《选修3-4》综合检测

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（时间:90分钟满分:100分）【测控导航】考占P八、、题号1.多普勒效应2,62.光的干涉103.振动图象，共振3,74.波动图象4,8,95.振动和波动的综合应用12,166.光的折射，全反射11,17,187.电磁波,相对论1,58.实验：测定玻璃的折射率149.实验：探究单摆周期与摆长的关系1510.实验:用双缝干涉测光的波长13一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分.在每小题给出的选项中，有多个选项正确）.电磁波已广泛运用于很多领域.下列关于电磁波的说法正确的是（ACE）A.电磁波也能产生衍射现象B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同E.机械波、电磁波都满足丫=入£式中三参量依次为波速、波长、频率解析：衍射现象是波特有的现象，故电磁波能发生衍射现象，A正确.遥控器是通过发出的红外线脉冲信号遥控电视机的,B错误.根据多普勒效应,当天体相对地球运动时,我们接收到来自天体的电磁波频率发生变化,根据其变化可判断遥远天体相对地球的运动速度 ,C正确.光在真空中的速度是定值 ,在任何惯性系中测出的数值都相同,D错误.波速的计算公式Y=Xf,对机械波和电磁波通用，E正确..（2016・北京师范大学附属实验中学期中）关于多普勒效应，下列说法正确的是 （AD）产生多普勒效应的原因是观察者听觉频率发生了变化产生多普勒效应的原因是观察者的听力出现了问题甲、乙两列车相向行驶 ,两车均鸣笛 ,且所发出的笛声频率相同,那么乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他听到的乙车笛声频率D.哈勃太空望远镜发现所接收到的来自于遥远星系上的某种原子光谱,与地球上同种原子的光谱相比较 ,光谱中各条谱线的波长均变长（称为哈勃红移）,这说明该星系正在远离我们而去解析:产生多普勒效应的原因不是波源频率发生了变化,而是观察者的位置变化所引起的听觉频率的变化,故选项A正确;产生多普勒效应的原因更不是观察者的听力出现了问题，选项B错误；甲、乙两列车相向行驶,两车均鸣笛 ,且所发出的笛声频率相同,那么乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率高于他听到的乙车笛声频率 ，选项C错误；哈勃太空望远镜发现所接收到的来自于遥远星系上的某种原子光谱 ，与地球上同种原子的光谱相比较，光谱中各条谱线的波长均变长（称为哈勃红移），即频率变小，这说明该星系正在远离我们而去，选项D正确.3.（2016•浙江瑞安质检改编）一水平弹簧振子做简谐运动的振动图象如图所示，已知弹簧的劲度系数为20N/cm,则（ABC）A.图中A点对应的时刻振子所受的回复力大小为 5N,方向指向x轴的负方向B.振子在0.3s和0.9s两个时刻的速度方向相同C.振子在1s时的速度为零D.振子在2s和3s时的加速度最大且相同E.在0〜4s内振子做了1.75次全振动，通过的路程为3.5cm解析：弹簧弹力提供振子做简谐运动的回复力，振子在A点时,F回=kx=20X0.25N=5N,方向指向x轴负方向，选项A正确.振子在0.3s时速度方向为x轴负方向，在0.9s时速度方向为x轴负方向，两个时刻速度方向相同，选项B正确.振子在1s时位于最大位移处，加速度最大，速度为零，选项C正确.振子在2s和3s时分别位于正向和负向最大位移处，加速度大小相等且最大，但方向相反，选项D错误.由图象知，振子振动周期T=2s,振幅A=0.5cm,故4s内振子完成了两次全振动，通过的路程为s=2X4A=4cm,选项E错误.4.一列沿x轴传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图所示，此时质点P恰在波峰，质点Q恰在平衡位置且向上振动.再过0.2s,质点Q第一次到达波峰，则正确的是（ABC）A.波沿x轴正方向传播B.波的传播速度为30m/sC.1s末质点P的位移为零D.