2018-2019年高中物理人教版《选修3-4》《第十四章 电磁波》《第一节 电磁波的发现》精选专题试卷【10】解析

2018-2019年高中物理人教版《选修3-4》《第十四章 电磁波》《第一节 电磁波的发现》精选专题试卷【10】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.为了研究月球与地球之间距离的变化,宇航员在月球上放置了一种称为“角反射器”的光学装置.该装置由两块连在一起的互相垂直的平面镜S 1、S 2组成,如图,开始时从地球射来的激光沿ab 方向射到S 1上,经两个镜面反射回地球.后来由于受到陨石的轻微碰撞,角反射器以两镜的交线O 为轴沿顺时针方向转过一个很小的角度θ,则最后的反射激光将( )
A ．逆时针转过θ度
B ．顺时针转过θ度
C ．逆时针转过2θ度
D ．按原方向反射回地球 【答案】D 【解析】
试题分析：“角反射器”的特点是对光线进行两次反射，根据反射定律可知，两次反射的光线与入射光线是始终平行的，因此，只要入射光线的方向不变，两次反射后的光线方向就不会改变．“角反射器”的光路如图所示：
故选D
考点：
点评：解决光学的问题，作图是非常有效的方法，对于互成直角的反射器来讲，它的出射光线与入射光线平行，应该作为一条规律记住它．
2.如图，弹簧振子在A 、B 之间做简谐运动，O 为平衡位置，则( )
A.当振子从O 向A 运动时，位移变小 B ．当振子从A 向O 运动时，速度变大 C ．当振子从O 向B 运动时，加速度变小 D ．当振子从B 向O 运动时，回复力变大 【答案】B 【解析】
试题分析：距离平衡位置越近速度越大，加速度越小，由此可知选项AC 错误；选项B 正确；由回复力F=-kx 可知当振子从B 向O 运动时，回复力变小，选项D 错误；故选B 考点：考查机械振动
点评：本题难度较小，弄清位移、回复力、加速度、速度的关系是关键 3.做简谐振动的质点在通过平衡位置时，为零值的物理量有（ ） A ．加速度 B ．速度
C ．回复力
D ．动能
【答案】AC 【解析】
试题分析：根据公式可得振子通过平衡位置时的位移为零，回复力为零，加速度为零，速度最大，动能最大，所以选AC 考点：考查了简谐振动 点评：关键是根据公式
分析，基础题 4.两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为θ1、θ2，已知θ1 > θ2，用n 1、n 2分别表示水对两单色光的折射率，υ1、υ2分别表示两单色光在水中的传播速度，则（ ） A ．n 1 < n 2，υ1 <υ2 B ．n 1 < n 2，υ1 > υ2
C ．n 1 > n 2，υ1 < υ2
D ．n 1 > n 2，υ1 > υ2
【答案】B 【解析】
试题分析：根据临界角公式
；和折射率与光速的关系式
，分析可知：
若，则故B 正确；
故选B
考点：光的折射定律；波长、频率和波速的关系． 点评：根据临界角公式
和折射率与光速的关系式
分析判断．
5.如图所示，S 1、S 2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同。

实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。

关于图中所标的a 、b 、c 、d 四点，下列说法中正确的有 ( )
A ．该时刻a 质点振动最弱，b 、c 质点振动最强，d 质点振动既不是最强也不是最弱
B ．该时刻a 质点振动最弱，b 、c 、d 质点振动都最强
C ．a 质点的振动始终是最弱的， b 、c 、d 质点的振动始终是最强的
D ．再过T/4后的时刻a 、b 、c 三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱 【答案】BC 【解析】
试题分析：a 质点处是两列波波峰与波谷叠加的地方，振动始终是最弱的，而b 、c 、d 质点处是两列波波峰与波峰、波谷与波谷、平衡位置与平衡位置叠加的地方，振动始终是最强的．故A 错误，BC 正确，图示时刻a 在平衡位置，b 在波峰，c 在波谷，再过
后的时刻a 、
b 、
c 三个质点都将处于各自的平衡位置，但bc 两点的振动始终是加强的．故D 错误．
考点：考查了波的干涉
点评：两列波干涉时，两列波的波峰与波峰、波谷与波谷相遇处，振动始终加强，波峰与波谷相遇处振动始终减弱．振动加强点的振动等于波单独传播时振幅的2倍．
6.一座在地球上走时准确的摆钟，到某行星上后，分针走一圈经历的实际时间是3小时，已知该行星的半径是地球半径的1/4，则该行星上的第一宇宙速度应为地球上的第一宇宙速度的（ ） A ．2/3 B ．3/2
C ．1/6
D ．6
【答案】C 【解析】根据公式
和
可得C 正确。

