新人教版高中物理选修34模块综合试题及答案3高中物理练习试题

1高中物理选修3-4模块综合试题1.(1)一列沿x轴传播的简谐横波．t＝0时波的图象如下图甲所示．质点M沿y轴的正方向运动，则这列波的波长是________，传播方向是________，在一个周期内，质点M通过的路程是________．(2)如图乙所示，平面MN是介质与真空的交界面，介质中有一点A，真空中有一点B.P是A、B连线与界面的交点，如果A点发出的一束激光，射到界面上的Q点(图中未画出)，进入真空后经过B点．则Q点在P点的________(填“左侧”或“右侧”)．(3)火车向观察者高速驶来时，观察者听到火车汽笛声的音调________(填“变高”、“变低”或“不变”)．【答案】(1)20m沿x轴负方向8cm(2)左侧(3)变高2．(1)如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞般追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c.强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为________．(填写选项前的字母)A．0.4cB．0.5cC．0.9cD．1.0c(2)在t＝0时刻，质点A开始做简谐运动，其振动图象如右图所示．质点A振动的周期是________s；t＝8s时，质点A的运动沿y轴的________方向(填“正”或“负”)；质点B在波的传播方向上与A相距16m．已知波的传播速度为2m/s，在t＝9s时，质点B偏离平衡位置的位移是________cm.(3)如图是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片，相机的镜头竖直向上．照片中，水立方运动馆的景象呈现在半径r＝11cm的圆形范围内，水面上的运动员手到脚的长度l＝10cm.若已知水的折射率n＝43，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h.(结果保留两位有效数字)【解析】(1)根据真空中光速不变的原理，观察到光速不变为c.2(2)从图上能得出质点振动的周期；判断出t＝8s时质点振动沿y轴正方向，波经过8s传到B点，B点振动1s则位移为10cm.(3)设照片圆形区域的实际半径为R，运动员的实际长度为L由折射定律nsinα＝sin90°几何关系sinα＝RR2＋h2，Rr＝Ll得h＝n2－1·Llr取L＝2.2m，解得h＝2.1m(1.6～2.6m都算对)．【答案】(1)D(2)4正103．(1)下列关于简谐运动和简谐机械波的说法正确的是________．(填入选项前的字母，有填错的不得分)A．弹簧振子的周期与振幅有关B．横波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定C．在波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度D．单位时间内经过介质中一点的完全波的个数就是这列简谐波的频率(2)一半径为R的1/4球体放置在水平桌面上，球体由折射率为3的透明材料制成．现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如上图所示．已知入射光线与桌面的距离为3R/2.求出射角θ.【解析】(2)设入射光线与1/4球体的交点为C，连接OC，OC即为入射点的法线．因此，图中的角α为入射角．过C点作球体水平表面的垂线，垂足为B.依题意，∠COB＝α，又由在△OBC知sinα＝32①设光线在C点的折射角为β，由折射定律得sinαsinβ＝3②由①②式得β＝30°由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角γ(见右图)为30°，由折射定律得sinγsinθ＝133因此sinθ＝32解得θ＝60°.【答案】(1)BD(2)60°4．(1)如图所示是一列横波在某一时刻的波形图象．已知这列波的频率为4Hz，A点在此时的振动方向如图所示，则可以判断出这列波的传播方向是沿x轴________方向(填“正”或“负”)，波速大小为________m/s.(2)做简谐运动的物体，其位移随时间的变化规律为x＝2sin50πt＋π6cm，则下列说法正确的是________．A．它的振幅为4cmB．它的周期为0.02sC．它的初相位是π6D．它在1/4周期内通过的路程可能是22cm(3)如下图所示，在平静的水面下有一点光源S，点光源到水面的距离为H，水对该光源发出的单色光的折射率为n.请解答下列问题：①在水面上方可以看到一圆形的透光面，求该圆的半径．②若该单色光在真空中的波长为λ0，该光在水中的波长为多少？【解析】(1)由波速公式v＝λf，即可得出结果．(2)根据振动方程的物理意义可知，它的振幅为2cm，周期为0.04s，初相位是π6.(3)①设光在水面发生全反射的临界角为C，透光面的半径为r，如图所示，由于sinC＝rr2＋H2＝1n，解得：r＝Hn2－1②由于光在传播过程中的频率不变，设光在真空中的传播速度为c，在水中的传播速度为v，则有：n＝cv，又由于f＝cλ0＝vλ，联立解得：λ＝λ0n.【答案】(1)负8(2)C(3)①Hn2－1②λ0n5．(1)刚刚参加完北京奥运会的福娃欢欢做了这样一个小实验：将干净的玻璃片放在黑纸上，在玻璃片上涂抹一层水，然后在水面上滴几滴煤油或者机油，让房间内光线变暗，用手电筒以一定的角度照射油膜，观察油膜上的条纹．会有什么现象产生：__________________.如上图所示，如果用红纸、绿纸、蓝纸等分别挡住手电筒，这时有什么变化4____________________________．(2)酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到在一定距离之外，地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影，但当你靠近“水面”时，它也随你的靠近而后退，对此现象的正确解释是________．A．此“水面”存在，但在较远的地方B．“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉C．太阳辐射到地面，使地表空气温度升高，折射率大，发生全反射D．