2023-2024（上） 全品学练考 高中物理 选择性必修第一册章末素养测评(三)含答案

2023-2024（上）全品学练考高中物理选择性必修第一册章末素养测评(三)第三章机械波一、单项选择题1.[2022·重庆八中期中]下列关于机械波的说法中,正确的是()A.发生干涉现象时,介质中振动加强点振动的振幅最大,减弱点振幅可能为零B.产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化C.在一个周期内,介质的质点所通过的路程等于振幅D.某一频率的声波,从空气进入水中时,波长和频率均增大2.[2022·成都七中期中]一列简谐横波沿x轴正向传播,传到M点时波形如图所示,再经0.6s,N点开始振动,则该波的振幅A和频率f为 ()A.A=1m,f=5Hz B.A=0.5m,f=5HzC.A=1m,f=2.5Hz D.A=0.5m,f=2.5Hz3.一列机械波在x轴上传播,某时刻的波形图如图所示,a、b、c为三个质点,a正在向上运动.由此可知 ()A.该波沿x轴负方向传播B.该时刻,c正在向上运动C.该时刻以后,b比c先到达平衡位置D.该时刻,b的速率比c的速率大4.如图甲所示,沿波的传播方向上有间距均为0.1m的六个质点a、b、c、d、e、f,均静止在各自的平衡位置.t=0时刻振源a从平衡位置开始沿y轴正方向做简谐运动,其振动图像如图乙所示,形成的简谐横波以0.1m/s的速度水平向右传播,则下列说法正确的是 ()A.0~4s时间内质点b运动路程为6cmB.4~5s时间内质点c的加速度在减小C.6s时质点e的振动方向沿y轴正方向D.质点d起振后的运动方向始终与质点b的运动方向相同5.[2022·昆明一中期中]图甲为一列简谐横波在t=0时的波的图像,图乙为该波中x=2cm处质点P的振动图像,则t=3.0s时的波的图像是图中的()6.一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,对于其后绳上各点的振动情况,以下判断正确的是 ()A.波源Q产生的波将先到达中点MB.波源P的起振方向是向上的C.中点M的振动始终是加强的D.波源P振动的频率是波源Q的2倍7.[2022·北京四中月考]在如图所示的xOy坐标系中,一条弹性绳沿x轴放置,图中小黑点代表绳上的质点,相邻质点的间距为a.t=0时,x=0处的质点P0开始沿y轴做周期为T、振幅为A的简谐运动.t=34T时的波形如图所示.下列说法正确的是 (A.t=0时,质点P0沿y轴负方向运动B.t=34T时,质点P4C.t=34T时,质点P3和P5D.该列绳波的波速为8二、多项选择题8.一列简谐横波沿着x轴正方向传播,周期为T,t=0时的波形图如图所示,则t=T4时 (A.质点a的加速度方向沿着y轴负方向B.质点b的位移为5cmC.质点c的振幅为0D.质点d的速度方向沿着y轴正方向9.有两个静止的声源,发出声波1和声波2在空气中传播,图所示为某时刻这两列波的图像.下列说法中正确的是 ()A.声波1的波速比声波2的波速大B.相对于同一障碍物,声波1比声波2更容易发生明显的衍射现象C.这两列波相遇时,不会产生干涉现象D.这两列波相遇时,会产生干涉现象10.[2022·衡水中学月考]位于坐标原点的波源不断地产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波,波速v=40m/s,已知t=0时刻波刚好传播到x=13m处,部分波形图如图所示,下列说法正确的是()A.波源开始振动的方向沿y轴正方向B.t=0.45s时,x=9m处的质点的位移为零C.t=0.45s时,波刚好传播到x=18m处D.t=0.45s时,波刚好传播到x=31m处三、填空题11.如图所示,某同学握住软绳的一端周期性上下抖动,在绳上激发了一列简谐波.从图示时刻开始计时,经过半个周期,绳上M处的质点将运动至(选填“N”“P”或“Q”)处.加快抖动,波的频率增大,波速(选填“增大”“减小”或“不变”).