7.弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，在振子向平衡位置运动的过程中（ ）
A．振子所受回复力逐渐减小B．振子位移逐渐减小
C．振子速度逐渐减小D．振子加速度逐渐减小
【答案】AD
【解析】在振子向平衡位置运动的过程中,弹簧的形变量变小，所以所受回复力逐渐减小，加
速度逐渐减小，AD对；振子相对平衡位置的位移逐渐减小，B错；振子速度逐渐增大，C错。

8.关于波的干涉，下列说法正确的是
A．振动加强的质点，位移始终最大
B．振动加强的质点，两列波引起的分位移，方向总是相同的
C．加强点的振动，能量始终最大
D．加强点和减弱点的位置在传播中是随时相互交换的
【答案】BC
【解析】略
9.飞机在空中由远处飞来，又逐渐远去，对于一观察者而言，他听到飞机的轰鸣声音频率的
变化是（）
A．声音变得越来越低
B．声音变得越来越尖锐刺耳
C．音调先变高后变低
D．音调先变低后变高
【答案】C
【解析】略
10.如图4所示中给出了1、2、3、4、5共五个单摆，如果你想通过实验来验证单摆的周期与
摆球的质量无关，若每次只用两个单摆作比较，那么只需比较两次即可说明问题，你选用哪
两组来做实验？（）
A．2和4B．1和3
C．2和5D．1和4
【答案】BD
【解析】略
二、实验题
11.B．(选修模块3-4)(12分)
（1）一列沿着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。

质点N的振幅是 m，振动周期为 s，图乙表示质点 (从质点K、L、M、N中选填)的振动图象。

该波的波速为 m／s。

（2）惯性系S中有一边长为l的正方形(如图A所示)，从相对S系沿x方向以接近光速匀速
飞行的飞行器上测得该正方形的图象是。

（3）描述简谐运动特征的公式是x＝。

自由下落的篮球缓地面反弹后上升又
落下。

若不考虑空气阻力及在地面反弹时的能量损失，此运动 (填“是”或“不是”)简谐运动。

【答案】（1）；；；
（2）C
（3）；不是
【解析】（1）由甲图可知波长，由乙图可知振幅，周期；所以波速.因为波沿轴正方向传播，由甲图可以判断时刻L向上振动，N向下振动，K在正的最大位移处，M在负的最大位移处。

由乙图可知时刻，质点向上振动。

所以为L 的振动图象；
（2）由相对论中长度的相对性：在垂直于运动方向，长度不变；在沿着运动方向长度变长。

所以C正确；
（3）简谐运动的表达式为：，为初相位，可以取零。

篮球的运动加速度不改变，不符合简谐运动的规律，所以不是简谐运动。

三、填空题
12.一个质点做简谐运动，在24s内共完成了30次全振动，它振动的周期是 s，如果振
幅是4cm，则该质点在24s内通过的路程是 m。

该质点产生的波，如果波速是8m/s，则
波长是___ _ __m。

【答案】0.8 4.8 6.4
【解析】,24s时间内完成30次全振动，一个周期经历的路程为4A=16cm，30
个周期路程为4.8m，由
13.一个单摆的振动周期为T。

若只将摆长缩为原来的时，周期为；若只将摆球质量减为原来的时，周期为；若只将振幅减为原来的时，周期为。

【答案】
【解析】根据单摆周期计算公式，若只将摆长缩为原来的时，周期变为原来的一半，即为，若只将摆球质量减为原来的时，周期不变，依然为T，若只将振幅减为原来的时，周期也不变，为T
故答案为：，T，T
14.在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点,相邻两质点的距离均为,如图11(a)所示,一列横波沿该直线向右传播,时到达质点1,质点1开始向下运动,经过时间第一次出现如图(b)所示的波形.则该波的周期为 ,波速为。

