2018-2019年高中物理人教版《选修3-4》《第十四章 电磁波》《第五节 电磁波谱》单元测试试卷【4】答案解析

2018-2019年高中物理人教版《选修3-4》《第十四章 电磁波》《第五节 电磁波谱》单元测试试卷【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.洗衣机在正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动再逐渐减弱，对这一现象，下列说法正确的是( )．
A ．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大
B ．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小
C ．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率
D ．当洗衣机振动最剧烈时，波轮的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率 【答案】AD
【解析】洗衣机切断电源，波轮的转动逐渐慢下来，在某一小段时间内洗衣机发生了强烈的振动，说明了此时波轮的频率与洗衣机的固有频率相同，发生了共振．此后波轮转速减慢，则f 驱＜f 固，所以共振现象消失，洗衣机的振动随之减弱．
2.海浪从远海传向海岸。

已知海浪的传播速度与海水的深度有关，海水越深，速度越大。

一艘大船停泊在离岸较远处，振动的周期为8s 。

则
A ．海浪拍打海岸的周期大于8s
B ．海浪从远海传向海岸，相邻波峰之间的距离变大
C ．悬挂在船上摆长为 l m 的单摆振动周期为8s
D ．让船停泊在离海岸更近处，海浪通过船体的衍射现象更明显 【答案】C 【解析】
试题分析：海浪的机械振动频率不变，即海浪拍打海岸的周期与振动周期相同为8s ，所以A 错误；根据
得，海浪的波长λ=vT ，离海岸越近，波长越小，即相邻波峰之间的距离变小，
所以B 错误；悬挂在船上的单摆振动属于受近振动，其振动频率决定于驱动力频率，与固有频率无关，所以C 正确；机械波发生明显衍射的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多，离海岸更近时，海浪波长变小，故衍射现象不如较远处明显，故D 错。

考点： 机械波、单摆周期公式、机械波衍射
3.水、水晶、金刚石的折射率顺次是n 1=1.33,n 2=1.55,n 3=2.42.那么光分别从这三种介质射入真空时全反射临界角C 1,C 2,C 3的大小关系是： A ．C 1 >C 2 >C 3 B ．C 3 >C 2 >C 1
C ．C 2 >C 3 >C 1
D ．C 2 >C 1>C 3
【答案】A 【解析】 试题分析：由公式可知，折射率越大临界角越小，故选A 考点：考查全反射
点评：本题难度较小，记忆并理解
即可求解本题
4.关于多普勒效应及其应用，下列说法中不正确的是
A ．交通警察利用超声波的多普勒效应，可以监测汽车是否超速
B ．医生利用超声波的多普勒效应可以检查心脏、大脑等部位的病变情况
C ．如果某一遥远星球离地球远去，那么地球上接收到该星球发出光的波长要变长
D ．鸣笛的火车迎面疾驶而来，我们听到汽笛声的音调变高了，这是因为声源振动的频率变大了 【答案】D
【解析】多普勒效应是指波源或观察者发生移动，而使两者间的位置发生变化，使观察者收到的频率发生了变化；多普勒效应是由于观察者和波源间位置的变化而产生的；掌握物理概念要一定要理解其真正意义.
5.(2010年高考天津理综卷)一列简谐横波沿x 轴正向传播，传到M 点时波形如图所示，再经0.6 s ，N 点开始振动，则该波的振幅A 和频率f 为( )
A ．A ＝1 m f ＝5 Hz
B ．A ＝0.5 m f ＝5 Hz
C ．A ＝1 m f ＝2.5 Hz
D ．A ＝0.5 m f ＝2.5 Hz
【答案】D.
【解析】由图象可知，该简谐横波的振幅A ＝0.5 m ，波的传播速度v ＝
＝λf ，f ＝＝
Hz ＝2.5 Hz ，故选项D 正确．
6.如图，P 是一偏振片，P 的透振方向。

下列入射光中，哪几种照射时，能在P 的后方观察到透射光（ ）
A．太阳光
B．沿竖直方向振动的光
C．沿水平方向振动的光
D．沿与竖直方向成450角振动的光
【答案】ABD
【解析】本题考查光的偏振问题，太阳光是自然光，沿透振方向的光能透过，而与透振方向成一定角度的光在此方向上投影不为零的也能透射，而水平方向的与透振方向垂直，没有透射光；
7.如图所示，a、b两种单色光平行地射到平行板玻璃，经玻璃后射出的光线分别为a′、b′，两者间距变窄。

下列说法正确的是
A．光线a在玻璃中的折射率比光线b大
B．光线a在玻璃中的传播速度比光线b小
C．做双缝干涉实验时，用光线a产生的干涉条纹间距比b大
D．光线b比a容易产生明显的衍射现象
【答案】C
【解析】由光路图可得出结论：折射率越大，侧移量越大，所以b光的折射率大，A错；b 光频率大，波长短，由v=c/n，可知b在玻璃中的传播速度比光线a小，B错；做双
缝干涉实验时，用光线a产生的干涉条纹间距比b大，C对；波长越长越容易发生明显的衍射现象，D错；
8.如图是一竖立的肥皂液薄膜的横截面，关于竖立肥皂液薄膜上产生光的干涉现象的下列陈述中正确的是：
A．干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加
B．干涉条纹的暗纹是由于上述两列反射波的波谷与波谷叠加而成
C．薄膜上干涉条纹是水平方向的
D．薄膜上干涉条纹是竖直方向的
【答案】AC
【解析】干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加,所以A正确。

