新课标2020高考物理二轮复习专题强化训练15鸭3-4含解析

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专题强化训练(十五)‎ 一、选择题(共9个小题，7～9为多选，其余为单项选择题，每题5分，共45分)‎ ‎1．一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时波形图如下图中实线所示，此时波刚好传到c点；当t＝0.6 s时波恰好传到e点，波形如图中虚线所示，a、b、c、d、e是介质中的质点．下列说法正确的是(　　)‎ A．这列波的周期T＝0.4 s B．质点d在这段时间内通过的路程为20 cm C．当t＝0.6 s时，质点e将要沿x轴正方向运动 D．当t＝0.6 s时，质点a速度沿y轴负方向 答案　B 解析　由图知波长λ＝40 m，振幅为10 cm.‎ 设Δs为c和e之间的距离，由图知Δs＝30 m，波速v＝＝ m/s＝50 m/s，周期T＝＝0.8 s，故A项错误；由图知经过个周期即0.2 s后波才传到d点，0.2 s至0.6 s相当于个周期，质点d在这段时间内通过的路程为×4×10 cm＝20 cm，故B项正确；质点振动方向沿y轴，故C项错误；波向右传播，当t＝0.6 s时，质点a速度沿y轴正方向，故D项错误．故选B项．‎ ‎2．图a为一列简谐横波在t＝0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置在x＝1.0 m处的质点，Q是平衡位置在x＝4.0 m处的质点；图b为质点Q的振动图象，下列说法正确的是(　　)‎ 11‎ A．在t＝0.10 s时，质点Q向x轴正方向运动 B．在t＝0.25 s时，质点P的加速度方向与y轴正方向相反 C．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，该波沿x轴负方向传播了6 m D．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，质点P通过的路程为30 cm 答案　C 解析　图b为质点Q的振动图象，则知在t＝0.10 s时，质点Q正从平衡位置向波谷运动，所以点Q向x轴负方向运动，故A项错误；在t＝0.10 s时，质点Q沿x轴负方向运动，根据波形平稳法可知该波沿x轴负方向传播，此时P点正向上运动．由图b读出周期T＝0.2 s，从t＝0.10 s到t＝0.25 s经过的时间为Δt＝0.15 s＝T，则在t＝0.25 s时，质点P位于x轴下方，加速度方向与y轴正方向相同，故B项错误；由图a知波长λ＝8 m，则波速为：v＝＝ m/s＝40 m/s，从t＝0.10 s到t＝0.25 s经过的时间为Δt＝0.15 s，该波沿x轴负方向传播的距离为Δx＝vΔt＝40×0.15 m＝6 m，故C项正确；从t＝0.10 s到t＝0.25 s经过的时间为Δt＝0.15 s＝T，由于t＝0.10 s时刻质点P不在平衡位置、波峰或波谷处，所以质点P通过的路程不是30 cm，故D项错误．故选C项．‎ ‎3．如图所示，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方．一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光在光屏上呈现七色光带．若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，观察到各色光在光屏上陆续消失．在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是(　　)‎ A．减弱，红光　　　　　　　 B．增强，红光 C．减弱，紫光 D．增强，紫光 答案　D 解析　光线从光密介质到光疏介质，入射点由A向B缓慢移动时，入射角增大，反射光的强度将增强；因紫色光的折射率最大，发生全反射的临界角最小，故紫光最先发生全反射，在光屏上最先消失，故D项正确，A、B、C三项错误．故选D项．‎ ‎4．