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河北省石家庄二中2014-2015学年高二下学期第一次月考物理(理)试卷


河北省石家庄二中 2014-2015 学年高二下学期第一次月考物理卷 (理 科)

一、选择题(1、2、3 为多选,其余为单选,共 12 小题,共 48 分.下列各小题中,全部选 对的得 4 分,选对但选不全的得 2 分,选错或不选的得 0 分. 1.如图所示,弹簧振子在振动过程中,振子从 a 到 b 历时 0.2s,振子经 a、b 两点时速度相 同,若它从

b 再回到 a 的最短时间为 0.4s,则该振子的振动频率为( )

A.1 Hz

B.1.25 Hz

C.2 Hz

D.2.5 Hz )

2.如图所示为某弹簧振子在 0~5s 内的振动图象,由图可知,下列说法中正确的是(

A.振动周期为 5 s,振幅为 8 cm B.第 2 s 末振子的速度为零,加速度为负向的最大值 C.第 3 s 末振子的速度为正向的最大值 D.从第 1 s 末到第 2 s 末振子在做加速运动 3.下列现象中,属于光的衍射现象的是( ) A.雨后天空出现彩虹 B.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹 C.海市蜃楼现象 D.日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹 4.如图所示,甲为沿 x 轴传播的一列简谐横波在 t=0 时刻的波动图象,乙图为参与波动的 质点 P 的振动图象,则下列判断正确的是( )

A.该波的传播速率为 4 cm/s B.该波的传播方向沿 x 轴正方向 C.经过 0.5 s 时间,质点 P 沿波的传播方向向前传播 2 m

D.该波在传播过程中若遇到 3 m 的障碍物,能发生明显衍射现象 5.一列简谐波沿 x 轴正方向传播,在 t=0 时波形如图所示,已知波速为 10m/s,则 t=0.1s 时正确的波形应是下图中的( )

A.

B.

C.

D.

6.如图,一个三棱镜的截面为等腰直角△ ABC,∠A 为直角.此截面所在平面内的光线沿 平行于 BC 边的方向射到 AB 边,进入棱镜后直接射到 AC 边上,并刚好能发生全反射.该 棱镜材料的折射率为( )

A.

B.

C.

D.

7.如图所示,在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜,在两者之间形成厚度不均匀的空气膜, 让一束单一波长的光垂直入射到该装置上, 结果在上方观察到如图所示的同心内疏外密的圆 环状条纹,称为牛顿环,以下说法正确的是( )

A.干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 B.干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 C.干涉条纹不等间距是由于透镜表面是曲面 D.干涉条纹不等间距是由于平板玻璃不平造成的 8.如图所示,两束单色光 a、b 从水面下射向 A 点,光线经折射后合成一束光 c,则下列说 法正确的是 ( )

A.用同一双缝干涉实验装置分别以 a、b 光做实验,a 光的干涉条纹间距大于 b 光的干涉条 纹间距 B.用 a、b 光分别做单缝衍射实验时它们的衍射条纹宽度都是均匀的 C.在水中 a 光的速度比 b 光的速度小 D.在水中 a 光的临界角大于 b 光的临界角 9.某棱镜顶角 θ=41.30°,一束白光以较大的入射角从棱镜的一个侧面射入,通过棱镜折射 后从另一个侧面射出,在光屏上形成由红到紫的彩色光带,如图所示,当入射角 θ1 逐渐减 小到零的过程中,彩色光带变化的情况是(根据表格中的数据判断)( )
色光 折射率 临界角 紫 1.532 40.75° 蓝 1.528 40.88° 绿 1.519 41.17° 黄 1.517 41.23° 橙 1.514 41.34° 红 1.513 41.37°

A.紫光最先消失,最后只剩下红光和橙光 B.紫光最先消失,最后只剩下黄光、橙光和红光 C.红光最先消失,最后只剩下紫光和蓝光 D.红光最先消失,最后只剩下紫光、蓝光和绿光 10.分析下列物理现象( ) (1)夏天里在一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝; (2)“闻其声而不见其人”; (3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音; (4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高. 这些物理现象分别属于波的( ) A.反射、衍射、干涉、多普勒效应 B.折射、衍射、多普勒效应、干涉 C.反射、折射、干涉、多普勒效应 D.衍射、折射、干涉、多普勒效应

11.一列简谐横波沿 x 轴正方向传播,在 x=0 与 x=2m 的两质点振动图线分别如图中实线与 虚线所示,由此可得出( )

A.该波的波长可能是 4m B.该波的周期是 5s C.波的传播速度可能是 2m/s D.在 t=2s 时刻,x=2m 处的质点正向上运动 12.如图所示,一束自然光通过起偏器照射到光屏上,则图中光屏上发亮的有(起偏器上用 箭头表示其透射方向)( )

A.

