新人教版高中物理选修3-4 模块综合试题及答案3

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t0 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)20 m 沿 x 轴负方向8 cm (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 )A0.4c B0.5cC0.9c D1.0c(2)在 t0 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；t8 s 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 16 m已知波的传播速度为 2 m/s，在 t9 s 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 r11 cm 的圆形范围内，水面上的运动员手到脚的长度 l10 cm.若已知水的折射率 n ，请根据运动员的实际身高估算该游泳池43的水深 h.(结果保留两位有效数字 )2【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)从图上能得出质点振动的周期；判断出 t8 s 时质点振动沿 y 轴正方向，波经过 8 s传到 B 点，B 点振 动 1 s 则位移 为 10 cm.(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 nsin sin 90°几何关系 sin ， RR2 h2Rr Ll得 h · rn2 1Ll取 L2.2 m，解得 h2.1 m(1.62.6 m 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 的透明材料制成现3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 R/2.求出射角 .3【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 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，又由在OBC 知sin 32设光线在 C 点的折射角为 ，由折射定律得 sin sin 3由式得30°由几何关系知，光线在球体的 竖直表面上的入射角 (见右图)为 30°，由折射定律得3sin sin 13因此 sin 32解得 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 4 Hz，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 x2sin cm，则下列说法(50t 6)正确的是_A它的振幅为 4 cmB它的周期为 0.02 sC它的初相位是6D它在 1/4 周期内通过的路程可能是 2 cm2(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：在水面上方可以看到一圆形的透光面，求该圆的半径若该单色光在真空中的波长为 0，该光在水中的波长为多少？【解析】 (1)由波速公式 vf，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 2 cm，周期为 0.04 s，初相位是 .6(3)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 sin C ，解得： rrr2 H2 1n Hn2 1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 ，又由于 f ，联立解得： .cv c0 v 0n【答案】(1)负8(2)C (3) Hn2 1 0n45(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_(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，t0 时刻的波形如右图所示，质点振动周期 T0.2 s求：波的振幅 A、波长 、波速 v；画出平衡位置在 x1.5 m 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)由图知：A8 cm 2 m波速 v m/s10 m/sT 20.2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)8 cm,2 m,10 m/s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5_(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_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 t0 时刻的波形图，已知波的传播速度 v2 m/s.试回答下列问题：写出 x0.25 m 处质点的振动函数表达式；求出 x0.25 m 处质点在 04.5 s 内通过的路程及在 t 4.5 s 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)波长 2.0 m，周期 T /v1.0 s，振幅 A5 cm，则 x0.25 m 处质点的振动函数方程为 y5sin (cm)(2t 34)nt/T4.5，则 x0.25 m 质点经 4.5 个周期后的路程 s90 cm，经 4.5 个周期后的位移 y2.5 cm.2【答案】(1)增大不能能增大减小(2)BD (3)y 5sin cm90 cm2.5 cm(2t 34) 27(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 1.2 m 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 L，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)光线由一种介质射向另一种介质时，若这两种介质的折射率不同，则光线_A一定能进入介质中传播B若进入介质中，传播方向一定改变C若进入介质中，传播速度一定改变D不一定能进入介质中传播6(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：波速为多少？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： T12 ，T22Lg，两式 联 立消去 LL Lg有：g .42LT21 T2(2)光线由一种介质射向另一种介质时，如果入射光线垂直于界面，则光线进入介质中后传播方向不变；由 n 可知，若 进入介质中， 传播速度一定改 变( 这两种介质的折射cv率不同) ，当介质的折射率大于介质的折射率，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 中传播，所以 CD 选项正确(3)由图得：4.0 m，T 0.2 s解得 v/T20 m/stT/20.1 s.【答案】(1)g (2)CD (3)20 m/s 0.1 s42LT21 T28(1)如图甲所示为一列沿 x 轴传播的简谐横波在 t0.2 s 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 1 s 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“