第十二章章末达标验收.doc

(教师用书独具)
(时间：50分钟　满分：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分，每小题至少有一个选项正确，选对但选不全得3分，有错选或不答的得0分)
1．(2012·开封模拟)下列说法正确的是(　　)
A．X射线的频率比无线电波的频率高
B．做简谐运动的单摆摆长增大为原来的2倍，其周期也增大为原来的2倍
C．根据狭义相对论，地面上的人看到高速运行的列车比静止时变短且矮
D．用同一装置观察光的双缝干涉现象，蓝光的相邻条纹间距比红光的小
解析：选AD　在电磁波谱中，无线电波的波长最长，X射线的波长较短，故X射线的频率比无线电波的频率高，A正确；由单摆周期公式可知，做简谐运动的单摆摆长增大为原来的2倍，其周期增大为原来的倍，B错误；根据狭义相对论，地面上的人看到高速运行的列车比静止时变短但高度不变，C错误；由于蓝光波长比红光短，由双缝干涉条纹间距公式可知，用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距比红光的小，D正确。
2．(2012·苏州调研)图1中关于机械振动和机械波的说法正确的是(　　)

图1
A．粗糙斜面上的金属球M在弹簧的作用下运动，该运动是简谐运动
B．单摆的摆长为l，摆球的质量为m、位移为x，此时回复力为F＝－x
C．质点A、C之间的距离就是简谐波的一个波长
D．实线为某时刻的波形图，此时质点M向下运动，经极短时间后波形图如虚线所示
解析：选BD　若斜面光滑，小球在斜面上的运动满足F＝－kx，小球的运动是简谐运动，但斜面有摩擦力且方向发生变化，此时小球的运动不满足F＝－kx，所以选项A错误；由单摆的特点知B正确；质点A、C之间的距离是简谐波的半个波长，选项C错误；由波的传播特点知D正确。
3．(2012·厦门质检)一列简谐横波以1 m/s的速度沿绳子由A向B传播，质点A、B间的水平距离x＝3 m，如图2甲所示。若t＝0时波刚传到质点A，且A从平衡位置开始向上振动，其振动图象如图乙所示，则B点的振动图象为图3中的(　　)

图2

图3
解析：选B　介质中各质点的起振方向和波源的起振方向一致，即从平衡位置向上振动，且B点的起振时间要落后于A点，选项A、C、D错误，B正确。
4.(2012·泉州质检)如图4所示，a、b两种单色光沿不同方向射向玻璃三棱镜，经三棱镜折射后沿同一方向射出，下列说法中正确的是(　　)

图4
A．在玻璃中，a光传播速度较大
B．若a为绿光，则b可能为黄光
C．光从玻璃射向空气时，a光发生全反射的临界角较小
D．若用同一干涉装置做实验，则a光的干涉条纹间距较小
解析：选A　a、b光由玻璃射向空气时，折射角相同，由折射定律可知，入射光入射角越大，该光对应的折射率越小，故a光在玻璃中的折射率小于b光在玻璃中的折射率，即na<nb，又因为光在介质中的速度v＝，故va>vb，选项A正确；红橙黄绿蓝靛紫七种单色光在同一介质中的折射率依次增大，若a为绿光，则b可能为蓝光、靛光或紫光，选项B错误；由全反射的规律知n＝，因为na<nb，所以光从玻璃射向空气时，b光发生全反射的临界角较小，选项C错误；干涉条纹的间距Δx＝λ，光的频率越高，折射率越大，又由λ＝可知λa>λb，用同一干涉装置做实验时l、d相同，故此时a光的干涉条纹间距较大，选项D错误。
5．(2012·河南适应性测试)下列说法中正确的是(　　)
A．波的图象表示介质中“某个质点”和“各个时刻”的位移
B．光的偏振现象说明光是横波
C．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场，均匀变化的电场产生均匀变化的磁场
D．狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，真空中的光速都是相同的
解析：选BD　波的图象表示介质中“所有质点”在“某一时刻”的位移，A错误；光的偏振现象说明光是横波，B正确；由麦克斯韦电磁场理论可知均匀变化的磁场产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，C错误；根据狭义相对论的内容，D正确。
6.图5是杨氏双缝干涉实验示意图，其中S1、S2为双缝，D为光屏，实验中观察到屏上O点为中央亮纹的中心，P1为第一级亮纹的中心，若将双缝间的距离变小，其他条件不变，则(　　)