质点P的振动位移随时间变化的关系式为 y=0.2sin（2兀t+fmE.0至0.9s时间内P点通过的路程为0.9m解析：由题意质点Q恰在平衡位置且向上振动，则知波沿x轴正方向传播，选项A正确；图示时刻再过0.2s,质点Q第一次到达波峰，则周期T=0.8s,由图读出波长为入=24m,则波速为v==30m/s,选项B正确;t=1s=1.25T,则1s末质点P到达平衡位置，其位移为零，选项C正确；图示时刻质点P的振动位移y=0.2m,根据数学知识可知其振动方程是余弦方程，即y=0.2cos（yt）m=0.2sin（2.5兀t+曰）m,选项D错误;0.9s时间P完成片次全振动,1次全振动通过的路程为0.8m,次全振动通过的路程不是0.1m,选项E错误.5.（2016•河南洛阳期中）以下说法符合爱因斯坦相对论观点的有(CD)在不同的惯性系中,物理规律不一定完全相同光速跟光源、观察者之间的相对运动有关一个物体的质量会随着其运动速度的增大而增大D.物体具有的能量只跟物体的质量和光在真空中的速度有关解析:根据相对论的两个基本假设可知,在不同的惯性系中,物理规律都是相同的,故A错误.爱因斯坦狭义相对论的光速不变原理是 :真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,跟光源、观察者之间的相对运动无关，故B错误；根据爱因斯坦狭义相对论的质速关系，速度越大，质量越大，故C正确；根据爱因斯坦狭义相对论的质速关系，物体具有的能量只跟物体的质量和光在真空中的速度有关 ，故D正确.下列说法正确的是 (ACE)在机场、火车站用来检查旅客行李的透视仪利用的X射线具有较强的透射本领在太阳光的照射下 ,水面上的油膜出现彩色的条纹是光的衍射现象用声呐探测水中暗礁、鱼群的位置利用了声波的反射D.交警向行进中的车辆发出已知频率的超声波进行测速 ，利用了波的干涉E.测量某星球上某种元素发出的光波的频率 ,与地球上该元素静止时发光的频率对照,就可以算出该星球相对我们地球的速度 ,这利用了光的多普勒效应解析:X射线具有较强的透射本领，选项A正确；在太阳光的照射下，水面上的油膜出现彩色的条纹是光的薄膜干涉现象，故选项B错误；超声波的波长极短，几乎沿直线传播，声呐就是利用声波的反射确定水中物体的位置，故选项C正确；超声波测速利用的是多普勒效应，故选项D错误；利用光的多普勒效应可以测定远处星球相对地球的运动情况，故选项E正确.7.（2016•江苏盐城一模改编）如图所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆，其中A,B的摆长相等.当A摆振动的时候，通过张紧的绳子给B,C,D摆施加驱动力，使其余各摆做受迫振动.下列关于B,C,D摆的振动情况判断错误的是（ADE）A.C摆的频率最小B.B,C,D摆的周期相同C.B摆的摆角最大D.B,C,D的摆角相同E.B,C,D三个摆中，质量最小的摆角最大解析:A摆摆动带动其他3个摆做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，故其他各摆的振动周期与频率均跟A摆的相同，选项A错误,B正确.在受迫振动中，当固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象，振幅最大；单摆的周期与摆长和该处的重力加速度有关，与摆球质量无关，故与A摆固有周期（频率）相同的B摆振幅最大，选项C正确,D,E错误.8.如图（甲）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,P是离原点xi=2m的一个介质质点,Q是离原点X2=4m的一个介质质点，此时离原点X3=6m的介质质点刚刚要开始振动.图（乙）是该简谐波传播方向上的某一质点的振动图象（计时起点相同）.由此可知（BDE）【甲） ⑸A.这列波的波长入=2m.图（乙）可能是图（甲）中质点Q的振动图象C.这列波的传播速度v=3m/sD.这列波的波源起振方向向下E.