动 - 11 -‎ ‎【解析】选A、C。由图(a)可知,波长λ=2 m,由图(b)可知周期T=4 s,则波速v==0.5 m/s,A正确。t=2 s时,x=1.5 m处的质点振动方向向下,则波向左传播,B错。0～2 s时间内P质点运动的路程xP=×4A=8 cm,C项正确。0～2 s内P质点向y轴负方向运动,D项错。‎ ‎5.如图所示,光源S从水面下向空气斜射一束复色光,在A点分成a、b两束,则下列说法正确的是 (　　)‎ A.在水中a光折射率大于b光 B.在水中a光的速度大于b光 C.a、b光由水中射向空气发生全反射时,a光的临界角较小 D.分别用a、b光在同一装置上做双缝干涉实验,a光产生的干涉条纹间距小于b光 ‎【解析】选B。由题意可知,两束光的入射角i相同,折射角raλb,根据公式Δx=λ,则知a光的干涉条纹间距大于b光的,故D错误。‎ ‎6.(多选)(2019·浙江4月选考真题)图1为一列简谐横波在t=0时刻的波形图,P、Q为介质中的两个质点,图2为质点P的振动图象,则 (　　)‎ A.t=0.2 s时,质点Q沿y轴负方向运动 B.0～0.3 s内,质点Q运动的路程为0.3 m C.t=0.5 s时,质点Q的加速度小于质点P的加速度 - 11 -‎ D.t=0.7 s时,质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离 ‎【解析】选C、D。由振动图象可知T=0.4 s,t=0时刻质点P向上振动,可知波沿x轴负向传播,则t=0.2 s=0.5T时,质点Q沿y轴正方向运动,选项A错误;0.3 s ‎=T,因质点Q在开始时不是从平衡位置或者最高点(或最低点)开始振动,可知0～0.3 s内,质点Q运动的路程不等于×4A=3A=0.3 m,选项B错误;t=0.5 s=1T时,质点P到达最高点,而质点Q经过平衡位置向下运动还没有到最低点,则质点Q的加速度小于质点P的加速度,选项C正确;t=0.7 s=1T时,质点P到达波谷位置而质点Q还没到达波峰位置,则质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离,选项D正确。‎ ‎7.(多选)(2016·浙江10月选考真题)用a、b两种不同波长的光,先后用同一装置做双缝干涉实验,得到两种干涉条纹,其中a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距,则 (　　)‎ A.a光的波长大于b光的波长 B.a光的频率大于b光的频率 C.在玻璃中,a光的速度等于b光的速度 D.从玻璃射向空气发生全反射时,a光的临界角大于b光的临界角 ‎【解析】选A、D。根据双缝干涉的条纹间距Δx= 可知,同一实验装置,间隔越大,说明波长越长,即频率越小。根据题意,a光的波长长,所以A正确,B错误。频率越小,介质对它的折射率越小,根据n=可知,在介质中的传播速度越大,即a光在介质中的传播速度大,所以C错误。根据sinC=可知,介质的折射率越小,则全反射的临界角越大,所以a光的全反射临界角大,选项D正确。‎ ‎8.(多选)如图是一段拉伸速度不均匀而形成的不合格光纤产品,呈圆台形。一单色光射到上边界O点并射出光纤,进入真空中时,入射角为30°,折射角为53°‎ ‎(sin 53°=0.8),则 (　　)‎ - 11 -‎ A.此光纤的折射率为0.625‎ B.该单色光在光纤中的传播速度为1.875×108 m/s C.增大单色光在O点的入射角可以提高光能传输效率 D.同一单色光在此光纤内的全反射临界角比在圆柱形光纤中大 ‎【解析】选B、C。单色光的折射率n==1.6,A错误;光在介质中的速度大小为v==1.875×108 m/s,B对;如果要提高光的传输效率,就要减小光的折射,应增大单色光在O点的入射角,C正确;全反射临界角由折射率和介质决定,入射光和光纤材料不变,只有形状发生改变时,全反射临界角保持不变,D错误。‎ ‎9.(多选)如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波,实线为t=0时刻的波形图,虚线为t=0.6 s时的波形图,波的周期T>0.6 s,则 (　　)‎ A.波的周期为0.8 s B.在t=0.9 s时,P点沿y轴正方向运动 C.经过0.4 s,P点经过的路程为0.4 m D.在t=0.2 s时,Q点到达平衡位置 ‎【解析】选A、C。