河北省邯郸市大名中学2019-2020学年高二下学期第三次半月考物理试题 18页

大名一中8和9班开学测试物理试题（波+振动+光）2020.6.3‎ ‎（时间90分 满分100分 命题人：肖俊超）‎ 单项选择题(每题3分，共18分)‎ ‎1一列波在介质中向某一方向传播，下图为此波在某一时刻的波形图，并且此时振动还只发生在M、N之间，已知此波的周期为T，Q质点速度方向在波形图中是向下的，下面说法中正确的是(　　)‎ A．波源是M，由波源起振开始计时，P点已经振动时间T B．波源是N，由波源起振开始计时，P点已经振动时间3T/4‎ C．波源是N，由波源起振开始计时，P点已经振动时间T/4‎ D．波源是M，由波源起振开始计时，P点已经振动时间T/4‎ ‎2.呈水平状态的足够长弹性绳，右端在竖直方向上做周期为0.4 s的简谐振动，设t=0时右端开始向上振动，则在t=0.5 s时刻绳上的波形可能是图的哪种情况（ ）‎ ‎3某组同学用插针法测平行玻璃砖的折射率，记录下入射光线、折射光线、出射光线后，以入射点O为圆心画单位圆，用直尺测得有关线段的长度，如图所示．下面四个表达式中，正确地表达了折射率的关系式是(　　)‎ A．n＝ ‎ B．n＝ C．n＝ ‎ D．n＝ ‎4.如图所示，a、b两束光以不同的入射角由介质射向空气，结果折射角相同，下列说法正确的是(　　)‎ A．b在该介质中的折射率比a小，在介质中波速大于a光 B．若用b做单缝衍射实验，要比用a做中央亮条纹更宽 C．用a更易观测到泊松亮斑 D．做双缝干涉实验时，用a光比用b光两相邻亮条纹中心的距离更大 ‎5．一列波长大于3m的横波沿着x轴正方向传播，处在和的两质点A、B的振动图象如图所示，由此可知（ ）‎ A．波长为4m ‎ B．波速为2m/s C．3s末A、B两质点的位移相同 ‎ D．1s末A点的速度大于B点的速度 ‎6.如图所示，将可视为质点的小物块用轻弹簧悬挂于拉力传感器上，拉力传感器固定于天花板上，将小物块托起一定高度后释放，拉力传感器记录了弹簧拉力F随时间t变化的关系如图所示。以下说法正确的是 （ ）‎ A．t0时刻弹簧弹性势能最大 ‎ B．2t0站时刻弹簧弹性势能最大 C．时刻弹簧弹力的功率为0 ‎ D．时刻物体处于超重状态 多项选择题（每题4分，选不全得2分，共32分）‎ ‎7．简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向由a到b传播，波速为v。若某时刻在波的传播方向上，位于平衡位置的两质点a、b相距为s，a、b之间只存在一个波谷，则从该时刻开始计时，质点a第一次到达波谷的时刻可能是（ ）‎ A．‎3s‎2v B．‎3s‎4v C．s‎6v D．s‎4v ‎ ‎8.如图中，一玻璃柱体的横截面为半圆形．细的单色光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心)，产生反射光束1和折射光束2.已知玻璃折射率为，入射角为45°(相应的折射角为24°)，现保持入射光不变，将半圆柱绕O点在图示平面内顺时针转过15°，如图中虚线所示，则(　　) ‎ A．光束1转过15°‎ B．光束1转过30°‎ C．光束2转过的角度小于15°‎ D．光束2转过的角度大于15°‎ ‎9.如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射向一上、下表面平行且足够大的厚玻璃平面镜的上表面，得到三束光I、II、III，则（　　）‎ A．增大α角且α≤，光束II、III会靠近光束I B．玻璃对光束III的折射率大于对光束II的折射率 C．减小α角且α＞，光束III可能会由于全反射而从上表面消失 D．光束III比光束II更容易发生明显衍射 ‎10如图所示为一横截面为直角三角形的玻璃棱镜，其中，点在边上，、间距为，。一条光线平行于边从点射入棱镜，光线垂直边射出，已知真空中的光速为，则（　　）‎ A．玻璃对光线的折射率为 B．光线在棱镜中传播的路程为 C．光线在棱镜中传播的时间为 D．光线在棱镜中传播的时间为 ‎11．如图所示，在x轴上传播的一列简谐横波，实线表示t＝0时刻的波形图，虚线表示在t＝0.2s时刻的波形图。已知该波的波速是80m/s，则下列说法正确的是（　　）‎ A．波长是10m B．周期是0.15 s C．波可能沿x轴正方向传播 D．t＝0时，x＝4m处的质点速度沿y轴负方向 ‎12图1是一列沿x轴传播的简谐横波在t=0.4s时刻的波形图．若d位置的质点比a位置的质点晚0.6s起振，图2表示位置在a、d之间的某质点P的振动图象，且图1、图2的计时起点相同．则 A．该波沿x轴负方向传播 B．该波的周期为0.8s C．质点P位于b、c之间 D．