福建省永安市第三中学2022届高三物理9月月考试题含解析

福建省永安市第三中学2022届高三物理9月月考试题（含解析）一．单项选择题1.下列关于简谐振动和简谐机械波的说法正确的是（）A.简谐振动的平衡位置一定是物体所受合外力为零的位置。B.横波在介质中的传播速度由波源本身的性质决定。C.当人向一个固定的声源跑去，人听到的音调变低了。D.当声波从空气进入水中时，声波的频率不变，波长变长。【答案】D【解析】单摆运动的平衡位置合外力并不为零，传播速度由介质决定与波源无关，由波动图像可知AB错，当人向一个固定的声源跑去，人听到的音调变高了，C错；当声波从空气进入水中时，声波的频率不变，波速增大，由波长变长，D对；2.如图所示,在张紧的绳上挂了a、b、c、d四个单摆,四个单摆的摆长关系为lc＞lb=ld＞la,先让d摆摆动起来(摆角小于5°),则下列说法中正确的是()．A.b摆发生振动,其余摆均不动B.所有摆均以相同摆角振动C.摆动过程中，b摆的振幅最大D.摆动过程中，c摆的周期最大【答案】C【解析】-15-【详解】d摆摆动起来后，通过水平绳子对a、b、c三个摆施加周期性的驱动力，使a、b、c三摆做受迫振动，a、b、c三摆做受迫振动的频率等于驱动力的频率，由于驱动力频率相同，则a、b、c三摆均以相同频率振动，周期相等；由于b的摆长与d的摆长相等，所以b摆发生共振，振幅最大，摆角最大，故C正确，ABD错误。3.观察者站在铁道旁，一辆以某一速度运动的火车向观察者迎面驶来，同时发出汽笛声，下面判断中正确的是（　　）A.传向观察者的声波的速度越来越大B.观察者感觉汽笛声的频率变高C.传向观察者的声波的频率变低D.传向观察者的声波的波长变短【答案】B【解析】【详解】波速由介质决定，声波的速度不变，故A错误；多普勒效应中，高亢表示靠近，低沉表示远离，火车向观察者迎面驶来，观察者感觉汽笛声的频率越来越高，故B正确；频率由波源决定，故两列声波在空中向外传播的过程中，频率都会保持不变，故C错误；运动的火车向观察者迎面驶来，传向观察者的声波的频率不变，波速不变，则波长不变，故D错误。所以B正确，ACD错误。4.某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x＝5sint(cm)，则下列关于质点运动的说法中正确的是(　　)A.质点做简谐运动的振幅为10cmB.质点做简谐运动的周期为4sC.在t＝4s时质点的速度最大D.在t＝4s时质点的加速度最大【答案】C【解析】由位移的表达式x=5sint（cm），可知质点做简谐运动的振幅为5cm．故A错误．由位移的表达式读出角频率ω=rad/s，则周期为T==8s．故B错误．在t=4s时质点的位移x=5sintcm=5sin×4cm=0cm，说明物体通过平衡位置，速度最大．故C正确．在t=4s时质点通过平衡位置，加速度最小．故D错误；故选C.5.摆长为L的单摆做简谐运动，若从某时刻开始计时(取t＝0)，当振动至-15-时，摆球具有负向最大速度，则单摆的振动图象是图中的(　　)A.B.C.D.【答案】C【解析】试题分析：时摆球具有负向最大速度，知摆球经过平衡位置向负方向振动．知C正确，ABD错误．故选C．考点：单摆周期公式．点评：解决本题的关键知道单摆的周期公式，以及知道摆球具有负向最大速度，此时摆球经过平衡位置向负方向振动．6.如图所示是一列简谐横波在某时刻的波形图，若此时质点P正处于加速运动过程中，则此时（____）A．质点Q和N均处于加速运动过程中B．质点Q和N均处于减速运动过程中C．质点Q处于加速运动过程中，质点N处于减速运动过程中D．质点Q处于减速运动过程中，质点N处于加速运动过程中【答案】D【解析】试题分析：质元P正处于加速运动过程中，说明P正向下平衡位置运动，则质元Q正在向上向波峰运动，速度减小，做减速运动．N向上运动，正向平衡位置运动，速度增大，做加速运动．故D正确，考点：考查了横波图像-15-7.一束可见光射到置于空气中的平行玻璃砖上，穿过玻璃砖后从下表面射出，变为a、b两束平行单色光，如图所示。如果光束b是蓝光，则光束a可能是（）A.红光B.黄光C.绿光D.紫光【答案】D【解析】【详解】光从空气斜射到玻璃，因为玻璃上下表面平行，当第二次折射时折射光线与第一次折射入射光线平行。由于折射率不同，a光偏折较大，b光偏折较小。所以此玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，所以a的频率大于b的频率，故D正确，ABC错误。8.如图是一束单色光从某一介质进入空气介质中发生的现象，已知光在空气中的速度为c，则该单色光在该介质中的波速为()A.cB.C.D.【答案】D【解析】【详解】由图可知，入射角i=30°，折射角为r=60°，则该介质的折射率为：，该单色光在该介质中的波速为：，故D正确，ABC错误。-15-9.在“测定玻璃砖的折射率”的实验中，某同学在画玻璃砖下界面bb′时，上界面与aa′直线离开了一段距离，但aa′与bb′仍然平行，如图所示。