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2019-2020年高考物理新一輪總復習 階段示范性測試12（選修3-4）（含解析） 本卷測試內容：選修3－4 本試卷分為第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，共110分。測試時間90分鐘。 第Ⅰ卷　(選擇題，共50分) 一、選擇題(本題共10小題，每小題5分，共50分。在每小題給出的四個選項中，第1、4、5、6、7、8小題，只有一個選項正確；第2、3、9、10小題，有多個選項正確，全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。) 1. 下列物理現象中： (1)春天里在一次閃電過后，有時雷聲轟鳴不絕； (2)“聞其聲而不見其人”； (3)學生圍繞振動的音叉轉一圈會聽到忽強忽弱的聲音； (4)當正在鳴笛的火車向著我們急駛而來時，我們聽到汽笛聲的音調變高。 這些物理現象分別屬于波的(　　) A. 反射、衍射、干涉、多普勒效應 B. 折射、衍射、多普勒效應、干涉 C. 反射、折射、干涉、多普勒效應 D. 衍射、折射、干涉、多普勒效應 解析：春天里在一次閃電過后，有時雷聲轟鳴不絕，是聲波的反射；“聞其聲而不見其人”是聲波的衍射；學生圍繞振動的音叉轉一圈會聽到忽強忽弱的聲音是聲波的干涉；當正在鳴笛的火車向著我們急駛而來時，我們聽到汽笛聲的音調變高是多普勒效應，故選項A正確。 答案：A 2. 在雙縫干涉實驗中，下列說法正確的是(　　) A. 用白光作為光源，屏上將呈現黑白相間的條紋 B. 用紅光作為光源，屏上將呈現紅黑相間的條紋 C. 用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，屏上將呈現彩色條紋 D. 用紫光作為光源，遮住其中一條狹縫，屏上將呈現間距不等的條紋 解析：用白光作為光源，屏上將呈現彩色條紋，選項A錯；紅光雙縫干涉的圖樣為紅黑相間的條紋，選項B正確；紅光和紫光頻率不同，不能產生干涉圖樣，選項C錯；遮住一條狹縫時，紫光將發(fā)生單縫衍射，形成衍射圖樣，選項D正確。 答案：BD 3. [xx湖北襄陽市3月質檢]下列說法中正確的是(　　) A. 做簡諧運動的質點，其振動能量與振幅無關 B. 泊松亮斑是光的衍射現象，玻璃中的氣泡看起來特別明亮是光的全反射現象 C. 真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源和觀察者的運動無關 D. 在“用單擺測定重力加速度”的實驗中，為使實驗結果較為準確，應選用10 cm長的細線和小鐵球 E. 各種電磁波在真空中的傳播速度與光速一樣，為3.0108 m/s 解析：做簡諧運動的質點，其振動能量與振幅有關，選項A錯誤；泊松亮斑是光的衍射現象，玻璃中的氣泡看起來特別明亮是光的全反射現象，選項B正確；根據相對性原理，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源和觀察者的運動無關，選項C正確。在“用單擺測定重力加速度”的實驗中，為使實驗結果較為準確，應選用約100 cm長的細線和小鐵球，選項D錯誤。各種電磁波在真空中的傳播速度與光速一樣，為3.0108 m/s，選項E正確。 答案：BCE 4. 一列簡諧橫波以1 m/s的速度沿繩子由A向B傳播。質點A、B間的水平距離x＝3 m，如圖所示。若t＝0時質點A剛從平衡位置開始向上振動，其振動方程為y＝2sint(cm)。則B點的振動圖象為下圖中的(　　) 解析：由A點的振動方程可知：A＝2 cm，T＝4 s。振動由A傳播至B所用時間為Δt＝，解得Δt＝3 s，可見B點在t＝3 s時起振，因A點的起振方向向上，故B點的起振方向也向上，所以B點的振動圖象為B。 答案：B 5. 為了觀察門外情況，有人在門上開一小圓孔，將一塊圓柱形玻璃嵌入其中，圓柱體軸線與門面垂直，如圖所示。從圓柱底面中心看出去，可以看到門外入射光線與軸線間的最大夾角稱為視場角。