高中物理选修3-4综合测试题

选修3－4综合测试题本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分100分，考试时间90分钟．第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．大气中空气层的密度是随着高度的增加而减小的，从大气层外射来一束阳光，如图所示的四幅图中，能粗略表示这束阳光射到地面的路径的是()[答案]B[解析]大气层外相对大气层来说是光疏介质，光由光疏介质射向光密介质中，入射角大于折射角，但折射角不可能等于零，故B项正确．2．以下关于光的说法正确的是()A．光纤通信是利用了全反射的原理B．无色肥皂液吹出的肥皂泡呈彩色是由于光照射时发生了薄膜干涉C．人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的洐射图样D．麦克斯韦提出光是一种电磁波并通过实验证实了电磁波的存在[答案]ABC[解析]由全反射，薄膜干涉和光的衍射的基本原理可知A、B、C正确；麦克斯韦提出光是一种电磁波，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故D错误．3．如图所示，S1、S2是两个周期为T的相干波源，它们振动同步且振幅相同，实线和虚线分别表示波的波峰和波谷，关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的是()A．图示时刻质点a的位移为零B．质点b和c振动都最强C．质点d振动最弱D．再过T2后b点振动减弱[答案]AB[解析]图示时质点a处是波峰与波谷相遇，两列波引起的位移正负叠加的结果是总位移为零，A正确，质点b是波峰与波峰相遇，c点是波谷与波谷相遇，振动都增强，振幅最大，振幅是一列波振幅的两倍，振动最强，B正确．振动增强点意味着振幅最大，与位移变化无关，且总是振动增强的，再过T2后b点振动位移变化，振幅不变，D不正确．质点d处于振动加强区域，振幅最大，C不正确．4．关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是()A．恒定的电场能够产生电磁波B．电磁波既有纵波，又有横波C．电磁波从空气进入水中时，其波长变长了D．雷达用的是微波，是由于微波传播的直线性好，有利于测定物体的位置[答案]D[解析]由麦克斯韦电磁场理论可知，周期性变化的电场(磁场)才能产生电磁波，恒定的电场不能产生电磁波，A错；电磁波的传播方向与E、B两个振动矢量的方向均垂直，是横波，B错；电磁波由空气进入水中传播时，速度变小，波长变短了，C错误；电磁波遇到障碍物要发生反射，雷达就是利用电磁波的这个特征工作的，故所用的电磁波传播的直线性要好，而微波就具有这样的特点，D正确．5．(2011·合肥模拟)下列有关光现象的说法正确的是()A．在平静的湖面上能看到岸边树的清晰倒影，是发生了光的全反射缘故B．玻璃中的气泡看起来特别明亮，是发生了光的全反射缘故C．障碍物的尺寸比光的波长大得多时，不会发生衍射现象D．在光的双缝干涉实验中，把入射光由红光改为蓝光，条纹间距将变宽[答案]B[解析]本题考查光的各种现象和有关特性的问题．因为水中倒影的原理实际上是平面镜成像，故选项A错误；水中或玻璃中的气泡，看起来特别明亮，是自然界里常见的全反射现象，是由于一部分射到气泡界面上的光发生了全反射的缘故，所以选项B正确；光的衍射形成明显的衍射条纹的条件是：孔或者障碍物的尺寸比波长小或者与波长相差不多，但实际上光波的波长很小，例如红光的波长只有几百纳米，缝的宽度大约是红光波长的上千倍却在屏上形成了衍射条纹，故选项C错误；由光的双缝干涉条纹间距公式Δx＝Ldλ，把红光改为蓝光时，波长变短，故条纹间距变窄，所以选项D不对．6．(2011·北京西城模拟)振源A带动细绳上各点上下做简谐运动，t＝0时刻绳上形成的波形如图所示．