【答案】，12L /Δt
【解析】
考点：横波的图象；波长、频率和波速的关系．
分析：由图确定波长，t=0时到达质点1，质点1开始向下运动，则介质中所有质点起振方向均向下．图b中质点9此刻振动方向向上，说明波不是才传到质点9，而是传到9后又经过
了周期，则时间△t与周期的关系为△t=1.5T，求出周期，再由波速公式求解波速．
解：横波沿该直线向右传播，图示时刻质点9的振动方向向上．由题波源1的起振动方向向下，则第一次出现如图（b）所示的波形，振动传到质点9后，又传播了周期，则时间△t 与周期的关系为△t=1.5T，T=△t．
由图读出波长λ=8L，则波速v==．
故本题答案是：，12L /Δt．
15.（1）在探究单摆周期与摆长关系的实验中，有如下器材供选用，请把应选器材的字母填在括号中（）（5分）
A．1 m长的粗绳B．1 m长的细绳C．时钟D．秒表E、半径为1cm的小木球
F、半径为1cm的小铅球
G、米尺I、铁架台J、天平、
H、砝码
（2）用 来测摆线长度。

加上小球的半径得到摆长。

用 计时。

测量50次全振动的时间，来计算周期。

计时应从 位置开始。

【答案】BDFGI G （米尺) D （秒表）平衡 【解析】（1）根据
，可得
，摆长用细线，选B ，测摆长用米尺，选G ，测
周期用秒表，选D ，摆球应选用密度较大的小铅球，空气阻力影响较小，测量误差减小．选F ，还需要铁架台I
（2）用米尺（G ）来测摆线长度，用秒表（D ）计时，测周期时摆球经过平衡位置开始计时时，由于摆球速度最快，相同的距离误差产生的时间误差较小，测量准确． 故答案为：（1）BDFGI （2）G （米尺) D （秒表） 平衡
16.学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测定液体折射率的仪器，如图所示。

在一圆盘上，过其圆心O 作两条互相垂直的直径BC 、EF ，在半径OA 上，垂直盘面插下两枚大头针P 1、P 2，并保持P 1、P 2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC 相平，EF 作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P 1、P 2的像，并在圆周上插上大头针P 3，使P 3正好挡住P 1、P 2的像，同学们通过计算，预先在圆周EC 部分刻好了折射率的值，这样只要根据P 3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值。

(1)若∠AOF ＝30°，OP 3与OC 的夹角为30°，则P 3处所对应的折射率的值为________。

(2)图中P 3、P 4两位置哪一处所对应的折射率大。

答：。

(3)作AO 的延长线交圆周于K ，K 处所对应的折射率值应为________。

【答案】（1） （2）P 4 (3)1
【解析】
试题分析：（1）OP 3与OC 的夹角为30°，则有OP 3与法线EF 夹角为60°，即空气中的入射角，而在水中，折射角为OA 与法线EF 夹角为30°，那么折射率。

（2）从P 3到P 4位置，入射角变大，折射角不变，所以折射率n 变大，也就是P 4位置折射率大。

(3)K 处有入射角等于折射角，则折射率等于1。

考点：测定液体折射率
四、计算题
17.(9分) 如图所示是一个透明圆柱的横截面，其半径为R，折射率是，AB是一条直径，今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体. 若一条入射光经折射后恰经过B点，试求：
（i）这条入射光线到AB的距离是多少？
（ii）这条入射光线在圆柱体中运动的时间是多少？
【答案】，3R/c
【解析】
试题分析：①设光线P经折射后经过B点，光线如图所示.
根据折射定律（1分）
在中，
可得，（2分）
所以（2分）
②在中，（2分）
（2分）
考点：本题考查光的折射定律。

