阶段检测二（基础过关）机械波光B卷2022-2023学年高二物理同步双优测试AB卷（人教版2019选择性必修第一册）

2022-2023学年高二物理同步双优测试AB卷（人教版（2019））

阶段检测二  机械波 光（B卷）

一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）

1．把一个凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上，让单色光从上方射入，这时可以看到亮暗相间的同心圆环，对这些亮暗圆环的相关阐释合理的是（      ）

A．远离中心点处亮环的分布较疏

B．用白光照射时，不会出现干涉形成的圆环

C．是透镜曲面上反射光与透镜上方平面上的反射光干涉形成的

D．与同一亮环相对应的空气薄膜的厚度是相同的

【答案】D

【解析】A．远离中心点处亮环的分布较密，A错；

B．用白光照射时，仍能出现干涉形成的圆环，B错；

C．是空气膜也即透镜曲面上反射光与玻璃平面上的反射光干涉形成的，C错；

D．当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，与同一亮环相对应的各处空气薄膜的厚度是相同的，故D正确

故选D。

2．ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路图如图所示，则a、b两束光（　　）

A．在真空中，a光的传播速度比b光的大

B．在棱镜内，a光的传播速度比b光的小

C．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小

D．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距小

【答案】C

【解析】A．所有光在真空中有相同的速度，选项A错误；

B．在CD、AE边只有a光射出，b光发生了全反射，说明b光的临界角小，在五棱镜中的折射率大，由 知，b光在棱镜里的速度小，选项B错误；

C．由折射定律

知，b光的折射率大，折射角小，选项C正确；

D．a光的频率小于b光的频率，则a光的波长大于b光的波长，由

知，a光的相邻亮条纹间距大于b光的相邻亮条纹间距，选项D错误；

故选C。

3．a、b两种色光以相同的入射角从某种介质射向真空，光路如图所示，则以下叙述正确的是（  ）．

A．a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角

B．用同一干涉装置可看到a光的干涉条纹间距比b光宽

C．在该介质中a光的传播速度小于b光的传播速度

D．如果b光能使某种金属发生光电效应，a光也一定能使该金属发生光电效应

【答案】B

【解析】

b光的偏折程度大于a光，则b光的折射率大于a光，根据sinC=知，a光的全反射临界角大于b光全反射临界角．故A错误．因为a光的折射率小，则a光的波长大，根据△x＝λ知，则a光的干涉条纹间距宽．故B正确．根据得，a光的折射率小，则a光在介质中的传播速度大于b光．故C错误．a光的折射率小，则a光的频率小，b光能使某金属发生光电效应，a光不一定能使该金属发生光电效应．故D错误．故选B．

4．一列向右传播的横波在t=0时的波形如图所示，A、B两质点间距为8m，B、C两质点平衡位置的间距为3m，当t=1s时，质点C恰好通过平衡位置，该波的波速可能为（　　）

A．m/s                                  B．3m/s                                 

C．5m/s                                  D．11m/s

【答案】C

【解析】由图读出波长λ=8m．波向右传播，质点C恰好通过平衡位置时，波传播的最短距离为1m，根据波形的平移法得：t=（n+1/8）T或（n+5/8）T，n=0，1，2…，，则波速v==（8n+1）m/s 或v=（8n+5）m/s；当n=0时：v=1m/s或5m/s，当n=1时：v=9m/s或13m/s，当n=2时：v=17m/s或21m/s，故选C．

5．一列简谐横波沿x轴正方向传播，图（甲）是t=3s时的波形图，图（乙）是波中某质点P的振动图象，下列判断中正确的是（　　）

A．质点P在t=3s时沿y轴负方向振动

B．质点P在t=3s时的速度为零

C．质点P的平衡位置坐标可能是x=4cm

D．该简谐波的波速为1m/s

【答案】C

【解析】A．由图乙知，t=3s时图象切线的斜率为正值，说明质点P此时正沿y轴正方向振动，故A错误．

B．由图乙知，t=3s时质点P的位移为0，正通过平衡位置，速度最大，故B错误．

C．由图甲知，简谐横波沿x轴正方向传播，x=4cm处的质点正通过平衡位置向上，与质点P在t=3s时的状态相同，所以质点P的平衡位置坐标可能是x=4cm，故C正确．

