2021届高考物理通用一轮练习：阶段综合测评11

  www.ks5u.com阶段综合测评(十一)

　　时间：90分钟　　　满分：110分

第Ⅰ卷  (选择题，共48分)

一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的五个选项中，有三项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)

1．(2019·广西柳州高三1月模考)下列说法正确的是(　　)

A．声源向着静止的观察者运动时，观察者接收到的频率大于声源的发声频率

B．机械波向周围传播时，介质中的质点也随波迁移

C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直

D．水面上的油膜呈现彩色条纹是由于光的干涉产生的现象

E．质点在平衡位置附近的往复运动就是简谐运动

答案　ACD

解析　声源向静止的观察者运动时，由多普勒效应可知，观察者接收到的频率大于声源的发声频率，A正确；机械波的传播依靠质点间的依次带动，能量以波的形式传播，但组成波的质点并不随波迁移，B错误；电磁波是横波，每一处的电场强度和磁感应强度总是相互垂直的，且均与波的传播方向垂直，C正确；水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由油膜的上下表面的反射光干涉形成的，D正确；质点在平衡位置附近的往复运动属于机械振动，但不一定是简谐运动，E错误。

2．在以下各种说法中，正确的是(　　)

A．红光由空气进入水中，波长变长，颜色不变

B．火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁

C．电磁波的频率越高，它所能携带的信息量就越大，所以激光可以比无线电波传递更多的信息

D．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉

E．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变宽

答案　BCD

解析　红光由空气进入水中，频率不变，所以颜色不变，而根据v＝＝λf可知，波长λ＝变短，故A错误。驱动力频率越接近桥梁的固有频率，桥的振幅越大，越容易损坏，故火车应慢行，从而使轮子撞击铁轨接缝的频率远小于桥梁的固有频率，故B正确。电磁波的频率越高，相同时间传递的信息量越大，C正确。D选项是利用了两平面之间空气薄层上、下两个表面的反射光产生的干涉条纹形状来判断平面的平整度，D正确。因为绿光波长小于红光波长，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知干涉条纹间距变窄了，E错误。

3．下列说法正确的是(　　)

A．在双缝干涉实验中，用红光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距

B．光从空气射入玻璃时可能发生全反射

C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深

D．水中蓝光的传播速度比红光大

E．白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的波长不同

答案　ACE

解析　双缝干涉条纹间距Δx＝λ，λ红＞λ黄，故A正确。空气相对玻璃是光疏介质，光从空气射入玻璃时不可能发生全反射，B错误。光从水中射向空气向远离法线的方向偏折，所以鱼的位置比像深，C正确。n蓝＞n红，由v＝知D错误。由双缝干涉条纹间距Δx＝λ知不同波长的光的干涉条纹间距不同，故白光的干涉条纹是彩色的，E正确。

4．下列说法正确的是(　　)

A．根据爱因斯坦的相对论可判断物体的质量与运动快慢无关

B．简谐机械波的频率等于单位时间内经过介质中一点的完全波的个数

C．在电磁波接收过程中，使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫调制

D．偏振光的振动方向与偏振片的偏振化方向(也称透振方向)的夹角从0°增大到90°的过程中，透过的光的强度越来越弱

E．赫兹在实验中发现，当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使导线环的空隙中产生火花，由此证实了电磁波的存在

答案　BDE

解析　根据爱因斯坦的相对论可判断高速运动的物体的质量与运动快慢有关，故A错误；机械波在传播过程中，介质中各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移，介质中的质点每经过一个完全波时完成一次全振动，故单位时间内经过介质中一点的完全波的个数就是这列波的频率，故B正确；在电磁波接收过程中，使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫解调，故C错误；偏振光的振动方向与偏振片的偏振化方向(也称透振方向)的夹角从0°增大到90°的过程中，透过的光的强度越来越弱，故D正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，赫兹在实验中发现，当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使导线环的空隙中产生火花，由此证实了电磁波的存在，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础，故E正确。

5．(2019·辽宁抚顺毕业考)关于机械振动和机械波，下列说法正确的是(　　)