太阳辐射到地面，使地表空气温度升高，折射率小，发生全反射(3)一列简谐横波沿x轴正向传播，t＝0时刻的波形如右图所示，质点振动周期T＝0.2s．求：①波的振幅A、波长λ、波速v；②画出平衡位置在x＝1.5m处的质点，以该时刻为计时起点的振动图象．(至少画一个周期并在图中标上周期、半周期和振幅的数值)【解析】(1)油膜会产生薄膜干涉，所以能看到干涉条纹．因为不同颜色光线频率不同，所以条纹的颜色随着纸的颜色的变化而发生变化，并且条纹的宽度也随着纸的颜色的变化而发生变化．(2)夏天，气温很高，太阳辐射到地面，使地表空气温度升高，折射率小，这样从地面反射上来的太阳光发生全反射．(3)①由图知：A＝8cmλ＝2m波速v＝λT＝20.2m/s＝10m/s②如下图所示．【答案】(1)干涉条纹油膜上的条纹的颜色和宽度均随纸的颜色的变化而变化(2)D(3)①8cm,2m,10m/s②如图6．(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________(填“增大”、“减小”或“不变”)．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________(填“能”或“不能”)传播的，电磁波是________(填“能”或“不能”)传播的．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)放在空气中的玻璃砖，如右图所示，有一束光射到界面ab上，下列说法正确的是5________．A．在界面ab入射角大于临界角的光将不会进入玻璃砖B．光射到界面ab后，不可能发生全反射C．光传播至界面cd后，有可能不从界面cd射出D．光传播至界面cd后，一定会从界面cd射出(3)如右图所示是一列沿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＝0.25m处质点的振动函数表达式；②求出x＝0.25m处质点在0～4.5s内通过的路程及在t＝4.5s时的位移．【解析】(2)光射到界面ab是从光疏介质进入光密介质，不可能发生全反射，故选项B正确，A错误；光传播至界面cd后，入射角小于临界角，也不可能发生全反射，故选项D正确，C错误．(3)①波长λ＝2.0m，周期T＝λ/v＝1.0s，振幅A＝5cm，则x＝0.25m处质点的振动函数方程为y＝5sin2πt＋3π4(cm)②n＝t/T＝4.5，则x＝0.25m质点经4.5个周期后的路程s＝90cm，经4.5个周期后的位移y＝－2.52cm.【答案】(1)增大不能能增大减小(2)BD(3)①y＝5sin2πt＋3π4cm②90cm－2.52cm7．(1)某同学课余时间在家里想根据“用单摆测重力加速度”的方法，测量当地的重力加速度．他在家中找了一根长度为1.2m左右的细线，一个可作停表用的电子表和一把毫米刻度尺(无法一次直接测量出摆长)．由于没有摆球，他就找了一个螺丝帽代替．他先用细线和螺丝帽组成一个单摆，然后依据多次测量求平均值的方法用电子表测出振动周期为T1.然后将细线缩短，用刻度尺量出缩短的长度为ΔL，测出这种情况下单摆的周期为T2.根据上述数据就可以测出重力加速度了，请你用上述数据，推导出当地重力加速度的表达式为________．(2)光线由一种介质Ⅰ射向另一种介质Ⅱ时，若这两种介质的折射率不同，则光线________．A．一定能进入介质Ⅱ中传播B．若进入介质Ⅱ中，传播方向一定改变C．若进入介质Ⅱ中，传播速度一定改变D．不一定能进入介质Ⅱ中传播(3)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图如图a所示，其中某质点的振动图象如图b所示．求：6①波速为多少？②图a中的质点e(波峰)再经多少时间第一次到达波谷？【解析】(1)设原来单摆的摆长为L，根据单摆的周期公式有：T1＝2πLg，T2＝2πL－ΔLg，两式联立消去L有：g＝4π2ΔLT21－T22.(2)光线由一种介质Ⅰ射向另一种介质Ⅱ时，如果入射光线垂直于界面，则光线进入介质Ⅱ中后传播方向不变；由n＝cv可知，若进入介质Ⅱ中，传播速度一定改变(这两种介质的折射率不同)，当介质Ⅰ的折射率大于介质Ⅱ的折射率，且入射角大于或等于临界角时，则发生全反射，光线就不能进入介质Ⅱ中传播，所以CD选项正确．(3)①由图得：λ＝4.0m，T＝0.2s解得v＝λ/T＝20m/s②t＝T/2＝0.1s.【答案】(1)g＝4π2ΔLT21－T22(2)CD(3)①20m/s②0.1s8．(1)如图甲所示为一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0.2s时刻的波形图，乙图是这列波中某质点的振动图象，由图可知，这列简谐波的波速大小为________m/s；质点B在图示时刻之后的1s之内通过的路程为________cm；若乙图所示的是质点B的振动图象，则这列波的传播方向为________．(2)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，这是由于光的衍射造成的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”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(3)如右图所示是用某种透明材料制成的一块柱体棱镜的水平截面图，角A与角B为直角，角C等于60°，光线从AB边入射，入射角为60°，已知棱镜材料对该光的折射率为n＝3.(光在真空中的速度为3×108m/s)求：①光线在棱镜中传播速度大小为多少？②在图中完成光线进入透明材料到射出的光路图．7【解析】(1)波动图象知波长λ＝4m，由振动图象知T＝0.4s，所以v＝λT＝4m0.4s＝10m/s.B在1s之内通过的路程为10.4×4A＝2.5×4×0.1cm＝1cm.由振动图象知0.2s以后B质点向y轴负方向振动，所以波沿x轴负方向传播．(2)水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于薄膜干涉造成的，A项错误；由麦克斯韦的电磁场理论可知，均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，所以B项错误；根据光速不变原理得出C项正确；测量单摆周期应该从小球经过最低点开始计时，D项错误．(3)①v＝cn＝1.7×108m/s②如下图