如图甲，让激光束通过一个狭缝，‎ 11‎ 观察到光屏上出现单色条纹图样．现保持激光器与狭缝到光屏的距离不变，将光屏向狭缝处适当移动，下面关于本实验说法正确的是(　　)‎ A．将会观察到乙图样 B．光屏上条纹更宽 C．移动后，条纹变得模糊 D．该现象说明光具有波动性 答案　D 解析　让激光束通过一个狭缝，观察到光屏上出现单色条纹图样是光的衍射图样，衍射条纹的中央亮条纹的宽度最大，将会观察到丙图样，故A项错误；当保持激光器与狭缝到光屏的距离不变，将光屏向狭缝处适当移动，光屏上条纹更窄，条纹变得清晰，故B项错误，C项错误；光的衍射现象说明光具有波动性，故D项正确．故选D项．‎ ‎5．如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源S，它发出的是两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为a、b两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a光的颜色(见图乙)．则以下说法中正确的是(　　)‎ A．a光的频率比b光的频率大 B．水对a光的折射率比b光大 C．在真空中，a光的传播速度比b光大 D．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹间距比b光的宽 答案　D 解析　在被照亮的圆形区域边缘光线恰好发生了全反射，入射角等于临界角，由于a光照射的面积较大，知a光的临界角较大，根据sinC＝，知a光的折射率较小，故B项错误．折射率越大，光的频率越大，则知a光的频率比b光小，故A项错误；在真空中，‎ 11‎ 光的传播速度都相等，故C项错误；a光的折射率小，频率小，波长较长，根据干涉条纹间距公式Δx＝λ，a光波长长则条纹间距较宽，故D项正确．故选D项．‎ ‎6．如下图，左边为竖直弹簧振动系统，振子连接一根水平很长的软绳，沿绳方向取x轴．振子从平衡位置O以某一初速度向A端开始运动，经t＝1 s后，x＝5 cm处的绳开始振动，则下列说法正确的是(　　)‎ A．此绳的周期为4 s B．绳上各质点都沿x轴方向运动，因此绳波为横波 C．绳上产生的波的传播速度决定于弹簧振子振动的频率 D．若振子振动频率f＝10 Hz，则绳波波长为0.5 cm 答案　D 解析　由题意可知，绳波的波速为v＝＝ m/s＝0.05 m/s，由于不知波长，所以无法求出周期，故A项错误；绳上各质点只会在各自平衡位置附近振动，并不会沿绳运动，故B项错误；波在介质中的传播速度取决于介质，与波源频率无关，故C项错误；由v＝λf得：λ＝＝ m＝0.005 m＝0.5 cm，故D项正确．故选D项．‎ ‎7．一水平长绳上系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球振动的固有频率为2 Hz，现在长绳两端分别有一振源P、Q同时开始以相同振幅A上下振动了一段时间，某时刻两个振源在长绳上形成波形如图所示，两列波先后间隔一段时间经过弹簧振子所在位置，观察到小球先后出现了两次振动，小球第一次振动时起振方向向上，且振动并不显著，而小球第二次发生了共振现象，则下列说法正确的是(　　)‎ A．由P振源产生的波先到达弹簧处 B．两列波可能形成稳定干涉 11‎ C．由Q振源产生的波的波速较接近4 m/s D．绳上不会出现振动位移大小为2A的点 答案　AC 解析　由“上下坡”法知P振源起振方向向上，Q振源起振方向向下，故先到达弹簧是P波，故A项正确；两列机械波的波长不同，所以振动的频率一定不同，所以不能发生干涉，故B项错误；Q晚到达弹簧振子所在位置，且小球产生了较强烈的振动，即共振，故Q的振动频率接近2 Hz，则周期接近0.5 s，波速v＝＝ m/s＝4 m/s，故C项正确；由于两列波的频率不同，不会产生稳定干涉现象，根据波的叠加原理，两列波相遇时，有4个时刻绳上会出现振动位移大小为2A的点，故D项错误；故选A、C两项．‎ ‎8.如图所示，一光束包含两种不同频率的单色光，从空气射向两面平行玻璃砖的上表面，玻璃砖下表面有反射层，光束经两次折射和一次反射后，从玻璃砖上表面分为a、b两束单色光射出．