规定绳上质点向上运动的方向为x轴的正方向，则P点的振动图象是()[答案]B[解析]本题考查波动与振动相结合的问题．由t＝0时刻绳上形成的波形可知该列简谐横波刚传到P点处于平衡位置，由“上下坡”法可知，P处上坡，所以起振方向向下，B正确．7．(2011·临川模拟)如图所示，水下光源S向水面A点发射一束光线，折射光线分别为a、b两束．则()A．在水中a光的速度与b光的一样大B．a、b两束光相比较，在真空中a光的波长较长C．若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，从水面上方观察，a光先消失D．用同一双缝干涉实验装置分别用a、b光做实验，a光干涉相邻条纹间距小于b光干涉相邻条纹间距[答案]B[解析]由图可知，折射率nanb，又由n＝cv可知，vavb，选项A错；又知两束光线频率νaνb，由λ＝cν知；λaλb，用同一双缝干涉实验装置分别用a、b光做实验，a光干涉相邻条纹间距将大于b光干涉相邻条纹间距，所以选项B正确，D错误；由折射率关系可知发生全反射时b光束的临界角比较小，因此若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，从水面上方观察，应该是b光先消失，选项C错误．8．(2011·温州模拟)图示为一列在均匀介质中传播的简谐横波在某时刻的波形图，波速为2m/s，此时P点振动方向沿y轴负方向，则()A．该波传播的方向沿x轴正方向B．P点的振幅比Q点的小C．经过Δt＝4s，质点P将向右移动8mD．经过Δt＝4s，质点Q通过的路程是0.4m[答案]AD[解析]由P点振动方向沿y轴负方向可判断该波传播的方向沿x轴正方向，选项A正确；均匀介质中传播的简谐横波各质点振幅相同，因此选项B错误；各质点只在自己的平衡位置附近振动，并没有随波移动，而且Δt＝4s＝2T，路程s＝8A＝0.4m，选项C错，D对．9．在完全透明的水下某深处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形的透光圆面，若透光圆面的半径匀速增大，则光源正()A．加速上长B．加速下降C．匀速上升D．匀速下降[答案]D[解析]所形成的透光圆面是由于全反射造成的，如图所示，圆面的边缘处是光发生全反射的位置，即i＝C.若光源向上移动，只能导致透光圆面越来越小．所以光源只能向下移动．如图所示，取时间t，则透光圆面半径的扩大量为s＝vt.由几何知识可得：h＝scosC＝vtcosC设这段时间内，光源下移的距离为L，由几何关系可知：L＝hsinC＝vtcotC由上面的表达式可知：vcotC为定值，L与t成正比例关系，满足匀速运动条件，所以，光源向下匀速运动．10．(2011·北京东城模拟)图甲表示一列简谐横波在t＝20s时的波形图，图乙是该列波中的质点P的振动图象，由图甲、乙中所提供的信息可知这列波的传播速度v以及传播方向分别是()A．v＝25cm/s，向左传播B．v＝50cm/s，向左传播C．v＝25cm/s，向右传播D．v＝50cm/s，向右传播[答案]B[解析]由图乙可知，波的周期T＝2s，即在t＝20s时间内波发生周期性变化次数为n＝tT＝202＝10，由图乙振动图象可知质点P沿y轴正方向振动，结合图甲，根据波的形成原理可确定波沿x轴负方向传播．从图甲知该波的波长λ＝100cm，则波速为v＝λT＝1002m/s，则A、C、D错误，B正确．第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分．把答案直接填在横线上)11．(6分)某防空雷达发射的电磁波频率为f＝3×103MHz，屏幕上尖形波显示，从发射到接收经历时间Δt＝0.4ms，那么被监视的目标到雷达的距离为________km.该雷达发出的电磁波的波长为________m.[答案]600.1[解析]x＝cΔt＝1.2×105m＝120km.这是电磁波往返的路程，所以目标到达雷达的距离为60km.由c＝fλ可得λ＝0.1m.12.