2018-2019年高中物理人教版《选修3-4》《第十三章 光》《第七节 光的颜色 色散》单元测试试卷【6】答案解析

2018-2019年高中物理人教版《选修3-4》《第十三章光》《第七节光的颜色色散》单元测试试卷【6】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.在观察水波衍射现象的实验中，若打击水面的振子振动的频率是5Hz，水波在水中的传播速度为0.05m/s，为了观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为（）
A．10cm B．5cm C．d<1cm D．d>1cm
【答案】 C
【解析】
试题分析:由题知水波的波长λ=="0.01" m="1" cm．即孔直径d应与1 cm（波长）差不多或比它还小．故选项C正确．
考点：波的干涉和衍射现象
2.下列说法正确的是
A．在照相机的镜头前涂有一层增透膜, 其厚度应为入射光在真空中波长的1/4
B．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
C．当波源静止不动且发声的频率不变，而观察者匀速向波源靠拢时，观察者接收到的频率变大
D．纵波传播时，媒质中的各质点将随波的传播一直向前移动
【答案】C
【解析】
试题分析：在照相机的镜头前涂有一层增透膜, 其厚度应为入射光在镜头材料中波长的1/4，选项A错误；拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以减弱反射光的强度，选项B错误；根据多普勒效应，当波源静止不动且发声的频率不变，而观察者匀速向波源靠拢时，观察者接收到的频率变大，选项C正确；纵波传播时，媒质中的各质点将在自己的平衡位置附近振动，而不随波的传播向前移动，选项D错误。

考点：此题考查了光的干涉、光的偏振、多普勒效应及纵波的传播等知识。

3.如图所示，甲是一列横波在某一时刻的波动图像，乙是在x＝6 m处的质点从该时刻开始计时的振动图像，a、b是介质中两个质点，下列说法正确的是
A．这列波沿x轴的正方向传播
B．这列波的波速是2 m/s
C．b比a先回到平衡位置
D．a、b两质点的振幅都是10 cm
【答案】BC
【解析】
试题分析：从图中读出a、b两质点的振幅都是5 cm，选项D错误；此波的波长，T=4s,所以波速，选项B正确；由振动图线可知开始计时时即t=0时刻，x=6m处的质点
向上振动，所以波沿x轴负向传播，选项A错误；因为此时a点振动方向向下，b点振动方向向上，所以b比a先回到平衡位置，选项C正确。

考点：简谐振动的规律和机械波的传播。

4.如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面的单色光从空气射向点，并偏折到F点，已知入射方向与边的夹角为，、分别为边、的中点，则（）
A．该棱镜的折射率为
B．光在点发生全反射
C．光从空气进入棱镜，波长变小
D．从点出射的光束与入射到点的光束平行
【答案】AC
【解析】
试题分析：由几何知识得：光线在AB面上入射角为，折射角为，则折射率为．故A正确．光线在F点的入射角与AB面上的折射角相等，根据光路可逆性原
理，得知光在F点不可能发生全反射，而且从F点出射的光束与BC的夹角为θ，所以从F点出射的光束与入射到E点的光束不平行．故BD错误．光从空气进入棱镜，频率不变，波速变小，由公式v=λf得知，波长变小．故C正确．
故选AC
考点：光的折射定律；全反射．
点评：本题是折射定律的应用问题，根据几何知识与折射定律结合进行处理．光从一种介质进入另一种介质时频率不变．
5.作简谐运动的物体每次通过同一位置时，都具有相同的
A．加速度B．速度C．动能D．回复力
【答案】ACD
【解析】
试题分析：简谐振动的特点是具有周期性，其速度、加速度、回复力都在随位移周期改变。

例如经过同一位置时，运动方向可能不同，所以速度不一定相同，但是动能相等。

但是只要位移一样，则回复力大小方向相同，所以加速度也相同，所以答案为ACD
考点：简谐振动
点评：本题考查了简谐振动中关键的几个物理量的特点，简谐振动的特点是具有周期性，其速度、加速度、回复力都在随位移周期改变。