位于x=10m处的质点将于t=2s时起振解析：由题图（甲）读出波长入=4m,由题图（乙）读出周期T=2s,则波速v==2m/s,A,C错误；由题图（乙）看出,t=0时亥ij,质点经过平衡位置向上运动，而题图（甲）中,Q点也经过平衡位置向上运动,B正确;波源的起振方向与X3=6m的质点t=0时刻的振动方向相同，简谐横波沿x轴正方向传播，则知X3=6m的质点在t=0时刻的振动方向向下，则波源的起振方向向下，D正确.位于x=10m处的质点与X3=6m处的质点间的距离s=4m,故振动传播到x=10m处所用时间t弋=2s,选项E正确..（2016•陕西实验中学模拟）如图所示，两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x=-0.2m和x=1.2m处,两列波的速度均为v=0.2m/s,两波源的振幅均为A=2cm.图示为t=0时刻两列波的图象（传播方向如图所示），此时平衡位置处于x=0.2m和x=0.8m的P,Q两质点刚开始振动.质点M的平衡位置处于x=0.5m处,关于各质点运动情况下列判断正确的是（ACD）A.质点P的起振方向沿y轴负方向B.t=1.5s时刻，质点P运动到M点C.t=1.5s时刻，质点M开始振动D.t=3s时亥ij,质点M的位移为4cm解析：根据波的传播方向和质点的振动方向的关系，由上下坡法，确定质点P和Q的起振方向均沿y轴负方向,A正确；波的传播是振动形式的传播，质点本身不随波迁移，只在自己的平衡位置附近振动，B错误；由图可知，两列波的波长均为入=0.4m,所以T==2s,t=1.5s=T时,M点刚好起振，C正确;t=3s时，质点M已振动了灯,到达波峰的位置，根据波的叠加原理，此时M的位移为4cm,D正确..（2016•顺义一模改编）两种单色光束a,b分别照射在同一套双缝干涉演示实验装置上，得到的干涉图样分别如图（a）,（b）所示，则(ABE)A.调试该实验装置时,要注意使单缝与双缝相互平行B.a光的波长大于b光的波长C.a光的频率大于b光的频率D.a光在真空中的速度大于b光在真空中的速度E.同一种介质对a光的折射率小于对b光的折射率解析：双缝干涉实验中，单缝和双缝必须平行，否则将无法获得相干光源而看不到干涉条纹，A正确.由图知,a光产生的干涉条纹间距大于b光产生的，根据双缝干涉条纹间距公式△y=入知,a光的波长大于b光的波长,B正确.入a＞入b,由c=1f知,a光的频率小于b光的频率,C错误.在真空中所有色光的速度都相等，D错误.a光的频率小于b光的频率，故在同一介质中a光的传播速度大于b光，由n=知，同一介质对a光的折射率小于对b光的折射率，E正确..如图(甲)所示，在平静的水面下有一个点光源 S,它发出的是两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为由ab两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a光的颜色[如图(乙)].则以下说法中正确的是(ACE)O-jt的单色光区域彘光区域W) (ZJA.b光的频率比a光大B.水对a光的折射率比b光大C.a光在水中的传播速度比b光大D.在同一装置的杨氏双缝干涉实验中,a光的干涉条纹比b光窄E.在水面上方观察光源S,光源发出b光时像点的位置比发出a光时更靠近水面解析：由a光的照射面积大，可知a光的临界角大，根据sinC=*知a光的折射率小，频率小，波长大,A正确,B错误.根据n=可知,a光在水中的传播速度大，C正确.根据双缝干涉条纹间距公式△y=入知,a光的干涉条纹比b光宽,D错误.b光从水中射向空气时偏折程度更大，故像点位置更高，E正确..一列简谐横波沿直线由A向B传播，相距10.5m的A,B两处的质点振动图象如图a,b所示，则（ACE）A.该波的振幅一定是10cmB.该波的波长可能是14mC.该波的波速可能是10.5m/sD.该波由A传播到B可能历时7sE.该波由A传播到B可能历时9s解析：该波的振幅一定是10cm,选项A正确；由于波由A向B传播，由振动图线可知nX+1=10.5m,(n=0,1,2,…)，故波长不可能是14m,选项B错误；波的速度v==＜二m/s=^m/s,(n=0,1,2,…)，当n=0时，v=10.5m/s,选项C正确；该波由A传播到B的时间为t=*=^怪s=(4n+1)4rt+ls,(n=0,1,2,…)，故该波由A传播到B不可能历时7s,可能为9s,选项D错误,E正确.