B.

C.

D.

二、实验题(每空 2 分,共 20 分) 13.某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中: ①用游标卡尺测定摆球的直径,测量结果如图所示,则该摆球的直径为__________cm. ②小组成员在实验过程中有如下说法,其中正确的是__________. (填选项前的字母) A.把单摆从平衡位置拉开 30°的摆角,并在释放摆球的同时开始计时 B.测量摆球通过最低点 100 次的时间 t,则单摆周期为 C.用悬线的长度加摆球的直径作为摆长,代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大 D.选择密度较小的摆球,测得的重力加速度值误差较小.

14.如图所示:一半圆形玻璃砖外面插上 P1、P2、P3、P4 四枚大头针时,P3、P4 恰可挡住 P1、P2 所成的像,则该玻璃砖的折射率 n=__________.有一同学把大头针插在 P1′、P2′位置 时,沿着 P4、P3 的方向看不到大头针的像,其原因是__________.?

15.在用双缝干涉测光的波长的实验中,请按照题目要求回答下列问题.

(1)如图 1 所示,甲、乙两图都是光的条纹形状示意图,其中干涉图样是__________. (2)将下表中的光学元件放在图 1 的丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实 验装置,并用此装置测量红光的波长. 元件代号 A B C D E 元件名称 光屏 双缝 白光光源 单缝 透红光的 滤光片 将白光光源 C 放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,各光学元件的排列 顺序应为__________. (填写元件代号) (3)已知该装置中双缝间距 d=0.50mm,双缝到光屏的距离 l=0.50m,在光屏上得到的干涉 图样如图 2 甲所示, 分划板在图中 A 位置时游标卡尺如图 2 乙所示, 则其示数 xA=__________ mm;在 B 位置时游标卡尺如图 2 丙所示,则相邻两条纹间距△ x=__________ mm; (4)由以上所测数据,可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为__________ m. (5)若改用频率较高的单色光照射,得到的干涉条纹间距将__________(填“变大”、“不变” 或“变小”) .

三、计算题(要求写出必要的文字说明、主要方程式和重要演算步骤,有数值计算的要明 确写出数值和单位,只有最终结果的不得分. ) 16.一列简谐横波在 x 轴上传播,在 t1=0 和 t2=0.05s 时,其波形图分别用如图所示的实线 和虚线表示,求: ①这列波可能具有的波速. ②当波速为 280m/s 时,波的传播方向如何?以此波速传播时,x=8m 处的质点 P 从平衡位 置运动至波谷所需的最短时间是多少?

17.如图所示,半圆形玻璃砖的半径为 R,光屏 PQ 置于直径的右端并与直径垂直,一单色 光与竖直方向成 α=30°角射入玻璃砖的圆心 O,在光屏上出现了一个光斑,玻璃对该种单色 光的折射率为 n= ,光在真空中的传播速度为 c,求: (1)光屏上的光斑与 O 点之间的距离; (2)光进入玻璃后经过多少时间到达光屏; (3)使入射光线绕 O 点逆时针方向旋转,为使光屏上的光斑消失,至少要转过多少角度?

18.圆柱透镜的截面如图所示,圆心为 O,半径 OA=R,一束光从半径 OA 的中点垂直于界 面射入透镜后,从圆弧面射出,出射光线相对入射光线偏折了 15°角,求透镜的折射率.要 使这束光线不能从圆弧面射出, 可使透镜从图示位置沿垂直于入射光线方向平移多少?向上 平移还是向下平移?

河北省石家庄二中 2014-2015 学年高二下学期第一次月 考物理试卷(理科)
一、选择题(1、2、3 为多选,其余为单选,共 12 小题,共 48 分.下列各小题中,全部选 对的得 4 分,选对但选不全的得 2 分,选错或不选的得 0 分. 1.如图所示,弹簧振子在振动过程中,振子从 a 到 b 历时 0.2s,振子经 a、b 两点时速度相 同,若它从 b 再回到 a 的最短时间为 0.4s,则该振子的振动频率为( )

A.1 Hz

B.1.25 Hz

C.2 Hz

D.2.5 Hz

考点:简谐运动的振幅、周期和频率. 专题:简谐运动专题. 分析:振子完成一次全振动的时间等于一个周期.根据周期的定义,确定出振子的周期,求 出频率. 解答: 解:由于振子在 a、b 两点的速度相同,则 a、b 两点关于 O 点是对称的,所以 O 到 b 点的时间为 0.1s, 而从 b 再回到 a 的最短时间为 0.4s,则从 b 再回到 b 的最短时间为 0.2s,所以从 b 到最大位 移处的最短时间为 0.1s,因此振子的振动周期为 T=0.8s,那么振子的振动频率为 f= =1.25Hz. 故选:B 点评:本题要抓住简谐运动的对称性,确定振子完成一次全振动的时间,得到周期,求出频 率. 2.如图所示为某弹簧振子在 0~5s 内的振动图象,由图可知,下列说法中正确的是( )

