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(时间60分钟，满分100分) 1(8分) (1)机械波和电磁波都能传递能量，其中电磁波的能量随波的频率的增大而_；波的传播及其速度与介质有一定的关系，在真空中机械波是_传播的，电磁波是_传播的(填“能”、“不能”或“不确定”)；在从空气进入水的过程中，机械波的传播速度将_，电磁波的传播速度将_(填“增大”、“减小”或“不变”)(2)如图1所示复合光经过半圆形玻璃后分成a、b两束光，比较a、b两束光在玻璃砖中的传播速度va_vb；入射光线由AO转到BO，出射光线中_最先消失；若在该光消失时测得AO与BO间的夹角为，则玻璃对该光的折射率为_解析：(1)电磁波的能量随波的频率的增大而增大；电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，而机械波不能在真空中传播；从空气进入水的过程中，机械波的传播速度增大，而电磁波的传播速度减小(2)由折射率n知nanb，又n，故vanb；根据sinC可知，a光的临界角较小，当入射光线由AO转到BO时，出射光线中a最先消失玻璃对a光的折射率n.答案：(1)增大不能能增大减小(2)a2(8分)麦克斯韦在1865年发表的电磁场的动力学理论一文中揭示了电、磁现象与光的内在联系及统一性，即光是电磁波一单色光波在折射率为1.5的介质中传播，某时刻电场横波图象如图2所示，求该光波的频率解析：设光在介质中的传播速度为v，波长为，频率为f，则f，v，联立得f从波形图上读出波长4107 m，代入数据解得f51014 Hz.答案：51014 Hz3(8分)(1)如图3所示是双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏用绿光从左边照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹则：减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离将_；增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离将_；将绿光换为红光，干涉条纹间的距离将_(填“增大”、“不变”或“减小”)(2)如图4甲所示，横波1沿BP方向传播，B质点的振动图象如图乙所示；横波2沿CP方向传播，C质点的振动图象如图丙所示两列波的波速都为20 cm/s.P质点与B质点相距40 cm，P质点与C质点相距50 cm，两列波在P质点相遇，则P质点振幅为()A70 cmB50 cmC35 cm D10 cm解析：(1)由x可知，当d减小，x将增大；当l增大时，x增大；当把绿光换为红光时，增长，x增大(2)波1和2的周期均为1 s，它们的波长为：12vT20 cm.由于BP2，CP2.5.t0时刻B质点的位移为0且向上振动，经过2.5T波1传播到P质点并引起P质点振动T，此时其位移为0且振动方向向下；t0时刻C质点的位移为0且向下振动，经过2.5T波2刚好传到P质点，P质点的位移为0且振动方向也向下；所以两列波在P质点引起的振动是加强的，P质点振幅为两列波分别引起的振幅之和，为70 cm，A正确答案：(1)增大增大增大(2)A4(8分)如图5所示是一个透明圆柱的横截面，其半径为R，折射率是，AB是一条直径今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体若一条入射光线经折射后恰经过B点，则这条入射光线到AB的距离是多少？解析：设光线P经折射后经过B点，光路如图所示根据折射定律n在OBC中，可得30，60，所以CDRsinR.答案：R5(8分)某实验室中悬挂着一弹簧振子和一单摆，弹簧振子的弹簧和小球(球中间有孔)都套在固定的光滑竖直杆上某次有感地震中观察到静止的振子开始振动4.0 s后，单摆才开始摆动此次地震中同一震源产生的地震纵波和横波的波长分别为10 km和5.0 km，频率为1.0 Hz.假设该实验室恰好位于震源的正上方，求震源离实验室的距离解析：设地震纵波和横波的传播速度分别为vP和vS，则vPfP vSfS 式中，f为地震波的频率，P和S分别表示地震纵波和横波的波长设震源离实验室的距离为x，纵波从震源传播到实验室所需时间为t，则xvPt xvS(tt) 式中，t为摆B开始摆动的时刻与振子A开始振动的时刻之间的时间间隔由式得：x代入数据得x40 km.答案：40 km6(8分)机械横波某时刻的波形图如图6所示，波沿x轴正方向传播，质点p的坐标x0.32 m从此时刻开始计时(1)若每间隔最小时间0.4 s重复出现波形图，求波速(2)若p点经0.4 s第一次达到正向最大位移，求波速(3)若p点经0.4 s到达平衡位置，求波速解析：(1)依题意，周期T0.4 s，波速v m/s2 m/s.(2)波沿x轴正方向传播，x0.32 m0.2 m0.12 mp点恰好第一次达到正向最大位移波速v m/s0.3 m/s.(3)波沿x轴正方向传播，若p点恰好第一次到达平衡位置则x0.32 m，由周期性可知波传播的可能距离x(0.32n)m(n0,1,2,3，)可能波速v m/s(0.8n) m/s(n0,1,2,3，)答案：(1)2 m/s(2)0.3 m/s(3)(0.8n) m/s(n0,1,2,3，)7(7分) (1)在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图7甲、乙所示测量方法正确的是_(选填“甲”或“乙”)(2)实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，如图8甲所示光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t变化图线如图乙所示，则该单摆的振动周期为_若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将_(填“变大”、“不变”或“变小”)，图乙中的t将_(填“变大”、“不变”或“变小”)解析：(1)小球应放在测脚下部位置，图乙正确(2)小球摆动到最低点时，挡光使得光敏电阻阻值增大，从t1时刻开始，再经两次挡光完成一个周期，故T2t0；摆长为摆线加小球半径，若小球直径变大，则摆长增加，由周期公式T2 可知，周期变大；当小球直径变大时，挡光时间增加，即t变大.