已知該玻璃的折射率為n，圓柱長為l，底面半徑為r，則視場角的正弦是(　　) A. 　　　　　　 B. C. D. 解析：光路圖如圖所示 n＝，sinα＝ 所以sini＝nsinα＝，選項B正確。 答案：B 6. 如圖，A光束由紅光和藍光組成經過半圓形玻璃磚后分為P、Q兩束，關于P、Q兩束光下列敘述正確的是(　　) A. P光束只有藍光 B. P光束只有紅光 C. Q光束只有藍光 D. Q光束只有紅光 解析：藍光折射率大，易發(fā)生全反射，由圖可知，只有一條折射光線，說明藍光發(fā)生了全反射，Q光束只有紅光；有折射就有反射，P光束為紅光和藍光組成的復色光。 答案：D 7. [xx安徽望江高三月考]一束復色光由空氣射入一塊平行平面玻璃磚，經折射分成兩束單色光a、b。已知a光的頻率小于b光的頻率。下面的幾個圖中哪個光路圖可能是正確的是(　　) 解析：由于a光的頻率小于b光的頻率，可知a光的折射率小于b光的折射率。在上表面a、b兩束單色光的入射角相同，由折射定律可判斷出a光的折射角大于b光的折射角，在下表面光線由玻璃射向空氣，光線折射率應為折射角正弦值比入射角正弦值，故下表面的折射角應與上表面的入射角相同，即通過玻璃磚后的出射光線應與原入射光線平行。B正確。 答案：B 8. [xx天津河西區(qū)期末] 一列簡諧橫波沿x軸負方向傳播，a、b為波上的兩個質點，某時刻的波形圖如圖甲所示，從此時刻開始計時，圖乙是a、b兩個質點中某一質點的振動圖象，下列判斷正確的是( 　　 ) A. 波速為1.0 m/s，圖乙是質點a的振動圖象 B. 波速為1.0 m/s，圖乙是質點b的振動圖象 C. 波速為0.16 m/s，圖乙是質點a的振動圖象 D. 波速為0.16 m/s，圖乙是質點b的振動圖象 解析：由圖甲可知機械波的波長λ＝0.4 m，由圖乙可知質點振動周期T＝0.4 s，則波速v＝＝ m/s＝1.0 m/s。根據波的傳播規(guī)律與質點振動之間的關系可知，該時刻質點a向下振動，質點b向上振動，因此圖乙是質點b的振動圖象，B正確。 答案：B 9. 以下說法正確的是 (　　) A. 在“探究單擺的周期與擺長的關系”實驗中，為減小偶然誤差，應測出單擺做n次全振動的時間t，利用T＝求出單擺的周期 B. 如果質點所受的合力總是指向平衡位置，質點的運動就是簡諧運動 C. 變化的磁場一定會產生變化的電場 D. X射線是比紫外線頻率高的電磁波 E. 在同種均勻介質中傳播的聲波，頻率越高，波長越短 解析：在“探究單擺的周期與擺長的關系”實驗中，應測出單擺做n次全振動的時間t，利用T＝求出單擺的周期，這樣可以減小偶然誤差，選項A正確；如果質點所受的合力總是指向平衡位置，且滿足F＝－kx，質點的運動就是簡諧運動，選項B錯誤；均勻變化的磁場會產生穩(wěn)定的電場，選項C錯誤；X射線是比紫外線頻率高的電磁波，選項D正確，在同種均勻介質中傳播的聲波，波速相同，因此頻率越高，波長越短，選項E正確。 答案：ADE 10. 如圖甲所示，現有一束白光從圖示位置射向棱鏡Ⅰ，在足夠大的光屏M上形成彩色光譜，下列說法中正確的是(　　) A. 屏M自上而下分布的色光的波長由小到大 B. 在各種色光中，紅光通過棱鏡的時間最長 C. 若入射白光繞入射點順時針旋轉，在屏M上最先消失的是紫光 D. 若在棱鏡Ⅰ和屏M間放置與棱鏡Ⅰ完全相同的棱鏡Ⅱ，相對面平行(如圖乙所示)，則在屏M上形成的是彩色光譜 解析：光線經三棱鏡后向底部偏折，折射率越大，偏折越明顯，故屏M自上而下分布的色光的波長由大到?。患t光的折射率最小，在介質中速度最大，傳播時間最短；紫光的折射率最大，臨界角最小，最易發(fā)生全反射；將兩個三棱鏡合在一起，可看成平行玻璃磚，中間空氣的兩面也是平行的，平行介質不改變光線的方向，只是使光線側移，折射率不同側移量不同。 答案：CD 第Ⅱ卷　(非選擇題，共60分) 二、實驗題(本題共3小題，共22分) 11. (6分)如圖所示，平靜的水面下同一豎直線上有兩個點光源Sa、Sb，可分別發(fā)出a、b兩種不同顏色的單色光。在光源的正上方放置一個圓形的遮光板，在水面上方同時恰好看不到兩個光源。則a光的頻率________(選填“>”“＝”或“<”，下同)b光的頻率；若用同一裝置做楊氏雙縫干涉實驗，a光的干涉條紋寬度________b光的干涉條紋寬度。 