A.振动周期为 5 s,振幅为 8 cm B.第 2 s 末振子的速度为零,加速度为负向的最大值 C.第 3 s 末振子的速度为正向的最大值 D.从第 1 s 末到第 2 s 末振子在做加速运动 考点:简谐运动的振动图象. 专题:简谐运动专题.

分析:由振动图象能直接振幅和周期.根据图象的斜率读出速度的方向.根据位移的方向分 析加速度方向.质点通过平衡位置时速度最大. 解答: 解:A、由图知,质点的振幅是 8cm,周期是 4s,故 A 错误. B、在 t=2s 时,物体到达负向最大位移处,速度为零,加速度为正向最大值;故 B 错误; C、第 3 s 末振子在平衡位置处,其速度为正向的最大值;故 C 正确; D、从第 1 s 末到第 2 s 末振子在向负向平衡位置移动,振子在做减速运动;故 D 错误; 故选:C. 点评:对于振动图象,要抓住图象的斜率等于速度,从而能分析速度的方向及大小变化情 况.根据简谐运动的特征 a=﹣ 分析加速度.

3.下列现象中,属于光的衍射现象的是( ) A.雨后天空出现彩虹 B.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹 C.海市蜃楼现象 D.日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹 考点:光的衍射. 专题:光的衍射、偏振和电磁本性专题. 分析:在天空出现彩虹种现象叫做光的色散现象,过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹, 属于单缝衍射,市蜃楼现象属于光的折射,肥皂泡上出现彩色条纹属于光的干涉. 解答: 解:A、雨过天晴时,常在天空出现彩虹,这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水 珠折射而成的,白光经水珠折射以后,分成各种彩色光,这种现象叫做光的色散现象,A 错 误; B、通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹,属于单缝衍射,B 正确; C、海市蜃楼现象属于光的折射,C 错误; D、日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹属于光的干涉,D 正确. 故选:B. 点评:掌握折射现象、干涉现象和衍射现象的本质的不同是顺利解决此类题目的关键. 4.如图所示,甲为沿 x 轴传播的一列简谐横波在 t=0 时刻的波动图象,乙图为参与波动的 质点 P 的振动图象,则下列判断正确的是( )

A.该波的传播速率为 4 cm/s B.该波的传播方向沿 x 轴正方向 C.经过 0.5 s 时间,质点 P 沿波的传播方向向前传播 2 m D.该波在传播过程中若遇到 3 m 的障碍物,能发生明显衍射现象 考点:横波的图象;波长、频率和波速的关系.

专题:振动图像与波动图像专题. 分析:由波动图象可读出波长,由振动图象读出周期,求出波速.在乙图上读出 t=0 时刻 P 质点的振动方向,在甲图上判断出波的传播方向.波在同一介质中匀速传播,由 s=vt 可以 求出经过 0.5s 时间波沿波的传播方向向前传播的距离,而质点并不向前传播.根据波长与 障碍物尺寸的关系分析能否发生明显的衍射现象. 解答: 解: A、甲图是波动图象,由甲读出该波的波长为 λ=4m.乙图是振动图象,由乙图读出周期为 T=1s,则波速为 v= =4m/s.故 A 错误.

B、在乙图上读出 t=0 时刻 P 质点的振动方向沿 y 轴负方向,在甲图上,根据波形的平移法 判断得知该波的传播方向沿 x 轴负方向.故 B 错误. C、质点只在自己的平衡位置附近上下振动,并不随波的传播方向向前传播.故 C 错误. D、由于该波的波长为 4m,所以该波在传播过程中若遇到 3m 的障碍物,能发生明显的衍射 现象.故 D 正确. 故选:D 点评:根据波动图象能读出波长、由质点的振动方向判断波的传播方向,由振动图象读出周 期和质点的振动方向等等, 都学习振动和波部分应具备的基本能力, 要加强训练, 熟练掌握. 5.一列简谐波沿 x 轴正方向传播,在 t=0 时波形如图所示,已知波速为 10m/s,则 t=0.1s 时正确的波形应是下图中的( )

A.

B.

C.

D.