二、非选择题(共52分)13.(5分)(1)如图(甲)所示是用双缝干涉测量光波波长的实验设备示意图，图中①是光源、②是滤光片、③是单缝、④是双缝、⑤是光屏下列操作能增大光屏上相邻两亮条纹之间距离的是.A.增大③和④之间的距离B.增大④和⑤之间的距离C.将绿色滤光片改成红色滤光片D.增大双缝之间的距离(2)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹，读出手轮的读数如图(乙)所示.继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹，读出手轮的读数如图(丙)所示.则相邻两亮条纹的间距是_mm(吉果保留三位有效数字).⑶在(2)前提下，如果已经量得双缝的间距是0.30mm,双缝和光屏之间的距离是900mm则待测光的波长是m.(结果保留三位有效数字)解析:(1)由△y="知相邻两亮条纹之间的距离与单缝和双缝之间的距离无关,A错误；增大④和⑤之间的距离即是增大l,Ay增大,B正确;红光的波长大于绿光的波长，将绿色滤光片改成红色滤光片可以增大相邻两条纹间距，C正确；增大双缝之间的距离，Ay减小,D错误.(2)(乙)图读数是0.045mm,(丙)图读数是14.535mm,它们的差值是14.490mm,所以相邻两亮条纹间距是△丫=上了mm=1.61mm.(3)待测光波长入上5.37X10-7m.答案：(1)BC(2)1.61(3)5.37X10-7评分标准：(1)问1分,(2)问2分,(3)2分.14.(6分)(2016•北京模拟)如图(甲)所示，在测量玻璃折射率的实验中,两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜，并确定AB和AC界面的位置.然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针R和巳再从棱镜的右侧观察R和P2的像.

（1）此后正确的操作步骤是.（选填选项前的字母）A.插上大头针P3,使P3挡住P2的像B.插上大头针R,使R挡住Pi,P2的像C.插上大头针P4,使P4挡住R的像D.插上大头针P4,使P4挡住R和R,P2的像（2）正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3,P4的位置（图中已标出）.为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线，如图（乙）、（丙）所示.在两图中能够仅通过测量ED,FG的长度便可正确计算出折射率的是图［选填“（乙）”或“（丙）”］,所测玻璃折射率的表达式n=（用代表线段长度的字母ED,FG表示）.亿） 画亿） 画解析：（1）此后正确的操作步骤是：插上大头针P3,使P3挡住Pl,P2的像；插上大头针R,使P4挡住P3和Pi,P2的像，故选BD.（2）能够仅通过测量ED,FG的长度便可正确计算出折射率的是图（丙）,因为n…二二］答案:(1)BD 答案:(1)BD (2)(丙)空Ft7评分标准：每空2分.15.(6分)在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中：(1)需要测量悬线长度，现用最小分度为1mm勺米尺测量，图中箭头所指位置是拉直的悬线两端在米尺上相对应的位置，测得悬线长度为mm.1 47JnlllMll）《UILU山KJ山11山，UJ山LIL111山UJ1(2)一组同学进一步做“用单摆测定重力加速度”的实验，讨论时有同学提出以下几点建议，其中对提高测量结果精确度有利的是.A.适当加长摆线B.质量相同、体积不同的摆球，选用体积较大的C.单摆偏离平衡位置的角度不能太大D.当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期解析：(1)悬线长度为987.0mm;(2)加大摆长可以减小测量摆长的相对误差，选项A正确；选用体积小质量大的小球可减小空气的阻力，选项B错误；单摆偏离平衡位置的角度不能太大，否则就不是简谐运动，选项C正确；经过一次全振动后停止计时，这样会增加测量周期的误差，至少要测量30〜50次全振动的时间计算周期，选项D错误.