内容正文:
高二年级学情调研
物理
本卷满分100分,考试时间75分钟。
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡的指定位置。考试结束后,将答题卡交回。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。
3.回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1∼7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8∼10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 振动与波的现象广泛存在于日常生活中,对下列四幅图所展示的物理情景,解释正确的是( )
A. 图甲中,要在大山后面的房舍内收听到广播,发射台发出的信号波长越短效果越好
B. 图乙中,蝙蝠用声波定位是利用了声波的衍射原理
C. 图丙中,水波从深水区向浅水区传播,可知浅水区传播速度比深水区大
D. 图丁中,经过两个偏振方向互相垂直的偏振片后,光的强度变弱,说明光是一种横波
2. 图甲为一列沿轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形图,时刻,波恰好传播到10 m处,质点的横坐标分别为和,图乙为某质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 图乙可能是质点的振动图像
B. 该波的波速大小为
C. 时两质点的速度等大反向
D. 处的质点在时开始振动
3. 如图所示,半径为的圆盘边缘有一钉子,在竖直向下的光线下,圆盘的转轴和钉子在水平地面上形成影子和,以为原点在水平方向上建立坐标系,以水平向右为轴正方向。时从图示位置沿逆时针方向匀速转动圆盘,则做简谐运动的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
4. 如图所示,一半径为的玻璃圆柱水平放置,平行于其横截面的一束光线沿与竖直方向夹角从截面顶点入射,随后从横截面另一位置(未画出)射出。已知出射光线与入射光线的夹角为,光在真空中的传播速度为,不考虑光线在圆柱内的反射,则下列说法正确的是( )
A. 该玻璃圆柱的折射率为
B. 该玻璃圆柱的折射率为
C. 光在玻璃圆柱中传播的时间为
D. 光在玻璃圆柱中传播的时间为
5. 夜晚,景观水池中央底部的光源发出的光在水面形成一个发光圆,若水中点光源离水面的距离为1 m,在水面上观察到发光圆的半径为,已知真空中光速,下列说法正确的是( )
A. 景观水池中水的折射率为
B. 光在该水中的传播速度为
C. 该光从水面射出所用的最短时间为
D. 降低水面的高度,水面上的透光面积会增大
6. 关于下列四幅图中光学现象的说法正确的是( )
A. 图甲利用薄膜干涉检测玻璃的平整度,增加两玻璃板间垫物的厚度,条纹变稀
B. 图乙是图甲中得到的干涉图样,弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹陷的
C. 图乙中摄像头上贴增透膜,利用了光的干涉原理
D. 图丙金属环上的肥皂膜,从形成到破裂,条纹的宽度和间距不会发生变化
7. 如图甲所示为一款玩具“弹簧公仔”,该玩具由头部、轻弹簧及底座连接组成。已知公仔头部的质量,底座的质量。给头部一竖直方向上的初速度,当头部运动到最高点时,底座与水平面间的作用力刚好为零。从某时刻开始计时,头部的位移随时间变化规律如图乙所示,已知重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. 时,弹簧的弹力为零
B. 头部在任意一个1.25 s内通过的路程均为50 cm
C. 底座对水平面的最大压力为3 N
D. 弹簧的劲度系数为
8. 某减噪装置结构如图所示,当外界声音通过时引起装置的共振从而吸收声波达到减噪效果。已知其固有频率表达式为(SI制),其中为薄板单位面积的质量,为空气层的厚度,为常数。经测试发现它对频率为300 Hz的声音减噪效果最强,若外界声波频率由300Hz变为200Hz,则下列说法正确的是( )
A. 该装置振动频率仍为300 Hz
B. 适当增大,可以获得更好减噪效果
C. 适当减小,可以获得更好减噪效果
D. 该装置的减噪效果随着外界声波频率的减小,减噪效果越差
9. 如图甲所示,某宿舍门安装有内嵌式方形玻璃透视窗。方形玻璃的厚度、折射率,一束经窗框点射向玻璃点的光线恰好能到点,如图乙所示。已知,不考虑光的色散和多次反射。下列说法正确的是( )
A. 从室内能看到室外的视野的最大范围为
B. 从室内能看到室外的视野的最大范围为
C. 使用折射率更小的玻璃,能增大视野范围
