2018-2019年高中物理人教版《选修3-4》《第十四章 电磁波》《第四节 电磁波与信息化社会》综合测试4解析

2018-2019年高中物理人教版《选修3-4》《第十四章电磁波》《第四节电磁波与信息化社会》综合测试试卷【4】含答案
考点及解析
班级:___________ 姓名：___________ 分数：___________
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
一、选择题
1.光从介质1通过两种介质的交界面进入介质2的光路如图所示。

下列论述：①光在介质1
中的传播速度较大；②光在介质2中的传播速度较大；③光从介质1射向两种介质的交界
面时，可能发生全反射现象；④光从介质2射向两种介质的交界面时，可能发生全反射现象。

其中正确的是
A．只有①③正确B．只有①④正确
C．只有②③正确D．只有②④正确
【答案】B
【解析】
试题分析：光从介质1进入介质2的光路如图，入射角大于折射角，即从光疏介质入射到光
密介质，所以光线在介质1中传播速度较大，①对②错。

光线从光密到光疏介质可能发生
全反射即从介质2到介质1，③错④对，对照选项B对。

考点：光的折射全反射
2.如图13－7－10所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否水平的装置，所用的单色光
是用普通光源加滤光片产生的．检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线
叠加而成的()
图13－7－10
A．a的上表面和b的下表面
B．a的上表面和b的上表面
C．a的下表面和b的上表面
D．a的下表面和b的下表面
【答案】C
【解析】因为光波的波长很短，所以，只有利用很薄的介质膜才能观察到明显的干涉条
纹．该题是利用标准样板和厚玻璃板间极薄的空气薄层上、下表面的反射光发生干涉，来对
玻璃板上表面的平整度进行检验的．空气薄层的上、下表面就是a的下表面和b的上表面
思路分析：根据薄膜干涉的成因，光在薄膜的内外表面发生的发射光线相遇相互叠加的效果，此题是光在空气薄膜的上下表面发生的反射。

试题点评：考查薄膜干涉的成因
3.下图中给出某一时刻t的平面简谐波的图象和x=1.0m处的质元的振动图象，关于这列波的
波速v、传播方向和时刻t可能是
A．v=1.0m/s，t=0
B．v=1.0m/s，t=6s
C．t=3s，波向x正方向传播
D．t=5s，波向x正方向传播
【答案】D
【解析】本题考查的是对振动图像和波动图像的理解问题。

有图像可知：周期，
波长，振幅，，x=1.0m处的质元的振动图象看出t=0和t=6s时该
质元应在平衡位置，而波形图上该质点并未在平衡位置，故AB错误，t=3s时该质元在正的
最大位移处，显然波形图上不是这样，C错误，t=5s时，该质元朝平衡位置运动，再看波形
图如果波向右传播恰好满足这个条件；故D正确；
4.如图8所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传到x=5m的M点时开始计时，已知
P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4s，下面说法中正确的是（）
A．质点Q（x=9m，图中未画出）经过0.5s第一次到达波谷
B．质点P在0.1s内沿波传播方向的位移为1m
C．若在Q（x=9m，图中未画出）处放一接收器，接到的波的频率
小于2.5Hz
D．若该波传播中遇到宽约3m的障碍物能发生明显的衍射现象
【答案】AD
【解析】P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4s，可见周期为0.4s，波长为4m，波速为
10m/s，波从4m的质点传播到Q经历时间为5m/v=0.5s，B对；波的频率为2.5Hz，C错；根
据发生明显衍射的条件可知D对；
5.医学上，光导纤维可以制成内窥镜，用来检查人体胃、肠、气管等器官的内部。

内窥镜有
两组光导纤维，一组用来把光输送到人体内部，另一组用来进行观察。

光在光导纤维中的传
输利用了（）
A．光的折射B．光的衍射C．光的干涉D．光的全反射
【答案】D
【解析】光在光导纤维中的传输利用了光的全反射，D对；
6.一列沿x轴正方向传播的横波，在t=0时刻的波形如图甲所示。

图甲中某质点的振动图象
如图乙所示。

由图可知
A．图甲所示时刻质点L正沿y轴负方向
B．图乙所示t=2s时刻该质点正沿y轴正方向振动
C．图乙可能是质点L的振动图象
D．图乙可能是质点N的振动图象
【答案】C
【解析】略
7.如图，轻质弹簧一端固定一端自由, 置于光滑水平面上, 一物体以速度v匀速向左, 从它接触
弹簧开始到把弹簧压缩到最短的过程中（不超过弹簧的弹性限度），下列说法中不正确的是：
A．物体的加速度越来越大B．物体做匀减速运动
C．物体的速度越来越小D．物体做变减速运动
【答案】B
【解析】略
8.下列说法中正确的是
A．蝙蝠是利用自身的超声定位系统来发现食物---昆虫的
B．当机械波从空气中进入水中时，频率不变，波长和波速都变小
C．医生对病人进行“彩超”检查，实际上是利用了超声波的干涉现象
D．观察者相对于频率一定的静止声源运动时，接受到声波的频率一定发生变化
【答案】A
【解析】略
9.一列横波沿水平绳传播，绳的一端在t＝0时开始做周期为T的简谐运动，经过时间t(T＜
t＜T)，绳上某点位于平衡位置上方的最大位移处。