D．由甲读出波长λ=4cm，由图乙读出周期T=4s，则该波的波速v==1cm/s．故D错误．

6．两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则

A．在两波相遇的区域中会产生干涉

B．在两波相遇的区域中不会产生干涉

C．点的振动始终加强

D．点的振动始终减弱

【答案】B

【解析】要判断能否发生稳定的干涉图样，主要是判定两列波的频率是否相同，根据在同一介质中不同的机械波的波速相等，而从图中看出，两列波的波长不同，从而判定频率不同故不能发生稳定的干涉图样．

从图中看出，两列波的波长不同，而在同一介质中不同的机械波的波速相等，根据，所以两列水波的频率不同，而只有两列波的频率相同时才能发生干涉现象，所以在两波相遇的区域中不会产生干涉，因为不能发生稳定的干涉现象，a点不能始终加强，当然也不能始终减弱，故B正确．

7．如图所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，虚线是这列波在t＝0.2 s时刻的波形图．该波的波速为0.8m/s，则下列说法正确的是(　　)

A．这列波的波长是12cm

B．这列波的周期是0.5s

C．这列波是沿x轴正方向传播的

D．t＝0时，x＝4cm处的质点振动方向为沿y轴负方向

E.这列波是沿x轴负方向传播的

【答案】ADE

【解析】A．由题图知该波的波长λ＝12 cm，故A正确；

B．根据波长与速度关系

得

故B错误；

CE．由于

故该波沿x轴负方向传播，故C错误，E正确；

D．由波沿x轴负方向传播可判定t＝0时刻，x＝4cm处质点的振动方向沿y轴负方向，故D正确。

故选ADE。

8．如图所示，A、B是两列波的波源，时，两波源同时开始垂直纸面做简谐运动。其振动表达式分别为m，m，产生的两列波在同一种均匀介质中沿纸面传播。时P开始振动，已知，，则（　　）

A．两列波的波速均为

B．两列波的波长均为0.25m

C．两列波在P点相遇时，振动总是减弱的点相遇时

D．P点合振动的振幅为0.4m

【答案】ACD

【解析】A．两列波在同一种均匀介质中沿纸面传播，故两列波的波速相同；根据质点P开始振动的时间可得

A正确；

B．由振动方程可得，两列波的周期T相同，由公式

故两列波的波长均为

B错误；

CD．根据两波源到P点的距离差

可知，B波比A波传到P点的时间晚，根据振动方程可得，A波起振方向与B波起振方向相同，故两波在P点的振动反向，那么，P点为振动减弱点，故两列波在P点相遇时振动总是减弱的，P点合振动的振幅为

CD正确。

故选ACD。

9．如图所示，S为位于泳池底部的一点光源，当泳池注入部分水时，从泳池上方观察发现，被光源照亮的水面为一直径等于d的圆形区域，若想让被照亮区域的面积增大，则可采取的方法是（　　）

A．继续向泳池注水，增加水深

B．放出部分池水，减小水深

C．将水换成折射率比水大的某种液体

D．将水换成折射率比水小的某种液体

【答案】AD

【解析】A．设临界角为，为水的深度，液面上形成的光斑边缘光线恰好发生全反射，入射角等于临界角，根据几何关系知

继续向泳池注水，增加水深，临界角不变，被光源照亮的水面的直径增大，被照亮区域的面积增大，故A正确；

B．放出部分池水，减小水深，临界角不变，根据可知，被光源照亮的水面的直径减小，被照亮区域的面积减小，故B错误；

CD．根据可得

将水换成折射率比水大的某种液体，临界角减小，根据可知，被光源照亮的水面的直径减小，被照亮区域的面积减小；将水换成折射率比水小的某种液体，临界角增大，根据可知，被光源照亮的水面的直径增大，被照亮区域的面积增大，故C错误，D正确；