D. 使用折射率更大的玻璃,能增大视野范围
10. 如图所示,实线和虚线分别表示沿轴传播的一列简谐横波在和时刻的波形图,已知在时刻,平衡位置位于处的质点沿轴正方向运动,质点的纵坐标为,下列说法正确的是( )
A. 该波沿轴负方向传播
B. 内,质点运动的路程可能为25 cm
C. 若周期,该波的传播速率可能为
D. 若周期,质点的振动方程为
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某实验小组利用单摆测量当地的重力加速度,设计如图1所示装置:轻质细线一端固定于一悬点,另一端连接质量为的金属小球(直径),初始时小球静止于最低点。实验步骤如下:
(1)用毫米刻度尺测量悬点到小球最低点的距离,如图2所示,则摆长______m。(结果保留2位有效数字)
(2)将小球拉至摆角,释放后用停表记录50次全振动的总时间,秒表读数,则单摆周期______s(结果保留2位小数)。
(3)若实验中测得的重力加速度值偏小,可能的原因是______(填正确选项标号)。
A. 测量摆长时未扣除小球半径
B. 摆线在振动中出现轻微拉伸(摆长实际增大)
C. 计时时将49次全振动误记为50次
(4)若某次实验中小球的运动是小角度的圆锥摆,则测得的周期将_______(选填“增大”“减小”或“不变”)。
12. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤:
①往浅盘里倒入一定深度的水,待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上;
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形状稳定;
③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小;
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积;
⑤将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。完成下列问题:
(1)上述步骤中,正确的顺序是________(填写步骤前面的序号)。
(2)该实验中,使用到的研究方法是_______(填正确答案标号)。
A. 等效替代法 B. 理想模型法
C. 微小量放大法 D. 控制变量法
(3)已知实验室中使用的油酸酒精溶液每溶液中含有2 mL油酸,又用滴管测得每50滴这种溶液的总体积为1 mL,将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上,在玻璃板上描出油膜的边界线,再把玻璃板放在画有边长为1 cm的正方形小格的纸上(如图所示)。
①一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为_______mL。
②油膜的面积约为________。
③油酸分子直径的大小_______m。(结果保留一位有效数字)
(4)某学生在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,计算结果明显偏大,可能是由于______(填正确答案标号)。
A. 油酸未完全散开
B. 计算油膜面积时,将所有不足1格的方格记作1格
C. 计算油膜面积时,舍去了所有不足1格的方格
D. 在计算一滴溶液的体积时,多算了滴数
13. 如图甲所示,一列简谐横波沿轴方向传播。已知平衡位置位于的质点的振动图像如图乙中实线所示,平衡位置位于的质点的振动图像如图乙中虚线所示,求:
(1)求该波可能的波长;
(2)若该波的波速,求该波的传播方向及波速。
14. 两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x=-0.2m和x=1.2m处,两列波的波速均为0.4m/s,振幅均为2cm。如图所示为t=1.0s时刻两列波的波形图,此刻平衡位置在x=0.2m和x=0.8m的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置位于x=0.5m处。
(1)求两列波的周期大小;
(2)当两波源持续振动足够长时间后,求两列波叠加后两波源之间(不包括两个振源位置)有几个振动减弱点;
(3)如果两波源持续振动,求从t=0s到t=2.125s内,质点M运动的路程。
15. 如图所示,某探测器的半圆柱形观测窗的半径为,圆心为,观测窗长为为横截面直径,为横截面圆弧中点。单色平行光以与观测窗面夹角射入,其中入射点距离点的光束经界面折射后恰好能从点射出。不考虑反射后射出的光线,求:
(1)观测窗材料对光的折射率;
(2)判断上入射点距离点左侧的光束能否从圆弧形下表面射出;