6.如图所示，固定曲面AC是一段半径为4.0米的光滑圆弧形成的，圆弧与水平方向相切于A 点，AB=10cm，现将一小物体先后从斜面顶端C和斜面圆弧部分中点D处由静止释放，到达
斜曲面低端时速度分别为v
1和v
2
，所需时间为t
1
和t
2
，以下说法正确的是：（）
A．v1 > v2 ,B．t1 > t-2
C．v1 < v2D．t1 = t-2
【答案】AD
【解析】本题可类比类单摆运动求解，类单摆运动周期为，R为圆弧半径，可知两个运动时间相同，均为四分之一个周期，D对；由动能定理可知A对；
7.一个弹簧振子，在光滑水平面上作简谐运动，如图所示，当它从左向右恰好经过平衡位置时，与一个向左运动的钢球发生正碰，已知碰后钢球沿原路返回，并且振子和钢球不再发生第二次碰撞。

则下面的情况中不可能出现的是（）
A．振子继续作简谐运动，振幅和周期都不改变
B．振子继续作简谐运动，振幅不变而周期改变
C．振子继续作简谐运动，振幅改变而周期不变
D．振子停止运动
【答案】B
【解析】弹簧振子的周期，与弹簧的劲度系数及振子的质量有关，因而碰撞后不可能改变周期，B正确。

8.如图10所示，S为向上振动的波源，频率为100 Hz，所产生的正弦波向左、右传播，波速为80 m/s.已知SP="17.4" m，SQ="16.2" m，则当S通过平衡位置向上振动时（）
A．P在波峰，Q在波谷B．P、Q都在波峰
C．P在波谷，Q在波峰D．P、Q均在平衡位置
【答案】A
【解析】由，SP=，由右图可知，P在波峰，CD错；SQ=，由图可知，Q在波谷，
A对，B错。

9.从均匀弹性介质中的O点，沿x轴正方向，同时发出a、b两列简谐横波，从波源开始振动
计时，经时间t
0后波传到x=x
处，波形图分别如图中的实线和虚线所示。

下列说法中正确的
是（）
A．横波a的传播速度较小
B．两个波源开始振动的方向是相反的
C．从t0时刻起，Q点比P点先到达自己的平衡位置
D．若a波波源沿x正方向匀速运动，则在x= 4x0处的接收器接收到的频率是
【答案】C
【解析】略
10.一条弹性绳子呈水平状态，M为绳子中点，两端P、Q同时开始上下振动，一小段时间后产生的波形如图所示。

已知机械波的传播速度由介质决定。

对于其后绳上各点的振动情况，以下判断正确的是（）
A ．波源P 的起振方向是向上的
B ．波源Q 产生的波将先到达中点M
C ．中点M 的振动始终是加强的
D ．M 点的位移大小在某时刻可能为零 【答案】AD 【解析】略
二、实验题
11.①某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中，用游标卡尺测定摆球的直径，测量的结果如图所示，则该摆球的直径为________mm ．
②某小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中如果测得g 值偏大，原因可能是 （ ） A ．把摆线长与小球直径之和做为摆长
B ．摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了
C ．开始计时时，秒表过迟按下
D ．实验中误将49次全振动次数记为50次 【答案】（1）① 11.4mm (3分) ②A 、C 、D(3分) 【解析】
试题分析：①游标卡尺的读数分为两部分，第一部分为游标尺零刻度线左侧读出毫米的整数部分即，游标尺第4条刻度线与主尺对齐，乘以精确度即，最终读数为
②根据单摆周期公式
，可得重力加速度
,测量值偏大，
可能是把摆线长加小球直径作为摆长，大于实际摆长即摆线长加小球半径，选项A 对。