12.一列简谐横波沿x轴正方向传播,波速为10m/s.在传播方向上有P、Q两质点,坐标分别为xP=1m,xQ=6m.波传播到P点开始计时,该点的振动图像如图所示,则简谐波的波长为m,经过s,Q点第一次到达正向最大位移处.

四、计算题13.[2022·山西大学附中期中]如图甲所示,在某介质的xOy平面内有两个相干波源S1和S2,波源S1的坐标为(0,0.15m),其振动图像如图乙所示;波源S2的坐标为(0,-0.15m),其振动图像如图丙所示.在x=0.4m处有一平行于y轴的直线,与x轴交于N点,直线上M点的坐标为(0.4m,0.15m).两波源发出的波的波长均为0.2m.(1)两波源发出的波传播到M点的时间各为多少?(2)试通过计算说明M处是振动的加强点还是减弱点.14.一列简谐横波沿x轴传播,在t1=0和t2=0.005s时的波形曲线如图所示.(1)该波的波长是多大?振幅A为多大?(2)若周期大于(t2-t1),且波向左传播,则波速为多大?(3)若周期小于(t2-t1),且波速为6800m/s,求波的传播方向.15.[2022·大连二十四中月考]如图所示,位于原点O处的波源,t=0时刻开始做简谐运动,其振动图像如图所示.该波源产生的简谐横波沿x轴正方向传播,当平衡位置坐标为(9m,0)的质点P刚开始振动时,波源刚好位于波谷位置.(1)求波源从t=0时刻开始振动0.55s通过的路程;(2)求这列波的波速大小;(3)若这列波的波速为12m/s,请写出以t=0.90s时刻为新的计时起点时,质点P的振动方程.章末素养测评(三)1.A[解析]发生干涉现象时,介质中振动加强点振幅最大,减弱点振幅最小,若两列波的振幅相等,减弱点的振幅可能为零,故A正确;产生多普勒效应的原因是振源与观察者之间距离变化,使观察者接收的频率发生了变化,但波源频率并不改变,故B错误;质点做简谐运动时,一个周期内通过的路程是振幅的4倍,故C错误;波速由介质决定,频率由波源决定,当声波从空气进入水中时,频率不变,波速变大,则波长变大,故D错误.2.D[解析]由图像可以直接读出该波的振幅A=0.5m,经0.6s,N点开始振动,说明波在0.6s内向前传播了6m,所以波的传播速度为v=xt=6m0.6s=10m/s,由图像可知波长为4m,所以周期为T=λv=4m10m/s=0.3.C[解析]在题图所示时刻,a正在向上振动,比左侧的波峰振动滞后,可知波沿x轴正方向传播,A错误;根据波形和波的传播方向可判断出c正在向下运动,B错误;由于b向上振动、c向下振动,所以b比c先到达平衡位置,C正确;在题图所示时刻,b距离平衡位置比c远,则b比c的速率小,D错误.4.A[解析]由乙图知,波的传播周期为4s,根据x=vt得振动传播到b点需要1s,所以在0~4s内b质点振动3s,运动路程为s=3A=6cm,故A正确;同理可知在第2s末质点c开始振动,起振的方向与质点a开始振动的方向相同,在4~5s时间内质点c从平衡位置向负向最大位移处,加速度增大,所以B错误;4s末质点e开始振动,第6s末到达平衡位置向下振动,振动方向沿y轴负方向,故C错误;由图知,质点b、d相距半个波长,振动方向始终相反,所以D错误.5.A[解析]甲是t=0时的波的图像,由乙图知,质点P在t=0时处于平衡位置且将要向上振动,根据同侧法可以判断波沿x轴正方向传播,由于周期为4s,故在t=3.0s时,质点经过四分之三个周期后,P点应该处在最低位置处,A正确.6.B[解析]两列波虽然波形不同,但波速相同,由于传播距离相同,所以两波同时到达M点,故A错误;由波的传播方向可确定P质点的起振方向向上,故B正确;由于波长不同,故两列波的频率不同,不能发生干涉现象,因此在M点相遇时,并不总是加强或减弱,故C错误;由波形图可知,λP=2λQ,根据T=λv,f=1T,可得fP∶fQ=λQ∶λP=1∶7.D[解析]由t=34T时的波形图可知,波刚好传到质点P6,根据“上下坡法”,可知此时质点P6沿y轴正方向运动,故波源起振的方向也沿y轴正方向,故t=0时,质点P0沿y轴正方向运动,故A错误;由图可知,在t=34T时质点P4处于正的最大位移处,故速度为零,故B错误;由图可知,在t=34T时,质点P3沿y轴负方向运动,质点P5沿y轴正方向运动,故两个质点的相位不相同,故C错误;由图可知λ4