如果其他操作不变，他测得玻璃砖的折射率比真实值将：（）A.偏大B.偏小C.仍然准确D.以上均有可能【答案】B【解析】【详解】光路如图所示：实线是实际光线，虚线是该同学所作的光线，可见，该同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，按虚线光路测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，根据折射定律，可知，测得的折射率偏小，故B正确，ACD错误。10.把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入（如图），这时可以看到亮暗相间的条纹．下面关于条纹的说法中正确的是A.将薄片远离劈尖移动使劈角变小时，条纹变疏B.将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，条纹变疏C.将上玻璃板平行下移，条纹向着劈尖移动D.将上玻璃板平行上移，条纹远离劈尖移动【答案】A【解析】-15-【详解】从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，发生干涉现象，出现干涉条纹，所以此条纹是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面反射光叠加后形成的。当将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，相邻亮条纹间距变小，所以干涉条纹会变密；若将薄片远离劈尖移动使劈角变小时，相邻亮条纹间距变大，所以干涉条纹会变疏，故A正确，B错误；将上玻璃板平行下移，导致满足亮条纹光程差的间距远离劈尖移动，因此出现条纹远离劈尖移动，故C错误；将上玻璃板平行上移，导致满足亮条纹光程差的间距向劈尖移动，因此出现条纹向着劈尖移动，故D错误。所以A正确，BCD错误。二．多项选择题11.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ab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【答案】BC【解析】【分析】由于玻璃对各色光的折射率不同，导致色散的形成，玻璃对紫光的折射率最大，对红光的最小，可以得a侧为紫光，b侧为红光，红光的波长大于紫光的波长，由可以分析出红光在三棱镜中的传播速度大于紫光的传播速度。【详解】玻璃对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小，则紫光通过三棱镜后，偏折角最大，红光的偏折角最小，可知，a侧为紫光，b侧为红光，故A错误；三棱镜对a侧光的折射率比对b侧光的折射率大，则a侧光的频率比b侧光的频率大，在真空中，由c=λf知，a侧光的波长小于b侧光的波长，故BC正确；紫光的折射率大于红光的折射率，由-15-，可知，在三棱镜中a侧光（即紫光）的传播速率小于b侧光（即红光）的传播速率，故D错误。所以BC正确，AD错误。【点睛】对于七种色光的折射率、频率、波长、全反射临界角等物理量的关系，要结合色散实验和干涉实验结果解题。12.如图所示为两列相干水波的叠加情况,图中的实线表示波峰,虚线表示波谷．设两列波的振幅均为5cm,且图示的范围内振幅不变,波速和波长分别为1m/s和0.5m,C点是BE连线的中点,下列说法正确的是（）A.C、E两点都保持静止不动B.图示时刻A、B两点的竖直高度差为20cmC.图示时刻C点正处于平衡位置且向水面下运动D.从图示的时刻起经0.25s,B点通过的路程为20cm【答案】BD【解析】【分析】频率相同的两列水波的叠加：当波峰与波峰、可波谷与波谷相遇时振动是加强的；当波峰与波谷相遇时振动是减弱的。【详解】E点是波峰与波峰，B点是波谷与波谷相遇，是振动加强点，振幅为2A，但位移会发生变化，而C点是处于加强区域的，振幅为2A，此时处于平衡位置，故A错误；点A与点E是波峰与波峰相遇，B点是波谷与波谷相遇，它们均属于振动加强点；由于振幅是5cm，A点是波峰与波峰相遇，则A点相对平衡位置高10cm，而B点是波谷与波谷相遇，则B点相对平衡低10cm。所以A、B相差20cm，故B正确；由题意可知，图示时刻C点总处于平衡位置，而波峰正在由E向B位置传播，故C错误；根据，从图示时刻起经0.25s，B质点通过的路程为：s=4A=20cm，故D正确。所以BD正确，AC错误。【点睛】运动方向相同时叠加属于加强，振幅为二者之和，振动方向相反时叠加属于减弱振幅为二者之差，注意确定振动加强还是减弱是解题的关键。-15-13.一列沿x轴传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图所示，此时质元P恰在波峰，质元Q恰在平衡位置且向上振动．