考点:横波的图象;波长、频率和波速的关系. 专题:振动图像与波动图像专题. 分析:已知 t=0 时刻波形,由公式 x=vt 求出该波传播的距离,然后判定即可. 解答: 解:由公式 x=vt 知该波在 0.1s 是时间内传播的距离:x=10×0.1=1m. 由图可知该波的波长是 4.0m,波向右传播 1m,则在 1.0m 处的质点位于波峰;3.0m 处的质 点位于波谷.所以 ABD 错误,C 正确. 故选:C

点评:该题考查波动的图象,可以结合波传播的距离解答,也可以求出该波的周期,结合各 质点的振动情况解答.基础题目. 6.如图,一个三棱镜的截面为等腰直角△ ABC,∠A 为直角.此截面所在平面内的光线沿 平行于 BC 边的方向射到 AB 边,进入棱镜后直接射到 AC 边上,并刚好能发生全反射.该 棱镜材料的折射率为( )

A.

B.

C.

D.

考点:全反射;折射率及其测定. 专题:全反射和临界角专题. 分析:由于光是从玻璃射向空气,所以折射定律公式中,折射率应该是折射角的正弦与入射 角的正弦相比,若是光是从空气射向玻璃则折射率应该是入射角的正弦与折射角的正弦相 比.光的全反射必须从光密介质进入光疏介质,同时入射角大于临界角;当恰好发生全反射 时的入射角叫临界角. 解答: 解:三棱镜的截面为等腰直角 ABC,光线沿平行于 BC 边的方向射到 AB 边,则第 一次折射时的入射角等于 45°, 射到 AC 边上,并刚好能发生全反射.则有 sinC= . 由折射定律可得: 所以由上两式可得:n= 故选:A 点评:临界角其实也是入射角,对于同一介质它是特定的.当光垂直入射时,由于入射角为 零,所以折射角也为零,由于已知三棱镜的顶角,当光再次入射时,由几何关系可知折射角 角,最后由折射定律可求出折射率. 7.如图所示,在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜,在两者之间形成厚度不均匀的空气膜, 让一束单一波长的光垂直入射到该装置上, 结果在上方观察到如图所示的同心内疏外密的圆 环状条纹,称为牛顿环,以下说法正确的是( )

A.干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 B.干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 C.干涉条纹不等间距是由于透镜表面是曲面 D.干涉条纹不等间距是由于平板玻璃不平造成的

考点:光的双缝干涉现象和薄膜干涉现象. 专题:光的干涉专题. 分析:从空气层的上下表面反射的两列光为相干光,当光程差为波长的整数倍时是亮条纹, 当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹. 使牛顿环的曲率半径越大, 相同的水平距离使空 气层的厚度变小,所以观察到的圆环状条纹间距变大. 解答: 解:A、凸透镜下表面与玻璃上表面形成空气薄膜,干涉现象是由于凸透镜下表面 反射光和玻璃上表面反射光干涉叠加而成.故 A 正确; B、凸透镜下表面与玻璃上表面形成空气薄膜,干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃 上表面反射光干涉叠加而成.不是凸透镜上表面,故 B 错误; C、干涉条纹不等间距是由于透镜表面是曲面,导致间距不均匀增大,从而观察到如图所示 的同心内疏外密的圆环状条纹.故 C 正确; D、干涉条纹不等间距是由于透镜表面是曲面,导致间距不均匀增大,从而观察到如图所示 的同心内疏外密的圆环状条纹.故 D 错误; 故选:AC 点评: 理解了该实验的原理即可顺利解决此题, 故在学习过程中要深入理解各个物理现象产 生的机理是什么. 8.如图所示,两束单色光 a、b 从水面下射向 A 点,光线经折射后合成一束光 c,则下列说 法正确的是 ( )

A.用同一双缝干涉实验装置分别以 a、b 光做实验,a 光的干涉条纹间距大于 b 光的干涉条 纹间距 B.用 a、b 光分别做单缝衍射实验时它们的衍射条纹宽度都是均匀的 C.在水中 a 光的速度比 b 光的速度小 D.在水中 a 光的临界角大于 b 光的临界角 考点:光的折射定律;光通过棱镜时的偏折和色散. 专题:光的折射专题. 分析:通过光路图,判断出水对两束光的折射率大小,从而知道两束光的频率大小,根据折 射率和频率大小去判断出在水中的速度大小, 以及临界角和发生光的干涉的条纹间距与波长 的关系.干涉条纹的间距△ x= ,由公式可得,条纹间距与波长、屏间距成正比,与双

缝间距 d 成反比. 解答: 解:由图可知,单色光 a 偏折程度小于 b 的偏折程度,所以 a 光的折射率小于 b 光 的折射率.因此可假设 a 为红光,b 为紫光; A、用同一双缝干涉实验装置分别以 a、b 光做实验,则红光的波长比紫光长,所以红光的 干涉条纹间距大于 b 光的干涉条纹间距,故 A 正确;