答案:(1)987.0 (2)AC评分标准：每空3分..（10分）一列简谐横波沿x轴正方向传播，如图（甲）所示为波传播到x=5m的M点时的波形图，图（乙）是位于x=3m的质点N从止匕时亥U开始计时的振动图象,Q是位于x=10m处的质点，求：（1）波由M点传到Q点所用的时间；（2）波由M点传到Q点的过程中，x=4m处的质点通过的路程.解析:（1）由题图（甲）可以看出波长入=4m,由题图（乙）可以看出周期TOC\o"1-5"\h\zT=4s, （2 分）所以波速v==1m/s. （2 分）波由M点传到Q点所用的时间t=3=5s.（3 分）（2）t=5s 内质点通过的路程s=5A=25cm.（3分）答案:（1）5s（2）25cm.（12分）（2016•山东潍坊模拟）如图所示，透明半圆柱体折射率为n=2,半径为R,长为L.平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，部分柱面有光线射出.求该部分柱面的面积S.解析：半圆柱体的横截面如图所示.OO'为半径.设从A点入射的光线在B点处恰好满足全反射条件，则

sinC=—①（3分）sinC=—①（3分）式①中,C为全反射临界角.由几何关系得/OBAWBOO=C,S===2兀RLX2,解得S=RL.②（2分）③（2②（2分）③（2分）④（3分）⑤（2分）.（13分）图示是一透明的圆柱体的横截面，其半径R=2cm,折射率nr昆真空中一束光线沿平行于直径AB的方向从D点射入该透明体,折射光线恰好通过B点.已知真空中光速c=3.0x108m/s,求：（1）光在透明体中的传播速度v；⑵入射点D与AB间的距离d.解析：（1）v=.=' m/s

=1.73X108m/s.(5分）(2)由图知i=2r.再由折射定律n=-(2分）2cosr=n,(2分）故cosr=y,r=30 ,i=60(2分）由几何知识得d=Rsini=♦/.-cm. (2分）答案:（1）1.73X108m/s（2）超cm【备用题组】所示,t=0.2s（小于一（C所示,t=0.2s（小于一（C）A.波一定向右传播B.波的周期T=0.05sC.波的传播速度可能为个周期）时刻的波形如图中的虚线所7K，则什次BU?6L2\^L»\^/24X*90m/s1.（2016•福建龙岩模拟）一列简谐横波，t=0时刻的波形如图中实线D.0〜0.2s内质点P通过的路程为一个振幅解析：此波可能向右传播，也可能向左传播，选项A错误；因T>0.2s,则若向右传播，则==0.2s,T=0.8s,止匕时v=磋m/s=30m/s;若向左传播，则三二0.2s,则丁嗓s,此时v==rm/s=90m/s,则选项B错误,C在正确；若T=0.8s,则0.2s=；，因P点在横轴上方向上振动，则0.2s内通过的路程小于一个振幅；若T招s,则0.2s二景因P点在横轴上方向下振动，则0.2s内通过的路程大于一个振幅，选项D错误.2.如图所示，为一个均匀透明介质球，球心位于。点，半径为R.一束单色光从真空中沿DC方向平行于直径AO期到介质球上的C点,DC与AB的距离H^R.若该光束射入球体经一次反射后由E点（图中未标出）再次折射回真空中，此时的出射光线刚好与入射光线平行，已知光在真空中的速度为c,则（C）A.介质球的折射率为n=3B.若增大入射光的频率，则该出射光线仍与入射光线平行C.光束从C点射入到从B点射出所经历的总时间为号D.若介质球的折射率增大，则该出射光线仍与入射光线平行解析：作出光路如图所示.光线经反射后到介质与空气的界面时,由几何关系和折射定律得i'=r,r'=i,折射光线EQ与入射光线DC平行,则/COA=i，则sini=^=^,i=60°,由图可知i=2r,则折射角r=30故球的折射率为na鼻=国,所以A项错误;若增大入射光的频率siimrslh3D球对该光的折射率增大，角度发生变化，出射光线不会与原来光线平行，所以B项错误；光从C点射入到射出通过的路程s=4Rcos30光在介质中传播速度v=,则该光从C射入到射出的总时间t=£=1生1岂丹,所以C项正确；若介质球的折射率增大，则折射角发生变化，由几何关系知出射光线与原来方向不平行，所