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1、
第十五單元
注意事項：
1．答題前，先將自己的姓名、準考證號填寫在試題卷和答題卡上，并將準考證號條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。
2．選擇題的作答：每小題選出答案后，用2B鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑，寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。
3．非選擇題的作答：用簽字筆直接答在答題卡上對應的答題區(qū)域內(nèi)。寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。
4．考試結(jié)束后，請將本試題卷和答題卡一并上交。
一、 (本題共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個選項中，第1～8題只有一項符合題目要求，第9～12題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對
2、但不全的得2分，有選錯的得0分)
1．如圖甲所示，水平的光滑桿上有一彈簧振子，振子以O點為平衡位置，在a、b兩點之間做簡諧運動，其振動圖象如圖乙所示，取Ox方向為正方向。由振動圖象可以得知( )
A．振子的振動周期等于t1
B．在t＝0時刻，振子的位置在a點
C．在t＝t1時刻，振子的速度為零
D．從t1到t2，振子正從O點向b點運動
2．如圖所示，在一根張緊的繩子上掛幾個擺，其中A、B的擺長相等。當A擺振動的時候，通過張緊的繩子給B、C、D擺施加驅(qū)動力，使其余各擺做受迫振動。觀察B、C、D擺的振動發(fā)現(xiàn)( )
A．C擺的頻率最小
B．D擺的周期最大
C．B擺的擺角最
3、大
D．B、C、D的擺角相同
3．一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚，O點為該玻璃磚截面的圓心，下圖能正確描述其光路的是( )
4．如圖甲所示，彈簧振子以O點為平衡位置，在A、B兩點之間做簡諧運動。取向右為正方向，振子的位移x隨時間t的變化圖象如圖乙所示，下列說法正確的是( )
A．t＝0.8 s時，振子的速度方向向左
B．t＝0.2 s時，振子在O點右側(cè)6 cm處
C．t＝0.4 s和t＝1.2 s時，振子的加速度完全相同
D．t＝0.4 s到t＝0.8 s的時間內(nèi)，振子的速度逐漸減小
5．如圖所示，參考系B相對于參考系A以速度v沿x軸正向運動，固定在參考系A中的點
4、光源S射出一束單色光，光速為c，則在參考系B中接受到的光的情況是( )
A．光速小于c，頻率不變，波長變短
B．光速小于c，頻率變小，波長變長
C．光速等于c，頻率不變，波長不變
D．光速等于c，頻率變小，波長變長
6．如圖所示，半徑為R的圓形偏振片P的透振方向為豎直方向，一束橫截面半徑略小于R的平行自然光正對著偏振片P照射后射到屏上。現(xiàn)以光的傳播方向OO′為軸將偏振片P旋轉(zhuǎn)90°，則在偏振片P旋轉(zhuǎn)的過程中( )
A．屏上出現(xiàn)圓形亮斑，亮度不變
B．屏上出現(xiàn)圓形亮斑，亮度變暗
C．屏上出現(xiàn)隨偏振片P旋轉(zhuǎn)的亮條紋，且亮度不變
D．屏上出現(xiàn)隨偏振片P旋轉(zhuǎn)的亮條紋，亮度變暗
5、7．圖甲為某同學利用半圓形玻璃磚測定玻璃折射率n的裝置示意圖，AO、DO分別表示某次測量時，光線在空氣和玻璃中的傳播路徑。在正確操作后，他利用測出的數(shù)據(jù)作出了圖乙所示的折射角正弦值(sin r)與入射角正弦值(sin i)的關系圖象。則下列說法不正確的是( )
A．光由O經(jīng)D到A
B．該玻璃磚的折射率n＝1.5
C．若由空氣進入該玻璃磚中，光的頻率變?yōu)樵瓉淼?