图5
A．屏上的干涉条纹的间距将变大
B．屏上的O点可能出现暗条纹
C．屏上P1位置仍然可能为亮条纹的中心
D．屏上P1位置可能为暗条纹的中心
解析：选AD　干涉条纹间距Δx＝λ，d为双缝间距，d减小，Δx变大，A正确；O点到双缝的路程差为零，所以O点始终是亮纹，B错误；P1到双缝的路程差小于一个波长，有可能是暗条纹，C错误，D正确。
7. (2012·宝鸡质检)一束复色可见光射到置于空气中的平板玻璃上，穿过玻璃后从下表面射出，变为a、b两束平行单色光，如图6所示。对于两束单色光，下列说法正确的是(　　)

图6
A．a光在玻璃中的折射率比b光在玻璃中的折射率大
B．a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长
C．用同样装置做光的双缝干涉实验，a光比b光得到的干涉条纹间距大
D．若逐渐减小复色光与平板玻璃上表面的夹角，b光先从玻璃下表面消失
解析：选AB　相同入射角，a光的折射角小于b光的折射角，故a光在玻璃中的折射率比b光在玻璃中的折射率大，A正确；a光的频率大于b光的频率，所以a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，B正确；由光的双缝干涉实验条纹间距公式可知，a光比b光得到的条纹间距小，C错误；光射到置于空气中的平板玻璃上，出射光线与入射光线平行，若逐渐减小复色光与平板玻璃上表面的夹角，b光不会从玻璃下表面消失，D错误。
8．(2012·黑龙江质检)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x＝0与x＝2 m的两质点振动图线分别如图7中实线与虚线所示，由此可得出(　　)

图7
A．该波的波长可能是4 m
B．该波的周期是5 s
C．波的传播速度可能是2 m/s
D．在t＝2 s时刻，x＝2 m处的质点正向上运动
解析：选C　x＝2 m处质点比x＝0处质点振动晚个周期，所以有λ＝2 m，波长可能为8 m,1.6 m，…，故A错；由图象知波的周期为4 s，B错；λ＝ m(n＝0,1,2…)，所以波速v＝ m/s(n＝0,1,2…)，n＝0时，v＝2 m/s，C正确；t＝2 s时，x＝2 m处质点向下振动，D错。
9．下列声学现象属于多普勒效应的是(　　)
A．有经验的战士可以根据炮弹飞行时的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远离他
B．敲响一只音叉，另一只与其相隔不远的音叉也能发出声音
C．敲响一只音叉，在其周围某些区域声音较强，某些区域声音较弱
D．屋子外的人虽然看不到屋内的人，但却能听到屋内人的谈笑声
解析：选A　炮弹飞行时战士听到的频率变化的尖叫声属于多普勒效应，选项A正确；敲响一只音叉，另一只与其相隔不远的音叉由于共振也能发出声音，选项B错误；敲响一只音叉，由于干涉，在其周围某些区域声音较强，某些区域声音较弱，选项C错误；屋子外的人虽然看不到屋内的人，但却能听到屋内人的谈笑声属于衍射现象，选项D错误。
10．下列说法中正确的是(　　)
A．人耳能听见的声波比超声波更易发生衍射
B．麦克斯韦预言并用实验证实了电磁波的存在
C．离开地球的高速火箭里的人认为地球上人的寿命变长了
D．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长有关
解析：选AC　缝越窄(或障碍物的尺寸越小)，波长越长，衍射现象越明显，与超声波相比，可听见的声波的频率更小，波长更长(因为波速相同)，更容易发生衍射现象，故A正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，B错误；选取火箭为参考系，地球在高速运行，所以火箭里的人会感觉地球上的时间变慢了，即认为地球上人的寿命变长了，C正确；单摆做受迫振动的频率或周期由驱动力的频率或周期决定，与摆长无关，D错误。
11．一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角θ射入，穿过玻璃砖自下表面射出。已知该玻璃对红光的折射率为1.5。设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t1和t2，则在θ从0°逐渐增大至90°的过程中(　　)
A．t1始终大于t2 B．t1始终小于t2
C．t1先大于后小于t2 D．t1先小于后大于t2
解析：选B　假设玻璃砖的厚度为d，光线在玻璃砖中的折射角θ′，由折射定律可得n＝，光线在玻璃砖中的传播速度v＝，光线在玻璃砖中的传播距离L＝，可知光线穿过玻璃砖所用的时间t＝＝＝＝。因为红光的折射率小于蓝光的折射率，所以红光的折射角大于蓝光的折射角。由题意知n红＝1.5，可知红光的折射角小于45°，两种光线在θ从0°逐渐增大到90°的过程中，折射角θ′的2倍都小于90°，因此sin 2θ′也会随着θ的增大而增大，且红光的折射角大于蓝光的。所以，整个过程中红光所用的时间始终小于蓝光所用的时间，故选B。
12．如图8甲所示，一列机械横波沿ab直线向右传播，已知a、b两点间的距离为1 m，a、b两点的振动情况如图乙所示，下列说法中正确的是(　　)