A．共振是受迫振动的一种特殊情况

B．机械波传播过程中，介质中的单个质点的能量是守恒的

C．当障碍物的尺寸比波长大很多时，就不能观察到明显的波的衍射现象

D．如图所示，频率恒定的声源按路线a→b→c→d→a逆时针做匀速圆周运动，观察者在圆心不动，则观察者接收到的声波频率始终与声源频率相同

E．同一机械波在不同介质中传播时，频率往往不同

答案　ACD

解析　当受迫振动的频率与本身的固有频率相等时，振动最剧烈，称为共振，是受迫振动的一种特殊情况，故A正确；据波的传播特点，在波的传播过程中各质点做受迫振动，所以介质中的单个质点的能量是不守恒的，故B错误；发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸比波长小或相差不大，故C正确；据多普勒效应可知，当观察者与波源的距离不变时，观察者接收的频率与波源的频率相同，故D正确；同一机械波在不同介质中传播时，频率由波源决定，因此频率相同，故E错误。

6．如图所示，从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的a、b间形成一条彩色光带。下面的说法中正确的是(　　)

A．a侧是红色光，b侧是紫色光

B．在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长

C．三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率

D．在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率

E．在同种条件下做双缝干涉实验，a光的条纹间距小于b光

答案　BCE

解析　红光的折射率小，所以偏折角度小，故b侧为红色光，a侧为紫色光，红色光的波长比紫色光的波长长，干涉条纹间距也大，在玻璃中的传播速率也大，B、C、E正确，A、D错误。

7．下列说法正确的是(　　)

A．在双缝干涉实验中，保持入射光的频率不变，增大双缝间的距离，干涉条纹间距减小

B．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上滤光片，可以使像更清晰，这是利用了光的偏振原理

C．我们发现竖直向上高速运动的球体，在水平方向上长度变短了

D．用紫光照射大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，这是利用紫外线的荧光效应

E．太阳光经过三棱镜的两次折射，会发散成彩色光带

答案　ABE

解析　根据条纹间距公式Δx＝λ可知，增大双缝间的距离d，干涉条纹间距减小，故A正确；日落时分拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏转滤光片可以使像更清晰，这是利用光的偏振原理，故B正确；竖直向上高速运动的球体在水平方向上长度不变，沿运动方向上的长度会变短，C错误；用紫外线照射大额钞票时，钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，这是利用紫外线的荧光效应，而不是用紫光来照射，故D错误；太阳光经过三棱镜的两次折射，由于七色光的折射率不同，所以折射角也就不同，那么经过两次折射就会发散成彩色光带，故E正确。

8．一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T。在t＝0时的波形如图所示，波上有P、Q两点，其纵坐标分别为yP＝2 cm，yQ＝－2 cm，下列说法中正确的是(　　)

A．P点的振动形式传到Q点需要

B．P、Q在振动过程中，位移的大小总相等

C．在内，P点通过的路程为20 cm

D．经过，Q点回到平衡位置

E．在相等时间内，P、Q两点通过的路程相等

答案　ABE

解析　由图看出，P、Q两点所对应的平衡位置间的距离等于半个波长，因简谐横波传播过程中，在一个周期内传播一个波长，则P点的振动形式传到Q点需要半个周期，P、Q两点的振动情况总是相反，所以在振动过程中，它们的位移大小总是相等，A、B正确；若图示时刻P点在平衡位置或最大位移处，在T内，P点通过的路程为：s＝5A＝5×4 cm＝20 cm，而实际上图示时刻，P点不在平衡位置或最大位移处，所以在T内，P点通过的路程不是20 cm，C错误；图示时刻，Q点向下运动，速度减小，所以从图示位置运动到波谷的时间大于，再从波谷运动到平衡位置的时间为，所以经过T，Q点没有回到平衡位置，D错误；由于P、Q两点的振动步调总是相反，所以在相等时间内，P、Q两点通过的路程相等，故E正确。

9．(2019·福建省泉州市一模)一列简谐横波在t＝0时刻的波形图如图中实线所示，从此刻起，经0.5 s波形图如图中虚线所示，若波传播的速度为4 m/s，下列说法正确的是(　　)