D．若以60°角由空氣進入該玻璃磚中，光的折射角的正弦值為
8．一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t時刻波形圖如圖中的實線所示，此時波剛好傳到P點，t＋0.6 s時刻的波形如圖中的虛線所示，a、b、c、P、Q是介質(zhì)中的質(zhì)點
6、，則下列說法錯誤的是( )
A．這列波的波速可能是50 m/s
B．質(zhì)點a在這段時間內(nèi)通過的路程一定小于30 cm
C．質(zhì)點c在這段時間內(nèi)通過的路程可能為60 cm
D．若周期T＝0.8 s，則在t＋0.8 s時刻，質(zhì)點Q速度為零
9．下列說法正確的是( )
A．變化的磁場激發(fā)電場，變化的電場激發(fā)磁場
B．電磁波和機械波都能傳遞能量和信息
C．紅光的頻率低于紫光的頻率，在真空中紅光的傳播速度大于紫光的傳播速度
D．若在地球上接收到來自某遙遠星球的光波的頻率變低，則可判斷該星球正在離我們遠去
E．相同的單擺在地球緯度越高的地方，擺動的周期越大
10．在用單擺測重力加
7、速度實驗中，下面說法中正確的是( )
A．如果有兩個大小相同的帶孔塑料球和帶孔鐵球可供選擇，應選用鐵球作擺球
B．測量單擺周期時，應從擺球經(jīng)過最高點時開始計時
C．若細繩的質(zhì)量不可忽略，實驗中測得的重力加速度值較真實值偏大
D．將全振動次數(shù)n誤記為(n＋1)，測得的重力加速度值較真實值偏大
E．在擺長和周期的測量中，擺長的測量對實驗誤差影響較大
11．(2018·全國III卷)水槽中，與水面接觸的兩根相同細桿固定在同一個振動片上。振動片做簡諧振動時，兩根細桿周期性觸動水面形成兩個波源。兩波源發(fā)出的波在水面上相遇。在重疊區(qū)域發(fā)生干涉并形成了干涉圖樣。關于兩列波重疊區(qū)域內(nèi)水面上振動的
8、質(zhì)點，下列說法正確的是( )
A．不同質(zhì)點的振幅都相同
B．不同質(zhì)點振動的頻率都相同
C．不同質(zhì)點振動的相位都相同
D．不同質(zhì)點振動的周期都與振動片的周期相同
E．同一質(zhì)點處，兩列波的相位差不隨時間變化
12．(2018·全國I卷)一簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在t＝時刻，該波的波形圖如圖（a）所示，P、Q是介質(zhì)中的兩個質(zhì)點。圖（b）表示介質(zhì)中某質(zhì)點的振動圖象。下列說法正確的是( )
A．質(zhì)點Q的振動圖象與圖（b）相同
B．在t＝0時刻，質(zhì)點P的速率比質(zhì)點Q的大
C．在t＝0時刻，質(zhì)點P的加速度的大小比質(zhì)點Q的大
D．平衡位置在坐標原點的質(zhì)點的振動圖象如圖（b）所示
E
9、．在t＝0時刻，質(zhì)點P與其平衡位置的距離比質(zhì)點Q的大
二、(本題共5小題，共52分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。解答題應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)
13．(8分)小明同學設計了一個用刻度尺測半圓形玻璃磚折射率的實驗，如圖所示，他進行的主要步驟是：
A．用刻度尺測玻璃磚的直徑AB的大小d；
B．先把白紙固定在木板上，將玻璃磚水平放置在白紙上，用筆描出玻璃磚的邊界，將玻璃磚移走，標出玻璃磚的圓心O、直徑AB、AB的法線OC；
C．將玻璃磚放回白紙的原處，長直尺MN緊靠A點并與直徑AB垂直放
10、置；
D．調(diào)節(jié)激光器，使PO光線從玻璃磚圓弧面沿半徑方向射向圓心O，并使長直尺MN的左右兩側(cè)均出現(xiàn)亮點，記下左側(cè)亮點到A點的距離x1，右側(cè)亮點到A點的距離x2。
(1)小明利用實驗數(shù)據(jù)計算此玻璃磚折射率的表達式為n＝ 。
(2)關于上述實驗，以下說法正確的是 。
A．在∠BOC的范圍內(nèi)，改變?nèi)肷涔饩€PO的入射角，直尺MN上可能只出現(xiàn)一個亮點