再过0.2s，质点Q第一次到达波峰，则下列说法正确的是（）A.波沿x轴负方向传播B.波的传播速度为30m/sC.1s末质点P的位移为-0.2mD.0-0.9s时间内P点通过的路程为（）m【答案】BD【解析】【详解】由题意可知，质元Q恰在平衡位置且向上振动，则知波沿x轴正方向传播，故A错误；图示时刻再过0.2s，质元Q第一次到达波峰，则周期T=4t=0.8s。由图读出波长为λ=24m，则波速为，故B正确；t=1s=1.25T，则1s末质元P到达平衡位置，其位移为零，故C错误；t=0.9s时，，又有，所以0至0.9s时间内P点通过的路程为，故D正确。所以BD正确，AC错误。14.半圆形玻璃砖横截面如图，AB为直径，O点为圆心。在该截面内有a、b两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖，两入射点到O的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示，则a、b两束光A.在同种均匀介质中传播，a光的传播速度较大B.以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角大C.若a光照射某金属表面能发生光电效应，b光也一定能-15-D.分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大【答案】ACD【解析】由图可知a光未发生全反射，b光已发生全反射，b光的临界角小，由sinC=，b光的折射率大，根据n=，可知在同种均匀介质中传播，a光的传播速度较大，A正确。由n=，可知以相同的入射角i从空气斜射入水中，b光的折射角小，B错误。b光的折射率n大，频率v高，a光照射某金属表面能发生光电效应，则b光也一定能，C正确。根据λ可知，a光的频率v低，波长λ长，亮条纹间距大，D正确。视频三．实验题15.某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中测量了一些数据，其中的一组数据如下所示。（1）用游标卡尺测量摆球直径，卡尺游标位置如图(B)所示，可知摆球直径是_______cm，（2）该同学用秒表记录了单摆振动30次全振动所用的时间如图C所示，则单摆的周期是_____________s（保留三位有效数字）（3）为了提高实验精度，在试验中可改变几次摆长L，测出相应的周期Ｔ，从而得出一组对应的L与T的数值，再以l为横坐标为纵坐标，将所得数据连成直线如图D所示，-15-利用图线可求出图线的斜率k=________，再由k可求出g=__________________。(4)如果他测得的g值偏小，可能的原因是（_____）A．未挂小球就测量绳长，然后与小球半径相加作为摆长B．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了C．开始计时，秒表过迟按下D．实验中误将29次全振动数记为30次【答案】(1).1.940(2).1.90(3).4(4).9.86m/s2(5).AB【解析】【详解】（1）由图示游标卡尺可知，其示数为：19mm+8×0.05mm=19.40mm=1.940cm。（2）由图示秒表可知，其示数为：56.9s，单摆的周期：。（3）由单摆周期公式：，可得：，由图示图象可知：，又有：，重力加速度：。（4）由单摆周期公式：，可得：，未挂小球就测量绳长，然后与小球半径相加作为摆长，则摆长的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏小，故A正确；摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了，则摆长的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏小，故B正确；开始计时，秒表过迟按下，则周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏大，故C错误；实验中误将29次全振动数记为30次，则周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏大，故D错误。所以选AB。16.用双缝干涉测光的波长。实验装置如图（甲）所示，已知双缝与屏的距离L，双缝间距d。用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心，记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数。-15-（1）分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图（乙）所示，则对准第1条时读数x1、对准第4条时读数x2=_____________mm（2）写出计算波长λ的表达式，λ=_________（用x1、x2、L、d表示，不用计算）。