从水平方向上射来的自然光，在薄膜前后两表面反射的两列光进行干涉，所以薄膜上干涉条纹是水平方向的，C正确。

9.图1是光滑水平面上的一个弹簧振子．把振子由平衡位置O拉到右方位置B，再放开，它就沿着水平面在B、C之间不停地振动，振动周期是0.4s．若在振子由C向B运动经O点时开始计时（t=0），则t=0.55s时
A．振子正在从B向O做加速度减小的加速运动
B．振子正在从O向B做加速度减小的减速运动
C．振子正在从B向O做加速度增大的加速运动
D．振子正在从O向B做加速度增大的减速运动
【答案】A
【解析】略
10.眼镜镜头涂一层薄膜叫做增透膜，以下说法正确的是（）
A．增透膜的作用是为了减少光的反射损失,增强透射光的强度
B．增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的1/4
C．增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的1/4
D．因为增透膜的厚度一般选为适合绿光反射时相互抵消,红光、紫光的反射不能完全抵所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色
【答案】ACD
【解析】此题考查光的干涉。

增透膜的两个界面的反射光形成干涉相消，减少光的反射损失,增强透射光的强度；路程差为半个波长，则增透膜厚度为入射光在薄膜中波长的1/4，因为不同颜色的光波长不同，故绿光反射时相互抵消,红光、紫光的反射不能完全抵消，涂有增透膜的镜头呈淡紫色。

所以答案选ACD。

本题借助增透膜考查了光的干涉，难度一般。

二、实验题
11.在“用单摆测重力加速度”的实验中，由于没有游标卡尺，无法测小球的直径d，实验中将悬点到小球最低点的距离作为摆长，测得多组周期T和l的数据，作出T2—图象，如图所示。

（1）实验得到的T2—图象是______；
（2）小球的直径是__________cm；
（3）实验测得当地重力加速度大小是_______m/s2（取三位有效数字）。

【答案】（1）c（2分）；（2）1.2cm（2分）；（3）9.86（2分）。

【解析】
试题分析：（1）由题意知，在实验时测量摆长时，多加了小球一个半径，故得到的图像是c；（2）由图知，多加的半径等于0.6cm，故直径为1.2cm；（3）根据单摆的周期公式
可得，故图像的斜率，代入解得：g="9.86" m/s2
考点：本题考查用单摆测重力加速度
三、填空题
12.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
13.一列沿+x方向传播的简谐横波在t=0时刻刚好传到x=6m处，如图所示，已知波速
v=10m/s，则图中P点开始振动的方向沿（选填“+y”或“-y”）方向，该点的振动方程为
y= cm
【答案】＋y －10sin5pt （4分，每空2分）
【解析】图中P点开始振动的方向沿+y方向；波长λ=4m，周期T=λ/v=0.4s，该点的振动方程为y=-10sin5πt(cm)。

14.如图所示,为同一个单摆分别在地球和月球上做受迫振动的共振曲线,则图线__________表示的是在地球上单摆的共振曲线,可以求得该单摆的摆长为__________m,月球表面的重力加速
度约为__________ m/s 2
.
【答案】Ⅱ 1 m 1.6 m/s 2
【解析】当驱动力的频率等于单摆的固有频率时,单摆的振幅最大.由图像可知,此单摆在两星球上自由振动的固有频率分别为0.2 Hz 与0.5 Hz, 由f 固=
,f 固∝
,地球表面的重力加速度大于月球表面的重力加速度,所以图线Ⅱ为单摆
在地球上的共振曲线, 且2π
得l=
≈1 m.
又2π,则,固g=
2
×9.8
≈1.6 m/s 2
.
15.一列简谐横波沿x 轴正方向传播，位于原点的质点的振动图象如图12－2－8甲所示．
(1)该振动的振幅是________cm ； (2)振动的周期是________s ；
(3)在t 等于周期时，位于原点的质点离开平衡位置的位移是________cm. 图乙所示为该波在某一时刻的波形图，A 点位于x ＝0.5 m 处． (4)该波的传播速度是________m/s ；
(5)经过周期后，A 点离开平衡位置的位移是________cm. 【答案】(1)8 (2)0.2 (3)0 (4)10 (5)－8
【解析】由振动图象可以看出该振动的振幅为8 cm，振动周期为0.2 s，在t等于周期时，原点的质点刚好回到平衡位置，因而位移为零．由图乙可以看出，该波的波长为2 m，则波速v＝＝ m/s＝10 m/s.经过周期后，A点刚好到达负的最大位移处，因而位移为－8 cm.
16.(4分)两列波源振动情况完全相同的相干波在同一水平面上传播，两列波的振幅均为A，某时刻它们的波峰、波谷位置如图所示。