答案：(1)乙(2)2t0变大变大8(8分)20世纪80年代初，科学家发明了硅太阳能电池如果在太空设立太阳能卫星电站，可24 h发电，且不受昼夜气候的影响利用微波电能转换装置，将电能转换成微波向地面发送，太阳能卫星电站的最佳位置在离地1100 km的赤道上空，此时微波定向性最好飞机通过微波区不会发生意外，但微波对飞鸟是致命的可在地面站附近装上保护网或驱逐音响，不让飞鸟通过(地球半径R6400 km)(1)太阳能电池将实现哪种转换_A光能微波 B光能热能C光能电能 D电能微波(2)微波是_A超声波 B次声波C电磁波 D机械波(3)飞机外壳对微波的哪种作用，使飞机安全无恙_A反射 B吸收 C干涉 D衍射(4)微波对飞鸟是致命的，这是因为微波的_A电离作用 B穿透作用C生物电作用 D热效应解析：(1)太阳能电池实现光能与电能的转换，C对，A、B、D错(2)微波是某一频率的电磁波，C对，A、B、D错(3)飞机外壳可以反射微波，使飞机安全，A对，B、C、D错(4)微波是频率很高的电磁波，在生物体内可引起热效应，由于太阳能卫星电站的功率很大，产生的热量足以将鸟热死答案：(1)C(2)C(3)A(4)D9(9分) (1)下列说法中正确的是_A水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由光的衍射造成的B根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的电场周围一定可以产生变化的磁场C狭义相对论认为：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的D在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，测量单摆周期应该从小球经过最大位移处开始计时，以减小实验误差 (2)如图9所示，一个半径为R的透明球体放置在水平面上，一束蓝光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出，最后射到水平面上的C点已知OA，该球体对蓝光的折射率为.则它从球面射出时的出射角_；若换用一束红光同样从A点射向该球体，则它从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比，位置_(填“偏左”、“偏右”或“不变”)(3)一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为2 s，t0时刻的波形如图10所示该列波的波速是_m/s；质点a平衡位置的坐标xa2.5 m，再经_s它第一次经过平衡位置向y轴正方向运动解析：(1)水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是薄膜干涉的结果，A错；均匀变化的电场周围产生的磁场是恒定的，B错；根据狭义相对论的光速不变原理知，C正确；对D项，为减小实验误差，测量单摆周期应从小球经过平衡位置处开始计时，D错(2)设ABO，由sin得30，由n，得60设红光从球面射出时的出射角为sinn蓝sin30，sinn红sin30由于n蓝n红，故，所以红光从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比，位置偏右(3)因为T2 s，4 m，所以v2 m/s质点a第一次经过平衡位置向y轴正方向运动所经过的时间t s0.25 s.答案：(1)C(2)60偏右(3)20.2510(8分)有一种示波器可以同时显示两列波形对于这两列波，显示屏上横向每格代表的时间间隔相同利用此种示波器可以测量液体中的声速，实验装置的一部分如图11所示：管内盛满液体，音频信号发生器所产生的脉冲信号由置于液体内的发射器发出，被接收器所接收图12所示为示波器的显示屏屏上所显示的上、下两列波形分别为发射信号与接收信号若已知发射的脉冲信号频率为f2000 Hz，发射器与接收器的距离为x1.30 m，求管内液体中的声速(已知所测声速应在13001600 m/s之间，结果保留两位有效数字)解析：设脉冲信号的周期为T，从显示的波形可以看出，图12中横向每一分度(即两条长竖线间的距离)所表示的时间间隔为t 其中T 对比图12中上、下两列波形，可知信号在液体中从发射器传播到接收器所用的时间为t(t)(2n1.6)，其中n0,1,2 液体中的声速为v 联立式，代入已知条件并考虑到所测声速应在13001600 m/s之间，得v1.4103 m/s.答案：1.4103 m/s.11(10分)在桌面上有一个倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图13所示，有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合，已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径是多少？解析：当光线到达玻璃圆锥的侧面时，根据几何关系，相对于玻璃和空气的界面，入射角为60，因光线在玻璃中发生全反射的临界角的正弦值sinC，而sinisin60，故光线在侧面发生全反射，然后垂直射向另一侧面，并射出圆锥如图所示，由几何关系可知，ABC为等边三角形，ACD也为等边三角形，故光束在桌面上形成的光斑半径为2r.答案：2r12(10分)如图14所示，一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速大小为0.3 m/s，P点的横坐标为96 cm，从图中状态开始计时，求：(1)经过多长时间，P质点开始振动，振动时方向如何？(2)经过多长时间，P质点第一次到达波峰？(3)以P质点第一次到达波峰开始计时，作出P点的振动图象(至少画出1.5个周期)解析：(1)开始计时时，这列波的最前端的质点坐标是24 cm，根据波的传播方向，可知这一点沿y轴负方向运动，因此在波前进方向的每一个质点开始振动的方向都是沿y轴负方向运动，故P点开始振动时的方向是沿y轴负方向，P质点开始振动的时间是t s2.4 s.(2)波形移动法：质点P第一次到达波峰，即初始时刻这列波的波峰传到P点，因此所用的时间是t s3.0 s.(3)由波形图知，振幅A10 cm，T0.8 s，由P点自正向最大位移开始的振动图象如图所示答案：(1)2.4 s沿y轴负方向(2)3.0 s(3)见解析图
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