B、用 a、b 光分别做单缝衍射实验时它们的衍射条纹宽度是不均匀,中央宽两边窄,故 B 错误; C、在水中 a 光的折射率小于 b 光的折射率,所以 a 光的速度大于 b 光的速度,故 C 错误; D、 单色光 a 偏折程度小于 b 的偏折程度, 所以 a 光的折射率小于 b 光的折射率, 由公式 sinC= 可得,在水中 a 光的临界角大于 b 光的临界角,故 D 正确; 故选:AD. 点评:解决本题的关键是通过光路图比较出折射率,而得知频率,然后根据光学知识进行求 解. 9.某棱镜顶角 θ=41.30°,一束白光以较大的入射角从棱镜的一个侧面射入,通过棱镜折射 后从另一个侧面射出,在光屏上形成由红到紫的彩色光带,如图所示,当入射角 θ1 逐渐减 小到零的过程中,彩色光带变化的情况是(根据表格中的数据判断)( )
色光 折射率 临界角 紫 1.532 40.75° 蓝 1.528 40.88° 绿 1.519 41.17° 黄 1.517 41.23° 橙 1.514 41.34° 红 1.513 41.37°

A.紫光最先消失,最后只剩下红光和橙光 B.紫光最先消失,最后只剩下黄光、橙光和红光 C.红光最先消失,最后只剩下紫光和蓝光 D.红光最先消失,最后只剩下紫光、蓝光和绿光 考点:光的折射定律. 专题:光的折射专题. 分析:由于白光是复色光,各种色光的折射率不同,折射率最大的光偏折程度最大;入射角 θ 逐渐减小到零的过程中,导致光线射到棱镜右侧面的入射角增大,当入射角达到某光的临 界角时该光将发生全反射, 分析不同色光的临界角大小可得出最先发生全反射的色光. 当入 射角小于临界角时,则不会发生光的全反射. 解答: 解:由表格数据看出,紫光的折射率最大,临界角最小,当入射角 θ1 逐渐减小到 零的过程中,折射角减小,光线射到棱镜右侧面的入射角增大,紫光的入射角最先达到临界 角,发生全反射,最先消失. 当入射角 θ1 减小到零时,光线射到棱镜右侧面的入射角等于 α=θ=41.30°,小于红光与橙光 的临界角,所以这两种光不发生全反射,仍能射到光屏上.故最后光屏上只剩下红、橙两种 色光.故 A 正确,BCD 错误. 故选:A

点评: 本题考查对光的全反射的理解, 关键抓住全反射的条件: 光从光密介质射入光疏介质, 入射角大于临界角,进行分析. 10.分析下列物理现象( ) (1)夏天里在一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝; (2)“闻其声而不见其人”; (3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音; (4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高. 这些物理现象分别属于波的( ) A.反射、衍射、干涉、多普勒效应 B.折射、衍射、多普勒效应、干涉 C.反射、折射、干涉、多普勒效应 D.衍射、折射、干涉、多普勒效应 考点:波的干涉和衍射现象. 分析: 衍射是绕过阻碍物继续传播, 而干涉是两种频率相同的相互叠加出现明暗相间的现象, 对于多普勒效应现象频率是在发生变化. 解答: 解: (1)夏天里在一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝,是由于声音在云层间来回传 播,这是声音的反射; (2)“闻其声而不见其人”,听到声音,却看不见人,这是声音的衍射; (3)围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音,音叉发出两个频率相同的声波相互叠 加,从而出现加强区与减弱区.这是声音的干涉; (4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高.音调变高就是 频率变高,因此这是多普勒效应现象; 故选:A. 点评:本题考查波的干涉、衍射及多普勒效应等的应用;要注意明确无论反射、衍射还是干 涉,其频率均不变,而多普勒效应频率即发生变化. 11.一列简谐横波沿 x 轴正方向传播,在 x=0 与 x=2m 的两质点振动图线分别如图中实线与 虚线所示,由此可得出( )

A.该波的波长可能是 4m B.该波的周期是 5s C.波的传播速度可能是 2m/s D.在 t=2s 时刻,x=2m 处的质点正向上运动 考点:光通过棱镜时的偏折和色散. 专题:光的衍射、偏振和电磁本性专题. 分析: 根据同一时刻两质点的状态, 结合波形, 确定出两点间距离与波长的关系, 求出波长. 由 图读出周期.由于波的传播方向未知,分两种方向进行分析,求解波速可能的值.