则在2t时，该点位于平衡位置的
A．上方，且向上运动
B．上方，且向下运动
C．下方，且向上运动
D．下方，且向下运动
【答案】 A
【解析】t到2t这段时间内，该质点由上方最大位移处开始运动，先向下，到平衡位置，再过到最低点，再过到回到平衡位置，至此一共经过了，剩下的时间不到，因
此质点在平衡位置上方，正在向上运动，答案A正确
【考点定位】机械波的传播和质点的振动
10.某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x＝Asin，则质点（）
A．第1 s末与第3 s末的位移相同
B．第1 s末与第3 s末的速度相同
C．3 s末至5 s末的位移方向都相同
D．3 s末至5 s末的速度方向都相同
【答案】AD
【解析】由关系式可知，，将t=1s和t=3s代入关系式中求得两时刻位移
相同，A对；画出对应的位移-时间图像，由图像可以看出，第1s末和第3s末的速度方向不同，B错；仍由图像可知，3s末至5s末的位移大小相同，方向相反，而速度是大小相同，方向也相同。

故C错、D对。

二、实验题
11.某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。

①他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示。

这样做的目的是（填字母代号）。

A．保证摆动过程中摆长不变
B．可使周期测量得更加准确
C．需要改变摆长时便于调节
D．保证摆球在同一竖直平面内摆动
②他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L = 0.9990m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图所示，则该摆球的直径为mm，单摆摆长为m。

③下列振动图象真实地描述了对摆长约为1m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横作标原点表示计时开始，A、B、C均为30次全振动的图象，已知sin50=0.087，sin150=0.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是（填字母代号）。

【答案】①AC②12.0； 0.9930 ③A
【解析】①橡皮摩擦力较大且用铁夹将橡皮夹紧，这样单摆在摆动过程中可保证摆长不变，需要调节摆长时也方便调节，选A、C两项。

②游标卡尺读数为12.0mm，从悬点到摆球的最低端的长度L = 0.9990m，则单摆摆长应为从悬点到球心的距离，所以就减去球的半径，因此摆长为0.9990－0.0060m= 0.9930m。

③摆球摆到平衡位置时的速度最大，为了减小误差，应该从平衡位置开始计时，排除B选项。

摆角越小误差越小，振幅越小，且应测30次全振动的时间，所以选A。

三、填空题
12.如图所示，弹簧一端固定在天花板上，另一端挂一质量为m的物体，今托住物体使弹簧没有发生形变然后将物体无初速度释放而做简谐运动，在物体从开始运动到最低点的过程中
物体的重力势能________，弹簧弹性势能________，物体动能________，(填“增大”或“减小”)
而总的机械能________．
【答案】减小增大先增大后减小不变
【解析】挂在弹簧下的物体做简谐运动，选地板为重力势能的零势面，物体从开始运动到最
低点这一过程中，物体离地面的距离不断减小，则重力势能不断减小，弹簧的长度不断增大，则弹性势能不断增大，物体由静止变为运动，到达平衡位置时，速度增大到最大，由平衡位
置运动到最低点过程中，速度不断减小，所以动能先增大后减小，但总机械能不变．
13.如图所示，一束光线从右边斜射向杯底，当杯中慢慢注入水的过程中，光斑在杯中将向
_______（“右”、“左”）移动。

【答案】右
【解析】
试题分析：由光的折射现象可知，入射角大于折射角，光斑在杯中将向右移动
考点：考查光的折射
点评：本题难度较小，光由空气射入其他介质，入射角大于折射角
14.大海中航行的轮船，受到大风大浪冲击时，为了防止倾覆，应当改变航行方向和________，使风浪冲击力的频率远离轮船摇摆的________．
【答案】速度频率
【解析】轮船为了防止共振，应改变航向和速度大小，从而使风浪冲击力的频率远离轮船摇
摆的频率，从而减小振幅；
本题考查共振条件，题目较为简单，但要加强记忆．
、d、n、t分别表示实验时已测得的数据。

15.如图所示，用单摆测重力加速度，其中L
根据这些数据可以算出：
（1）单摆的摆长L ＝_________； （2）单摆的周期T ＝_____________； （3）当地的重力加速度g ＝____________； 【答案】L 0＋d/2 ， t/n ，4π2n 2
(L 0+d/2)/t 2
【解析】略
16.在均匀媒质中，各点的平衡位置在同一直线上，相邻两质点间的距离均为a ，如图（a ）所示，振动由质点1
向右传播，质点1开始振动的速度方向竖直向上，经过时间t ，前13个质点第一次形成如图（b
）所示的波形，则该波的周期是
_________
，波速为 ____________ 。

