2020年物理人教版选修3-4综合训练

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选修模块 3-4 综合训练 ‎1． (1)如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C。假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是( )‎ ‎(A)同时被照亮 ‎(B)A先被照亮 ‎(C)C先被照亮 ‎(D)无法判断 ‎(2)一束光从空气射向折射率为的某种介质，若反向光线与折射光线垂直，则入射角为__________。真空中的光速为c ，则光在该介质中的传播速度为________________ .‎ ‎(3)将一劲度系数为K的轻质弹簧竖直悬挂，下湍系上质量为m的物块，将物块向下拉离平衡位置后松开，物块上下做简谐运动，其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期。请由单摆周期公式推算出物块做简谐运动的周期T。‎ ‎2．（1）下列说法中正确的是：（　　）‎ A．水面上的膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于光的干涉造成的色散现象 B．用激光引起核聚变是利用激光具有亮度高、能量大的特点 ‎ ‎ C．相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关 D．在测定单摆周期时，为减小实验误差，最好在小球经过最大位移处时开始计时 ‎（2）如图所示的装置可以测量棱镜的折射率，ABC表示待测直角棱镜的横截面，棱镜的顶角为，紧贴直角边AC是一块平面镜，一光线SO射到棱镜的AB面上，适当调整SO的方向，当SO与AB成角时，从AB面射出的光线与SO重合，则此棱镜的折射率n=______________。 ‎ ‎（3）一列简谐横波沿x轴传播，图甲是t =3s时的波形图，图乙是波上处质点的振动图线。‎ ‎+5‎ ‎-5‎ ‎-5‎ ‎+5‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 求：①此波的传播方向和波速大小；‎ ‎②从此时刻起内处质点通过的路程。‎ 10‎ 第 10 页 共 10 页 ‎3、（1）下列说法中正确的是（　　　）‎ A、在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽 B、调谐是电磁波发射过程中的一步骤 C、两列水波发生干涉时，如果两列波的波峰在P点相遇，质点P的位移始终最大 D、超声仪器使用超声波而不用普通声波，是因为超声波不易发生衍射 ‎ ‎（2）如图甲所示，现有一束白光从图示位置射向棱镜Ι，在足够大的光屏M上形成彩色光谱，下列说法中正确的是（　　　）‎ A、屏M自上而下分布的色光的波长由小到大 B、在各种色光中，红光通过棱镜时间最长 C、若入射白光绕入射点顺时针旋转，在屏M上最先消失的是紫光 D、若在棱镜Ι和屏M间放置与Ι完全相同的棱镜Ⅱ，相对面平行(如图乙所示)，则在屏M上形成的是彩色光谱 A B O x/m v y/cm ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎－10‎ ‎10‎ ‎（3）．如图，质点O在垂直x轴方向上做简谐运动，形 成了沿x轴正方向传播的横波。在t=0时刻质点O开始沿Y方向运动，经0.4s第一次形成图示波形，则求该简谐波波速和x=5m处的质点B在t=1.8s时间内通过的路程。 ‎ ‎4．（1）下列说法中正确的有 ‎ ‎ A．不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的 ‎ B．水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象 ‎ C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振光片可以使像更清晰 ‎ D．声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率小于声源的频率 ‎ （2）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，‎ 则处质点在1s时的位移为 cm，x=1m 处的质点做简谐运动的表达式y= cm。‎ ‎ （3）直角玻璃三棱镜的截面如图所示，一条光线从AB 面入射，ab为其折射光线，图中。已知这种玻璃的折射率试求：‎ ‎ ①ab光线在AC面上有无折射光线？（要有论证过程）‎ ‎②ab光线经AC面反射后，再经BC面折射后的光线与BC面的夹角。