(3)光束在观测窗中的最长传播时间及能从观测窗圆弧形下表面射出的光在面射入时的面积。
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高二年级学情调研
物理
本卷满分100分,考试时间75分钟。
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡的指定位置。考试结束后,将答题卡交回。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。
3.回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1∼7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8∼10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 振动与波的现象广泛存在于日常生活中,对下列四幅图所展示的物理情景,解释正确的是( )
A. 图甲中,要在大山后面的房舍内收听到广播,发射台发出的信号波长越短效果越好
B. 图乙中,蝙蝠用声波定位是利用了声波的衍射原理
C. 图丙中,水波从深水区向浅水区传播,可知浅水区传播速度比深水区大
D. 图丁中,经过两个偏振方向互相垂直的偏振片后,光的强度变弱,说明光是一种横波
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据明显衍射条件可知,障碍物尺寸接近或小于波长时发生明显衍射,故发射台发出的信号波长越长信号波衍射越明显,即收听广播效果越好,故A错误;
B.图乙中,蝙蝠用声波定位是利用了声波的反射原理,故B错误;
C.由图丙可知,深水区波长大于浅水区,根据,频率不变,故浅水区传播速度比深水区小,故C错误;
D.自然光经偏振片P后成为线偏振光;当Q的透振方向与P垂直时,光强显著减弱甚至为零,此为偏振现象,偏振是横波特有性质,则能说明光是一种横波,故D正确。
故选D。
2. 图甲为一列沿轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形图,时刻,波恰好传播到10 m处,质点的横坐标分别为和,图乙为某质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 图乙可能是质点的振动图像
B. 该波的波速大小为
C. 时两质点的速度等大反向
D. 处的质点在时开始振动
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据同侧原理可知,机械波沿轴正方向传播,则时刻质点振动方向向下,与图乙矛盾,故A错误;
B.根据,故B错误;
C.、两质点距离为半个波长,则振动相位差为,即振动步调恰好相反,时、两质点均在平衡位置,故速度等大反向,故C正确;
D.根据,则处的质点开始振动,故D错误。
故选C。
3. 如图所示,半径为的圆盘边缘有一钉子,在竖直向下的光线下,圆盘的转轴和钉子在水平地面上形成影子和,以为原点在水平方向上建立坐标系,以水平向右为轴正方向。时从图示位置沿逆时针方向匀速转动圆盘,则做简谐运动的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由图可知小球的位置在x轴上的投影坐标为,则图像为B。
故选B。
4. 如图所示,一半径为的玻璃圆柱水平放置,平行于其横截面的一束光线沿与竖直方向夹角从截面顶点入射,随后从横截面另一位置(未画出)射出。已知出射光线与入射光线的夹角为,光在真空中的传播速度为,不考虑光线在圆柱内的反射,则下列说法正确的是( )
A. 该玻璃圆柱的折射率为
B. 该玻璃圆柱的折射率为
C. 光在玻璃圆柱中传播的时间为
D. 光在玻璃圆柱中传播的时间为
【答案】A
【解析】
【详解】A B.根据几何关系第一次的折射角等于第二次的入射角,据光在折射时的可逆性和折射定律得第二次的出(折)射角等于第一次的入射角,
一共偏转了,如图所示
又
故折射角,据折射定律,有
故A正确,B错误;
CD.由几何关系光在该玻璃圆柱中传播的路径为
光在该玻璃圆柱中传播速度为
光在玻璃圆柱中传播的时间为,故CD错误。
故选A。
5. 夜晚,景观水池中央底部的光源发出的光在水面形成一个发光圆,若水中点光源离水面的距离为1 m,在水面上观察到发光圆的半径为,已知真空中光速,下列说法正确的是( )
A. 景观水池中水的折射率为
B. 光在该水中的传播速度为
C. 该光从水面射出所用的最短时间为
D. 降低水面的高度,水面上的透光面积会增大
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据题意可知点光源离水面的距离为1 m,水面发光圆的边缘是光刚好发生全反射的位置,此时入射角等于全反射临界角。由几何关系得