（3）在屏上观察到了干涉条纹．如果将双缝的间距变大，则屏上的干涉条纹的间距将_________【答案】(1).7.869(2).d(x2–x1)/3L(3).小【解析】【详解】（1）对准第4条亮纹时固定刻度读数为7.5mm，可动读数为0.01×36.9=0.369mm，所以最终读数为7.869mm.（2）根据，可得：。（3）根据知双缝间距d增大时条纹间距变小。四、计算题17.如图所示，实线和虚线分别是沿x轴传播的一列简谐横波在t=0和t=0．06s时刻的波形图，已知在t=0时刻，x=1．5m处的质点向y轴正方向运动。（1）判断该波的传播方向,（2）若3T＜0.06s＜4T，求该波的速度大小.【答案】(1)x轴正方向(2)75m/s【解析】试题分析：①因在时刻，处的质点向y轴正方向运动，由波形图可以求出-15-该波的传播方向沿x轴正方向②由图得：，若，n=3，则，解得T=0．016s由公式，代入解得考点：考查了横波的图象；波长、频率和波速的关系．【名师点睛】本题是多解问题，关键是会通过波形微平移确定各个质点的振动方向和波动方向；然后由图象得到周期的通项，最后求解传播速度18.简谐横波某时刻的波形如图甲所示，从该时刻开始计时，波上A质点的振动图象如图乙所示．(1)若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为多少?(2)从该时刻起，再经过Δt＝0．4s，质点P（5,0）通过的路程和波传播的距离分别为多少?(3)若t＝0时振动刚刚传到A点，从该时刻起再经多长时间图甲中横坐标为45m的质点(未画出)第二次位于波峰.【答案】(1)1.25Hz(2)4cm10m(3)1.8s【解析】【分析】当两列波的频率相等时才能产生稳定干涉现象．由振动图象读出周期，求出频率；质点做简谐运动时，一个周期内通过的路程是四个振幅．根据时间与周期的关系，求解P质点通过的路程，确定波传播的距离；根据周期和波长求出波速．先求出x=45m处的质点第一次到达波峰的时间，再求出该质点第二次位于波峰的时间。【详解】(1)由振动图象可以看出，此波的周期为0.8s，所以频率为1.25Hz.因为发生稳定干涉的条件是两列波的频率相等，所以另一列波的频率为1.25Hz.(2)因为Δt＝0.4s＝，所以质点P通过的路程为4cm.-15-在内波传播的距离为＝10m.(3)由A点t＝0时刻向上振动知，波沿x轴正方向传播，波速v＝＝m/s＝25m/s.x＝45m处的质点第一次到达波峰的时间：此质点第二次位于波峰的时间t＝t1＋T＝1.8s.【点睛】此题用到质点的振动频率等于波的频率．简谐波传播的过程中，介质中质点做简谐运动，一个周期内通过的路程是四个振幅是经常用到的结论。19.一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示．玻璃的折射率为n＝.(1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少?(2)一细束光线在O点左侧与O相距处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置?【答案】(1)(2)光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由G点射出，如图射到G点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C点射出．【解析】（2）i．根据全反射定律，解得如图，由几何知识得则入射光束在AB上的最大宽度-15-ii．如图，设光线在距离O点的C点射入后，在上表面的入射角为，由几何关系有得由于，光在玻璃砖内发生了三次全反射，光路如图。则射到G点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C点射出。则出射点为C点和G点，与O点的距离均为。【点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律、临界角公式、光速公式，运用几何知识结合解决这类问题．20.如图所示，轻弹簧的下端系着A、B两球，mA=100g，mB=500g，系统静止时弹簧伸长x=15cm，未超出弹性限度。若剪断A、B间绳，则A在竖直方向做简谐运动，求：①A的振幅为多大。②A的最大加速度为多大。（g取10m/s2）【答案】(1)12.5cm(2)50m/s2【解析】试题分析：（1）挂两个物体时，由x得：0．4N/cm只挂A时弹簧的伸长量：2．5cm，振幅（2）剪断细绳瞬间，A受最大弹力，合力最大，加速度最大．，则：50m/s2．-15-或者：。考点：牛顿第二定律、胡克定律【名师点睛】本题考查了胡克定律与共点力平衡和牛顿第二定律的综合运用，知道振幅等于离开平衡位置的最大距离，知道小球在最低点时加速度大小最大。-15-