解答: 解:A、波沿 x 轴正方向传播时,在 x=0 与 x=2m 的两质点振动图线分别如图中实 线与虚线所示, 传播的距离为 2m,则传播距离与波长的关系,x=(n+ )λ,解得:λ= 当 n=0 时,波长 λ=8m;当 n=1 时,波长 λ=1.6m.故 A 错误. B、该波的周期等于两质点振动的周期为 T=4s.故 B 错误. C、在 x=0 与 x=2m 的两质点振动图线分别如图中实线与虚线所示,则所需要时间为 t=n+ (n=0,1,2,…) ,那么传播速度 v= = = m/s,当 n=0 时,波速 v=2m/s;当 n=1 时, (n=0,1,2,…) ,

波速 v=1m/s,故 C 正确. D、波沿 x 轴正方向传播时,当波速为 v=1m/s 时,即 t=2s 时刻,则 x=2m 处的质点才正向 上运动.故 D 错误. 故选:C. 点评:本题要根据两质点的在同一时刻的状态,画出波形,分析距离与波长的关系,再求解 波长.要考虑双向性,不能漏解. 12.如图所示,一束自然光通过起偏器照射到光屏上,则图中光屏上发亮的有(起偏器上用 箭头表示其透射方向)( )

A.

B.

C.

D.

考点:光的偏振. 专题:光的衍射、偏振和电磁本性专题. 分析:根据光的现象,只要光的振动方向不与偏振片的狭逢垂直,都能有光通过偏振片,自 然光向四周方向振动,而偏振光只有特定方向振动. 解答: 解:A、自然光包含垂直传播方向向各个方向振动的光,当自然光照射偏振光时能 在屏上观察到光亮,故 A 正确,B 也正确; C、 因为两个偏振片已经相互垂直, 因此自然光不能通过,所以屏上没有光亮. 故 C 是错误; D、两个偏振片相互平行,则光屏上有亮光,故 D 正确; 故选:ABD. 点评:D 选项容易漏选,其实题中另一侧能观察到光即可.同时自然光向各个方向发射,而 偏振光则是向特定方向放射.

二、实验题(每空 2 分,共 20 分) 13.某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中: ①用游标卡尺测定摆球的直径,测量结果如图所示,则该摆球的直径为 0.97cm. ②小组成员在实验过程中有如下说法,其中正确的是 C. (填选项前的字母) A.把单摆从平衡位置拉开 30°的摆角,并在释放摆球的同时开始计时 B.测量摆球通过最低点 100 次的时间 t,则单摆周期为 C.用悬线的长度加摆球的直径作为摆长,代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大 D.选择密度较小的摆球,测得的重力加速度值误差较小.

考点:用单摆测定重力加速度. 专题:实验题. 分析: (1)游标卡尺读数等于固定刻度读数加游标尺读数,不需要估读; (2)摆角很小的情况下单摆的振动才是简谐运动;单摆摆球经过平衡位置的速度最大,最 大位移处速度为 0,在平衡位置计时误差最小;由单摆的周期公式即可求解. 解答: 解: (1)游标卡尺读数等于固定刻度读数加游标尺读数; 固定刻度读数为:0.9cm; 游标尺第 7 刻线与主尺刻线对其,读数为 0.07cm,故读数为:0.07+0.9=0.97cm; (2)A、用单摆的最大摆角应小于 5°,故 A 错误; B、一个周期的时间内,摆球通过最低点 2 次,故 B 错误; C、由单摆的周期公式可推出重力加速度的计算式 g= 可知,摆长偏大则代入单摆周

期公式计算得到的重力加速度值偏大,故 C 正确; D、为减小实验误差因,应选择密度较大的摆球,故 D 错误. 故选:C. 故答案为: (1)0.97; (2)C. 点评:解决本题的关键掌握游标卡尺的读数方法,主尺读数加上游标读数,不需估读.简谐 运动是一种理想的运动模型, 单摆只有在摆角很小, 空气阻力影响不计的情况下单摆的振动 才可以看成简谐运动,要知道影响实验结论的因素. 14.如图所示:一半圆形玻璃砖外面插上 P1、P2、P3、P4 四枚大头针时,P3、P4 恰可挡住 P1、P2 所成的像,则该玻璃砖的折射率 n=1.73.有一同学把大头针插在 P1′、P2′位置时,沿 着 P4 、 P3 的方向看不到大头针的像, 其原因是经过 P1′P2′的光线在界面 MN 处发生全反射. . ?