A．这列波的周期为0.5 s

B．这列波沿x轴负方向传播

C．t＝0时刻质点a沿y轴正方向运动

D．从t＝0时刻起质点a经0.5 s通过的路程为0.3 m

E．x＝4 m处的质点的位移表达式为y＝0.3sin(πt＋π) m

答案　BCE

解析　由图读出波长λ＝8 m，则波的周期为T＝＝ s＝2 s，波传播的时间为t＝0.5 s＝T，由波形平移法知这列波的传播方向沿x轴负方向，A错误，B正确；该波沿x轴负方向传播，由“上下坡”法可知t＝0时刻质点a沿y轴正方向运动，C正确；t＝0时刻质点a沿y轴正方向运动，从t＝0时刻到t＝0.5 s时刻经过的时间是个周期，质点a通过的路程小于一个振幅，即小于0.3 m，D错误；t＝0时刻x＝4 m处的质点从平衡位置沿y轴负方向运动，其位移表达式为y＝－Asin·t＝－0.3sin(πt) m＝0.3sin(πt＋π) m，E正确。

10．(2019·辽宁省沈阳市一模)a、b、c三条平行光线垂直于半圆柱体玻璃砖的截面直径从空气射向玻璃砖，如图所示，光线b正好过圆心O，光线a、c从光线b的两侧对称入射，光线a、c从玻璃砖下表面进入空气后与光线b分别交于P、Q，则下列说法正确的是(　　)

A．玻璃对三种光的折射率关系为na>nb>nc

B．玻璃对a光的折射率大于对c光的折射率

C．在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比c光窄

D．a、c光分别从空气射入某种介质中，c光发生全反射时临界角较小

E．a光比c光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间长

答案　BCE

解析　由图可知，a光和c光入射角相同，但a光折射角较小，根据折射率公式可知，玻璃对a光的折射率大于对c光的折射率，由于b光入射角为0°，故无法判断玻璃对b光的折射率大小，A错误，B正确；由于a光的折射率大，波长较短，则在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比c光窄，C正确；a、c光分别从空气射入某种介质中时，不能发生全反射，D错误；根据公式v＝，由于a光的折射率大，则a光在玻璃中的传播速度较小，又由图可知a光在玻璃砖中的传播路径较长，故a光比c光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间长，E正确。

11．(2019·武汉十一中学高三模考)如图所示，一束复合光垂直玻璃砖界面进入球形气泡后分为a、b两种色光，下列说法正确的是(　　)

A．玻璃砖的气泡缺陷处显得更亮是光的全反射现象

B．a光在玻璃中的传播速度比b光在玻璃中的传播速度大

C．a光的频率比b光的频率大

D．若保持复合光的方向不变仅将入射点上移，则a光最先消失

E．若让a、b两种色光通过同一双缝干涉装置，则a光形成的干涉条纹的间距更大

答案　ACD

解析　玻璃砖的气泡缺陷处显得更亮是光的全反射现象，A正确；由题图知，两种光射向气泡时，玻璃对a光的偏折程度较大，因此a光的折射率较大，则a光的频率比b光的频率大，再依据v＝可知，a光在玻璃中的传播速度比b光在玻璃中的传播速度小，故C正确，B错误；因a光的折射率较大，由sinC＝知，a光的全反射临界角较小，若保持复合光的方向不变仅将入射点上移，则a光最先达到全反射的条件，从而a光最先消失，D正确；让a、b两种色光通过同一双缝干涉装置，因a光的折射率较大，其波长较短，根据干涉条纹间距公式Δx＝λ，可知b光形成的干涉条纹的间距更大，E错误。

12．(2019·东北三校高三第一次联合模拟)如图所示，在水平面内a、b、c分别位于直角三角形的三个顶点上，已知ab＝6 m，ac＝8 m。在t1＝0时刻a、b处的振源同时开始振动，它们在同种介质中传播，其振动表达式分别为ya＝0.1sin(2πt) cm和yb＝0.15sin(2πt＋π) cm，所形成的机械波在水平面内传播，在t＝4 s时c点开始振动，则(　　)

A．两列波的波长为2 m

B．两列波的传播速度大小为2 m/s

C．两列波相遇后，c点振动加强

D．a的振动频率1 Hz

E．c点的振幅为0.25 cm

答案　ABD

解析　由于两列波的波速相同，则a处振动先到达c点，所以波速为v＝＝2 m/s，由振动方程可知，T＝1 s，由公式v＝得，波长为2 m，A、B正确；由两振动方程可知，两波源的振动步调相反，c点到a、b两波源的路程差为Δs＝2 m＝λ，所以c点为振动减弱点，C错误；因为T＝1 s，由f＝可得频率为1 Hz，D正确；由于c点为振动减弱点，所以振幅为(0.15－0.1) cm＝0.05 cm，E错误。