B．左側(cè)亮點到A點的距離x1一定小于右側(cè)亮點到A點的距離x2
C．左側(cè)亮點到A點的距離x1一定大于右側(cè)亮點到A點的距離x2
D．要使左側(cè)亮點到A點的距離x1增大，應減小入射角
(2)當入射角大于或等于發(fā)生
11、全反射的臨界角時，直尺MN上只出現(xiàn)一個亮點，故A正確；光從玻璃射入空氣，折射角大于入射角，通過幾何關系知，x1
12、
15．(10分) (2018·全國I卷)如圖，一般帆船靜止在湖面上，帆船的豎直桅桿頂端高出水面3 m。距水面4 m的湖底P點發(fā)出的激光束，從水面出射后恰好照射到桅桿頂端，該出射光束與豎直方向的夾角為53°（取sin 53°＝0.8）。已知水的折射率為。
(1)求桅桿到P點的水平距離；
(2)船向左行駛一段距離后停止，調(diào)整由P點發(fā)出的激光束方向，當其與豎直方向夾角為45°時，從水面射出后仍然照射在桅桿頂端，求船行駛的距離。
16．(10分)(2018·全國III卷)如圖，直角三角形ABC為一棱鏡的橫截面，
13、∠A＝90°，∠B＝30°。一束光線平行于底邊BC射到AB邊上并進入棱鏡，然后垂直于AC邊射出。
(1)求棱鏡的折射率；
(2)保持AB邊上的入射點不變，逐漸減小入射角，直到BC邊上恰好有光線射出。求此時AB邊上入射角的正弦。
17．(14分)如圖，在坐標軸x＝0和x＝20 m處有兩個連續(xù)振動的波源，在介質(zhì)中形成相向傳播的兩列波，t＝0時刻兩列波剛好傳到x＝2 m和x＝16 m處，已知兩列波的波速均為2.5 m/s。求：
(1)從t＝0到t＝2.5 s這段時間內(nèi)，x＝7 m處質(zhì)點運動的路程；
(2)t＝10 s時，x＝12
14、m處質(zhì)點的位移。
3
單元訓練金卷·高三·物理(A)卷
第十五單元 答 案
一、 (本題共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個選項中，第1～8題只有一項符合題目要求，第9～12題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)
1．【答案】D
【解析】由題圖振動圖象可知振子的振動周期為2t1，選項A錯誤；在t＝0時刻，振子的位移為零，所以振子應該在平衡位置O，選項B錯誤；在t＝t1時刻，振子在平衡位置O，該時刻振子速度最大，選項C錯誤；從t1到t2，振子的位移沿正向在增加，所以振子正從O點向b點運動，選項D正確。
15、2．【答案】C
【解析】由A擺擺動從而帶動其他3個單擺做受迫振動，受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，故其他各擺振動周期跟A擺相同，頻率也相等，故A、B錯誤；受迫振動中，當固有頻率等于驅(qū)動力頻率時，出現(xiàn)共振現(xiàn)象，振幅達到最大，由于B擺的固有頻率與A擺的相同，故B擺發(fā)生共振，振幅最大，故C正確，D錯誤。
3．【答案】A
【解析】光從玻璃磚射向空氣時，如果入射角大于臨界角，則發(fā)生全反射；如果入射角小于臨界角，則在界面處既有反射光線，又有折射光線，但折射角應大于入射角，選項A正確，C錯誤；當光從空氣射入玻璃磚時，在界面處既有反射光線，又有折射光線，且入射角大于折射角，選項B、D錯誤。
4．【答案
16、】A
【解析】從t＝0.8 s時起，再過一段微小時間，振子的位移為負值，因為取向右為正方向，故t＝0.8 s時，速度方向向左，A正確；由題圖乙得振子的位移x＝12sint cm，故t＝0.2 s時，x＝6 cm，故B錯誤；t＝0.4 s和t＝1.2 s時，振子的位移方向相反，加速度方向相反，C錯誤；t＝0.4 s到t＝0.8 s的時間內(nèi)，振子的位移逐漸變小，故振子逐漸靠近平衡位置，其速度逐漸變大，故D錯誤。
5．【答案】D
【解析】根據(jù)相對論光速不變原理可知，在參考系B中接受到的光的速度等于c，由于B相對A的距離增大，產(chǎn)生多普勒效應，則知在參考系B中接受到的光的頻率變小，波長，波長變長，