=2a,解得λ=8a,故该列绳波的波速为v=λ8.BD[解析]t=0时质点a向下振动,经过t=T4到达平衡位置以下,则加速度方向沿着y轴正方向,选项A错误;t=0时质点b在平衡位置向上振动,经过t=T4质点b到达波峰位置,则位移为5cm,选项B正确;质点c的振幅为5cm,选项C错误;t=0时质点d向下振动,经过t=T4,质点d在平衡位置以下向上振动,即速度方向沿着9.BC[解析]由题中波的图像知,这两列波的波长不同,但都在空气中传播,波速相同,选项A错误;由λ1>λ2知,声波1更容易发生明显的衍射现象,选项B正确;由f=vλ知,两列波的频率不同,不能发生干涉现象,选项C正确,D错误10.AD[解析]已知波沿x轴正方向传播,结合题中波形图可知,x=13m处质点的起振方向沿y轴正方向,所以波源开始振动的方向沿y轴正方向,故A正确;由题图可知,波长λ=8m,则周期T=λv=0.2s,根据波的传播方向可知,t=0时刻,x=9m处的质点正从平衡位置沿y轴负方向运动,经过t=0.45s,即2.25T,该质点位于波谷,故B错误;t=0.45s时,波刚好传播到x=13m+vt=31m处,故C错误,D正确11.P不变[解析]质点开始在正向最大位移处M,经过半个周期运动2个振幅的路程到达P处;波速由传播介质决定,介质不变所以波速不变.12.20.55[解析](1)由图知波的振动周期T=0.2s,λ=vT=10×0.2m=2m;波从P传播到Q所需时间t1=xPQv=510s=0.5s,即t=0.5s时Q点开始振动,由P点的振动图像可知,起振方向向上,则Q点开始振动后,再经过t2=T4=0.05s第一次到达正向最大位移处,则共需要t=t1+t2=13.(1)4s5s(2)M点为振动加强点[解析](1)根据波速、波长与周期的关系v=λ可得波速v=0.1m/s波源S1到M点的距离L1=0.4m波源S1传到M点的时间t1=L1v波源S2到M点的距离L2=x2+d2波源S2传到M点的时间t2=L2v(2)波程差Δx=L2-L1=0.1m即Δx=12由于两波源振动相位相差π,所以M点为振动加强点14.(1)8m0.1cm(2)1200m/s(3)向右[解析](1)由图像可知A=0.1cm,λ=8m(2)若波向左传播,则Δt=n+34T,其中n=则T=0.024当n=0时,T=0.023s>当n=1时,T=0.027s<所以v=λT=(3)T=λv=86800s=tT=0.005即波传播了414个波长,结合波形曲线可知,波传播方向向右15.(1)176cm(2)1804n+3m/s(n=0,1,2,3,…)(3)y=4sin10πt+[解析](1)由振动图像可知,振动周期为T=0.2s,振幅A=4cm,则0.55s为2.75个周期,一个周期振动4A,因而从t=0时刻开始振动0.55s通过的路程s=2.75×4A=2.75×4×4cm=176cm(2)简谐横波沿x轴正方向传播,当平衡位置坐标为(9m,0)的质点P刚开始振动时,波源刚好位于波谷位置.由于OP间具体波长数不确定,可得34λ+nλ=根据速度公式v=λTv=1804n+3(3)若这列波的波速为12m/s,波传到质点P的时间t1=Δxv=912st=0.90s时,质点P的开始振动时间t2=t-t1=0.9s-0.75s=0.15s=34质点P点处于波谷位置.根据圆频率公式可得ω=2πT=以t=0.90s时刻为新的计时起点时,质点P的振动方程y=4sin10πt或y=-4cos10πt(cm)章末素养测评(四)第四章光一、单项选择题1.关于光的偏振,下列说法不正确的是 ()A.自然光通过偏振片后,就得到了偏振光B.拍摄水面下的景物时,加偏振片可使像更清晰C.所有的波都具有偏振现象D.立体电影是应用光的偏振的一个实例2.[2022·人大附中期中]利用微距相机可以拍摄到形状各异的雪花图像(图甲),其中有一种“彩虹”雪花,中间部分有一个夹有空气的薄冰层,呈彩色花纹(图乙),这是由于 ()A.光的干涉 B.光的衍射C.光的偏振 D.小孔成像3.[2022·浙江绍兴一中月考]登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射,尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射,否则将会严重地损伤视力.