‎ 10‎ 第 10 页 共 10 页 ‎5. (1) 下列说法正确的是________．‎ A. 测定某恒星特定元素发出光的频率，对比地球上该元素的发光频率，可以推算该恒星远离地球的速度 B. 无线电波没有偏振现象 C. 红外线比无线电波更容易发生干涉和衍射现象 D. 在一个确定的参考系中观测，运动物体上物理过程的时间进程跟物体运动速度有关 ‎(2) 在“研究单摆周期与摆长的关系”实验中，摆的振幅不要太大，摆线要细些、伸缩性要小，线的长度要尽量________(填“长些”或“短些”)．悬点要固定，摆长是悬点到________的距离．‎ ‎(3) 如图，为一圆柱中空玻璃管，管内径为R1，外径为R2，R2＝2R1.一束光线在圆柱横截面内射向玻璃管，为保证在内壁处光不会进入中空部分，问入射角i应满足什么条件？‎ ‎6．（1）下列说法中正确的是 ‎ A．X射线穿透物质的本领比γ射线更强 B．在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调谐 C．根据宇宙大爆炸学说，遥远星球发出的红光被地球接收到时可能是红外线 D．爱因斯坦狭义相对论指出：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 ‎（2）如图所示，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，∠A=30o，棱镜材料的折射率n=。在此截面所在的平面内，空气中的一条光线平行于底边AB从AC边上的M点射入棱镜，经折射射到AB边。光线从AC边进入棱镜时的折射角为 ，试判断光线能否从AB边射出， （填“能”或“不能”）。‎ ‎（3）一列简谐横波由P点向Q点沿直线传播，P、Q两点相距1m。甲、乙分别为P、Q两质点的振动图象，如图所示，如果波长1m，则波的传播速度为多少？ ‎ 甲 乙 10‎ 第 10 页 共 10 页 ‎7．（1）下列说法中正确的是 ‎ A．同种介质中，光的波长越短，传播速度越快 B．泊松亮斑有力地支持了光的微粒说，杨氏干涉实验有力地支持了光的波动说 C．某同学在测单摆的周期时将全振动的次数多记了一次，则测出的周期偏小 D．静止在地面上的人观察一条沿自身长度方向高速运动的杆，观察到的长度比杆静止时的短 ‎（2）一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在t=0时刻波刚好传播到x=6m处的质点A，如图所示，已知波的传播速度为48m/s．请回答下列问题：‎ ‎①从图示时刻起再经过 s，质点B第一次处于波峰；‎ ‎②写出从图示时刻起质点A的振动方程为 cm．‎ ‎………..‎ x/m y/cm ‎24‎ ‎2‎ ‎0‎ ‎2‎ ‎-2‎ ‎4‎ ‎6‎ B A A ‎ B ‎ C ‎ ‎（3）如图为一块直角三棱镜，顶角A为30°．一束激光沿平行于BC边的方向射向直角边AB，并从AC边射出，出射光线与AC边夹角也为30°．则该激光在棱镜中的传播速度为多少？(结果保留两位有效数字)‎ ‎ ‎ ‎8．（1）以下说法中正确的是 （ ）‎ 第12B（2）题图 A．简谐运动过程中质点速度变化周期和动能变化周期是相同的 B．由爱因斯坦质能方程可知物体运动时质量小于静止时的质量 C．声波、电磁波等一切波都能发生干涉现象 D．激光能像无线电波那样被调制用来传递信息 ‎（2）如图所示，一平行光束照射到平行玻璃砖的上表面，经折射后从下表面射出，射出的光线 （“平行”或“不平行”）。如果调整平行光的入射方向，光线 （“能”或“不能”）在下表面发生全反射。‎ ‎（3）湖面上有两片树叶A、B相距18m，一列水波正在湖面上从A向B传播，树叶每分钟完成20次全振动，A叶处于波峰时，B叶正在波谷，两树叶间还有一个波峰。求水波的波速。‎ 10‎ 第 10 页 共 10 页 ‎9．（1）以下说法中正确的是（ ）‎ A．在电磁波接收过程中，使声音信号或图象信号从高频电流中还原出来的过程叫调制 B．火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁 C．通过测量星球上某些元素发出光波的频率，然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速度 D．光导纤维有很多的用途，它由内芯和外套两层组成，外套的折射率比内芯要大 ‎（2）如图所示，一列简谐横波沿+x方向传播．已知在t=0时，波传播到x轴上的B质点，在它左边的A质点位于负最大位移处；在t=0.6s时，质点A第二次出现在正的最大位移处．①这列简谐波的周期是___________s，波速是______________m/s．