【答案】t/2, 16a/t
【解析】质点1开始振动的速度方向竖直向上，即起振方向竖直向上，由于图（b ）是第一次形成，可知经过的时间为2个周期，即，所以该波的周期是t/2，波速
故答案为：t/2, 16a/t 四、计算题
17.(6分)光纤通信是70年代以后发展起来的新兴技术，世界上许多国家都在积极研究和发展这种技术．发射导弹时，可在导弹后面连一根细如蛛丝的光纤，就像放风筝一样，这种纤细的光纤在导弹和发射装置之间，起着双向传输信号的作用．光纤制导的下行光信号是镓铝砷激光器发出的在纤芯中波长为0.85的单色光．上行光信号是铟镓砷磷发光二极管发射的在纤芯中波长为1.06的单色光．这样操纵系统通过这根光纤向导弹发出控制指令，导弹就如同长“眼睛”一样盯住目标．根据以上信息，回答下列问题：
①在光纤制导中，上行光信号在真空中波长是多少？
②为什么上行光信号和下行光信号要采用两种不同频率的光？(已知光纤纤芯的折射率为
1.47)
【答案】①1.56②若上行光信号和下行光信号的频率相同，将发生干涉现象而互相干扰．【解析】
试题分析：①设信号频率为，真空中的波长为，，光在纤芯中的频率仍为，波
长为，则光在纤芯中的速度，又
解得：
②若上行光信号和下行光信号的频率相同，将发生干涉现象而互相干扰.
考点：本题考查了光的传播规律、波长和波速与频率的关系、波的干涉.
18.（8分）如图一透明球体置于空气中，球半径R=10cm，折射率。

MN是一条通过球
心的直线，单色细光束AB平行于MN射向球体，B为入射点，AB与MN间距为cm，CD
为出射光线。

①补全光路并求出光从B点传到C点的时间；
②求CD与MN所成的角。

（需写出求解过程）
【答案】①②
【解析】①连接BC，如图（1分）
在B点光线的入射角、折射角分别标为、r，／10，
所以，45°（1分）由折射率定律：
在B点有：（1分）
故：（1分）
（1分）
V=C ／n
（1分） （1分）
②由几何关系可知
（1分）
（2分）
本题考查光路图的画法和折射定律，连接入射点与岀射点即可画出光路图，连接圆心与两点即可做出发现，找到入射角和折射角，借助几何关系可得折射率公式，即可求得折射角大小，求得弦长再根据公式n=c/v 求得光在该介质中的速度，从而求得时间
19.弹簧振子以O 点为平衡位置在B 、C 两点之间做简谐运动,B 、C 相距20cm..t=0时刻振子处于B 点,经过0.5s,振子首次到达C 点,求: (1) 振子在5s 内通过的路程及5秒末位移大小
(2)振子在B 点的加速度大小跟它距O 点4cm 处P 点的加速度大小的比值 【答案】（1）－10cm （2）5:2
【解析】(1) 由B 、C 相距20cm ，可得A=10cm
t=0时刻振子处于B 点,经过0.5s,振子首次到达C 点，可知半个周期时间，则周期T=1s 振子在5s 内通过的路程为5个周期运动的路程，有：S=4A×5cm=200cm ； 因为t=0时刻振子处于B 点， 故经过5个周期，
即5秒末回到B 点，位移大小x=－10cm （4分） (2)根据
，可得：a 1:a 2=x 1:x 2=10:4=5:2（4分）
20.如图所示，实线是某时刻的波形图线，虚线是0.2s 后的波形图线．已知T>0.2s 求该波的波长、周期、波速？
【答案】λ =4m ；向左传播时:T="4/15" s ，v=15m/s ；向右传播时：v=5m/s ，T="4/5" s 【解析】
由T>0.2s 得出，0.2s 传播的距离小于一个波长；…………….(1分) 由图像可得 λ ="4m " ……….(1分)
向左传播时: x="3m, " x=" vt " v="15m/s " ……….(1分) T=λ/v T="4/15" s ……….(1分)
向右传播时： x="1m, " x="vt " v="5m/s " ….(1分)
T=λ/v T="4/5" s ………….(1分)
五、简答题
21.（9分）如右图所示，两面平行的玻璃砖下表面涂有反射物质，一束与上表面成30入射的光线，在右端垂直标尺上形成了A、B两个光斑，A、B间距为4cm，已知玻璃砖的折射率为，画出形成两光斑的光路图，并求此玻璃砖的厚度d．
【答案】光路图如下
【解析】
试题分析：光路图如答案所示，注意在下表面反射上表面折射
光束入射角
根据折射率得
有几何关系得
且
解得
考点：光的折射反射
六、作图题
22.如图所示，细绳的一端在外力作用下从t＝0时刻开始做简谐运动，激发出一列简谐横波．在细绳上选取15个点，图甲为t＝0时刻各点所处的位置，图乙为t＝时刻的波形图(T
为波的周期)．请画出t＝时刻的波形图．
【答案】
【解析】根据机械波的形成特点可知，在t＝时刻1号质点运动到波谷，振动传到10号质点，7号质点在最高点．波形图如下图所示．。