图8
A．波速可能是 m/s B．波速可能大于1 m/s
C．波长可能是 m D．波长可能大于4 m
解析：选C　由振动图象可知，T＝4 s，由题意结合a、b两点的振动情况可得，λ＝1 m，解得，λ＝ m，选项C正确，而D错误；波速可能值是v＝＝ m/s，选项A、B错误。
二、非选择题(本题共4小题，共40分，按题目要求作答，解答题应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)
13．(12分)在用单摆测定重力加速度实验中，单摆的摆角θ应________，从摆球经过________开始计时，测出n次全振动的时间为t，用毫米刻度尺测出摆线长为L，用游标尺测出摆球的直径为d。
(1)用上述数据的符号写出测重力加速度的一般表达式为g＝__________。
(2)在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，有人提出以下几点建议，其中对提高测量结果精度有利的是(　　)
A．适当加长摆线
B．质量相同、体积不同的摆球，应选用体积较大的
C．单摆偏离平衡位置的角度不能太大
D．当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期
解析：当摆角θ<10°时，单摆的振动才可以认为是简谐运动；摆球经过平衡位置时速度大，用时少，计时误差小，并且平衡位置容易确定。
(1)根据T＝2π 又T＝　l＝L＋
得g＝
(2)单摆实验的精确度取决于实验装置的理想化程度及相关物理量的测量精度。适当加长摆线长度有利于把摆球看成质点，在摆角小于10°的条件下，摆球的空间位置变化较大，便于观察，选项A对；摆球体积越大，所受空气阻力越大，对质量相同的摆球其影响越大，选项B错；只有在小角度的情形下，单摆的周期才满足T＝2π ，选项C对；本实验采用累积法测量周期，若仅测量一次全振动，由于球过平衡位置时速度较大，难以准确记录，且一次全振动的时间太短，偶然误差较大，选项D错。
答案：小于10°　平衡位置　(1)
(2)AC
14．(8分)用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离d的大小恰好是图9中游标卡尺的读数，如图丁所示；双缝到毛玻璃间的距离的大小由图中的毫米刻度尺读出，如图丙所示；实验时先移动测量头(如图甲)上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条亮条纹(如图乙所示)，并记下螺旋测微器的读数x1(如图戊所示)，然后转动手轮，把分划线向右移动，直到对准第7条亮条纹并记下螺旋测微器的读数x2(如图己所示)，由以上测量数据求该单色光的波长。

图9
解析：根据条纹宽度公式Δx＝λ可知，波长λ＝Δx，只要根据题目提供的数据就可求解，由丁图可直接读出
d＝0.25 mm＝0.000 25 m，
双缝到屏的距离由丙图读出
l＝749.8 mm＝0.749 8 m
由图乙、戊、己可知，两条相邻亮条纹间的距离
Δx＝ mm＝2.400 mm＝0.002 400 m。
将以上数据代入得
λ＝＝ m≈8×10－7 m。
答案：8×10－7 m
15．(10分)如图10所示，在坐标原点O处有一波源S，它沿y轴做频率为50 Hz，振幅为2 cm的简谐振动，形成的波可沿x轴正、负方向传播，波速为20 cm/s，开始振动时，S恰好通过O点沿y轴正方向运动，求：

图10
(1)当S完成第一次全振动时，画出此时的波形图。
(2)如图所示，波传到坐标为x1＝2.7 cm的M点时，还要经过多长时间才能传到N点？波传到N点时，M点在什么位置？
解析：(1)波形图象如图所示：

(2)当波到达M点时，波也已经传到x＝－2.7 cm的位置。还要再经过t＝＝0.01 s才能传到N点。
当波传播到N点时，M点已经振动了半个周期，故M点正在平衡位置且正在向y轴负向运动。
答案：(1)见解析　(2)0.01 s　M点正在平衡位置
16．(10分)如图11所示为用某种透明材料制成的一块柱体形棱镜的水平截面图，F为圆周，圆心为O，光线从AB面入射，入射角θ1＝60°，它射入棱镜后射在BF面上的O点并恰好不从BF面射出。

图11
(1)画出光路图；
(2)求该棱镜的折射率n和光线在棱镜中传播的速度大小v(光在真空中的传播速度c＝3.0×108 m/s)。
解析：(1)光路图如图所示。
(2)设光线在AB面的折射角为θ2，
折射光线与OD的夹角为C，
则n＝。
由题意，光线在BF面恰好发生全反射，则sin C＝
由图可知θ2＋C＝90°
联立以上各式解出n≈1.3(或)
又n＝，故解出v≈2.3×108 m/s(或×108 m/s)。
答案：(1)图见解析
(2)1.3(或)　2.3×108 m/s或×108 m/s