由题,简谐横波沿x轴负方向传播,波的周期T>0.6 s,则知t=T,解得T=0.8 s,故A正确;t=0.6 s时,P点处于波峰,再经过0.3 s即T,P质点在平衡位置下方,即沿y轴向下运动,故B错误;经过0.4 s即半个周期,质点P经过的路程为2A,即0.4 m,故C正确;从t=0经过0.2 s,即四分之一周期,由“平移法”可知,Q质点位于平衡位置下方,故D错误。‎ ‎10.(多选)(2019·杭州模拟)一列简谐横波在t=0时刻的波形图如图实线所示,从此刻起,经0.2 s波形图如图虚线所示,若波传播的速度为5 m/s,则 (　　)‎ - 11 -‎ A.这列波沿x轴正方向传播 B.t=0时刻质点a沿y轴正方向运动 C.若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象,则该波所遇到的简谐横波频率为1.25 Hz D.x=2 m处的质点的位移表达式为y=0.4sin(2.5πt+π)(m)‎ ‎【解析】选C、D。由图可知波长λ=4 m,经0.2 s向前传播的距离s=vt=1 m=λ,可知波沿x轴负方向传播,则t=0时刻质点a沿y轴负方向运动,A、B项错误。由v=λf,得f==1.25 Hz,由发生稳定的干涉现象的条件可知,C项正确。由y=Asin(ωt+φ0),可知x=2 m处的质点的位移表达式为y=0.4sin(2.5πt+‎ π)(m),D项正确。‎ 二、实验题(本题共2小题,共14分)‎ ‎11.(6分)(1)在用双缝干涉测光的波长的实验中,所用实验装置如图甲所示。‎ ‎①转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮条纹,手轮的读数如图甲所示。继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第10条亮条纹,手轮的读数如图乙所示。则相邻两亮条纹的间距是________mm。 ‎ ‎②如果用上述装置测量氦氖激光器发出激光的波长,则图中除了白炽灯换成激光发射器以外,其他不必要的器材有____________________。 ‎ ‎(2)“测定玻璃的折射率”实验中,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__。 ‎ - 11 -‎ 如图是在白纸上留下的实验痕迹,其中直线a、a′是描在纸上的玻璃砖的两个边。根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】(1)第1条亮条纹对应的螺旋测微器读数为0 mm+0.01×4.5 mm=0.045 mm;第10条亮条纹对应的螺旋测微器读数为14.5 mm+0.01×3.5 mm=14.535 mm,故相邻亮条纹之间的距离为Δx= mm≈1.610 mm。由于激光是单色的相干光源,所以不需要单缝和滤光片。‎ ‎(2)插第四个大头针D时,应使它挡住C及A、B的像。连接A、B并延长交直线a于一点O,连接C、D并延长交直线a′于一点O′,连接OO′。‎ 以O为圆心,作辅助圆交AB于E,交OO′于G,分别过E、G作法线的垂线,垂足为F、H。‎ 用刻度尺量出EF、GH的长度,则折射率n==1.8。‎ 答案:(1)①1.610　②滤光片和单缝　(2)挡住C及A、B的像　1.8(1.6～1.9都算对)‎ ‎12.(8分)某同学利用单摆测定当地的重力加速度,实验装置如图甲所示。 ‎ ‎(1)在测量单摆的周期时,他用秒表记下了单摆做50次全振动的时间,如图乙所示,秒表的读数为________ s。 ‎ ‎(2)该同学经测量得到5组摆长L和对应的周期T,画出L-T2图线,然后在图线上选取A、B两个点,坐标如图丙所示。则当地重力加速度的表达式g=___________‎ ‎(用LA、LB、TA和TB表示)。 ‎ - 11 -‎ ‎(3)处理完数据后,该同学发现在计算摆长时误将摆球直径当成半径代入计算,即L=l+d,这样________(选填“影响”或“不影响”)重力加速度的计算。 ‎ ‎(4)该同学做完实验后,为使重力加速度的测量结果更加准确,他认为:‎ A.在摆球运动的过程中,必须保证悬点固定 B.摆线偏离平衡位置的角度不能太大 C.用精度更高的游标卡尺测量摆球的直径 D.测量周期时应该从摆球运动到最高点时开始计时 其中合理的有________。 ‎ ‎【解析】(1)秒表的小盘读数为90 s,大盘读数为5.2 s,则秒表的读数为95.2 s。‎ ‎(2)根据单摆周期公式:T=2π,解得:L=,可知图线的斜率:k==,‎ 解得:g=4π2。