《金版新学案》届高考物理一轮复习 第2章章末单元综合评估 新人教版选修34.docx

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《金版新学案》届高考物理一轮复习第2章章末单元综合评估新人教版选修34

选修3-4第2章章末单元综合评估

1.华裔科学家高锟获得2020年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯之父”．光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如右图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．下列关于光导纤维的说明中正确的是（　　）

A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射

B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射

C．波长越短的光在光纤中传播的速度越大

D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大

解析：

　光纤内芯比外套折射率大，在内芯与外套的界面上发生全反射，A对，B错；频率大的光波长短，折射率大，在光纤中传播速度小，C、D错．

答案：

　A

2．如下图甲所示，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乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，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因为空气膜厚度不是均匀变化的

D．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的

解析：

　薄膜干涉中的“薄膜”指的是两个玻璃面之间所夹的空气膜，故选项A正确，B是错误的；两列波的光程差满足一定的条件：

如两列波的光程差是半波长的偶数倍，形成明条纹；如两列波的光程差是半波长的奇数倍，形成暗条纹；明暗条纹间的距离由薄膜的厚度决定，薄膜厚度变化不均匀，则干涉条纹不等间距，故选项C是正确的．

答案：

　AC

3.

（1）一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图所示，经0.3s时间质点a第一次到达波峰位置，则这列波的传播速度为________m/s，质点b第一次出现在波峰的时刻为________s.

（2）某透明物体的横截面如右图所示，其中△ABC为直角三角形，AB为直角边，长度为2L，∠ABC＝45°，ADC为一圆弧，其圆心在AC边的中点．此透明物体的折射率为n＝2.0.若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入透明物体，试由光路图画出光线从ADC圆弧射出的区域，并求此区域的圆弧长度s.（不考虑经ADC圆弧反射后的光线）

解析：

（2）如右图，作出两条边缘光线，所求光线射出的区域为EDF

从圆弧ADC射出的边缘光线对应的入射角等于材料的临界角θ，

因sinθ＝

，故θ＝30°.由几何关系得：

圆弧EDF长度为s＝2θL

故所求s＝

.

答案：

（1）10　0.5　

（2）

4．

（1）下列说法正确的是________．

A．回复力一定是振动物体所受的合外力

B．弹簧振子振动过程中，速度增大时，加速度一定减小

C．声源与观察者相互接近时，观察者接收到的声波的频率会降低

D．由波速、波长和频率的关系v＝λf可知，波源频率越高，波的传播速度越大

（2）玻璃半圆柱体的半径为R，横截面如右图所示，圆心为D，A为圆柱面的顶点．两束同种单色光分别按如图方向入射到圆柱体上，光束1指向圆心，方向与AO夹角为30°，光束2的入射点为B，方向与底面垂直，∠AOB＝60°，已知玻璃对这种光的折射率n＝

.求：

两束光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离d.

解析：

（1）回复力可以是物体所受的合外力也可以是一个力的分力，A错；声源和观察者相互靠近时观察者接收到的频率增加，C错；波速是由介质决定的，D错；选B.

（2）光线2：

i＝60°，sinr＝

＝

＝

，r＝30°

i′＝60°－r＝30°

sinr′＝nsini′＝

×

，r′＝60°

＝

R/cos30°＝

R

同理，光线1从O点出射，折射角∠EOD＝60°

则△EOD为等边三角形，d＝

＝

＝

tan30°＝

R.

答案：

（1）B　

（2）

R

5．

（1）下列说法正确的是（　　）

A．声波有多普勒效应而光波没有多普勒效应

B．电磁波都是由振荡电路工作时产生的

C．单缝衍射中，缝越宽，衍射现象越不明显

D．考虑相对论效应，沿自身长度方向高速运动的杆比静止时短

（2）激光可以做成很细的光束，这是利用了激光的________的性质，激光是________（填“纵”或“横”）波．

在光导纤维中传递信息要比在真空中________（填“快”或“慢”）．

（3）如右图所示为一单摆，当小球从最低点向右摆动开始计时，经1s又第一次回到最低点O，单摆振幅为5cm.以向右的方向为正方向，则摆球做简谐运动的位移随时间变化的关系表达式为______________．