第Ⅱ卷(非选择题，共62分)

二、实验题(本题共2小题，共12分)

13．(6分)在探究单摆运动的实验中：

(1)甲是用力传感器对单摆振动过程进行测量的装置图，乙是与力传感器连接的计算机屏幕所显示的F­t图象，根据图乙的信息可得，从t＝0时刻开始摆球第一次摆到最低点的时刻为________ s，摆长为________ m(取π2＝10，重力加速度大小g＝10 m/s2)。

(2)单摆运动的回复力是(　　)

A．摆球所受的重力

B．摆球重力在垂直摆线方向上的分力

C．摆线对摆球的拉力

D．摆球所受重力和摆线对摆球拉力的合力

(3)某同学“用单摆测重力加速度”的操作步骤如下，其中正确的是(　　)

A．取一根细线，下端系住直径为d的金属小球，上端固定在铁架台上

B．用米尺量得细线长度l，测得摆长为l

C．在摆线偏离竖直方向5°位置释放小球

D．让小球在水平面内做圆周运动，测得摆动周期，再根据公式计算重力加速度

答案　(1)0.5　0.64　(2)B　(3)AC

解析　(1)根据题图乙的信息可得，摆球第一次摆到最低点时，力传感器显示的力最大，所对应的时刻为t＝0.5 s。根据题图乙的信息可得，单摆周期T＝1.6 s，由单摆周期公式T＝2π，解得摆长为L＝0.64 m。

(2)单摆振动的回复力是摆球重力在垂直摆线方向上的分力，B正确。

(3)测得摆长应为l＋，B错误；若让小球在水平面内做圆周运动，则为圆锥摆运动，测得的摆动周期就不是单摆运动周期，D错误，故选A、C。

14．(6分)用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3以及P1和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示，其中O为两圆弧圆心，图中已画出经过P1、P2点的入射光线。

(1)在图甲上补画出所需的光路。

(2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图甲中的AB分界面上画出这两个角。

(3)用所测物理量计算折射率的公式为n＝________。

(4)为了保证在弧面CD得到出射光线，实验过程中，光线在弧面AB的入射角应适当________(选填“小一些”“无所谓”或“大一些”)。

(5)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙所示的图象，由图象可知该玻璃的折射率n＝________。

答案　(1)(2)图见解析　(3)　(4)小一些　(5)1.5

解析　(1)连接P3、P4与弧面CD交于一点，此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置，由于P1、P2的连线与弧面AB的交点即为光线进入玻璃砖的位置，连接两交点即可作出玻璃砖中的光路，如图所示。

(2)连接O点与光线在弧面AB上的入射点即为法线，画出入射角和折射角如图中i、r所示。

(3)由折射定律可得n＝。

(4)为了保证能在弧面CD上有出射光线，实验过程中，光线在弧面AB上的入射角应适当小一些，才不会使光线在弧面CD上发生全反射。

(5)图象的斜率k＝＝n，由题图乙可知图象的斜率为1.5，即该玻璃的折射率为1.5。

三、计算题(本题共5小题，共50分。解答时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)

15．(10分)如图所示，1、2、3、4、5为均匀介质中质点的平衡位置，间隔为a＝2 cm，沿x轴成一条直线排列；t＝0时，质点1开始竖直向下振动，激起的正弦波向右传播；到t＝2 s时，从第2个质点到第4个质点，均完成了4次全振动，但均未完成5次全振动，此时刻波形如图实线所示，第2个质点在波峰，第4个质点在波谷。求：

(1)质点振动的周期及这列波的波速；

(2)从t＝2 s时起，经过多长时间，从第2个质点到第4个质点区间出现图中虚线波形。

答案　(1) s　0.2 m/s　(2)(n＋) s(n＝0,1,2,3…)