‎ ‎(3)若计算摆长时误将摆球直径当成半径代入计算,即L=l+d,而其他测量、计算均无误,也不考虑实验误差,T2-L图象的斜率不变,所测重力加速度g不变,即不影响重力加速度的计算。‎ ‎(4)实验时保证悬点固定,防止摆线松动带来摆长的变化,故A正确;摆线偏离平衡位置的角度不能太大,故B正确;测量摆球的直径不需要精度更高的游标卡尺,故C错误;测量周期应从摆球经过平衡位置时开始计时,故D错误。所以A、B正确,C、D错误。‎ 答案:(1)95.2　(2)　(3)不影响 ‎(4)A、B 三、计算题(本题共4小题,共36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)‎ ‎13.(8分)(2018·全国卷Ⅲ)如图,某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“•”(图中O点),然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上,小标记位于AC边上。D位于AB边上,过D点作AC边的垂线交AC于F。该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察,恰好可以看到小标记的像;过O点作AB边的垂线交直线DF于E;DE=2 cm,EF=1 cm。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射)‎ - 11 -‎ ‎【解析】作出光路如图所示 据折射定律n= (2分)‎ 由于DE=2 cm,∠FDA=30°,因此EH=1 cm, (2分)‎ 则据几何关系可知OD∥BC, (2分)‎ 因此β=30°,θ=60°,解得三棱镜的折射率 n=。 (2分)‎ 答案:‎ ‎14.(8分)一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱,如图为过轴线的截面图,调整入射角α,光线恰好在水和空气的界面上发生全反射,已知水的折射率为,求sin α的值。‎ ‎【解析】当光线在水面发生全反射时有:‎ sin C= (2分)‎ 当光线从左侧射入时,由折射定律有 ‎=n (3分)‎ 联立这两式代入数据可得sin α=。 (3分)‎ - 11 -‎ 答案:‎ ‎15.(10分)(2018·全国卷Ⅰ)一列简谐横波在t= s时的波形图如图甲所示,P、Q是介质中的两个质点。图乙是质点Q的振动图象。求: ‎ ‎(1)波速及波的传播方向。‎ ‎(2)质点Q的平衡位置的x坐标。‎ ‎【解析】(1)由图甲可以看出,该波的波长为λ=36 cm　 ①(1分)‎ 由图乙可以看出,周期为T=2 s　 ②(1分)‎ 波速为v==0.18 m/s　 ③(1分)‎ 由图乙知,当t= s时,Q点向上运动,结合图甲可得,波沿x轴负方向传播。 (1分)‎ ‎(2)设质点P、Q平衡位置的x坐标分别为xP、xQ。由图甲知,x=0处y=-=Asin(-30°),因此xP=λ=3 cm　 ④(2分)‎ 由图乙知,在t=0时Q点处于平衡位置,经Δt= s,其振动状态向x轴负方向传播至P点处,由此及③式有xQ-xP=vΔt=6 cm⑤(2分)‎ 由④⑤式得,质点Q的平衡位置的x坐标为 xQ=9 cm　 ⑥(2分)‎ 答案:(1)0.18 m/s　波沿x轴负方向传播 ‎(2)9 cm ‎16.(10分)如图所示,实线表示一列横波在某时刻的波形图线,虚线是经过0.2 s时的波形图线。‎ - 11 -‎ ‎(1)若波向左传播,求它在这段时间内传播的距离。‎ ‎(2)若波向右传播,求它的最大周期。‎ ‎(3)若波的传播速度为115 m/s,试判断波的传播方向。‎ ‎【解析】由波的图象可知,波长λ=4 m。 (1分)‎ ‎(1)波在空间上具有周期性,向左传播的可能距离:Δx=3+nλ=(4n+3) m(2分)‎ ‎(2)若波向右传播时,传播的可能距离为 Δx=1+nλ=+nλ (1分)‎ 由波的时空周期性,可知波传播Δx的距离需时间Δt=+nT (2分)‎ T=　(n=0,1,2,3…) (1分)‎ 当n=0时,周期有最大值 Tm=4Δt=0.8 s(1分)‎ ‎(3)当v=115 m/s时,波在0.2 s时间内传播的距离为 Δx=v·Δt=23.0 m=λ=5λ+λ (2分)‎ 可知波沿x轴负方向传播 答案:(1)(4n+3) m　(2)0.8 s ‎(3)沿x轴负方向传播 - 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