考点:光的折射定律. 专题:光的折射专题. 分析:由图确定入射角 i 和折射角 r,由于光线从玻璃射向空气,折射率为 n= .不管

眼睛处在何处,都无法看到 P1′、P2′的像,可能光线发生了全反射. 解答: 解:由图知,沿 P1、P2 的光线入射角为 i=30°,折射角为 r=60°,则该玻璃砖的折 射率 n= = =1.73

把大头针插在 P1′、P2′位置时,沿着 P4、P3 的方向看不到大头针的像,其原因是经过 P1′P2′ 的光线在界面 MN 处发生全反射. 故答案为:1.73,经过 P1′P2′的光线在界面 MN 处发生全反射. 点评:本题用插针法测定玻璃砖的折射率,其原理是折射定律 n= 件是光从真空进入介质. 15.在用双缝干涉测光的波长的实验中,请按照题目要求回答下列问题. ,注意此式的适用条

(1)如图 1 所示,甲、乙两图都是光的条纹形状示意图,其中干涉图样是甲. (2)将下表中的光学元件放在图 1 的丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实 验装置,并用此装置测量红光的波长.

元件代号 A B C D E 元件名称 光屏 双缝 白光光源 单缝 透红光的 滤光片 将白光光源 C 放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,各光学元件的排列 顺序应为 EDBA. (填写元件代号) (3)已知该装置中双缝间距 d=0.50mm,双缝到光屏的距离 l=0.50m,在光屏上得到的干涉 图样如图 2 甲所示, 分划板在图中 A 位置时游标卡尺如图 2 乙所示, 则其示数 xA=111.15 mm; 在 B 位置时游标卡尺如图 2 丙所示,则相邻两条纹间距△ x=0.64 mm; (4)由以上所测数据,可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为 6.4×10 m. (5)若改用频率较高的单色光照射,得到的干涉条纹间距将变小(填“变大”、“不变”或“变 小”) . 考点:用双缝干涉测光的波长. 专题:实验题. 分析: (1)双缝干涉条纹特点是等间距、等宽度、等亮度; (2)为获取单色线光源,白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝,最后面是光屏; (3)游标卡尺读数=可动刻度读数+游标尺读数;根据△ x= 根据△ x= λ 求解波长. (5)根据双缝干涉条纹的间距公式△ x= λ 判断干涉条纹的间距变化. 解答: 解: (1)双缝干涉条纹特点是等间距、等宽度、等亮度;衍射条纹特点是中间宽两 边窄、中间亮、两边暗,且不等间距;根据此特点知甲图是干涉条纹; (2)为获取单色线光源,白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝.所以各光学元件的字母 排列顺序应为:EDBA; (3、4)游标卡尺读数=可动刻度读数+游标尺读数; 故 xA=111mm+0.05mm×3=111.15mm; xB=115mm+0.05mm×12=115.60mm; 相邻亮纹的间距: △ x= = ≈0.00064m=0.64mm; 求出相邻亮纹的间距;
﹣7

根据公式△ x= λ,有:

λ=

=

=6.4×10 m

﹣7

(5) 根据双缝干涉条纹的间距公式△ x= λ 知, 频率变高, 波长变短, 则干涉条纹间距变小; 故答案为: (1)甲; (2)EDBA; (3)111.15,0.64 mm; (4)6.4×10 ; (5)变小.
﹣7

点评:本题关键是明确实验原理,体会实验步骤,最好亲手做实验;解决本题的关键掌握游 标卡尺的读数方法,以及掌握双缝干涉条纹的间距公式△ x= λ.

三、计算题(要求写出必要的文字说明、主要方程式和重要演算步骤,有数值计算的要明 确写出数值和单位,只有最终结果的不得分. ) 16.一列简谐横波在 x 轴上传播,在 t1=0 和 t2=0.05s 时,其波形图分别用如图所示的实线 和虚线表示,求: ①这列波可能具有的波速. ②当波速为 280m/s 时,波的传播方向如何?以此波速传播时,x=8m 处的质点 P 从平衡位 置运动至波谷所需的最短时间是多少?

考点:横波的图象;波长、频率和波速的关系. 专题:振动图像与波动图像专题. 分析: (1)由 y 的最大值读出振幅,由相邻两个波峰或波谷间的距离读出波长.根据波形的 平移法,结合波的周期性,得出波传播的距离与波长的关系,求出波长的通项,再求解波速 通项. (2)当波速为 280m/s 时,求出△ t=0.05s 时间内波的传播距离,根据波形的平移法确定波 传播方向,并根据周期来求出最短时间. 解答: 解: (1)由对波形图分析可知,该波波长 λ=8 m.若波沿 x 轴正向传播,则有: △ x1=nλ+ =(8n+2)=v1△ t (n=0、1、2、3 …) =(40+160 n) m/s

所以:v1=(8n+2)

