2021-2022学年吉林省长春市吉林省实验中学高二（下）线上教学诊断检测物理试题（二）含解析

吉林省实验繁荣学校

2021-2022学年度下学期高二年级线上教学诊断检测（二）

物理

第Ⅰ卷

一、选择题：本题包括14小题，每小题4分，共56分。其中1-10为单项选择题，每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求；11-14为多项选择题，多选或者错选均不得分。

1. 如图所示，从水杯外看到杯中的钢勺好像在水面处折断了，产生这种现象的原因是（　　）

A. 光的折射 B. 光的反射

C. 光的干涉 D. 光的衍射

【答案】A

【解析】

【详解】水杯中的钢勺好像在水面处折断了，是由于光在水面处发生折射而形成的。

故选A。

2. 光在某种玻璃中的传播速度是，要使光由玻璃射入空气时折射光线与反射光线成90°，则入射光线与反射光线的夹角成（　　）

A. 30° B. 60° C. 45° D. 90°

【答案】B

【解析】

【详解】由题意，可知这种玻璃对光的折射率为

设入射光线与反射光线的夹角为θ，则入射角为，设折射角为r，根据折射定律有

要使光由玻璃射入空气时折射光线与反射光线成90°，则根据几何关系有

联立以上三式解得

故选B。

3. 分析下列所描述的三个物理现象：

①夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝

②听到迎面而来尖锐的汽笛声

③围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音

④水塘中的水波能绕过障碍物继续传播

这些现象分别是波的（　　）

A. 反射现象、多普勒效应、衍射现象、干涉现象

B. 衍射现象、多普勒效应、反射现象、干涉现象

C. 衍射现象、干涉现象、多普勒效应、折射现象

D. 反射现象、多普勒效应、干涉现象、衍射现象

【答案】D

【解析】

【详解】①夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝，是因为声音在云层之间来回反射造成的；②听到迎面而来尖锐的汽笛声，即汽车靠近时感觉音调升高，这是多普勒效应造成的；③围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，是因为音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，出现加强区和减弱区，这是干涉现象；④水塘中的水波能绕过障碍物继续传播，这是水波的衍射现象。

故选D。

4. 一列沿x轴负方向传播的简谐横波，波速为。P、Q是介质中平衡位置分别处在和的两个质点，某时刻波形如图所示，下列说法中正确的是（　　）

A. 在1s内质点P的路程为8m B. 此刻质点P的速度为0

C. 从此刻起质点P和Q同时到达处 D. 此刻质点Q沿y轴负方向运动

【答案】B

【解析】

【详解】A．由题意知波的传播周期为

由图知，振幅为

所以质点P在1s内的路程为

故A错误；

B．此刻质点P位于正向最大位移处，加速度最大速度为零，故B正确；

C．此刻质点P位于正向最大位移处，加速度最大速度最小，质点Q位于平衡位置，速度最大，加速度最小，经过相同大小位移，所用时间不同，所以从此刻起质点P和Q不会同时到达处，故C错误；

D．由题意知波沿x轴负方向传播，由波形平移法得知，此时质点Q沿y轴正方向运动，故D错误

故选B。

5. 一等腰直角三棱镜截面如图所示，点是面上的一点，点是面上的一点，且。一单色细光束从面的点沿平行底面方向射入棱镜后，经面一次反射，恰从面的点射出。从面射出的光线，是图中的（　　）

A. ① B. ② C. ③ D. ④

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】根据几何关系，在BC面上的入射角和在AC面上的折射角相等，由折射定律，通过光的可逆性，可知出射光线仍然与AB平行。

故选C。

6. 在图中的虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一条光线射向界面后发生反射和折射的光线，以下说法正确的是（　　）

①bO不可能是入射光线        ②aO不可能是入射光线

③cO不可能是入射光线        ④Ob一定是反射光线

A. ①②③ B. ①②④ C. ②③④ D. ①③④

【答案】D

【解析】

【详解】根据反射定律可知反射角和入射角相等，位于分界面同一侧且分居法线两侧。根据折射定律可知当光由光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角，且折射光线和入射光线分居法线两侧。综上所述可推知，aO一定是入射光线，Ob一定是反射光线，Oc一定是折射光线。

故选D。

7. 两束不同频率的单色平行光束a、b从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象，下列结论中正确的是（　　）