有人想用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜,他选用的薄膜材料对紫外线的折射率为n=1.5,所要消除的紫外线的频率f=8.1×1014Hz,那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是 ()A.9.25×10-8m B.1.85×10-7mC.1.23×10-7m D.6.18×10-8m4.[2022·福建福州一中月考]玻璃中有一个球形气泡.一束平行光射入气泡,下列光路图中正确的是()ABCD5.某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后,分别得到如图所示的衍射图样,据此可以判断出 ()A.甲、乙图都是光线射到圆孔后的衍射图样,甲图中孔的直径较大B.甲、乙图都是光线射到圆板后的衍射图样,乙图中板的直径较大C.甲图是光线射到圆孔后的衍射图样,乙图是光线射到圆板后的衍射图样D.乙图是光线射到圆孔后的衍射图样,甲图是光线射到圆板后的衍射图样6.某种材料制成的半圆形透明砖平放在方格纸上,将激光束垂直于AC面射入,可以看到光束从圆弧面ABC出射,沿AC方向缓慢平移该砖,在如图所示位置时,出射光束恰好消失,该材料对光束的折射率为()A.1.2 B.1.4C.1.6 D.1.87.[2022·山东烟台二中期中]如图所示,两束相同的平行单色光a、b照射到一块矩形玻璃砖的上表面,发生折射后分别射到PQ和NQ界面上,玻璃砖对单色光的折射率为n,则 ()A.若n>2时,折射光d能发生全反射B.若n>2时,折射光c能发生全反射C.若n<2时,折射光d能发生全反射D.若n<2时,折射光c能发生全反射二、多项选择题8.如图所示,在水中有一厚度不计的玻璃片制成的中空三棱镜,里面是空气,一束光A从棱镜的左边射入,从棱镜的右边射出时发生了色散,射出的可见光分布在a点和b点之间,则下列说法错误的是 ()A.从a点射出的是红光,从b点射出的是紫光B.从a点射出的是紫光,从b点射出的是红光C.光在ab面上不可能发生全反射D.从a点和b点射出的都是紫光,从ab中点射出的是红光9.[2022·郑州一中期中]如图所示为用相机拍摄的夏日荷塘一景,已知水对光的折射率为n,以下说法正确的是 ()A.用相机拍摄水中的鱼,可通过镜头表面的增透膜减弱水面的反射光影响B.在水中的鱼看来,岸上的景物都出现在一个倒立的圆锥里,圆锥的顶角θ=arcsin1C.太阳光进入水中前后频率保持不变D.用激光枪射击水中的鱼,为了提高命中率,在射击时应瞄准看到的鱼10.现有一对光的折射率为2的直角三角形玻璃砖置于水平桌面上.一束平行光由AD部分垂直射入玻璃砖,BD部分无光束射入.已知BC边长为L,AB边长为2L,光在真空中的传播速度为c.下列说法正确的是 ()A.光束在AC面上发生全反射B.从距A为0.5L的位置射入的光束将在BC的中点垂直射出C.AB面和BC面都有光束射出,且出射光束的宽度相同D.所有光束在玻璃砖内传播的时间相同,均为2三、实验题11.某同学在利用“插针法”测定一块红色直角三角形玻璃砖的折射率时发现,由于玻璃的颜色较深,在另一侧很难观测到对侧所插的针.他想到可以用实验室的红色激光器来完成实验.如图所示,他在木板上固定好白纸,放好玻璃砖,正确作出了界面MN、MP、NP,然后让很细的激光平行于木板从玻璃砖的上界面MN入射.(1)由于激光很强,不能用眼睛直接观测,该同学通过在木板上插入被激光照亮的针来确定激光光路,正确的插针顺序应是;

A.P1、P2、P3、P4B.P4、P3、P2、P1C.P1、P2、P4、P3D.P4、P3、P1、P2(2)若P1P2与MN垂直,用量角器量得图中的θ1=60°,θ2=30°,则玻璃对该激光的折射率为;

A.3 B.33 C.233 (3)若激光器正常发光,平行木板从玻璃砖NP界面垂直射入玻璃砖,如图虚线箭头所示.该同学发现在MP一侧始终找不到出射光线,则原因是;该同学在MP一侧没有找到出射光线,但在MN一侧找到了出射光线,他依然用被激光照亮的针确定了激光在MN一侧的出射光线和NP一侧的入射光线,则测量后他(填“能”或“不能”)计算出玻璃的折射率.