下列说法正确的是(　　)‎ A．a光频率大于b光的频率 B．在空气中a光的波长大于b光的波长 C．出射光束a、b一定相互平行 D．a、b两色光从同种玻璃射向空气时，a光发生全反射的临界角大 答案　AC 解析　作出光路图如图所示，可知光从空气射入玻璃时a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，频率较大，故A项正确；a光的频率较大，则波长较小，故B项错误；因为a、b两光在上表面的折射角与反射后在上表面的入射角分别相等，根据几何知识可知出射光束一定相互平行，故C项正确；因为a光的折射率较大，根据sinC＝，则知a光的临界角小，故D项错误．故选A、C两项．‎ 11‎ ‎9．一列简谐横波沿x轴正方向传播，波源在坐标原点，波速v＝10 m/s，己知在t＝0时刻的波形如下图所示，此时波刚好传播到x＝5 m处．下列说法中正确的是(　　)‎ A．这列波的振幅为10 cm B．这列波的周期为4 s C．这列波的波长为4 m D．0.2 s后，质点a运动到质点b现在所处的位置 答案　AC 解析　由波形图可得：振幅A＝10 cm，波长λ＝4 m，故A、C两项正确；由波速、波长和周期的关系可知，周期为T＝＝0.4 s，故B项错误；图示横波上质点只在y方向上下振动，不会沿x轴运动，故质点a不能到达质点b现在所处的位置，故D项错误．故选A、C两项．‎ 三、实验题(共3小题，每题8分，共24分)‎ ‎10．甲同学根据单摆周期公式，测量当地的重力加速度．如图所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆．并设计如下实验步骤：‎ 11‎ A．摆线要选择细些的、伸缩性小些的，井且尽可能长一些 B．摆球尽量选择质量大些、体积小些的 C．用天平测量小球的质量 D．用米尺测量从悬点到球最高点的长度，用游标卡尺测量小球直径，准确算出单摆摆长 E．拉开摆球，使摆线偏离平衡位置10°以内，在释放摆球的同时开始计时，记录摆球完成50次全振动的时间Δt F．根据公式T＝计算单摆周期，并利用单摆周期公式求出当地重力加速度，多次测量取平均．‎ 甲同学用游标卡尺测量小钢球直径，如图乙所示，读数为________ mm.‎ 乙同学认为甲同学设计的实验方案中________(填步骤前的字母)是没有必要的，还认为某操作步骤错误，并对其加以更正为____________________________________________________________________．‎ 答案　18.6　C　拉开摆球，使摆线偏离平衡位置5°以内，在稳定振动后，在小球运动到最低点开始计时，记录摆球完成50次全振动的时间Δt 11‎ 解析　游标卡尺是10分度的，其分度值为0.1 mm，‎ 则图示读数为：18 mm＋6×0.1 mm＝18.6 mm.‎ 本实验不用称量摆球的质量，故实验方案中的C是没有必要的步骤；‎ 错误的步骤为E，并对其加以更正为：拉开摆球，使摆线偏离平衡位置5°以内，在稳定振动后，在小球运动到最低点开始计时，记录摆球完成50次全振动的时间Δt.‎ ‎11．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，为了测量红光的波长，将实验器材按要求安装在光具座上，如下图所示．在实验前已获知的数据有，双缝间的间距为d，双缝到光屏的距离为L.‎ ‎(1)为了达到实验目的，根据已标明的实验器材，可判断出M处的实验器材是________．‎ ‎(2)经测量，红光产生干涉时，相邻两条亮条纹间距的距离为Δx，请据此写出更够反映红光波长大小的表达式λ＝________(用d、L、Δx表示)．‎ ‎(3)若分别用红、绿两束单色光做该实验，在距双缝相同距离的屏上分别得到如下图所示的干涉图样，由图样可判定________(填“甲”或“乙”)是由红光得到的图样．‎ 答案　(1)单缝　(2)　(3)甲 解析　(1)为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝，然后让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样，M处的实验器材是单缝．