也可能是周期测量值偏小，如选项CD 都会导致周期测量值偏小，选项CD 对。

若摆线长度增加会使得测量的摆长偏小，重力加速度测量值偏小，选项B 错。

考点：利用单摆测量重力加速度实验探究
三、填空题
12.一列在x 轴上传播的简谐波，在x 1="10cm" 和x 2=110cm 处的两个质点的振动图像如图所示，则波源的振动周期为 s 这列简谐波的最大波长为 m
【答案】 4；4
【解析】
试题分析: 从振动图象得到质点振动的周期为4s ，故波源的周期也为4s ；
在t=0时刻，x 1=10cm 的质点在最大位移处，x 2=110cm 在平衡位置并且向上运动，这两点开始振动的时间间隔
，两个平衡位置之间的距离为
=1m ，故
，
当n 取0时，波长最大，为4m ．
考点：简谐运动的振动图象；波长、频率和波速的关系．
13.如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，S 1和S 2为双缝，P 是光屏上的一点，已知P 点与S 1、S 2的路程差为2.1×10－6
m.已知某单色光在折射率为n ＝1.5的介质中波长为4×10－7
m.现用该单色光在空气中做双缝干涉实验，问P 点是_______（选填“亮条纹”或“暗条纹”）.若将光屏右移，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将_______（选填“变宽”、“变窄”或“不变”）．
【答案】 暗条纹 变宽 【解析】
试题分析：真空中的波长，P 点与S 1、S 2的路程差为
，
所以P 点是暗条纹；根据条纹间距，若将光屏右移，则L 增大，条纹间距变宽
考点：本题考查双缝干涉
14.一列简谐横波沿x 轴正方向传播，t=0时刻的图像如图所示，周期T ＝0.01s ，介质中质点P 位于x ＝2 m 处。

则该列波传播的速度大小为 m/s 。

t ＝0.15 s 时质点P 振动方向_______（填写“+y”或“-y”）。

【答案】 400 +y 【解析】
试题分析：由图知，波长为4m ，所以波速；0.15s 时质点P 处于下坡阶段，根
据上下坡法知P 点向上振动即+y 方向 考点：本题考查机械波
15.由某种透光物质制成的等腰直角棱镜ABO ，两腰长都为16cm ，如图所示，为了测定这种物质的折射率，将棱镜放在直角坐标中，使两腰与ox 、oy 轴重合，从OB 边的C 点注视A 棱，
发现A棱的视位置在OA边的D点，在CD两点插上大头针，看出C点坐标位置为(0，12)，D 点坐标位置为(9，0)，则该物质的折射率为．
【答案】
【解析】
试题分析：
光路如图所示。

由图可知，，所以。

考点：光的折射定律及光路图。

16.10.两个单摆甲和乙，它们的摆长之比为4：1，若它们在同一地点做简谐振动，则它们的周期之比T甲：T乙= ；在甲单摆完成10次全振动时间内，乙单摆完成的全振动的次数为【答案】2：1 20
【解析】单摆周期，因为两摆的摆长之比为4：1，则它们的周期之比T甲：T乙
=2:1，频率之比为1:2，则在甲单摆完成10次全振动时间内，乙单摆完成的全振动的次数为20次
故答案为：2:1 20
四、计算题
17.（9分）如图所示是一种折射率n＝1.5的棱镜，现有一束光线沿MN的方向射到棱镜的AB界面上，入射角的正弦值为sin i＝0.75.
求：（ⅰ）光在棱镜中传播的速率；
（ⅱ）通过计算说明此束光线射出棱镜后的方向并画出光路图（不考虑返回到AB面上的光线）．
【答案】（ⅰ）2×108 m/s.；（ⅱ）见解析
【解析】
试题分析：①由n＝得v＝＝2×108 m/s.
②设光线进入棱镜后的折射角为r，由＝n，
得sin r＝＝0.5，r＝30°
光线射到BC界面时的入射角i
＝90°－45°＝45°
1
由于sin 45°>，所以光线在BC边发生全反射，光线沿DE方向射出棱镜后的方向与AC边垂直，光路图如图所示．
考点：光的折射定律
18.一列横波在轴上传播，和时的波形分别如下图中的实线和虚线所示。

