2021-2022学年上海市静安区市高中高二下学期4月物理试题 （解析版）

这是一份2021-2022学年上海市静安区市高中高二下学期4月物理试题 （解析版），共16页。试卷主要包含了选择题，填空题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
2021-2022学年上海市静安区市高中高二4月份物理试卷一、选择题（本大题共8道小题）1. 如图所示，一束复色光从圆柱形玻璃砖的侧面A点，以45°的入射角射入，结果从玻璃砖的侧面B点和C点各射出一束单色光a和 b，则下列说法正确的是（   ）A. 单色光a从B点出射时的折射角小于单色光b从C点出射的折射角B. 逐渐增大复合光在A点的入射角，则b光束先于a光束在玻璃砖中发生全反射C. 单色光a在玻璃中从A到B的传播时间比单色光b从A到C的传播时间少D. 经同一双缝干涉实验装置，a光形成的条纹间距比b光形成的条纹间距小【答案】C【解析】【详解】由图知在A点，玻璃砖对b光的偏折角大于对a光的偏折角，说明玻璃砖对b光的折射率大于对a光的折射率，而由对称性和光路可逆性可知：单色光a从B点出射时的折射角与单色光b形C点出射时的折射角相等，都等于45°．故A错误．逐渐增大复合光在A点的入射角，折射角也随之增大，但根据光路可逆性可知两束光都不可能在玻璃砖中发生全反射，都能从玻璃砖射出．故B错误．由v=c/n知单色光a在玻璃中传播速度较大，而a光在玻璃中通过的路程较小，所以单色光a在玻璃中传播所用时间较短，故C正确．玻璃砖对b光的折射率大于对a光的折射率，则知b光的频率高，波长短，a光的频率低，波长长，而双键干涉条纹的间距与波长成正比，所以a光形成的条纹间距比b光形成的条纹间距大，故D错误．故选C．【点睛】本题实质考查对不同色光特性的理解能力和掌握程度．对于七种色光各个量的比较是高考中常见的基本题型，可根据光的色散、干涉的结果，结合折射定律和临界角公式理解记忆．2. 一束由不同频率的单色光a、b组成的光从空气射入某介质中，发生了如图所示的折射现象。下列结论中正确的是（　　）A. 光束b的频率比光束a小B. 在介质中的传播速度，光束a比光束b小C. 介质对光束a的折射率比介质对光束b的折射率大D. 若光束从介质中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角小【答案】D【解析】【详解】AC．由图可知，光束b的偏折程度较大，故介质对光束b的折射率比介质对光束a的折射率大，光束b的频率比光束a大，AC错误；B．由可知，在介质中的传播速度，光束b比光束a小，B错误；D．由可知，若光束从介质中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角小，D正确。故选D。3. 一束平行光线中包含红光和蓝光，此光线以某一入射角穿过一块折射率大于的平行玻璃板，则关于红光和蓝光穿过玻璃板所花的时间（　　）A. 红光所花时间长B. 蓝光所花时间长C. 两种光所花时间一样长D 哪种光所花时间较长跟入射角有关【答案】B【解析】【详解】如图设玻璃板的厚度为d，由，得光在玻璃板中所花时间由可知故B正确，ACD错误。故选B。4. 下面四种光现象，与光的干涉有关的是（　　）A. 用光导纤维传播电磁波信号B. 一束白光通过三棱镜形成彩色光带C. 用透明的标准样板和单色平行光检查平面的平整度D. 用平行光照射不透光的小圆盘，在圆盘的影的中心形成泊松亮斑【答案】C【解析】【详解】A．用光导纤维传播电磁波信号是利用光的全反射，A错误；B．一束白光通过三棱镜形成彩色光带是光的折射现象，B错误；C．用透明的标准样板和单色平行光检查平面的平整度是利用光的干涉现象，C正确；D．用平行光照射不透光的小圆盘，在圆盘的影的中心形成泊松亮斑是光的衍射现象，D错误。故选C。5. 如图所示，折射率的半圆形玻璃砖置于光屏的上方，其平面与的距离。一束单色光沿图示方向射向圆心，经玻璃砖后射到光屏上的点。现使玻璃砖绕圆心点逆时针转动，下列关于光屏上光点的移动方向，距点的最远距离的说法，正确的是（　　）A. 向右移动，最远距离 B. 向左移动，最远距离C 向右移动，最远距离 D. 向左移动，最远距离【答案】B【解析】【详解】根据题意，使玻璃砖绕圆心O点逆时针转动，相当于玻璃砖不动，入射光线顺时针转动，则折射光线也顺时针转动，光屏上的点将向左移动，如图所示设玻璃砖转过角度为时，光点离点距离最远，记此时的光点为，光线在玻璃砖平面上恰好发生全反射，临界角为，根据折射定律有，根据几何关系可知则到的距离为故ACD错误B正确。故选B。6. 如图所示，、两束不同频率的单色细光束，以不同的入射角从空气斜射入玻璃三棱镜中，出射光恰好合为一束。则（　　）A. 在同种介质中光的速度较大B. 两束光从同种玻璃射向空气时，光发生全反射的临界角较大C. 用同一装置进行双缝干涉实验，光的条纹间距较大D. 用、两束光分别照射甲、乙两种金属均能发生光电效应，光电子的最大初动能相同，金属甲的逸出功较大【答案】C【解析】【详解】A．