解析　(1)t＝0，质点1向下振动，波向右传播；t＝2 s时，质点2在波峰，且完成4次全振动，故T＋T＋4T＝2 s，

解得T＝ s，

由波形知：＝2a，λ＝4a＝8 cm＝0.08 m，

波速v＝＝0.2 m/s。

(2)波形由实线至虚线，至少经历T，故

t＝T＋nT＝(n＋) s(n＝0,1,2,3…)。

16．(10分)(2019·贵阳市月考)一列沿x轴正方向传播的横波，t＝0时刻的波形如图中的实线，经过t1＝0.6 s时波形如图中的虚线所示，已知该波的周期T>0.6 s。求：

(1)这列波的周期；

(2)从t＝0开始，质点P经0.8 s通过的路程；

(3)这列波在3.6 s内传播的距离。

答案　(1)2.4 s　(2) m　(3)12 m

解析　(1)由已知条件可知t1＝T(n＝0,1,2，3…)，则T＝ s(n＝0,1,2,3…)

又由于T>0.6 s，则n只能等于0，该波的周期T＝2.4 s。

(2)t＝0时，质点P在平衡位置并向上振动，

所以yP＝0.2sint(m)，

解得t2＝0.8 s时yP＝ m，

所以质点P经0.8 s通过的路程为 m。

(3)x＝vt＝t＝×3.6 m＝12 m。

17．(10分)(2017·江苏高考)人的眼球可简化为如图所示的模型。折射率相同、半径不同的两个球体共轴。平行光束宽度为D，对称地沿轴线方向射入半径为R的小球，会聚在轴线上的P点。取球体的折射率为，且D＝R。求光线的会聚角α。(示意图未按比例画出)

答案　30°

解析　如图所示，由几何关系sini＝，解得i＝45°

则由折射定律＝n，解得γ＝30°

且i＝γ＋，解得α＝30°

18．(10分)一厚度均匀的圆形玻璃管内径为16 cm，外径为24 cm。一条光线从玻璃管壁中点入射，光线AB与竖直方向成60°角，与直径MN在同一竖直面内，如图所示。该玻璃的折射率为，光速c＝3.0×108 m/s。

(1)光线经玻璃管内壁折射后从另一侧内壁下端射出玻璃管，求玻璃管的长度；

(2)保持入射点不动，调整入射角。求光线AB在玻璃管内壁处恰好发生全反射时，光线在玻璃中传播的时间。(以上结果均保留两位有效数字)

答案　(1)0.30 m　(2)4.2×10－10 s

解析　(1)设光在两个界面的入射角和折射角分别是θ1、θ2、θ3、θ4，

根据折射定律得：n＝，解得：θ2＝45°，n＝

由几何知识有：θ2＋θ3＝90°

解得：θ4＝60°

玻璃管的长度为：L＝＋D1tanθ4＝(2＋16) cm≈0.30 m。

(2)当光在管内壁处恰发生全反射时，设全反射临界角为C，

则sinC＝＝，cosC＝，tanC＝

假设光线从玻璃管侧边射出，则光在玻璃管中竖直方向传播的距离为

h＝tanC×3＝6 cm<L，

故假设成立。

光在玻璃中传播的路程s＝×3＝6 cm。

在玻璃中传播的速度v＝＝×108 m/s

故在玻璃中传播的时间t＝≈4.2×10－10 s。

19．(10分)如图所示，△ABC为一直角三棱镜的截面，其顶角∠BAC＝30°，AB边的长度为L，P为垂直于直线BCD的光屏，光屏到C的距离为L。一宽度也为L的平行单色光束垂直射向AB面，在光屏上形成一条宽度等于AB的光带，已知光速为c，求：

(1)棱镜的折射率；

(2)沿BC边入射的光线从照射到玻璃砖到射到光屏上所用的时间。

答案　(1)　(2)L

解析　(1)平行光束经棱镜折射后的出射光束仍是平行光束，如图所示。

图中θ1、θ2为AC面上的入射角和折射角，根据折射定律，有

nsinθ1＝sinθ2

设出射光线与水平方向成α角，由几何关系知

θ2＝θ1＋α

而AC1＝BC＝ABtan∠BAC；

可得：tanα＝＝＝

解得α＝30°

因θ1＝30°

则有θ2＝60°

因此n＝＝。

(2)由上图可知，沿BC边入射的光线在玻璃中传播的时间

t1＝，

而在空气中传播的时间t2＝，

因此所用的时间t＝t1＋t2＝L。