故选AD。

10．如图所示，在“测量平行玻璃砖的折射率”实验中，下列说法正确的是（　　）

A．为了提高实验精度应选用两光学表面间距大的玻璃砖

B．实验中要保证四枚大头针在同一直线上

C．为了防止在界面a′发生全反射，入射角θ1应尽量小些

D．若作出的界面a与界面a′的间距比玻璃两表面的实际间距大，则测量结果将偏小

【答案】AD

【解析】A．为了提高实验精度应选用两光学表面间距大的玻璃砖，故A正确；

B．实验中要保证另一侧两针的像与观察者一侧两针在同一直线上，故B错误；

C．为了防止在界面a′发生全反射，入射角θ1应尽量大些，故C错误；

D．若作出的界面a与界面a′的间距比玻璃两表面的实际间距大，则光线偏折角度偏小，折射率测量结果将偏小，故D正确。

故选AD。

二、非选择题（共6小题，共60分）

11．（一）在做了“测定平行玻璃砖的折射率”的实验（如图）后，某同学得出下列几种结论中，说法正确的是_______________

A．玻璃砖的宽度适当选大些

B．入射角应尽量小些，防止在另一侧面发生全反射

C．大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些

D．入射角越大越好，这样测量误差能尽可能的减小

E.玻璃砖的折射率与入射角有关，入射角越大，测得折射率越大

F.玻璃砖的折射率与入射角无关，入射角越大，折射角越大，但是入射角与折射角的正弦值的比值是一个常数

G.玻璃砖的折射率与入射角无关，入射角越大，折射角越大，但是入射角与折射角的比值是一个常数

（二）做“用双缝干涉测光的波长”实验中，使用的双缝间距d＝0.20mm，双缝到光屏的距离L＝600mm，观察到的干涉条纹如图所示．

(1)在测量头上的是一个螺旋测微器（又叫“千分尺”），分划板上的刻度线处于x1、x2位置时，对应的示数如图所示，则分划板位置x1＝________mm，x2＝________mm；

(2)相邻亮纹的间距△x________mm；

(3)计算单色光的波长的公式λ＝________（用L、d、x1、x2表示）；

(4)代入数据计算单色光的波长λ＝_______m（结果保留两位有效数字）．

【答案】ACF    2.190(±0.02)    7.868(±0.02)    1.420(±0.02)        4.7×10-7   

【解析】(1)[1]．A、为了减小测量的误差，玻璃砖的宽度适当大一些，故A正确．B、D、为了减小测量的相对误差，选择的入射角应尽量大些，效果会更好，B，D均错误．C、大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时，相同的距离误差，引起的角度误差会减小，效果会好些；C正确．E、F、G、玻璃砖的折射率是由玻璃本身的材料决定，与光的入射角和折射角无光，根据折射定律知折射率等于入射角的正弦与折射角的正弦之比，故E、G错误，F正确．故选ACF．

(2)[2][3]．螺旋测微器读x1，主尺读数为2mm，转动刻度0.01×19.0=0.190mm，两者相加为2.190mm(2.188~2.192)．

螺旋测微器读x2，主尺读数为7.5mm，转动刻度0.01×36.8=0.368mm，两者相加为7.868mm(7.866~7.870)．

[4]．根据条纹图可知

(3)[5][6]．根据干涉的条纹公式，可得

，

代入数据可得

.

12．如图所示，两列简谐波均沿x轴传播，传播速度的大小相等，其中一列沿正x方向传播（图中实线所示），一列沿x轴负方向传播（图中虚线所示）。这两列波的频率相等，振动方向均沿y轴，则图中x＝1、2、3、4、5、6、7、8各点中振幅最大的是哪些点？振幅最小的是x为多少的哪些点？

【答案】4和8；2和6

【解析】两列波的频率相等，相遇时会产生干涉，当质点到两波源的路程差是半个波长的奇数倍时，振动减弱，振幅等于两列单独引起的振幅之差；当质点到两波源的路程差是半个波长的偶数倍时，振动加强，振幅等于两列单独引起的振幅之和。根据路程判断质点的振幅。

由题意可知，这两列波的频率相同，在同种均匀介质中相遇会发生干涉现象，则处于1、2、3、4、5、6、7、8位置的各质点到两波源P、Q的距离差分别为（设波长为λ，注意对称性）质点1或7的