根据光线在三棱镜中的折射知，b光线偏折比较厉害，则b光的折射率大，根据，知b光在介质中传播的速度较小，故A错误；B．b光的折射率大，根据，知b光发生全反射的临界角较小，故B错误；C．a光折射率小，则a光的频率小，波长长，根据，知a光的双缝干涉条纹间距较大，故C正确；D．b光的折射率大，则b光的频率较大。根据光电效应方程，知用a、b两束光分别照射甲、乙两种金属均能发生光电效应，光电子的最大初动能相同，则甲金属的逸出功较小，故D错误。故选C。7. 白光在真空中通过双缝产生干涉，在屏上观察到中央的白色条纹的同时，两侧还出现彩色条纹，其原因是（　　）①各种色光的波长不同；②各种色光的频率不同；③各种色光的强度不同；④各种色光在真空中传播速度不同。A. ①③④ B. ②③ C. ①② D. ②④【答案】C【解析】【详解】①根据双缝干涉的条纹间距公式可知，条纹间距与光的波长、缝宽及缝与屏的间距有关，与光的速度及强度无关。故①正确；
②光在真空中的速度是相等的，由可得，光的波长不同，则光的频率不同。所以不同频率的光产生的干涉条纹的宽度也不同。故②正确；③根据双缝干涉条纹间距公式可知，条纹间距与光的波长、缝宽及缝与屏的间距有关，与光的速度及强度无关。故③错误；
④光在真空中的速度是相等的。故④错。
故选C。8. 在信息技术迅猛发展的今天，光盘是存储信息的一种重要媒介．光盘上的信息通常是通过激光束来读取的．光盘截面示意如图所示，若入射的红、蓝混合激光束不是垂直投射到盘面上，则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向．下列说法中正确的是（  ）A. 图中光束①是红光，光束②是蓝光B. 对同一小孔，①的衍射现象更明显C. 在透明介质层中光束①比光束②传播更快D. 若光束①、②从透明介质层以相同逐渐增大的入射角射向空气中，则①先发生全反射【答案】D【解析】【详解】A.蓝光的折射率大，①是蓝光，A错误；B.蓝光的频率大，波长小，不容易发生衍射现象，B错误；C.同一介质中，折射率大，传播速度小，C错误；D.蓝光折射率大，全反射临界角小，先发生全反射现象，D正确。故选D。二、填空题（本大题共3道小题）9. 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“=”）【答案】    ①. 2    ②. <【解析】【详解】[1]由题，玻璃半球面上只有P、Q之间所对圆心角为60°的球面上有光射出，说明光线在P、Q两点恰好发生全反射，由几何知识得到，光线在P、Q两点的临界角为C=30°，由解得折射率[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光的临界角大于a光的临界角，由可知b光的折射率小于a光的折射率，由可知b光在玻璃球中的速度较大，即va＜vb。10. （1）如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C。假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是_______；A.同时被照亮B.A先被照亮CC先被照亮D.无法判断（2）一束光从空气射向折射率为的某种介质，若反向光线与折射光线垂直，则入射角为_______。真空中的光速为c，则光在该介质中的传播速度为_______；（3）将一劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂，下湍系上质量为m的物块，将物块向下拉离平衡位置后松开，物块上下做简谐运动，其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期。请由单摆周期公式推算出物块做简谐运动的周期________。【答案】    ①. C    ②. 60o    ③.     ④. 【解析】【详解】（1）[1]列车上的观察者看到的是由B出发后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运动靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观察者，看到C先被照亮。故选C。（2）[2][3]做图如下；根据得根据得（3）[4]单摆周期公式且kl=mg解得11. 空中有一只小鸟，距水面3 m，在其正下方距水面4 m深处的水中有一条鱼．已知水的折射率为4/3，则鸟看水中的鱼离它多远       ，鱼看天上的鸟离它多远        ．【答案】6m；8m【解析】【详解】从空气往水看，折射率就是3/4，但是从水往空气看，折射率正好是分子分母颠倒的4/3．鸟看鱼距离是3+4（3/4）=6m．但与看鸟距离就是4+3（4/3）=8m三、实验题（本大题共2道小题）12. 图中为“双棱镜干涉”实验装置，其中S为单色光源，A为一个顶角略小于180的等腰三角形棱镜，P为光屏。