‎ ‎（3）如图所示，一束光线以60°的入射角射到一水平放置的平面镜上，反射后在上方与平面镜平行的光屏上留下一光点P，现在将一块上下两面平行的透明体平放在平面镜上，则进入透明体的光线经平面镜反射后再从透明体的上表面射出，打在光屏上的P′点，与原来相比向左平移了3.46 cm，已知透明体对光的折射率为．求光在透明体的高度为多少?‎ ‎10．（1）在以下各种说法中，正确的是　　　　　　．‎ A．真空中光速在不同的惯性参考系中是不同的，它与光源、观察者问的相对运动有关 B．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度 C．在光的双逢干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变宽 D．火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁 ‎（2）如图所示为一列简谐波在时刻的图象，已知质点M的振动方程为（cm），此波中质点M在 　　　　　s时恰好第3次到达y轴正方向最大位移处，该波的波速为　　　　m/s． ‎ ‎（3）雨过天晴，人们常看到天空中出现彩虹，它是由阳光照射到空中弥漫的水珠上时出现的现象．在说明这个现象时，需要分析光线射入水珠后的光路．一细束光线射入水珠，水珠可视为一个半径为R=l0mm的球，球心O到入射光线的垂直距离为d=8mm，水的折射率为n= 4/3．‎ ‎（a）在图上画出该束光线射入水珠后，第一次从水珠中射出的光路图．‎ ‎（b）求这束光线从射向水珠到第一次射出水珠，光线偏转的角度．‎ 10‎ 第 10 页 共 10 页 ‎.‎ ‎11．（1）下列说法中正确的是（ ）‎ A．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播 B．只要有电场和磁场，就能产生电磁波 C．当物体运动的速度接近光速时，时间和空间都要发生变化 D．当观测者靠近或远离波源时，感受到的频率会发生变化 A B C ‎（2） 一简谐横波以4m/s的波速沿x轴正方向传播。已知t=0时的波形如图所示。则a 点完成一次全振动的时间为 s；a点再过0.25s时的振动方向为 （y轴正方向/ y轴负方向）。‎ ‎（3）为测量一块等腰直角三棱镜ABC的折射率，用一束激光沿平行于BC边的方向射向直角边AB边，如图所示。激光束进入棱镜后射到另直角边AC边时，刚好能发生全反射。该棱镜的折射率为多少？‎ ‎12．（1）下列说法中正确的是 ‎ A．光的偏振现象证明了光波是纵波 ‎ B．在发射无线电波时，需要进行调谐和解调 C．在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，这是光的干涉现象 D．考虑相对论效应，一条沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度长 ‎（2）如图所示为一列简谐横波t=0时刻的波动图象，已知波沿x轴正方向传播，波速大小为0.4m/s。则在图示时刻质点a、b所受的回复力大小之比为 ，此时刻起，质点c的振动方程是： cm。‎ ‎（3）如图所示的装置可以测量棱镜的折射率，ABC表示待测直角棱镜的横截面，棱镜的顶角为，紧贴直角边AC是一块平面镜，一光线SO射到棱镜的AB面上，适当调整SO的方向，当SO与AB成角时，从AB面射出的光线与SO重合，在这种情况下仅需则棱镜的折射率n为多少?‎ 10‎ 第 10 页 共 10 页 ‎13． (1)关于声波和光波，以下叙述正确的是 ‎ A．声波和光波均为横波 B．声波和光波都能发生干涉、衍射现象 C．波速、波长和频率的关系式，既适用于声波也适用于光波 D．同一列声波在不同介质中传播速度不同，光波在不同介质中传播速度相同 ‎ ‎-2‎ y/cm x/m ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ O ‎2‎ ‎(2)一根长绳左端位于平面直角坐标系的O点，t=0时某同学使绳子的左端开始做简谐运动，t=1s时形成如图所示波形。则该波的周期T= s，传播速度v= m/s。‎ ‎(3)如图所示为直角三棱镜的截面图，一条光线平行 于 BC边入射，经棱镜折射后从AC边射出。已知 ‎ A C B θ ‎ ‎∠A=θ=60°，该棱镜材料的折射率为 ；‎ 光在棱镜中的传播速度为 （已知光在真 空中的传播速度为c）。‎ ‎14. ⑴下列说法中正确的是 。‎ A．做简谐运动的质点，其振动能量与振幅无关 B．泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象 C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动无关 D．