=(8n+2)×

若波沿 x 轴负向传播,则有: △ x2=nλ+ =(8n+6)=v2△ t (n=0、1、2、3 …) =(120+160 n) m/s

所以:v2=(8n+6)

=(8n+6)×

于是得到波速 v 的通式为:v=(40+80 k) m/s 当 k=0、2、4 …时,波沿 x 轴正向传播. 当 k=1、3、5 …时,波沿 x 轴负向传播. (2)当波速为 280 m/s 时,则有:280=40+80 k. 解得:k=3 故波沿﹣x 方向传播. 因为:v= 所以:T= = s= s

P 质点第一次达到波谷的所历时间为:

t= T= ×

=

=2.1×10

﹣2

s

答: (1)这列波可能具有的波速 v=(40+80 k) m/s 当 k=0、2、4 …时,波沿 x 轴正向传播. 当 k=1、3、5 …时,波沿 x 轴负向传播. (2)当波速为 280m/s 时,波沿﹣x 方向传播. 此时图中质点 P 从图中位置运动至波谷所 需的最短时间是 2.1×10 s. 点评: 本题关键要抓住波的周期性和双向性, 根据波形的平移法确定波传播距离与波长的关 系. 17.如图所示,半圆形玻璃砖的半径为 R,光屏 PQ 置于直径的右端并与直径垂直,一单色 光与竖直方向成 α=30°角射入玻璃砖的圆心 O,在光屏上出现了一个光斑,玻璃对该种单色 光的折射率为 n= ,光在真空中的传播速度为 c,求: (1)光屏上的光斑与 O 点之间的距离; (2)光进入玻璃后经过多少时间到达光屏; (3)使入射光线绕 O 点逆时针方向旋转,为使光屏上的光斑消失,至少要转过多少角度?
﹣2

考点:光的折射定律. 专题:光的折射专题. 分析: (1)作出光路图,根据折射定律求出折射角,由几何关系求解光斑与 O 点之间的距 离; (2)先由 v= 求出光在玻璃中的速度,从而求出光在玻璃中传播所用的时间;再求得光从 玻璃砖射到光屏的时间,即可得到总时间. (3)为使光屏上的光斑消失,要使光线发生全反射.由临界角公式 sinC= 求出临界角 C, 即得到入射角的大小,即可得解. 解答: 解: (1)作出光路图如图所示,由折射定律得: n= 代入数据解得:γ=45° 光斑与 O 点之间的距离 S= = R

(2)设光在玻璃中的速度为 v,则

v= = 光在玻璃中的传播时间 t1= = 光从 O 点到达光屏的时间 t2= = 光进入玻璃后到达光屏的时间 t=t1+t2= (3)当光在界面处发生全反射时光屏上的光斑消失,故 sinC= 即入射角 α′=C=45°时光斑消失, 入射光线至少要转过的角度为 α′﹣α=15° 答: (1)光屏上的光斑与 O 点之间的距离为 (2)光进入玻璃后经过 ,

R;

时间到达光屏;

(3)使入射光线绕 O 点逆时针方向旋转,为使光屏上的光斑消失,至少要转过 15°.

点评: 对于涉及全反射的问题, 要紧扣全反射产生的条件: 一是光从光密介质射入光疏介质; 二是入射角大于临界角. 18.圆柱透镜的截面如图所示,圆心为 O,半径 OA=R,一束光从半径 OA 的中点垂直于界 面射入透镜后,从圆弧面射出,出射光线相对入射光线偏折了 15°角,求透镜的折射率.要 使这束光线不能从圆弧面射出, 可使透镜从图示位置沿垂直于入射光线方向平移多少?向上 平移还是向下平移?

考点:光的折射定律. 专题:光的折射专题.

分析:由几何关系求得光线在圆弧面上入射角和折射角,由折射定律求解折射率. 要使这束光线不能从圆弧面射出,必须使光线在圆弧面上发生全反射,透镜可上移,也可下 移.由 sinC= 求出临界角,再由几何知识求解即可. 解答: 解: (1)依几何关系可知,入射角 i=30°,折射角 r=45°, 得透镜的折射率 n= (2)由 sinC= = 得临界角 C=45° 可知发生全反射时入射光线与圆心的距离 D1= 由此可知,透镜应向下移动的距离为 d1= 同理透镜应向下移动的距离为 d1= 答:透镜应向下移动的距离为 R+ = = =

R R

R﹣ = R

R 或透镜应向下移动的距离为

R.

点评:解决本题关键要掌握全反射的条件和临界角公式,并结合几何知识求解.要注意透镜 向下或向上都能使光线发生全反射,所以有两解,不能漏解.


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