计算得
根据全反射临界角公式
得水的折射率,故A错误;
B.光在水中的传播速度,故B错误;
C.光竖直向上传播时路径最短,对应时间最短,最短时间,故C正确;
D.透光圆半径,临界角为定值,降低水面高度即减小,减小,透光面积减小,故D错误。
故选C。
6. 关于下列四幅图中光学现象的说法正确的是( )
A. 图甲利用薄膜干涉检测玻璃的平整度,增加两玻璃板间垫物的厚度,条纹变稀
B. 图乙是图甲中得到的干涉图样,弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹陷的
C. 图乙中摄像头上贴增透膜,利用了光的干涉原理
D. 图丙金属环上的肥皂膜,从形成到破裂,条纹的宽度和间距不会发生变化
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.利用薄膜干涉检测玻璃平整度时,增加两玻璃板间垫物的厚度,光程差变化加快,条纹会变密,而不是变稀,故A错误;
B.若某处凹下去,对应亮纹(或暗纹)提前出现,故B错误;
C.摄像头贴增透膜,是利用光在薄膜前后两表面反射的光发生干涉,使反射光减弱,从而增加透光性,利用了光的干涉原理,故C正确;
D.金属环上的肥皂膜,从形成到破裂过程中,薄膜厚度在变化,条纹的宽度和间距会发生变化,故D错误。
故选C。
【点睛】
7. 如图甲所示为一款玩具“弹簧公仔”,该玩具由头部、轻弹簧及底座连接组成。已知公仔头部的质量,底座的质量。给头部一竖直方向上的初速度,当头部运动到最高点时,底座与水平面间的作用力刚好为零。从某时刻开始计时,头部的位移随时间变化规律如图乙所示,已知重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. 时,弹簧的弹力为零
B. 头部在任意一个1.25 s内通过的路程均为50 cm
C. 底座对水平面的最大压力为3 N
D. 弹簧的劲度系数为
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据题意可知,头部在竖直面内做简谐运动,时,位于平衡位置,则合外力为零,即弹簧弹力和头部重力相等,故A错误;
B.根据图乙可知,周期,则1.25 s为振动,简谐运动中,只有从平衡位置或最大位移处开始计时,振动的路程才为,若非特殊点时,振动的路程不为,故头部在任意一个1.25 s内通过的路程不一定为50 cm,故B错误;
C.根据振动回复力对称性可知,在最高点时弹簧弹力,则回复力,在最低点时底座对水平面的压力最大,此时回复力
解得弹力
对底座受力分析可知,水平面支持力
底座对水平面的最大压力为,故C正确;
D.根据胡克定律,头部位于最高点时弹簧处于伸长状态,头部位于最低点时弹簧处于压缩状态,又
联立解得,故D错误。
故选C。
8. 某减噪装置结构如图所示,当外界声音通过时引起装置的共振从而吸收声波达到减噪效果。已知其固有频率表达式为(SI制),其中为薄板单位面积的质量,为空气层的厚度,为常数。经测试发现它对频率为300 Hz的声音减噪效果最强,若外界声波频率由300Hz变为200Hz,则下列说法正确的是( )
A. 该装置振动频率仍为300 Hz
B. 适当增大,可以获得更好减噪效果
C. 适当减小,可以获得更好减噪效果
D. 该装置的减噪效果随着外界声波频率的减小,减噪效果越差
【答案】BD
【解析】
【详解】A.根据受迫振动原理可知,若外界声波的频率由300 Hz变为200 Hz,则该装置振动的频率应为周期性驱动力的频率,即200 Hz,故A错误;
BC.由题意可知,该减噪装置的固有频率为300 Hz,当外界声波的频率由300Hz变为200Hz时,为获得更好的减噪效果,可以使减噪装置的固有频率减小。根据固有频率公式可知,适当增大,或适当增大,都可以减小固有频率,从而获得更好的减噪效果,故B正确,C错误;
D.若外界声波频率由300Hz变为200Hz时,随着外界声波频率的减小,驱动力的频率远离减噪装置的固有频率,则减噪效果越差,故D正确。
故选BD。
9. 如图甲所示,某宿舍门安装有内嵌式方形玻璃透视窗。方形玻璃的厚度、折射率,一束经窗框点射向玻璃点的光线恰好能到点,如图乙所示。已知,不考虑光的色散和多次反射。下列说法正确的是( )
A. 从室内能看到室外的视野的最大范围为
B. 从室内能看到室外的视野的最大范围为
C. 使用折射率更小的玻璃,能增大视野范围
D. 使用折射率更大的玻璃,能增大视野范围
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.根据题意知,恰好射到B点的光线的入射角的正切
即
设入射角为,根据折射定律有
求得
即