质点P位于a、b之间 ‎13．一列向右传播的简谐横波，当波传到处的P点时开始计时，该时刻波形如图所示，时，观察到质点P第三次到达波峰位置，下列说法正确的是 A．波速为 B．经1.4s质点P运动的路程为70cm C．时，处的质点Q第三次到达波谷 D．与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率一定为2.5HZ ‎14．一简谐振子沿x轴振动，平衡位置在坐标原点．时刻振子的位移；时刻；时刻．该振子的振幅和周期可能为（ ） ‎ A．0.1 m， B．0.1 m, 8s C．0.2 m， D．0.2 m，8s 实验题（14分每空1分）‎ ‎15‎ ‎①用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，O为玻璃截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，如图所示的四个图中P1、P2、P3和P4是四个学生实验插针的结果．‎ ‎(1)在这四个图中肯定把针插错了的是________．‎ ‎(2)在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是______． ‎ ‎②)乙、丙、丁三位同学在纸上画出的界面ab、cd与玻璃砖位置分别如下图所示，其中乙同学画边界cd时没有紧靠玻璃砖，丙同学采用的是梯形玻璃砖，丁同学画好边界后不慎触碰玻璃砖使其略有平移。他们的其他操作均正确，且均以ab、cd为界面画光路图；‎ 则三位同学测得的折射率与真实值相比：乙同学________，两同学_______，丁同学_______（均选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。‎ ‎③空中有一只小鸟，距水面3 m，其正下方距水面4 m深处的水中有一条鱼．已知水的折射率为4/3，则鸟看水中的鱼离它有多远___________________鱼看天上的鸟离它有多高_______________‎ ‎④某一摆钟的摆长未知, 若将摆锤向上移动△ m, 发现摆钟每分钟快了t s, 求摆钟原来的摆长为_______‎ ‎⑤一个水平弹簧振子的固有频率是3Hz，要使它在振动中产生的最大加速度能达到5 m／s2，它振动的振幅A=_____cm.‎ ‎16某同学做“用单摆测重力加速度”实验。‎ ‎①用游标卡尺测量摆球直径d ‎②在小钢球某次通过平衡位置时开始计时，并将这次通过平衡位置时记为0，数出以后小钢球通过平衡位置的次数为n，用停表记下所用的时间为t。请用上面的测量数据计算重力加速度的表达式为g=____________。‎ 在测量摆长后，测量周期时，摆球振动过程中悬点处摆线的固定出现松动，摆长略微变长，这将会导致所测重力加速度的数值______。(选填“偏大”“偏小”或“不变”)‎ ‎③理论上测出多组单摆的摆长l和运动周期T，作出T2－l图象，T2－l图象是一条过坐标原点的直线，某同学根据实验数据作出的图象如图 造成图象不过坐标原点的原因可能是________。‎ 由图象求出的重力加速度g=________m/s2(取π2=9.87)，测量值相比真实值________。（选填“偏大”“偏小”或“不变”)）‎ 计算题（共35分）‎ ‎17（8分）一列波速为20m/s的简谐波沿轴正方向传播, 在某一时刻波的图像如图所示. 试据此分别画出质点a、b ‎(1) 从这个时刻起的振动图像;‎ ‎(2) 从这个时刻以后1/4周期时起的振动图像.‎ ‎18..（8分）一块用折射率的玻璃制作的透明体，其横截面如图所示，ab是一半径为R的圆弧，ac边与bc边垂直，，当一束平行光线垂直照射到ac边时点没有光线射入部分和bc部分的外表面只有一部分是亮的，而其余是暗的，求：‎ 部分的外表面是亮的部分的弧长；‎ 部分的外表面是亮的部分的长度．‎ ‎19（8分）一直桶状容器的高为21，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示．容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料．在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率．‎ ‎20．（12分）如图所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，虚线是这列波在t＝0．2 s时刻的波形图。求：‎ ‎（1）该波的周期；‎ ‎（2）若该波的波速是0．8m/s，则波的传播方向如何?