解析：

（1）多普勒效应是一切波都具有的特征，光波也不例外，A错误；电磁波有很长的一段，不一定都是由振荡电路工作时产生的，也可能是太阳的辐射产生的，B错误．

（2）激光可以做成很细的光束，这是利用了激光的平行度好的性质，激光是横波，在光导纤维中传递信息要比在真空中慢．

（3）单摆振动的周期为2s，角频度ω＝

＝πrad/s，

则摆球做简谐运动的位移随时间变化的关系表达式为x＝5sinπtcm.

答案：

（1）CD　

（2）平行度好　横　慢　

（3）x＝5sinπtcm

6．

（1）下列说法中正确的是________．

A．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于光的衍射造成的

B．自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能获得偏振光

C．在双缝干涉实验中，若将双缝中的一条挡住，其他条件均不改变，则仍然能在光屏上观察到明暗相间的条纹，只是条纹的宽窄和亮度的分布不再均匀了

D．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源、观察者间的相对运动没有关系

（2）图甲为一列简谐横波在t＝0.10s时刻的波形图，P是平衡位置为x＝1m处的质点，Q是平衡位置为x＝4m处的质点，图乙为质点Q的振动图象．则波传播的速度为________m/s，t＝0.15s时质点P的运动方向沿y轴________方向（选填“正”或“负”）．

解析：

（1）本题考查光学和相对论的基本知识，水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于光的干涉造成的，A错误；自然界我们通常看到的光绝大部分是偏振光，B错误．本题难度易．

（2）本题考查质点的振动和波的传播问题．从乙图可得周期为T＝0.2s，从甲图可得波长λ＝8m，波速为v＝

＝40m/s；从图乙可看出Q点向上振动，从而根据甲图可判断波向左传播，t＝0.15s时正好是

T，质点P的运动方向沿y轴负方向．

答案：

（1）CD　

（2）40　负

7．

（1）下列说法中正确的是________．

A．X射线穿透物质的本领比γ射线更强

B．红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变

C．狭义相对论认为物体的质量与其运动状态有关

D．观察者相对于频率一定的声源运动时，接收到声波的频率可能发生变化

（2）如图所示实线是简谐横波在t1＝0时刻的波形图象，虚线是t2＝0.2s时刻的波形图象，若波沿x轴正方向传播，则它的最大周期为________s；若波的传播速度为55m/s，则波的传播方向是沿x轴________方向（填“正”或“负”）．

（3）一束光由空气射入某种介质中，当入射光线与界面间的夹角为30°时，折射光线与反射光线恰好垂直，这种介质的折射率为________，已知光在真空中传播的速度为c＝3×108m/s，这束光在此介质中传播的速度为________m/s.

解析：

（1）γ射线的频率大于X射线的频率，γ射线穿透物质的本领比X射线更强，A错误；红光由空气进入水中，频率不变，颜色不变，波速变小，根据v＝λf可知，红光的波长变短，B错误．

（2）若波沿x轴正方向传播，传播的时间应是t＝

T＝0.2s（n＝0,1,2…），当n＝0时，周期最大，最大周期T＝0.8s；若波的传播速度为55m/s，则传播的距离x＝vt＝55×0.2m＝11m，

＝

＝2

，即波沿x轴负方向传播．

（3）根据几何知识可得，光的入射角为60°，折射角为30°，根据折射率n＝

＝

＝

，又v＝

＝

m/s＝

×108m/s.

答案：

（1）CD　

（2）0.8　负　（3）

×108

8．（2020·新课标全国卷）

（1）如右图，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________．（填入正确选项前的字母）

A.

　　　　　　　　B.

C.

D.

（2）波源S1和S2振动方向相同，频率均为4Hz，分别置于均匀介质中x轴上的O、A两点处，OA＝2m，如图所示．两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播，波速为4m/s.已知两波源振动的初始相位相同．求：

①简谐横波的波长；

②OA间合振动振幅最小的点的位置．

解析：

（1）作出几何光路图，如右图所示．

由折射规律可得

＝n，若光线在AC边上的D点发生全反射，则sinβ＝

，由几何关系又有r＝90°－β，

结合以上三式可得n2＝

，即n＝

，正确答案为A.