解析：由題意可知a光的臨界角大于b光的臨界角，根據折射率與臨界角的關系可知水對a光的折射率小于水對b光的折射率，根據頻率與折射率的關系可知a光的頻率小于b光的頻率。根據波速公式可知a光在真空中的波長大于b光在真空中的波長，根據n＝可知a光在水中的波長大于b光在水中的波長，若用同一裝置做楊氏雙縫干涉實驗，a光的干涉條紋寬度大于b光的干涉條紋寬度。 答案：<　　> 12. (8分)有兩個同學利用假期分別去參觀北大和南大的物理實驗室，各自利用先進的DIS系統較準確地探究了“單擺的周期T與擺長L的關系”，他們通過校園網交換了實驗數據，并由計算機繪制了T2－L圖象，如圖甲所示。去北大的同學所測實驗結果對應的圖線是________(選填“A”或“B”)。另外，在南大做探究的同學還利用計算機繪制了兩種單擺的振動圖象(如圖乙)，由圖可知，兩單擺擺長之比＝________。 解析：由T＝2π得，T2＝L，根據圖甲可知＞，即gA＜gB，因北大更靠近北極，其所在地的重力加速度更大些，應選B；根據圖甲可知＝＝＝，由圖乙可得＝，由T2＝L得，＝＝2。 答案：B　2 13. (8分)實驗室有一塊長方體透明介質，截面如圖中ABCD所示。AB的長度為l1，AD的長度為l2，且AB和AD邊透光，而BC和CD邊不透光，且射到這兩個邊的光線均被全部吸收。現讓一平行光束以入射角θ1射到AB面上，經折射后AD面上有光線射出，甲、乙兩同學分別用不同方法測量該長方體介質的折射率。 (1)甲同學的做法是：保持射到AB面上光線的入射角不變，用遮光板由A點沿AB緩慢推進，遮光板前端推到P時，AD面上恰好無光線射出，測得AP的長度為l3，則長方體介質的折射率可表示為n＝________。 (2)乙同學的做法是：緩慢調節(jié)射到AB上光線的入射角，使AD面也恰好無光線射出，測得此時射到AB面上光線的入射角為θ2，則長方體介質的折射率可表示為n＝________。 (3)θ1和θ2的關系為：θ1________θ2(填“<”“>”或“＝”)。 解析：(1)由題意可知，過P點入射光線的折射光線恰好過D點，設此時折射角為γ1，則 sinγ1＝，n＝＝。 (2)由題意可知，射到AD面上的光線在AD面上恰好發(fā)生全反射，設在AB面上的折射角為γ2，則在AD面上的入射角為臨界角，且C＝90－γ2，由n＝＝解得：n＝。 (3)因為在AB面的折射角越小，在AD面的入射角越大，而在AB面入射角越小，折射角越小，故應減小AB面的入射角才能使光線在AD面發(fā)生全反射，因此θ1>θ2。 答案：(1)　(2)　(3)> 三、計算題(本題共4小題，共38分) 14. (10分)如圖所示，實線為一簡諧波該時刻的波形圖，虛線是該波經0.2 s后的波形圖。 (1)若波向左傳播，指出此時刻P點的振動方向并求出經0.2 s后波傳播的距離； (2)若波向右傳播，求它的最大周期； (3)若波速是35 m/s，求波的傳播方向。 解析：根據波的圖象和傳播方向通過“帶動法”或“微平移法”可得P點的振動方向；根據兩個時刻的波形圖可得其在0.2 s內傳播的距離，根據時空的對應性可得該波周期的通式。 (1)若波向左傳播，在圖中實線波形圖對應的時刻P點向上振動 由圖可知經0.2 s后波傳播的距離為x＝(3＋4n)m(n＝0,1,2，…) (2)若波向右傳播，則實線波形圖到虛線波形圖所經過的時間t＝＋nT(n＝0,1,2，…)，當n＝0時周期有最大值Tmax＝4t＝0.8 s (3)若波速為35 m/s，則0.2 s內波傳播的距離為x＝vt＝7.0 m，而λ＝4 m，故x＝1λ，故波向左傳播。 答案：(1)見解析　(2)0.8 s　(3)向左傳播 15. (8分)如圖所示，一透明球體置于空氣中，球半徑R＝10 cm，折射率n＝。MN是一條通過球心的直線，單色細光束沿直線AB且平行于MN射向球體，B點為入射點，AB與MN間距為5 cm，出射光線沿CD方向。 (1)補全光路并求出光從B點傳到C點的時間； (2)求CD與MN所成的角α。