质点2或6的

质点3或5的

质点4的

Δx4＝λ－λ＝0

质点8的

据干涉时振动加强区域应满足的条件为

Δx＝nλ （n＝0，1，2…）

可知处于4和8位置的质点振动加强振幅最大；振动减弱区域应满足的条件为

（n＝0，1，2…）

可知处于2和6位置的质点的振幅最小。

13．如图所示为一列简谐横波在t=0时刻的图象。此时质点P的运动方向沿y轴负方向，且当t=0.55s时质点P恰好第3次到达y轴正方向最大位移处。问：

(1)该简谐横波的波速v的大小和方向如何？

(2)从t=0至t=1.2s，质点Q运动的路程L是多少？

(3)当t=1.2s时，质点Q相对于平衡位置的位移大小是多少？

【答案】(1)2m/s，波沿x轴负向传播；(2)120cm；(3)2.5cm

【解析】(1)此时质点P的运动方向沿y轴负方向，则此波沿x轴负向传播。

在到这段时间里，质点P恰好第3次到达y正方向最大位移处，则

解得

由图象可得简谐波的波长为，则波速

(2)在t=0至t=1.2s这段时间，质点Q恰经过了6个周期，所以这段时间内质点Q运动的路程为

(3)在t=0至t=1.2s这段时间，质点Q恰经过了6个周期，则t=1.2s时质点Q相对于平衡位置的位移大小等于t=0时质点Q相对于平衡位置的位移大小，为2.5cm。

14．一赛艇停在平静的水面上，赛艇前端有一标记P离水面的高度为h1=0.6m，尾部下端Q略高于水面；赛艇正前方离赛艇前端S1=0.8m处有一浮标，示意如图：一潜水员在浮标前方S2=3.0m处下潜到深度为h2=4.0m时，看到标记刚好被浮标挡住，此处看不到船尾端Q；继续下潜△h=4.0m，恰好能看见Q。求

（1）水的折射率n；

（2）赛艇的长度l。（结果可用根式表示）

【答案】（1）水的折射率n是；（2）赛艇的长度1为（﹣3.8）m

【解析】（1）设过P点光线，恰好被浮子挡住时，入射角、折射角分别为α、β，则

sinα= ①

sinβ= ②

则水的折射率为

n= ③

由①②③联立，代入数据解得n=

（2）潜水员和Q点连线与竖直方向的夹角刚好为临界角C，则

sinC== ④

则得

cotC=

又由几何知识解得

cotC= ⑤

由④⑤得

l=（﹣3.8）m

15．如图所示，一束光线以60o的入射角照射到水平放置的平面镜M上，反射后在上方与平面镜平行的光屏上留下一光点P。现将一块上下表面平行的透明玻璃砖放到平面镜M上（如图中虚线框所示），则从玻璃砖的上表面射入的光线经平面镜反射后再从玻璃砖的上表面射出，打到光屏上的Q点，Q在P点的左侧8cm处，已知玻璃砖对光的折射率为。求：光在玻璃砖内运动的时间多长？（光在真空中的传播速度c = 3.0×108m/s）

【答案】

【解析】先作出光路图：光从空气射入透明体，入射角大于折射角，反射时遵守反射定律．根据折射定律求出折射角，根据几何知识求出透明介质的厚度．由几何关系求出光在透明介质中通过的路程．光在透明介质中的传播速度为：，再求出光在透明体里运动的时间。

作出光路图如下图所示，

设光在射向透明体的入射角为 ，折射角为，透明体系的厚

度为d，根据折射定律：

代入数值解得：

利用几何关系

由题意得：

解得：d=6cm； 

光在介质中的速度

光在透明体中的路程：

光在透明体里的时间：

16．如图所示为用某种透明材料制成的一块柱形棱镜的截面图，圆弧CD是半径为R的四分之一的圆周，圆心为O，光线从AB面上的某点入射，入射角θ＝45°，它进入棱镜后恰好以临界角射在BC面上的O点。

(1)画出光线由AB面进入棱镜且从CD弧面射出的光路图；

(2)求该棱镜的折射率n；

(3)求光线在该棱镜中传播的速度大小(已知光在空气中的传播速度c＝3.0×108m/s)。

【答案】(1)光路图如图所示

(2)；(3)×108m/s

【解析】(1)光路图如图所示

(2)光线在BC面上恰好发生全反射，入射角等于临界角C，则

在AB界面上发生折射，折射角

由折射定律

由以上几式解得

(3)光线在该棱镜中传播的速度大小