‎ 参考答案：‎ 计算题 单选 ‎1D ‎2‎ ‎3D ‎4 D ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎【答案】：D ‎【解析】：根据题述可画出M、N之间的波形，由波形图知M、N之间距离等于(+n)λ，解得可能波长λ=‎8‎‎3+4n m，可能波的周期T=λv=‎4‎‎3+4n ‎s，由于该波的周期大于1s，所以T=‎‎4‎‎3‎s，选项A错误；质点振动速度与波传播速度不是一个概念，在t=‎‎1‎‎2‎s时，N的速度不一定为2m/s，选项B错误；波传播过程中，介质的质点只在平衡为主附近振动，不向前迁移，选项C错误；从t=‎‎1‎‎3‎s到t=‎‎2‎‎3‎s，M从最大位移处向平衡位置运动，速度增大，M的动能逐渐增大，选项D正确。‎ ‎12‎ ‎【解析】根据题述可画出质点a，b之间的可能波形如下图所示。‎ 对于图1，a，b之间为λ/4+λ/12=0.4m，解得λ=1.2m，此波的周期可能为T=λ/v=0.6s，选项A正确；对于图2，a、b之间为λ/2+λ/6=0.4m，解得λ=0.6m，此波的周期可能为T=λ/v=0.3s，‎ 选项B错误；对于图1，质点B向上振动，从此时刻起经过0.5s，波向前传播‎5λ‎6‎‎=1.0m，b点运动到波谷位置，选项C正确；对于图2，质点b向下振动，从此时刻起经过0.5s，波向前传播‎5λ‎3‎‎=1.0m，b点运动到波峰位置，选项D正确；‎ ‎13‎ ‎14CD ‎15 ①1.5T ②0.27‎ ‎16 13.8；0.049‎ ‎17分析与解答：‎ ‎　　这是一个连接体问题，如果两物块振动中不发生相对滑动，使A振动的回复力是B给的静摩擦力，使B振动的回复力是A给B的静摩擦力与弹簧弹力的合力，要使两物块无相对滑动，A受回复力大小不得超过。设最大振幅为，当时，A、B受力如图9，此时两物块加速度最大，设为，根据牛顿第二定律可得 ‎　　‎ ‎　　‎ ‎　　而 ‎　　由以上三式解得 ‎　　‎ ‎　　（2）设简谐运动方程为 ‎　　‎ ‎　　根据题意，t=0时，，所以 ‎　　所以，‎ ‎　　简谐运动的圆频率，而，所以 ‎　　把值代入可得简谐运动方程 ‎18‎ 证：如图7所示，设弹簧原长为，劲度系数为，挂上物体后弹簧伸长的长度为，O是物体的平衡位置，平衡时物体受弹簧拉力和重力G，根据物体平衡条件可得：‎ ‎　　‎ ‎　　把物体从平衡位置竖直向拉开一段距离后释放，物体将在竖直方向振动，取竖直向下为位移正方向，物体经过任意位置P时位移为x，`此时物体受重力G、弹簧的作用力则物体受回复力 ‎　　‎ ‎　　由于，所以 ‎　　‎ 结果满足物体做简谐运动的条件，所以物体的振动是简谐运动，并求得。‎ ‎19‎ ‎【解析】：由A、B两点振动图像可知，该波的振动周期 T=4×‎10‎‎-3‎s （1分）‎ 若波由A向B传播， d=nλ‎1‎+‎3‎‎4‎λ‎1‎=1.5m （1分）‎ 又λ>1m 所以λ‎1‎‎=‎4×1.5‎‎3‎=2m （1分）‎ 传播速度v‎1‎‎=λ‎1‎T=‎2‎‎4×‎‎10‎‎-3‎=500m/s （1分）‎ 若波由B向A传播， d=nλ‎2‎+‎3‎‎4‎λ‎2‎=1.5m （1分）‎ 又λ>1m 所以λ‎2‎‎=‎6‎‎1+4n=6m （1分）‎ 或λ‎2‎‎’‎‎=1.2m （1分）‎ 传播速度v‎2‎‎=λ‎2‎T=1500m/s （1分）‎ 或v‎2‎‎’‎‎=λ‎2‎‎’‎T=300m/s ‎20‎ ‎(1) 距A点1米处的质点在先经过左边的A波路程为 s‎1‎‎=2×4cm=8cm‎。‎ ‎ B波22秒传播的距离为：x=vt=22m；‎ B波的波长λ=vTB=2m B 波已经传播过距A点1米处的质点Δx=3m；经过此点1.5个波长，故次点又振动的路程为s‎2‎‎=6×20cm=120cm；‎ 距A点1米处的质点，在t=1到t=20s内经过的路程s=s‎1‎+s‎2‎=12.8m ‎(2)16 s内两列波相对运动的长度为：Δ l＝lA＋lB－d＝2vt－d＝12 m， ‎ A波宽度为a＝＝v＝0.2 m.；B波波长为λB＝vTB＝2 m，n=ΔlλB=6‎;可知A波经过了6个波峰． ‎ 思考题 ‎2答案 相应于声频f=136Hz的声波的波长是v=λf=2.5m 式中v=340m/s是空气中的声速。在右图中，O是AB的中点，P是OB上任一点。将S‎1‎P‎-‎S‎2‎P表示为S‎1‎P‎-S‎2‎P=kλ‎2‎，式中k是实数，当k=0,2,4⋯⋯‎时，从两个喇叭来的声波因干涉而加强；当k=1,3,5⋯⋯‎ 时，从两个喇叭来的声波因干涉而相消。由此可知，O是干涉加强点；对于B点，S‎1‎B‎-S‎2‎B=20m-15m=5m=4∙‎λ‎2‎，所以，B点也是干涉加强点。因而O、B之间有两个干涉相消点，由对称性可知，AB上有四个干涉相消点。‎