回答下列问题：
①在图中标出的M、N、P、Q四点中，振动增强的点是；
②由图中时刻经1/4周期时，质点M相对平衡位置的位移是。

【答案】M、P 零
【解析】略
四、计算题
17.图示是一透明的圆柱体的横截面，其半径R＝20cm，折射率为，AB是一条直径，今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体，试求：
①光在圆柱体中的传播速度；
②距离直线AB多远的入射光线，折射后恰经过B点.
【答案】①；②10cm
【解析】
试题分析：
①光在圆柱体中的传播速度
②设光线PC经折射后经过B点，光路图如图所示
由折射定律有：①
又由几何关系有：②
解①②得
光线PC离直线AB的距离CD=Rsinα＝10cm
则距离直线AB10cm的入射光线经折射后能到达B点
考点：光的折射定律
18.雅安地震时，震源同时产生了两种波，一种是传播速度约为3.5km/s的S波，另一种是传
播速度约为7.0km/s的P波．地震发生时，雅安地震监测点记录到首次到达的P波比首次到
达的S波早3min．假定地震波沿直线传播，震源的振动周期为1.2s，求震源与雅安监测点之
间的距离x和S波的波长
【答案】（1）1260km（2）4.2km
【解析】
试题分析：地震监测点记录到首次到达的P波比首次到达的S波早180s，故
代入数据解得 x=1260km
根据波速、波长、周期关系，可得
考点：机械波的传播；周期、波长及波速的关系。

19.如图18所示，在xOy平面内某介质中有一列波源位于O点沿x 轴正方向传播的简谐横波，在t=0时，P点（x=20cm处）位于波峰，t=1s时，P点位于平衡位置，且速度方向向下，Q
点（x=80cm处）位于平衡位置下方的最大位移处。

已知此波的振幅，波长，周期求：
（1）画出时，PQ之间的波形图（把图画在答题卷的相应位置）
（2）该波在介质中的波速
（3）在图19中画出波源O点的振动图像（把图画在答题卷的相应位置）
【答案】（1）如图所示
（2）
（3）如图所示
【解析】（1）如图所示
（2），，
因此。

（3）如图所示
本题考查机械波的传播，根据一个周期内波传播一个波长，质点完成一个全振动求解
20.(10分)直角玻璃三棱镜置于空气中。

已知∠A＝60°，∠C＝90°，棱镜的折射率n＝,一束极细的光束于AC的中点D垂直AC面入射，AD＝a,求：
(1)光从进入棱镜到它第一次射入空气时的折射角；
(2)光从进入棱镜到它第一次射入空气时所经历的时间(设光在真空中传播速度为c)。

【答案】(1) r＝45°.
(2)
【解析】(1)光从玻璃到空气全反射的临界角的正弦，所以C＝45°.２分
当光线到达AB面时，入射角为60°，大于临界角C，故发生全反射.
反射光线到达BC面时，如图所示，入射角i＝30°<C，光线将折射入空气. 1分
由nsini＝sinr，得
所以光从棱镜第一次射入空气时的折射角r＝45°.２分
(2)光在棱镜中的传播速度２分
走过的路程２分
光在棱镜中的传播时间 1分
五、简答题
21.（2）（9分）如图（a），表示一条均匀细绳，0、1、2、3、……表示绳上的一系列等间隔的质点，由0到15点的长度为。

一列简谐横波沿此绳传播，在时刻，绳上9―12点的位置及运动方向如图（b）所示；时刻，绳上3―6各点的位置如图（c）所示；
时刻，绳上6―9各点的位置如图（d）所示。

试确定：
（a）此波的波长以及波的传播方向；
（b）此波在绳中的最小传播速度
【答案】(a)向右 144cm (b)0.18m/s
【解析】
试题分析：（a）由图b中9―12点的振动方向可知向右传播，且9―12点的距离为四分之一波长，故波长
×12=144（cm）；
（b），；两式相减得，，当时，。

故最小波速为：。

考点：波形图；波传播的周期性．
六、作图题
22.（本题8分）如图所示，小球放在水平面OA和斜面OB之间且处于静止状态，试画出小球C所受力的示意图，并标明力的名称(所有接触面都是光滑的).
（2）如图所示为一皮带传动装置，请在图上标出质点A的线速度方向和质点B的加速度方向.
（3）如图所示为一列横波在某时刻的波动图像,假定A点的振动方向向上
①若已知波的频率为1.2Hz,波速为2.4m/s,振幅为2cm,试在图上标出横轴的标度；
②画出经过四分之一周期后的波形图.
（4）如图所示，竖直放置的平行导轨上搁置了一根与导轨接触良好的金属棒ab，水平方向的匀磁场强垂直穿过导轨平面，请在图上标出当金属棒ab下落时，ab棒中感应电流的方向
和ab棒所受的磁场力方向。

【答案】见解析
【解析】
试题分析：（1）小球只受水平面的支持力，不受斜面的弹力，
（2）速度沿切线方向，加速度指向圆心
（3）根据公式，所以第一个交点为1m，第二个为2m，第三个为3m，
考点：考查了受力分析，圆周运动，和机械横波
点评：在判断弹力是否存在的时候，可根据状态用假设法判断。