（2）①设简谐横波波长为λ，频率为ν，波速为v，则λ＝

①

代入已知数据得λ＝1m②

②以O为坐标原点，设P′为OA间的任意一点，其坐标为x，则两波源到P点的波程差Δl为Δl＝x－（2－x），0≤x≤2③

其中x、Δl以m为单位．合振动振幅最小的点的位置满足Δl＝

λ，k为整数④

联立③④式，得x＝0.25m,0.75m,1.25m,1.75m．⑤

答案：

（1）A　

（2）①1m　②0.25m　0.75m　1.25m1．75m

9．

（1）下列说法中正确的是________

A．激光比自然光的相干性好

B．紫外线在水中的传播速度大于红外线在水中的传播速度

C．在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，测量单摆周期应该从小球经过最低点开始计时，以减小实验误差

D．接收电磁波时首先要进行调频

（2）如下图所示，一个半径为R的

透明圆柱体放置在水平面上，一束蓝光从A点沿水平方向垂直于左表面射入圆柱体后经B点射出，最后射到水平面上的C点．已知OA＝

，该圆柱体对蓝光的折射率为

，则它从右侧面射出时的出射角β＝________；若将蓝光换成紫光，则它从圆柱体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比，位置________（选填“偏左”、“偏右”或“不变”）．

（3）一列横波在某时刻的波动图象如图所示，从此时开始d质点比c质点早0.1s到达波谷，求：

①此波的传播方向和波速大小；

②1.0s内b质点通过的路程．

解析：

（1）激光的频率范围小，自然光的频率范围大，故激光的相干性好，A正确；紫外线的频率高，紫外线的折射率大，由v＝

得，折射率大的光线传播速度小，紫外线的传播速度小于红外线的传播速度，B错误．单摆的周期测量应从平衡位置开始计时，因为平衡位置小球的运动速度快，同样的距离引起的时间误差小，C正确；接收电磁波时首先要调谐，D错误．

（2）由OA＝

得，入射角为θ＝30°，则出射角满足sinβ＝nsinθ＝

，故β＝45°.蓝光换为紫光，则入射角不变，出射角变大，故光点在C的左侧．

（3）①此波沿x轴正向传播

波速v＝

＝

m/s＝10m/s

②1.0s内b质点通过的路程是s＝10A＝0.5m

答案：

（1）AC　

（2）45°　偏左　（3）①沿x轴正向　10m/s　②0.5m

10．

（1）下列说法中正确的是________．

A．照相机、摄影机镜头表面涂有增透膜，利用了光的薄膜干涉原理

B．光照射遮挡物形成的影轮廓模糊，是光的衍射现象

C．太阳光是偏振光

D．为了有效地发射电磁波，应该采用长波发射

（2）

甲、乙两人站在地面上时身高都是L0，甲、乙分别乘坐速度为0.6c和0.8c（c为光速）的飞船同向运动，如右图所示．此时乙观察到甲的身高L__________L0；若甲向乙挥手，动作时间为t0，乙观察到甲动作时间为t1，则t1__________t0（均选填“>”、“＝”或“<”）．

（3）x＝0的质点在t＝0时刻开始振动，产生的波沿x轴正方向传播，t1＝0.14s时刻波的图象如下图所示，质点A刚好开始振动．

①求波在介质中的传播速度；

②求x＝4m的质点在0.14s内运动的路程．

解析：

（1）照相机、摄影机镜头表面涂有增透膜，利用了光的薄膜干涉原理，选项A正确；物体的影轮廓模糊，是因为光的衍射现象，选项B正确；太阳光是自然光，选项C错误；为了有效地发射电磁波，应使用频率较高的电磁波，即应采用短波发射，选项D错误．

（2）由于垂直于运动方向上观察物体的长度不变，所以乙观察到甲的身高L＝L0；根据时间间隔的相对性t1>t0.