17、故D正確，A、B、C錯誤。
6．【答案】A
【解析】圓柱形光束通過偏振片后，屏幕上出現(xiàn)圓形亮斑，偏振片是讓特定方向振動的光透過去，只是相對光源的亮度減弱，故屏幕上依然出現(xiàn)圓形亮斑，C、D錯誤；自然光包含在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿各個方向振動的光波的強度都相同，故轉(zhuǎn)動偏振片，透射方向雖然改變，但屏上依然是圓形亮斑，且亮度不變，A正確，B錯誤。
7．【答案】C
【解析】由折射定律n＝可知sinr－sini圖象的斜率的倒數(shù)表示折射率，所以n＝1.5>1，說明實驗時光由A經(jīng)過O到D，選項A、B正確；在由空氣進入該玻璃磚時，光的頻率不變，光的波長變?yōu)樵瓉淼?，選項C錯誤；以入射角
18、i＝60°由空氣進入該玻璃磚時，由折射定律n＝，其折射角的正弦值為sinr＝sini＝×＝，選項D正確。
8．【答案】B
【解析】由題圖波形圖可知波長λ＝40 m，且0.6 s＝nT＋T(n＝0,1,2，…)，解得周期T＝ s(n＝0,1,2，…)，當n＝0時，T＝0.8 s，波速v＝＝50 m/s，選項A正確；由傳播方向沿x軸正方向可知質(zhì)點a在t時刻向上運動，當n＝0時，T＝0.8 s，則質(zhì)點a在0.6 s內(nèi)通過的路程小于30 cm，當n＝1,2,3…時，質(zhì)點a在0.6 s內(nèi)通過的路程大于30 cm，選項B錯誤；若n＝1，則T＝ s，波傳播到c點所用時間為T,0.6 s＝，則0.6 s內(nèi)
19、質(zhì)點c振動的時間為T－T＝T，故在這段時間內(nèi)質(zhì)點c通過的路程為6A＝60 cm，選項C正確；若T＝0.8 s，在t＋0.8 s時刻，質(zhì)點Q位于正向最大位移處，速度為零，選項D正確。
9．【答案】ABD
【解析】根據(jù)麥克斯韋電磁理論，變化的磁場激發(fā)電場，變化的電場激發(fā)磁場，故A正確；電磁波和機械波都能傳遞能量和信息，故B正確；紅光的頻率低于紫光的頻率，在真空中紅光的傳播速度等于紫光的傳播速度，都等于光速，故C錯誤；根據(jù)多普勒效應，若在地球上接收到來自某遙遠星球的光波的頻率變低，則可判斷該星球正在離我們遠去，故D正確；單擺周期公式為T＝2π，由單擺周期公式可以看出：周期T只與l及g有關，從赤道
20、到北極，g增大，周期變小，故E錯誤。
10．【答案】ACD
【解析】擺球應選擇質(zhì)量大些、體積小些的鐵球，故選項A正確；測量周期時，應從擺球經(jīng)過最低點時開始計時，故選項B錯誤；若細繩的質(zhì)量不可忽略，擺長的測量值偏大，根據(jù)g＝l知重力加速度的測量值比真實值大，故選項C正確；將全振動次數(shù)n誤記為(n＋1)，則周期的測量值偏小，根據(jù)g＝l知重力加速度的測量值比真實值大，故選項D正確；在擺長和時間的測量中，時間的測量對實驗誤差影響較大，長度的測量對實驗誤差影響不大，故選項E錯誤。
11．【答案】BDE
【解析】兩列波疊加形成穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件是兩列波的頻率相同，任何質(zhì)點都在按照相同的頻率在振動
21、，不同區(qū)域的質(zhì)點振幅和位移不一定相同，各質(zhì)點振動的頻率與波源頻率相同，波源振動頻率又與振動片的振動頻率相同。
12．【答案】CDE
【解析】由圖（b）可知，在t＝時刻，質(zhì)點正在向y軸負方向振動，而從圖（a）可知，質(zhì)點Q在t＝正在向y軸正方向運動，故A錯誤；由t＝的波形圖推知，t＝0時刻，質(zhì)點P正位于波谷，速率為零；質(zhì)點Q正在平衡位置，故在t＝0時刻，質(zhì)點P的速率小于質(zhì)點Q，故B錯誤；t＝0時刻，質(zhì)點P正位于波谷，具有沿y軸正方向最大加速度，質(zhì)點Q在平衡位置，加速度為零，故C正確；t＝0時刻，平衡位置在坐標原點處的質(zhì)點，正處于平衡位置，沿y軸正方向運動，跟（b）圖吻合，故D正確；t＝0時