S位于棱镜对称轴上，屏与棱镜底边平行。调节光路，可在屏上观察到干涉条纹。这是由于光源S发出的光经棱镜作用后，相当于在没有棱镜时，两个分别位于图中S1和S2位置的相干波源所发出的光的叠加（S1和S2的连线与棱镜底边平行）。已知S1和S2的位置可由其它实验方法确定，类比“双缝干涉测波长”的实验，可以推测出若要利用“双棱镜干涉”测量光源S发出的单色光的波长时，需要测量的物理量是_____，_____和_____。【答案】    ①. S1与S2间的距离d    ②. S1（或S2）与光屏间的距离L    ③. 干涉条纹间距【解析】【分析】【详解】[1][2][3]光源S发出的光经棱镜作用后，相当于在没有棱镜时，两个分别位于图S1和S2位置的相干光源所发出的光的叠加。根据双缝干涉条纹的间距公式x=知，单色光的波长=可知需要测量S1与S2间的距离d；S1（或S2）与光屏间的距离L；干涉条纹间距x。13. 在做测定玻璃折射率的实验时：(1)甲同学在纸正确画出玻璃的两个界面ab和cd时不慎碰了玻璃砖使它向ab方向平移了一些，如图甲所示，其后的操作都正确，但画光路图时，将折射点确定在ab和cd上，则测出的n值将_______。（填“偏小”、“不变”、“偏大”）(2)乙同学为了避免笔尖接触玻璃面，画出的a'b'和c'd'都比实际侧面外侧平移了一些，如图乙所示，以后的操作都是正确的，画光路时将入射点和折射点都确定在a'b'和c'd'上，则测出的n值将________。（填“偏小”、“不变”、“偏大”）【答案】    ①. 不变    ②. 偏小【解析】【详解】（1）[1]用实线表示真实的折射光线，虚线表示按实验方法作出的折射光线，如图所示，根据几何知识可得OO1O1′O′是一个平行四边形，即按实验步骤所得的折射光线与实际的折射光线相互平行，故折射角的测量值和真实值相等，所以该同学测得的折射率与真实值大小相等。（2）[2]同理可画出光路图分析出偏小四、解答题（本大题共3道小题）14. 【物理—物理3-4】（1）渔船常利用超声波来探测远外鱼群的方位．已知某超声波频率为1.0×Hz，某时刻该超声波在水中传播的波动图像如图所示．①从该时刻开始计时，画出m处质点做简谐运动的振动图像（至少一个周期）．②现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为4s，求鱼群与渔船间的距离（忽略船和鱼群的运动）．（2）如图所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由MN端面的中点垂直射入，恰好能在弧面EF上发生全反射，然后垂直PQ端面射出．①求该玻璃棒的折射率．②若将入射光向N端平移，当第一次射到弧面EF上时_____（填“能”“不能”或“无法确定能否”）发生全反射．【答案】（1）①如图所示 ②m（2）①②能【解析】【详解】（1）①如图所示②由波形图读出波长m由波速公式得 ①鱼群与渔船的距离为 ②联立①②式，代入数据得m ③（2）①如图所示单色光照射到EF弧面上时刚好发生全反射，由全反射的条件得 ④由折射定律得 ⑤联立④⑤式得 ⑥②能15. 如图所示，一束光线以60°的入射角射到一水平放置的平面镜上，反射后在上方与平面镜平行的光屏上留下一光点P，现在将一块上下两面平行的透明体平放在平面镜上，则进入透明体的光线经平面镜反射后再从透明体的上表面射出，打在光屏上的P′点，与原来相比向左平移了3.46cm，已知透明体对光的折射率为．求光在透明体里运动的时间．【答案】【解析】【详解】光路示意图如图所示，由 (1分)得β＝30°由题意及光路图得，(1分)代入数值解得d＝1.5 cm.光在透明介质里传播的速度v＝，光在透时介质里的路程为s＝2，(1分)所以光在透时体里运动的时间t＝＝＝2×10－10 s(1分)考查利用折射率计算光速的问题；根据折射定律和光路图计算出透明体厚度，再算出光实际走的路程，根据光在该介质中的折射率，计算出光走的时间；16. 如图所示，某种透明材料做成的三棱镜，其横截面是横截面是边长为a的等边三角形，现用一束宽度为a的单色平行光束，以垂直于BC面的方向正好入射到该三棱镜的AB及AC面上，结果所有从AB、AC面入射的光线进入后恰好全部直接到达BC面．求：（i）该材料对此平行光束的折射率；（ii）这些直接到达BC面的光线从BC面折射而出后，如果照射到一块平行于BC面的屏上形成光斑，则当屏到BC面的距离d满足什么条件时，此光斑分为两条．【答案】（1）     （2）当光屏到BC距离超过，光斑分为两块【解析】【详解】（1）由于对称性，我们考虑从AB面入射的光线，这些光线在棱镜中是平行于AC面的，由对称性不难得出，光线进入AB面时的入射角α和折射角β分别为：α=60°，β=30°由折射定律，材料折射率（2）如图O为BC中点，在B点附近折射的光线从BC射出后与直线AO交于D，可看出只要光屏放得比D点远，则光斑会分成两块．由几何关系可得：所以当光屏到BC距离超过时，光斑分为两块．