12.[2022·黄冈中学期中](1)小萌同学正在用双缝干涉实验仪测量光的波长,在光具座上正确安装好仪器后,他在测量端观察的同时,不断调节仪器的A部件(如照片所示),这样做的目的是;

A.使各部件的中心在同一直线上B.使单缝与双缝相互平行C.使观察到的图样呈现在视野中央(2)若该同学分别用间距d1=0.20mm和d2=0.25mm的双缝来完成实验,你认为在测量头内观察到单色光的干涉条纹是和(填选项),其中对应双缝间距d1的是(填选项);

ABCDEF(3)某同学使用间距为0.20mm的双缝进行实验,调节双缝与屏之间的距离至100.00cm,当十字叉丝与第k个亮条纹中心重合时,测量头刻度如图甲所示(已加箭头标注),对应的读数为,当十字叉丝与第(k+3)个亮条纹中心重合时,测量头刻度如图乙所示(已加箭头标注),对应的读数为,单色光的波长为m(结果保留三位有效数字).

四、计算题13.如图所示,一根长直棒AB竖直地插入水平池底,水深a=0.8m,棒露出水面部分的长度b=0.6m,太阳光斜射到水面上,与水面夹角α=37°,已知水的折射率n=43,sin37°=0.6,cos37°=0.8.(1)太阳光射入水中的折射角β;(2)棒在池底的影长l.14.半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示,O点为圆心,与直径AB垂直的足够大的光屏CD紧靠着玻璃砖的左侧,OO'与AB垂直.一细光束沿半径方向与OO'成θ=30°角射向O点,光屏CD区域出现两个光斑,两个光斑间的距离为(3+1)R.(1)求此玻璃的折射率;(2)当θ变为多大时,两光斑变为一个?15.[2022·深圳中学月考]如图所示,ABCD是某种透明介质的横截面,AB面是平面,CD面是半径为R的圆弧面,介质最薄处O'E厚度为12R,OEO'为对称轴,单色光以入射角i=60°斜射到AB面上,折射后射到CD面上,部分光线能从CD面上射出.已知∠DOC=120°,透明材料对该单色光的折射率为n=3,光在真空中的传播速度为c,sin16.8°=36,sin25.7°=34,sin35.3°=3(1)光线从AB面进入透明介质时折射角r的大小;(2)经过E的光线从AB面传到CO连线所需的时间;(3)CD面上有光线透出的区域所对应的圆心角.章末素养测评(四)1.C[解析]自然光通过偏振片后,从而得到在某一方向振动的光,这就是偏振光,故A正确;拍摄水面下的景物时,为防止反射光的干扰,在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响,故B正确;只有横波才能发生光的偏振现象,故C错误;立体电影的制作利用了光的偏振现象,放映的时候也是用双镜头放映机,其中每个镜头前放有偏振方向不同的偏振光片,观众戴的眼镜上也有相对应方向的偏振光片,这样每只眼睛就只能看到一个镜头所投影的图像,故D正确.2.A[解析]薄冰中间所夹的空气薄层相当于一层薄膜,光在此空气薄层上形成薄膜干涉,呈现彩色花纹,故选A.3.C[解析]为了减小紫外线对眼睛的伤害,应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射的光叠加后加强,则路程差应等于光在薄膜中的波长λ'的整数倍,即2d=Nλ'(N=1,2,3,…)因此,膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