(需寫出求解過程) 解析：(1)連接BC，如圖所示，設B點光線的入射角、折射角分別標為i、r，由幾何關系可知 sini＝/2，所以i＝45 對B點應用折射定律得n＝ sinr＝1/2，故r＝30 BC＝2Rcosr t＝nBC/c＝2nRcosr/c 解得t＝(/3)10－9 s (2)由幾何關系可知∠COP＝15，∠OCP＝135，α＝30。 答案：(1)圖見解析　(2)(/3)10－9 s　(2)30 16. (10分)[xx蘇州模擬]某有線制導導彈發(fā)射時，在導彈發(fā)射基地，大地與導彈間連一根細如蛛絲的特制光纖(像放風箏一樣)，它雙向傳輸信號，能達到有線制導作用。光纖由纖芯和包層組成，其剖面如圖所示，其中纖芯材料的折射率n1＝2，包層折射率n2＝，光纖長度為3103m。(已知當光從折射率為n1的介質射入折射為n2的介質時，入射角θ1、折射角θ2間滿足關系：n1sinθ1＝n2sinθ2) (1)試通過計算說明從光纖一端入射的光信號是否會通過包層“泄漏”出去； (2)若導彈飛行過程中，將有關參數轉變?yōu)楣庑盘枺霉饫w發(fā)回發(fā)射基地經瞬間處理后轉化為指令光信號返回導彈，求信號往返需要的最長時間。 解析：(1)如圖所示，由題意在纖芯和包層分界面上全反射臨界角C滿足 n1sinC＝n2sin90。 得C＝60。 當在端面上的入射角最大(im＝90)時，折射角r也最大，在纖芯與包層分界面上的入射角i′最小，在端面上im＝90時，由n1＝，得rm＝30 這時imin′＝90－30＝60＝C，所以，在所有情況中從端面入射到光纖中的信號都不會從包層中“泄漏”出去。 (2)當在端面上入射角最大時所用時間最長，這時光在纖芯中總路程為s＝，光纖中光速v＝，時間t＝＝＝810－5 s。 答案：(1)見解析　(2)810－5 s 17. (10分)[xx長沙模擬](1)如圖所示，一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，從波傳到x＝5 m的M點時開始計時，已知P點相繼出現兩個波峰的時間間隔為0.4 s，下面說法中正確的是(　　) A．若該波傳播中遇到寬約3 m的障礙物，不能發(fā)生明顯的衍射現象 B．質點Q(x＝9 m)經過0.5 s第一次到達波谷 C．質點P在0.1 s內經過的位移大小為10 cm D．若在Q處放一接收器，接收到的波的頻率小于2.5 Hz (2)第26屆世界大學生運動會跳水比賽在深圳游泳跳水比賽場館舉行，設水池中一點O上下振動，振幅為0.2 m，以O點為圓心形成圓形水波，如圖所示，A、B、O三點在一條直線上，OA間距離為4.0 m，OB間距離為2.4 m。某時刻O點處在波峰位置，觀察發(fā)現2 s后此波峰傳到A點，此時O點正通過平衡位置向下運動，OA間還有一個波峰，將水波近似為簡諧波。 ①求此水波的傳播速度、周期和波長； ②以O點處波峰位置為0時刻，某同學打算根據OB間距離與波長的關系確定B點在0時刻的振動情況，畫出B點的振動圖象。你認為該同學的思路是否可行？若可行，畫出B點振動圖象。若不可行，請給出正確思路并畫出B點的振動圖象。(假設B的振幅仍為0.2 m) 解析：(1)由題圖知該波波長為4 m，Q與M間距離為一個波長，波前的振動方向向下。因障礙物的寬度比波長小，A錯誤。由P點相繼出現兩個波峰的時間間隔為0.4 s知該波的周期為0.4 s，波從M點傳播到Q點需一個周期，故經過0.5 s時，質點Q已振動了四分之一周期，B正確。因質點P既不在平衡位置又不在波峰或波谷上，則四分之一周期內通過的位移大小不等于一個振幅，C錯誤。因接收器是固定不動的，接收器接收到的頻率應等于波的頻率，D錯誤。 (2)①在O點左側，波向左傳播，波峰由O點傳到A點的時間為2 s，則波速v＝＝ m/s＝2.0 m/s 由O點運動情況及A點位置可畫出t＝2 s時OA間的波形如圖甲所示， 則xOA＝λ，得λ＝xOA＝3.2 m 周期T＝＝ s＝1.6 s。 ②可行。xOB＝2.4 m＝λ，t＝0時刻OB間波形如圖乙所示，則知B此刻正經過平衡位置向下運動，波的周期T＝1.6 s，B的振動圖象如圖丙所示。 答案：(1)B　(2)①2.0 m/s　1.6 s　3.2 m?、诳尚小D象見解析