所以,从室内能看到室外的视野的最大范围为,故A正确,B错误;
CD.要增大视野范围,须使恰好能到B点的光线的入射角增大,则折射角减小,根据可知,须使玻璃的折射率变大,所以,使用折射率更大的玻璃,能增大视野范围,故C错误,D正确。
故选AD。
10. 如图所示,实线和虚线分别表示沿轴传播的一列简谐横波在和时刻的波形图,已知在时刻,平衡位置位于处的质点沿轴正方向运动,质点的纵坐标为,下列说法正确的是( )
A. 该波沿轴负方向传播
B. 内,质点运动的路程可能为25 cm
C. 若周期,该波的传播速率可能为
D. 若周期,质点的振动方程为
【答案】ABC
【解析】
【详解】A.在时刻,介质中处的质点P沿y轴正方向运动,由“同侧法”可知,该波沿x轴负方向传播,故A正确;
B.波沿负方向传播,从到,波的传播时间满足(n=0,1,2,…)
时在平衡位置,内的总路程为(n=0,1,2,…)
由图可知,振幅
当时,
故B正确;
C.若,则只能取,1,即或
得或
由图可得,波长,波速,故C正确;
D.时,则只能取,
设的振动方程为
时,
代入得
波沿x轴负方向传播,点时沿轴负方向运动,因此
振动方程为,故D错误。
故选ABC。
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某实验小组利用单摆测量当地的重力加速度,设计如图1所示装置:轻质细线一端固定于一悬点,另一端连接质量为的金属小球(直径),初始时小球静止于最低点。实验步骤如下:
(1)用毫米刻度尺测量悬点到小球最低点的距离,如图2所示,则摆长______m。(结果保留2位有效数字)
(2)将小球拉至摆角,释放后用停表记录50次全振动的总时间,秒表读数,则单摆周期______s(结果保留2位小数)。
(3)若实验中测得的重力加速度值偏小,可能的原因是______(填正确选项标号)。
A. 测量摆长时未扣除小球半径
B. 摆线在振动中出现轻微拉伸(摆长实际增大)
C. 计时时将49次全振动误记为50次
(4)若某次实验中小球的运动是小角度的圆锥摆,则测得的周期将_______(选填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1)0.88
(2)1.98 (3)B
(4)减小
【解析】
【小问1详解】
因摆长为悬点到小球球心的距离故为
【小问2详解】
周期为
【小问3详解】
A.由单摆的周期公式
得
测量摆长时未扣除小球半径,把摆长算成摆线长加摆球直径,则摆长测量值偏大,重力加速度测量值偏大,故A错误;
B.摆线在振动中出现轻微拉伸(摆长实际增大),即摆长的测量值小于真实值,则重力加速度测量值偏小,故B正确;
C.计时时将49次全振动误记为50次,则周期的测量值偏小,重力加速度测量值偏大,故C错误;
故选B。
【小问4详解】
圆锥摆中
解得
则测得的周期将减小。
12. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤:
①往浅盘里倒入一定深度的水,待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上;
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形状稳定;
③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小;
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积;
⑤将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。完成下列问题:
(1)上述步骤中,正确的顺序是________(填写步骤前面的序号)。
(2)该实验中,使用到的研究方法是_______(填正确答案标号)。
A. 等效替代法 B. 理想模型法
C. 微小量放大法 D. 控制变量法
(3)已知实验室中使用的油酸酒精溶液每溶液中含有2 mL油酸,又用滴管测得每50滴这种溶液的总体积为1 mL,将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上,在玻璃板上描出油膜的边界线,再把玻璃板放在画有边长为1 cm的正方形小格的纸上(如图所示)。
①一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为_______mL。
②油膜的面积约为________。
③油酸分子直径的大小_______m。(结果保留一位有效数字)
(4)某学生在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,计算结果明显偏大,可能是由于______(填正确答案标号)。
A. 油酸未完全散开