（3）①传播速度v＝

代入数据得v＝50m/s

②在0.14s内，x＝4m的质点只振动了

个周期该质点运动的路程s＝3A＝15cm.

答案：

（1）AB　

（2）＝　>　（3）①50m/s　②15cm

11．

（1）下列说法中正确的是__________．

A．交警通过发射超声波测量车速，利用了波的干涉原理

B．电磁波的频率越高，它所能携带的信息量就越大，所以激光可以比无线电波传递更多的信息

C．单缝衍射中，缝越宽，条纹越窄，衍射现象也越明显

D．地面上测得静止的直杆长为L，则在沿杆方向高速飞行火箭中的人测得杆长应小于L

（2）平行光a垂直射向一半径为R的玻璃半球的平面，其截面如右图所示，发现只有P、Q之间所对圆心角为60°的球面上有光射出，则玻璃球对a光的折射率为__________，若仅将a平行光换成b平行光，测得有光射出的范围增大，设a、b两种色光在玻璃球中的速度分别为va和vb，则va__________vb（选填“>”、“<”或“＝”）．

（3）一列简谐横波在t＝0时刻的波形如右图所示，质点P此时刻沿－y运动，经过0.1s第一次到达平衡位置，波速为5m/s，那么

①该波沿________（选填“＋x”或“－x”）方向传播；

②图中Q点（坐标为x＝7.5m的点）的振动方程y＝________cm；

③P点的横坐标为x＝________m.

解析：

（1）超声波测速是利用波的反射，选项A错误；因为电磁波的能量跟频率有关，选项B正确；单缝衍射中，缝越宽，条纹越窄，衍射现象越不明显，选项C错；根据长度的相对性原理，选项D正确．

（2）平行光通过玻璃半球的光路图如右图所示，则玻璃的折射率为n＝1/sin30°＝2.将a平行光换成b平行光，测得有光射出的范围增大，说明b光的临界角增大，折射率小，由v＝c/n，得va

（3）①根据质点振动方向与波传播方向的关系，可知波沿－x方向传播．②由T＝λ/v＝6/5＝1.2（s）得，ω＝2π/T＝5π/3，所以y＝Acosωt，因此y＝5cos

t.③经过0.1s波向左传播的距离为5×0.1m＝0.5m，所以P点坐标为3－0.5＝2.5（m）．

答案：

（1）BD　

（2）2　<　（3）①－x　②5cos

t　③2.5

12．

（1）下列说法中正确的是（　　）

A．光传播时，若遇到的障碍物的尺寸比光的波长大很多，衍射现象十分明显，此时不能认为光沿直线传播

B．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的色散现象

C．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大

D．麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在，后来他又用实验证实电磁波的存在

（2）一列横波在x轴上传播，在t1＝0时刻波形如下图实线所示，t2＝0.05s时刻波形如下图虚线所示．

①由波形曲线读出这列波的振幅和波长；

②若周期大于

（t1－t2），则最小波速是多少？

方向如何？

最大波速是多少？

方向如何？

解析：

（1）A中衍射现象不明显，A错；B选项是光的干涉，B错；赫兹证实了电磁波的存在D错；选C，本题容易．

（2）①A＝0.2m；λ＝8m

②由于T>

（t2－t1），即Δt<2T

当波沿x轴正方向传播时，可能的周期为：

Δt＝nT＋

，且n＝0或1

当波沿x轴负方向传播时，可能的周期为：

Δt＝nT＋

，且n＝0或1

由波速公式v＝

可知，当速度v最小时，周期T最大．分析上面两类情况可知，当周期最大时，波沿x轴正方向传，且在Δt＝nT＋

中取n＝0，即Δt＝

，则

T大＝0.2s

最小速度v小＝

＝40m/s，

方向沿x轴正向，当v最大时，

周期T最小，由上面分析可知，

当周期最小时，波沿x轴负方向传，且在Δt＝nT＋

中取n＝1，即Δ＝T＋

，则T小＝

s

最大速度v大＝

＝280m/s

方向为沿x轴负方向．

答案：

（1）C　

（2）①0.2m　8m　②40m/s　方向沿x轴正方向　280m/s　方向沿x轴负向