18.如图所示，a是一列正弦波在t＝0时刻的波形曲线，P是波形曲线上的一个质点．b是t ＝0.4 s时的波形曲线．
(1)求这列波的波速；
(2)若这列波是沿x轴负方向传播的，试说出质点P在t＝0时刻的运动方向．
【答案】
【解析】
试题分析：(1)由图可知，波长λ＝8 m，若波沿x轴正方向传播，则在0.4秒内传播的距离为：(n＋)λ
＝＝20n＋5 (m/s) (n＝0,1,2…)
故波速v
1
若波沿x轴负方向传播，则在0.4秒内传播的距离为：(n＋)λ
＝＝20n＋15 (m/s) (n＝0,1,2…)．
故波速v
2
(2) 若这列波是沿x轴负方向传播，质点P向y轴正向运动．
考点：此题考查了机械波传播时波形的重复性及多解性，同时考查质点振动方向、波的传播
方向及波形图的关系。

19.如图所示为一质点做简谐运动的x-t图象，根据图象完成以下问题：
（1）写出该简谐运动的振幅A和周期T
（2）写出该简谐运动的表达式
（3）在原坐标系中再画出一个
周期后的图象
【答案】（1）振幅为8m，周期为0.02s（2）x = 8sin100πt（3）略
【解析】（1）由图像可知振幅为8m，周期为0.02s（2）角速度为100πrad/s，由x=Asinwt
写出的瞬时值表达式为x = 8sin100πt；（3）略
20.（9分）如图，在质量为M的无底的木箱顶部用一劲度系数为K的轻弹簧悬挂质量均为(M>>m)的A、B两物体，箱子放在水平面上，平衡后剪断A、B间细线，此后A将做简谐振动。

求（1）A做简谐振动的振幅。

（2）当A运动到最高点时，木箱对地面的压力大小？
【答案】（1）mg/k
（2）F=Mg
【解析】（1）A=2mg/k－mg/k="mg/k " 4分
（2）最低点a="g" ,由简谐运动对称性知最高点a=g,故弹簧为原长。

所以压力F="Mg. " 5分
五、简答题
21.弹簧振子从距离平衡位置5 cm处由静止释放，4 s内完成5次全振动．
(1)这个弹簧振子的振幅为________cm，振动周期为________s，频率为________Hz.
(2)4 s末振子的位移大小为多少？4 s内振子运动的路程为多少？
(3)若其他条件不变，只是使振子改为在距平衡位置2.5 cm处由静止释放，该振子的周期为多少？
【答案】(1)50.8 1.25(2)5 cm100 cm(3)0.8 s
【解析】(1)根据题意，振子从距平衡位置5 cm处由静止释放，说明弹簧振子在振动过程中
离开平衡位置的最大距离是5 cm，即振幅为5 cm.振子在4 s内完成5次全振动，则T＝0.8 s，又因为f＝，则f＝1.25 Hz.
(2)4 s内完成5次全振动，即振子又回到原来的初始位置，因而位移大小为5 cm，振子做一
次全振动的路程为20 cm，则5次全振动路程为100 cm.
(3)弹簧振子的周期是由弹簧的劲度系数和振子的质量决定的，其固有周期与振幅大小无关，
故周期仍为0.8 s.
六、作图题
22.一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠A=30°，斜边AB=a，棱镜材料的折射率为n=．在
此截面所在的平面内，一条光线以45°的入射角从AC边的中点M射入棱镜。

画出光路图，
并求光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原路返回的情况)。

【答案】（1）光线射入棱镜位置如下图所示
出射点在AB边上离A点的位置。

（2）光线射入棱镜位置如下图所示
出射点在BC边上离B点的位置。

【解析】设入射角为i，折射角为r，由折射定律得由已知条件及①式得r=30°如果入射光线在法线的右侧，光路图如图(1)所示。

设出射点为F，由几何。

系可得。

③
即出射点在AB边上离A点的位置。

如果入射光线在法线的左侧，光路图如图(2)所示。

设折射光线与AB的交点为D。

由几何关系可知，在D点的入射角=60°。

④
设全反射的临界角为，则。

⑤
由⑤和已知条件得.⑥因此，光在D点全反射。

设此光线的出射点为E，由几何关系得
.⑦.⑧联立③⑦⑧式得.即出射点在BC边上离B点的位置。