22、刻，質(zhì)點P正位于波谷，偏離平衡位置位移最大，質(zhì)點Q在平衡位置，偏離平衡位置位移為零，故E正確。
二、(本題共5小題，共52分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。解答題應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)
13．【答案】(1) (4分) (2)ABD (4分)
【解析】(1)設光線在AB面上的入射角為α，折射角為β，根據(jù)幾何關系有：sinα＝，sinβ＝，則折射率n＝＝。
(2)當入射角大于或等于發(fā)生全反射的臨界角時，直尺MN上只出現(xiàn)一個亮點，故A正確；光從玻璃射入空氣，折射角大于入射角，通過
23、幾何關系知，x1
24、2，…) (1分)
15．【解析】(1)設光束從水面射出的點到桅桿的水平距離為x1，到P點的水平距離為x2，桅桿高度為h1，P點處水深為h2；激光束在水中與豎直方向的夾角為θ，由幾何關系有
， (1分)
由折射定律有：sin 53°＝nsin θ (1分)
設桅桿到P點的水平距離為x，則：x＝x1＋x2 (1分)
聯(lián)立方程并代入數(shù)據(jù)得：x＝7 m (2分)
(2)設激光束在水中與豎直方向的夾角為45°時，從水面出射的方向與豎直方向夾角為i?，由折射定律有：
sin i?＝nsin 45° (1分)
設船向左行駛的距離為x?，此時光束從水面射出的點到桅桿的水平距離為x
25、1?，到P點的水平距離為x2?，則：
x1?＋x2?＝x＋x? (1分)
， (1分)
聯(lián)立方程并代入數(shù)據(jù)得：m。 (2分)
16．【解析】(1)光路圖及相關量如圖所示。光束在AB邊上折射，由折射定律得
① (1分)
式中n是棱鏡的折射率。由幾何關系可知α＋β＝60° ② (1分)
由幾何關系和反射定律得β＋β?＝∠B ③ (1分)
聯(lián)立①②③式，并代入i＝60°得n＝ ④ (2分)
(2)設改變后的入射角為i?，折射角為，由折射定律得＝n ⑤ (1分)
依題意，光束在BC邊上的入射角為全反射的臨界角θc，且sin θc＝ ⑥ (1
26、分)
由幾何關系得θc＝α'＋30° ⑦ (1分)
由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦為sin i?＝ ⑧ (2分)
17．【解析】(1)由題中圖象得左側(cè)波：λ1＝2 m，A1＝0.02 m，T1＝＝0.8 s，ω1＝＝2.5π rad/s (1分)
波源振動方程：y左＝－0.02sin πt(m) (2分)
左側(cè)波經(jīng)2 s傳播到x＝7 m處，該處的質(zhì)點從t＝2 s開始振動；右側(cè)波經(jīng)3.6 s傳播到x＝7 m處，2.5 s時還沒有傳播到x＝7 m處，由左側(cè)波源的振動方程得x＝7 m處的質(zhì)點在t＝2.5 s時的位移：
y左′＝－0.02sin π(t－2)(m)＝ cm (2分
27、)
則該質(zhì)點經(jīng)過的路程為s＝2×2 cm＋ cm＝(4＋)cm。 (2分)
(2)由題中圖象得右側(cè)波：λ2＝4 m，A2＝0.02 m，T2＝＝1.6 s，ω2＝＝π rad/s (1分)
波源振動方程：y右＝－0.02sin πt(m) (1分)
左側(cè)、右側(cè)的波分別經(jīng)過4 s、1.6 s傳到x＝12 m處，t＝10 s時，左側(cè)波在x＝12 m處的位移：
y左″＝－0.02sin π(10－4)(m)＝0 (1分)
右側(cè)波在x＝12 m處的位移：y右″＝－0.02sin π(10－1.6)(m)＝－2 cm (2分)
根據(jù)波的疊加原理可得，此時該處質(zhì)點的位移為y＝y(tǒng)左″＋y右″＝－2 cm。 (2分)
3
備考2020高考物理一輪復習 單元訓練金卷 第十五單元 波與相對論A卷