‎ ‎(2)根据Δx＝λ得，红光波长的表达式λ＝.‎ ‎(3)若分别用红、绿两束单色光做该实验，由于红光波长长，在距双缝相同距离的屏上得到的干涉条纹宽，甲是由红光得到的图样．‎ ‎12．(2019·天津)某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸．‎ ‎(1)下列哪些措施能够提高实验准确程度________．‎ A．选用两光学表面间距大的玻璃砖 11‎ B．选用两光学表面平行的玻璃砖 C．选用粗的大头针完成实验 D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些 ‎(2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是________．‎ ‎(3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN′的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n＝________．(用图中线段的字母表示)‎ 答案　(1)AD　(2)D　(3) 解析　(1)为了作图误差更小，应选用两光学表面间距大的玻璃砖，故A项正确；根据折射定律可知，如果两个光学面不平行，不影响入射角与折射角的值，所以对折射率的测定结果不产生影响，故B项错误；为了准确测量光路图，应选用较细的大头针来完成实验，故C项错误；插在玻璃砖同侧的大头针之间的距离适当大些时，相同的距离误差情况下引起的角度误差会减小，故D项正确．故选A、D两项．‎ ‎(2)因玻璃的折射率较大，故在玻璃中的折射角一定小于入射角；实验作出的入射角一定大于折射角；并且光线从玻璃中出来后，应与入射光平行，因此只有D图正确，A、B、C三项均错误．故选D项．‎ ‎(3)折射率n＝，‎ 其中：sini＝，sinγ＝，故n＝.‎ 三、计算题(共2小题，13题15分，14题16分，共31分)‎ ‎13．如下图所示，一列简谐横波沿x轴传播，t＝0.2 s时刻的波形如下图中实线所示，t 11‎ ‎＝0.5 s时刻的波形如图中虚线所示，t＝0时刻，x＝2 m处的质点正处在波谷，周期T＞0.5 s，求：‎ ‎(1)这列波传播的方向及传播的速度；‎ ‎(2)从t＝0时刻开始，波传播3 s后，x＝2 m处的质点运动的路程为3 m，则该质点的振幅为多大？t＝2.5 s时的位移为多少？‎ 答案　(1)沿x轴正方向传播　10 m/s　(2)－ m 解析　(1)周期T＞0.5 s，因此从实线到虚线的时间间隔Δt＝0.3 s＜T，‎ 假设波沿x轴负方向传播，则T＝0.3 s，‎ 得T＝0.48 s.‎ 因此假设不成立，则这列波沿＋x方向传播．‎ 则T＝0.3 s，‎ 求得T＝0.8 s，‎ 波传播的速度v＝＝10 m/s.‎ ‎(2)t＝3 s＝3T，‎ 振动的路程s＝3×4A＝3 m，‎ 解得A＝0.2 m，‎ 该质点的振动方程为y＝－0.2cost m.‎ 当t＝2.5 s时，质点的位移为y＝－ m.‎ ‎14．如图所示，半圆形玻璃砖的半径R＝2 cm，折射率为n＝，直径AB与屏幕垂直并接触于A点．激光a以入射角i＝30°射向半圆形玻璃砖的圆心O，结果在竖直放置的屏幕MN上出现两个光斑．‎ 11‎ ‎(1)求两个光斑之间的距离；‎ ‎(2)逐渐增大入射角，使屏MN上只剩一个光斑，求另一光斑刚消失时此光斑离A点的距离．‎ 答案　(1)(2＋6) cm　(2)2 cm 解析　(1)设折射角为r，根据折射定律得：‎ n＝，‎ 解得：r＝45°.‎ 由几何知识两个光斑PQ之间的距离为：‎ PQ＝PA＋AQ＝Rtan45°＋Rtan60°＝(2＋6) cm.‎ ‎(2)入射角增大的过程中，当恰好发生全反射时光斑P消失，入射角等于临界角C，即i＝C，‎ 由sinC＝得C＝45°，‎ 光斑Q离A点的距离QA＝Rtan45°＝2 cm.‎ 11‎