（1）若波向右传播，且周期大于，求波速。

（2）设周期小于，且波速为，求波的传播方向。

【答案】（1）40m/s（2）波向左传
【解析】（1）周期大于，则说明内波形向前传递的距离小于一个波长的长度。

由图中
读出，则
（2），则这段时间内波形向前传递的距离应小于一个波长的长度，去整留零法。

由。

由波形图看，波向左传。

19.一列沿轴正方向传播的简谐横波，波速大小为1.2 ，某时刻波刚传播到处，
波形图如图所示，在介质中沿波的传播方向上有一点P，其横坐标为60 ，从图中状态开
始计时，求：
(1)经过多长时间，P质点开始振动？
起振方向如何？
(2)经过多长时间，P质点第一次到达波峰？
【答案】(1)0.3s(2)0.45s
【解析】(1)开始计时时，这列波的最前端的质点坐标是24 cm，根据波的传播方向，可知这一点沿y轴负方向运动，因此在波前进方向的每一个质点开始振动的方向都是沿y轴负方向运动，故P点的起振方向是沿y轴负方向（3分）
P质点开始振动的时间是（3分）
(2)波形平移法：质点P第一次到达波峰，即初始时刻这列波的波峰传到P点，因此所用的时间是（4分）
20.（满分7分）如图所示,实线为简谐波在t时刻的波形图,虚线为波在(t+0.01)s时刻的波形图,若波速为100m／s.
（1）指出简谐波的传播方向；
（2）x=1m处的质点在此0.01s内的位移多大?方向如何?
【答案】（1）波向右传播
（2）0.05m，方向向上
【解析】
（1）根据△x=vt……………………………………1分
得△x =1m……………………………………1分
又……………………………………1分
∴波向右传播……………………………………1分
（2）0.05m……………………………………1分
方向向上……………………………………2分
五、简答题
21.[选修3-4]（12分）
（1）下列说法正确的是。

A．相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关
B．声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率小于声源的频率
C．用同一装置观察光的双缝干涉现象，蓝光的相邻条纹间距比红光的大
D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
（2）若单摆的摆长不变，摆球的质量变大，摆球离开平衡位置的最大角度由4°减为2°，则单摆振动的频率，振幅。

（选填“改变”或“不变”）
（3）如图所示，一块两面平行的玻璃砖平放在纸面上，将它的前、后两个边界PQ、MN记录在纸面上。

若单色光沿纸面从真空中以入射角i= 60°，从MN表面射入时，光通过玻璃砖的时间为t；若保持入射光的方向不变，现撤去玻璃砖，光通过PQ、MN之间的区域的时间
也为t，求这块玻璃砖对该入射光的折射率。

【答案】（1）A （2）不变（2分）改变（2分）（3）
【解析】
（1）相对论认为时间和空间都具有相对性，时间和空间与物质的运动状态有关，没有绝对准确的时间和空间，选项A正确；根据多普勒效应，当声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率大于声源的频率，选项B错误；蓝光的波长比红光的短，根据双缝干涉条纹间距
公式可知，选项C错误；拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片是为了消弱玻璃上反射光，并不能增加透射光的强度，选项D错误。

（2）单摆的摆长不变时，单摆振动的周期不变，频率f=1/T不变；摆长不变时，摆角越大，振幅越大，选项B正确。

（3）设玻璃砖的厚度为b，折射率为n，折射角为i，则
（1分）
（1分）
（1分）
可得n=（1分）
六、作图题
22.如图（1），弹簧振子平衡位置为o，振子在AB间作简揩振动，在图上画出振子在B点时加速度的方向和在A时的位移。

【答案】见解析
【解析】
试题分析：在B点弹簧处于压缩状态，所以加速度方向向右，在A点，振子相对于平衡位置向右，所以位移向右从O指向A
考点：考查了简谐振动
点评：关键是知道位移方向和回复力方向即加速度方向相反。