的12,紫外线在真空中的波长是λ=cf≈3.7×10-7m,在膜中的波长为λ'=λn=2.47×10-7m,则“增反膜”的厚度至少是d=12λ'=1.23×104.B[解析]光从玻璃进入空气,即由光密介质进入光疏介质,入射角小于折射角,后来又从空气进入玻璃,则入射角大于折射角,其光路图如图所示,所以B正确,A、C、D错误.5.C[解析]用激光束照射圆孔和不透明圆板后,圆孔形成明暗相间的、不等亮、不等间距的圆环,不透明圆板背后阴影中心有一个亮斑,则知甲图是光线射到圆孔后的衍射图样,乙图是光线射到圆板后的衍射图样,故C正确,A、B、D错误.6.A[解析]画出激光束从玻璃砖射出时恰好发生全反射的入射角如图所示,全反射的条件sinθ=1n,由几何关系知sinθ=56,联立解得n=1.7.A[解析]如果n=2,则发生全反射的临界角sinC=1n,可得C=30°,假设折射光d的折射角为30°,则根据几何关系可知,光线d在NQ的入射角等于60°,大于临界角,所以若n>2时,折射光d能发生全反射,故A正确;如果n=2,则发生全反射的临界角等于45°,根据几何关系可知光线d在NQ的入射角等于45°,即等于临界角,刚好发生全反射,所以若n<2时,折射光d不能发生全反射,故C错误;折射光c在PQ面上的入射角等于在MN面上的折射角,根据光路可逆原理,折射光c不能发生全反射,故B、D错误8.AD[解析]此棱镜相对周围介质是光疏介质,因此光在棱镜中的折射角大于入射角,从棱镜中射出时,折射角小于入射角,所以出射光线向顶角方向偏转;紫光的折射率大,则紫光的偏折程度大,即紫光从a点射出,红光从b点射出,选项B正确,不符合题意,A、D错误,符合题意;根据光从光密介质进入光疏介质,且入射角大于或等于临界角时,才能发生光的全反射,在ab面上,光从空气进入水中,不满足条件,因此不可能发生全反射,故C正确,不符合题意.9.CD[解析]用相机拍摄水中的鱼,可通过镜头表面的增透膜减弱玻璃表面的反射光影响,而不是水面反射光的影响,故A错误;光线从空气折射进入鱼眼,鱼眼认为光是直线传播的,所以岸上所有景物都出现在一个倒立的圆锥里.如图所示,水面上远处的景物反射的阳光折射进入水中,若入射角等于90°,根据折射定律得n=sin90°sinr=1sinr,可知此时折射角最大,最大的折射角r=arcsin1n,所以在水中的鱼看来,岸上的景物都出现在一个倒立的圆锥里,圆锥的顶角θ=2r=10.ABD[解析]光线垂直AB边入射时,射到AC边时入射角为30°,根据sinC=1n=12,解得C=30°,即光束在AC面上发生全反射,A正确;如图甲所示,从距A为0.5L的位置射入AB面,根据几何关系,在射到AC面M点,入射角为30°,发生全反射,再入射到AB面的N点,N点恰好是AB的中点,入射角为60°,发生全反射,光线垂直射到BC面到P点,根据几何关系P点正好是BC的中点,C错误,B正确;如图乙所示,则根据几何关系,光的传播路径为s=xcos30°+2L-x2tan30°+2L-x2cos30°,解得s=311.(1)B(2)A(3)激光在MP界面上发生了全反射能[解析](1)四根针应该先插光路后面的针,否则光被挡住,后面的针无法确定位置,故正确的插针顺序应是P4、P3、P2、P1,故选B.(2)在MP界面上,光的入射角为i=30°,折射角为r=60°,则玻璃的折射率为n=sinr