(6分)某同学测定玻璃砖的折射率时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，10.00cm长为半径画圆，分别交线段OA于A点，交O和O′连线延长线于C点，过A点作法线NN′的垂线AB交NN′于B点，过C点作法线NN′的垂线CD交NN′于D点，如图所示，用刻度尺量得OB＝8.00cm，CD＝4.00cm，由此可得出玻璃的折射率n＝________.[答案]1.5[解析]由图可知sinθ1＝ABr＝r2－OB2rsinθ2＝CDr，n＝sinθ1sinθ2＝r2－OB2CD＝1.513．(6分)如图为双缝干涉测光波长的实验设备示意图．(1)图中①为光源，⑤为光屏，它们之间的②③④依次是________、________和________．(2)下面操作能增大光屏上相邻亮条纹间距的是________．A．增大③和④之间的距离B．增大④和⑤之间的距离C．将绿色滤光片改为红色滤光片D．增大双缝之间的距离[答案](1)滤光片单缝双缝(2)BC[解析](1)根据实验装置知②③④依次为：滤光片、单缝和双缝．(2)由Δx＝ldλ，知增大④和⑤之间的距离是增大l，可使Δx增大；增大双缝之间的距离d，Δx变小；把绿色滤光片换成红色滤光片时，波长变长，Δx变大，故B、C选项都能增大光屏上相邻亮条纹的间距．三、论述计算题(共4小题，共42分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14．(10分)一列横波沿直线传播，在传播方向上有相距1.2m的A、B两点，当波刚好到达其中的一点开始计时，4s内A点恰好完成了9次全振动，B点恰好完成了10次全振动，则(1)波的传播方向如何？(2)波长等于多少？(3)波速v等于多少？[答案](1)B→A(2)1.2m(3)3m/s[解析](1)A点比B点完成的全振动次数少，说明B点先振动，故波从B传到A.(2)由题意知，A、B两点间相隔一个波长，故λ＝1.2m.(3)由B点求出周期T＝4/10s＝0.4s故波速v＝λ/T＝3m/s15．(10分)光线从空气射入玻璃砖，当入射角为60°时，折射光线与反射光线恰好垂直．求：(1)该玻璃砖的折射率是多少？(2)光在该玻璃砖中传播速度是多少？[答案](1)3(2)3×108m/s[解析](1)如图所示，光在玻璃中的折射角r＝30°，所以，玻璃的折射率为n＝sinisinr＝sin60°sin30°＝3(2)光在玻璃中的传播速度为v＝cn＝3.0×108m/s3＝3×108m/s16．(11分)(2011·烟台模拟)如图所示，一贮液池高为H，某人手持手电筒向池中照射时，光斑落在左边池壁上a处，已知a与池底相距h.现保持手电筒照射方向不变，当池中注满液体后光斑恰好落在出液口处，此时液面上的光斑与左边池壁相距L，求：(1)液体的折射率；(2)若光在空气中的速度为c，则光在液体中的速度为多大？[答案](1)H2＋L2H－h2＋L2(2)cH－h2＋L2H2＋L2[解析](1)由题图可知：sini＝LH－h2＋L2sinr＝LH2＋L2由折射定律可知：n＝sinisinr＝H2＋L2H－h2＋L2(2)由n＝cv解得v＝cn＝cH－h2＋L2H2＋L217．(11分)如图所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图，已知波的传播速度v＝2m/s，试回答下列问题：(1)写出x＝1.0m处质点的振动函数表达式；(2)求出x＝2.5m处质点在0～4.5s内通过的路程及t＝4.5s时的位移．[答案](1)y＝5sin2πtcm(2)90m－5m[解析](1)由同侧原理法可判断图示时刻x＝1.0m处质点正向y轴正方向运动，λ＝2.0m，T＝λv＝2.02s＝1s，A＝5cm，y＝5sin2πtcm(2)s＝4.5×4A＝4.5×4×5cm＝90cm.4.5s＝412T，故该质点位移为－5m