在“用单摆测定重力加速度”的实验中，为使实验结果较为准确，应选用10 cm长的细线和小铁球 a b M ‎⑵如图所示，一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M，若用n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率，则n1_______n2（填“>”,“<”或“=”）；______为红光。 ‎ ‎⑶如图所示是一列简谐波在t=0时的波形和传播距离。波沿x轴的正向传播，已知从t=0到t=2.2 s时间内，质点P三次出现在波峰位置。且在t=2.2 s时P质点刚好在波峰位置。求：‎ ‎①该简谐波的周期。‎ ‎②从t=0开始经过多长时间另一质点Q第一次到达波峰 10‎ 第 10 页 共 10 页 ‎15．⑴下列说法正确的是 ‎ A．光的偏振现象说明光是纵波 B．全息照相利用了激光相干性好的特性 C．光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理 ‎5‎ ‎0‎ ‎-5‎ ‎6‎ ‎3‎ ‎2‎ ‎1‎ ‎5‎ ‎4‎ y/cm x/m D．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大 ‎⑵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，波的传播速度v = 2m/s，试回答下列问题：‎ ‎① x = 4 m处质点的振动函数表达式y = cm； ‎ ‎② x = 5 m处质点在0～4.5s内通过的路程s= cm。‎ C F A B θ ‎30°‎ ‎（‎ ‎60°‎ ‎）‎ E ‎⑶如图所示，直角三角形ABC为一三棱镜的横截面，‎ ‎∠A=30°。一束单色光从空气射向BC上的E点，并 偏折到AB上的F点，光线EF平行于底边AC。已 知入射方向与BC的夹角为θ=30°。试通过计算判断 光在F点能否发生全反射。‎ ‎16．（1）惯性系S中有一边长为l的正方形（如图A所示），从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是（　　） ‎ ‎（2）一列简谐横波，沿x轴正向传播，位于原点的质点的振动图象如图1所示。‎ ‎①该振动的振幅是 cm；②振动的周期是 s；③在t等于周期时，位于原点的质点离开平衡位置的位移是 cm。图2为该波在某一时刻的波形图，A点位于x＝0.5 m处。④该波的传播速度是 m/s；⑤经过周期后，A点离开平衡位置的位移是 cm。‎ ‎0‎ ‎0.1‎ ‎0.2‎ ‎0.3‎ ‎8‎ ‎－8‎ y/c m t/s 图1‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎0‎ ‎8‎ ‎－8‎ y/cm x/m 图2‎ 10‎ 第 10 页 共 10 页 选修模块3-4参考答案：‎ ‎1.(1)C; (2) 600 ; ;(3) 单摆周期公式且kl=mg 解得 ‎2．（1）　ABC （2）n= ‎ ‎（3）（1）沿x轴负方向 （2）T=4s ‎ ‎3． （1）AD （2）CD （3） s =4A=40cm ‎4 （1）ABC （2）-5、5sint ‎ （3）①临界角C满足： ‎ 入射角 所以在AC面上发生全反射，即无折射光线 ‎ ‎②反射光线在BC面上的入射角为 由折射定律有BC面上的折射角r ‎ ‎ 所以折射光线与BC面的夹角角为（注：135°也算正确）‎ ‎5. (1) AD　(2) 长些　球心　(3) i≥30°:‎ ‎6．（1）CD （2）300； 不能 （3）T=0.8S λ=4m =5m/s ‎ A ‎ B ‎ C ‎ ‎7．（1）CD （2）①0.5 ②(cm) ‎ ‎（3）由几何关系得： ‎ ‎ ‎ 折射率 ‎ 激光在棱镜中传播速度 ‎8.（1）CD （2）平行 不能 （3）4m/s ‎ ‎9.（1） BC （2） 0.4 5 ‎ ‎（3）得，由题意及光路图得，代入数值解得d＝1.5 cm．　　　　　　　‎ ‎ 10. (1)D; (2) 0.9 ;1 (3)‎ 10‎ 第 10 页 共 10 页 ‎11．（1）ACD；（2） 1，y轴负方向；（3） ‎ ‎12.（1）C （2）2:1 y= 15cos10πt （3）‎ ‎13．（1）BC （2）4；1 （3）；c ‎14. ⑴BC　　　⑵ <，b ‎ ‎⑶解：① 周期T=0.8s ‎ ‎②由图得波长 则波速 ‎ Q点第一次到达波峰所需时间 ‎ ‎15．⑴BC ⑵（1）① ；② 45‎ ‎⑶光线在BC界面的入射角θ1=600 、 折射角θ2=300‎ 根据折射定律得 ‎ 由几何关系知，光线在AB界面的入射角为θ3=600‎ 而棱镜对空气的临界角C的正弦值 则在AB界面的入射角 所以光线在F点将发生全反射。‎ ‎16（1）C (2) ①8 ②0.2 ③0 ④10 ⑤－8‎ ‎ ‎ 10‎ 第 10 页 共 10 页