人教版高中物理选修3-4：模块综合试题及答案3

1、高中物理学习材料金戈铁骑整理制作高中物理选修34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 .v/cm(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

2、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)A . 0.4cC. 0.9cB. 0.5cD. 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=8 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t=9 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

3、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= 11 cm的圆形范围内，水面上的运动员手到脚的长度l= 10 cm.若已知水的折射率n= 3,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)从图上能得出质点振动的周期;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判断出 t=8 s时质点振动沿y轴正方向，波经过 8 s传到B点，BR,运动员的实际长度为L由折射定律nsin a= sin 90几何关系sinjR2+h2 2得 h=n2 1 %取 L

4、 = 2.2 m,解得 h = 2.1【答案】 (1)D (2)4正m(1.62.6 m者B算对).103. (1)下列关于简谐运动和简谐机械波的说法正确的是 分).(填入选项前的字母，有填错的不得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.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,知入射光线与桌面的距离为 V3 R/2.求出射角现

5、有一束位于过球如上图所示.已【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a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 a=中设光线在C点的折射角为 &由折射定律得sin asin 3=乖由式得 3= 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3°。，由折射定律得需木3因此sin 0= 32解得0= 60°.【答案】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

6、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.H v/cm(2)做简谐运动的物体，其位移随时间的变化规律为x=2sin,0Tt+6jcm,则下列说法正确的是A .它的振幅为4 cmB.它的周期为 0.02 s一、兀C.它的初相位是6D.它在1/4周期内通过的路程可能是2&cm(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：st I I I ! I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？【

7、解析】(1)由波速公式v=3f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6r 1(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,如图所不，由于 sin C= 2 2=r + H n解得：r=Hn 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 = ?= v',联立解得： 甘.v另 入n【答案】 负8 (2)C (3)pH "Vn2 1n5. (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

8、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8. “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

9、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 = 0.2 s.求:波的振幅A、波长入波速v;画出平衡位置在 x= 1.5 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 光发星全反射.(3)由图知：A=8 cm 入=2 m、 入 2波速 v= T=02 m/s = 10

10、 m/s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/s0.1 0.2：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 .A.在界面ab入射角大

11、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= 2 m/s.试回答下列问题：1.5 fZ.il 2.5 3./写出x= 0.25 m处质点的振动函数表达式；求出x= 0.25 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

12、射，故选项 D正确，C错误.(3)波长 壮2.0 m,周期T="v=1.0 s,振幅A=5 cm ,则x= 0.25 m处质点的振动函数方程为y=5sin3兀、I2 疝 + 7 ,(cm)n = t/T=4.5,则x= 0.25 m质点经4.5个周期后的路程 cm.【答案】 增大不能能增大减小(2)BD(3)y=5sin?疝+乎 c cm 90 cm 2.5戏7. (1)某同学课余时间在家里想根据“用单摆测重力加速度”s= 90 cm,经4.5个周期后的位移 y= 2.5早cm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

13、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Ti.然后将细线缩短，用刻度尺量出缩短的长度为AL,测出这种情况下单摆的周期为 丁2.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n时，若这两种介质的折射率不同，则光线 . a . 一定能进入介质n中传播B.若进入介质n中，传播方向一定改变C.若进入介质n中，传播速度一定改变D.不一定能进入介质n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，

14、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：Ti=2rJA，丁2=2R，、，两式联立消去L24兀从丁2T2.T1 T2(2)光线由一种介质I射向另一种介质n时，如果入射光线垂直于界面，则光线进入介质n中后传播方向不变；由n=c可知，若进入介质 n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n的折射率，且入射角大于或等于临界角时, 所以cd选项正确.(3)由图得：入=4.0 m, T=0.2 s解得 v= ?/T=20 m/st=T/2=0.1 s.-4

15、2AL【答案】。为二三 (2)CD (3)20 m/s8. (1)如图甲所示为一列沿 x轴传播的简谐横波在则发生全反射，光线就不能进入介质 0.1 sn中传播,t= 0.2 s时刻的波形图，乙图是这列波中某质点的振甲动图象，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1 r/cm0.6乙(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

16、，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C等于83X 10(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 m/s)求：光线在棱镜中传播速度大小为多少？在图中完成光线进入透明材料到射出的光路图.【解析】(1)波动图象知波长4 m ,由振动图象知T = 0.4 s,所以v= ；4m= 10 m/s.B在1 s之T 0.4 s1内通过的路程为 04X 4A=2.5X4 X 0.