A. 水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小

B. 在水中的传播速度，光束a比光束b小

C. 若增大光束a的入射角，则可能发生全反射

D. 若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大

【答案】A

【解析】

【详解】A．根据已知条件，可知两束光入射角相等，折射角满足

根据折射定律

可知b光束的折射率较大，A正确；

B．根据

因b光的折射率较大，所以b光在水中的传播速率较小，B错误；

C．发生全反射的条件必须满足光从光密介质射到光疏介质，则光从空气射入水中不可能发生全反射，C错误；

D．根据临界角公式

因b光的折射率较大，则光束b的临界角比光束a的临界角小，D错误。

故选A。

8. 关于波长的说法，下列正确的是（　　）

A. 机械波的波源在一个周期内振动的路程等于一个波长

B. 在波形图上位移相同的两质点之间的距离等于一个波长

C. 在横波中，相邻两波峰间的距离等于一个波长

D. 在波形图上振动情况总是相同的两点间的距离等于一个波长

【答案】C

【解析】

【详解】A．机械波的波源在一个周期内振动的路程为4A，不是一个波长，故A错误；

B．在波形图上位移始终相同的两质点之间的距离等于波长的整数倍，所以波形图上位移相同的两质点之间的距离不一定等于一个波长，故B错误；

C．在横波中，相邻两波峰（或波谷）间的距离等于一个波长，故C正确；

D．在波形图上振动情况总是相同的两点间的距离等于波长的整数倍，故D错误。

故选C。

9. 一列简谐横波在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正向上运动。由此可知（　　）

①该波沿x轴正方向传播

②c正向上运动

③该时刻以后，b比c先到达平衡位置

④该时刻以后，b比c先到达离平衡位置最远处

⑤由波形图可以确定该波的波长

⑥由波形图可以确定该波的周期

A. ①④⑥ B. ①③⑤ C. ②④⑤ D. ②③⑥

【答案】B

【解析】

【详解】①a正向上运动，由“上下坡法”可知，波向x轴正方向传播。故①正确；

②波向x轴正方向传播，故c向下运动，故②错误；

③该时刻以后b向上运动，c向下运动，所以b比c先到达平衡位置处，故③正确；

④该时刻以后b向上运动，c向下运动，所以c比b先到达平衡位置最远处，故④错误；

⑤由图可知波长为8cm，故⑤正确；

⑥因波速未知，故无法计算周期。故⑥错误。

故选B。

10. 如图，半径为R、球心为O的半球内为真空，M为其顶点，半球外介质的折射率为。一束以为中心，截面半径的光束平行于射到球面上，不考虑多次反射，则能从底面透射出光的面积为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】根据几何关系，光束边缘的光线进入半球时的入射角为30°，根据折射定律可知

解得

到达底面时与点距离为，则有

解得

则能从底面透射出光的面积为

故C正确，ABD错误。

故选C 。

11. 关于简谐波，下列说法中错误的是（　　）

A. 波传播时各质点随着波的传播而迁移

B. 波的频率由波源决定，波的传播速度由介质决定

C. 当孔的大小比波长大很多时，会发生明显的衍射现象

D. 产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间在传播方向上发生了相对运动

【答案】AC

【解析】

【详解】A．波传播时各质点在平衡位置附近振动，不会随着波的传播而迁移，故A错误；

B．波的频率由波源决定，波的传播速度由介质决定，故B正确；

C．当孔的大小与波长相差不多，或者比波长还小时，会发生明显的衍射现象，故C错误；

D．产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间在传播方向上发生了相对运动，故D正确。

本题选错误的，故选AC。

12. 如图（甲）所示小孩握住轻绳左端以T为周期持续上下抖动绳子，在绳上产生一段绳波。绳上每隔0.2m标记一个点，记为1、2、3……，质点1在手作用在竖直方向带动2、3、4……各个质点依次上下振动，0、时刻各质点位置如图（乙）（丙）所示下列说法正确的是（　　）

A. 一段时间后，小孩停止上下抖动，绳子上的波马上消失

B. 时刻质点4带动质点5向下起振

C. 由图（丙）时刻再经过质点9运动到平衡位置向上振动

D. 此绳波向右传播，能量和运动形式自左向右传播，所以质点5随波谷向右传播

【答案】BC

【解析】

【详解】A．一段时间后，小孩停止上下抖动，波源不再使绳子产生新的波动，但已经形成的波还会继续向右传播，不会马上消失，故A错误；

B．由题图丙可知时刻质点9位于波传播方向波形的上坡上，所以此时质点9向下起振，而沿波的传播方向上所有质点起振方向相同，且易知时刻波刚好传播到质点5，所以质点5在质点4带动下向下起振，故B正确；

C．由图（丙）时刻再经过质点9运动到平衡位置向上振动，故C正确；

D．此绳波向右传播，能量和运动形式自左向右传播，但质点5只在其平衡位置附近振动，不会随波谷向右传播，故D错误。

故选BC。

13. 如图所示，三棱镜的截面为直角三角形，，一束单色光从AB边上的D点平行AC边射入棱镜，在AC边发生全反射，反射光线与AB边平行，已知，则下列说法正确的是（　　）

A. 单色光在D点的折射角为30° B. 三棱镜的折射率为

C. 三棱镜的折射率为 D. 单色光不能从AC边射出

【答案】AB

【解析】

【详解】A．由题意，作出光路图如图所示，根据几何关系可知光在O点的入射角和反射角均为60°，则光在D点的折射角为

故A正确；

BC．根据几何关系可知光在D点的入射角为

根据折射定律可知三棱镜的折射率为

故B正确，C错误；

D．根据几何关系可知光线在BC边的入射角为30°，其中一部分光线折射出，另一部分光线反射至AB边，在AB边的入射角也为30°，所以反射角为30°，则一部分单色光可以垂直于AC边射出，故D错误。