B. 计算油膜面积时,将所有不足1格的方格记作1格
C. 计算油膜面积时,舍去了所有不足1格的方格
D. 在计算一滴溶液的体积时,多算了滴数
【答案】(1)④①②⑤③ (2)B
(3) ①. ②. 62 ③. (4)AC
【解析】
【小问1详解】
由实验要求可知,实验的步骤是先配溶液,然后再将痱子粉放入水中,将液滴滴入水中,描绘轮廓,计算面积,因此是④①②⑤③
【小问2详解】
该实验中,认为油酸分子为球形,且为单分子排列,使用到的研究方法是理想模型法。
故选B。
【小问3详解】
[1] 一滴溶液含有的油酸分子的体积
[2] 通过数油膜在纸上的格数可知,共有62个格,则油膜占有的面积约为
[3] 故油酸分子直径的大小
【小问4详解】
A.油酸未完全散开,则S测量值偏小,则直径测量值偏大, 故A正确;
B.计算油膜面积时,将所有不足1格的方格记作1格,则S测量值偏大,则直径测量值偏小, 故B错误;
C.计算油膜面积时,舍去了所有不足1格的方格,则S测量值偏小,则直径测量值偏大,故C正确;
D.在计算一滴溶液的体积时,多算了滴数,则滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积测量值偏小,则直径测量值偏小,故D错误。
故选AC。
13. 如图甲所示,一列简谐横波沿轴方向传播。已知平衡位置位于的质点的振动图像如图乙中实线所示,平衡位置位于的质点的振动图像如图乙中虚线所示,求:
(1)求该波可能的波长;
(2)若该波的波速,求该波的传播方向及波速。
【答案】(1)若沿波沿轴正方向传播
若沿波沿轴负方向传播
(2)沿轴正方向传播,
【解析】
【详解】(1)由图乙可知,时刻,质点在最大位移处,质点经平衡位置且沿轴正方向振动。若该波沿轴正方向传播,则
解得
若该波沿轴负方向传播,则
解得
(2)根据图乙可知周期若该波沿轴正方向传播,则
由于波速
解得符合条件的波速
若该波沿轴负方向传播,则
可知此时波的传播速度均小于,不满足题意
结合上述可知,波的传播方向为沿轴正方向传播,传播速度大小为
14. 两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x=-0.2m和x=1.2m处,两列波的波速均为0.4m/s,振幅均为2cm。如图所示为t=1.0s时刻两列波的波形图,此刻平衡位置在x=0.2m和x=0.8m的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置位于x=0.5m处。
(1)求两列波的周期大小;
(2)当两波源持续振动足够长时间后,求两列波叠加后两波源之间(不包括两个振源位置)有几个振动减弱点;
(3)如果两波源持续振动,求从t=0s到t=2.125s内,质点M运动的路程。
【答案】(1)1s (2)6
(3)
【解析】
【小问1详解】
波长为λ=0.4m,波速为v=0.4m/s
可得周期
【小问2详解】
振动减弱点到两波源的距离差Δx应满足
n取整数;由题意知:-(0.2+1.2)m=-1.4<Δx<(0.2+1.2)m=1.4m
可得n=0,±1,±2,-3,共6个振动减弱点。
【小问3详解】
两列波再经
相遇在PQ的中点M,所以M点在t=1.75s时开始振动;两列波同时到达M点时,引起质点振动的方向均沿y轴负方向.所以,两列波在M点的振动加强,即M点的振幅为A′=2A=4cm
t=2.125s时,M点振动了0.375s,即0.375s=0.25s+0.125s=
M点运动的路程为
15. 如图所示,某探测器的半圆柱形观测窗的半径为,圆心为,观测窗长为为横截面直径,为横截面圆弧中点。单色平行光以与观测窗面夹角射入,其中入射点距离点的光束经界面折射后恰好能从点射出。不考虑反射后射出的光线,求:
(1)观测窗材料对光的折射率;
(2)判断上入射点距离点左侧的光束能否从圆弧形下表面射出;
(3)光束在观测窗中的最长传播时间及能从观测窗圆弧形下表面射出的光在面射入时的面积。
【答案】(1)
(2)不能 (3)
【解析】
【小问1详解】
光线从点射出的光路图如图所示
由折射定律可得
解得
【小问2详解】
设上入射点距离点左侧的光束在圆弧形下表面的入射角为
由几何关系可得,则由正弦定理可得
解得
光束在材料中的全反射角满足,解得
故上入射点距离点左侧的光束恰好在下表面发生全反射,故不能从圆弧形下表面射出
【小问3详解】
有光束射入与射出的范围如图所示
光束在观测窗中的传播速度为
光束从点射出时在观测窗中的传播路程最长,为
传播时间
设上入射点距离点右侧的光束在圆弧形下表面恰好发生全反射,则
则面射入光能从观测窗圆弧形下表面射出对应的宽度为
能从观测窗圆弧形下表面射出的光在面射入时的面积
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