故选AB。

14. 某次地震中，纵波波速为，横波波速为，地震波频率为10Hz。M点的观察者在接收到纵波15.3s后才接收到横波，从横波传到M点的时刻开始计时，图甲为横波引起的M点的振动图像，图乙为时刻的横波波动图像，则以下判断不正确的是（　　）

A. 震源距离M点约为90km

B. 图甲中时刻，M点速度大小0

C. 该横波沿x轴负方向传播

D. 沿横波传播方向距离M点16km处的N点在5.275s后将处于波谷

【答案】BC

【解析】

【详解】A．设振源到M点的距离为s，则根据运动学公式有

解得

故A正确；

B．图甲中时刻，M点正位于平衡位置，速度最大，故B错误；

C．由题图甲并根据周期性可知t=2T时刻M点沿y轴正方向运动，则此时M点应位于横波传播方向波形的下坡上，所以该横波沿x轴正方向传播，故C错误；

D．波的周期为

横波从M点传播到N点所用时间为

经过5s时，N点向y轴正方向起振，再经过0.275s（即2.75T）时间，N点将位于波谷，故D正确。

本题选不正确的，故选BC。

第Ⅱ卷

二、非选择题：本题共4题，共44分

15. 一个大游泳池，池底水平，水深1.0m，有长的直杆直立于池底，当太阳光以与水平方向成角射在水面上时，测得杆在池底的影长。求：

（1）水的折射率；

（2）当池水深度变为0.7m时杆在池底的影长的长度。

【答案】（1）；（2）1.325m

【解析】

【详解】（1）如图所知，由题意根据几何关系知

所以

所以

所以折射角为

所以折射率为

（2）当池水深度变为0.7m时，光路图如图所示

由几何关系知

则

又

 所以

16. 在x轴上有两个波源，分别位于和处，振幅分别为12cm、8cm，由它们产生两列简谐横波甲、乙分别沿x轴正方向和x轴负方向传播。如图所示为时刻两列波的波形图，此刻平衡位置处于和处的两质点刚开始振动。已知两列波同时传播到处，0~0.2s时间内，平衡位置处于处的质点P运动的路程为。求：

（1）甲波波速的大小；

（2）质点P的振动方程。

【答案】（1）4m/s；（2）

【解析】

【详解】（1）两列波在同一介质传播，波速相同，且由图可知波长相同，则周期、频率均相同，两列波在P点相遇时会形成干涉，且根据波形以及“上下坡”法可知两列波在P点相遇时引起P点振动方向相反，则P点为振动减弱点，其振幅为

设波的周期为T，则两列波从0时刻到在P点相遇经历的时间为

易知P点从平衡位置向上起振，在0~0.2s时间内通过的路程为6个振幅，则

解得

所以甲波的波速为

（2）根据前面分析可知P点在0.05s时刻从平衡位置向上起振，质点P的振动方程为

17. 一名潜水员在夜间进行深水作业，其头盔上的照明灯可看做是点光源向各个方向发射光线，在平静的水面上可看到该光源发出的光只从一个半径的圆形区域内射出水面，若水的折射率。求：

（1）此时潜水员的头部在水面下方的深度h；

（2）若在8s的时间内，我们发现透光的圆形水域半径从1.8m扩大到6m，试根据光学知识求出潜水员在水下竖直方向匀速运动的速度。

【答案】（1）2.4m；（2）0.7m/s，方向竖直向下

【解析】

【详解】（1）由题意可知潜水员头盔上照明灯发出的光线在透光区域边缘恰好发生全反射，则根据几何关系可知

解得

（2）当透光的圆形水域半径扩大到时，设潜水员的深度为h′，由于全反射临界角不变，则根据几何关系可得

解得

潜水员在水下竖直方向匀速运动的速度为

方向竖直向下。

18. 如图所示，实线和虚线分别是沿x轴方向传播的一列简谐横波在和时刻的波形图。求：

（1）该波的波长、可能的周期T和可能的速度v；

（2）若，求该波的波速大小。

【答案】（1）8m，若波沿x轴正方向传播，则周期为（n=0，1，2，…）；

若波沿x轴负方向传播，则周期为（n=0，1，2，…）；若波沿x轴正方向传播，则波速为（n=0，1，2，…）；若波沿x轴负方向传播，则波速为（n=0，1，2，…）；

（2）若波沿x轴正方向传播，则此时的波速大小为；若波沿x轴负方向传播，则此时的波速大小为。

【解析】

【详解】（1）由波形图可知，该波的波长为

若波沿x轴正方向传播，则

（n=0，1，2，…）

解得

（n=0，1，2，…）

则波速为

（n=0，1，2，…）

若波沿x轴负方向传播，则

（n=0，1，2，…）

解得

（n=0，1，2，…）

则波速为

（n=0，1，2，…）

（2）若波沿x轴正方向传播，则

（n=0，1，2，…）

解得

则此时的波速大小为

若波沿x轴负方向传播，则

（n=0，1，2，…）

解得

则此时的波速大小为