高中物理 本册综合能力检测A测试题 新人教版选修3-4

本册综合能力检测(A)本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分100分，时间90分钟．第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．假设地面上有一火车以接近光速的速度运行，车内站立着一个中等身材的人，站在路旁边的人观察车里的人观察的结果是()A．这个人是一个矮胖子B．这个人是一个瘦高个子C．这个人矮但不胖D．这个人瘦但不高答案：D解析：人是站着的，路旁的人观察到的车内的人沿车运动的方向上的长度(决定胖瘦)变短了，所以人变瘦．但人在垂直于车运动方向上的长度(决定身高)不变．2．一质点做简谐运动，则下列说法中正确的是()A．若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值B．质点通过平衡位置时，速度为零，加速度最大C．质点每次通过平衡位置时，加速度不一定相同，速度也不一定相同D．质点每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同答案：D解析：本题考查简谐运动的基本运动特征．如图所示，设质点在A、B之间振动，0点是它的平衡位置，并设向右为正，在质点由0向A运动过程中，质点的位移是以平衡位置0为起点的，故其位移为负值；而质点向左运动，速度方向与规定的正方向相反，速度也为负值．质点在通过平衡位置时，位移为零，回复力为零，加速度为零，但速度最大．振子通过平衡位置时，速度方向可正可负，由F＝－kx知，x相同，F相同，再由F＝ma知，a相同，但振子在该点的速度方向可能向左也可能向右．3．(·泉州七中高二检测)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，对此现象正确的解释是()A．同海市唇楼具有相同的原理，是由于光的全反射造成的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，发生全反射答案：D4．如图所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图所示的同心内疏外密的圆环状条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是()A．干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的B．干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的C．干涉条纹不等间距是由于透镜表面是曲面D．干涉条纹不等间距是由于平板玻璃不平造成的答案：AC解析：牛顿环实验实际是薄膜干涉实验，其膜是指平板玻璃以上，凸透镜下表面之下这部分空气膜，A对、B错，干涉条纹不等间距是由于透镜表面是曲面，而不是直平面，因而空气膜厚度变化不均匀，C对、D错．5．(·东北三省高三联考)如图所示，在均匀介质中的一条直线上的两个振源A、B相距6m，振动频率相等．t0＝0时刻A、B开始振动，且都只振动一个周期，振幅相等，A的振动图象为甲，B的为乙．若由A向右传播的机械波与由B向左传播的机械波在t1＝0.3s时恰好相遇，则下列判断正确的是()A．两列波在A、B间的传播速度大小均为10m/sB．两列波的波长都是4mC．在两列波相遇过程中，中点C为振动加强点D．t2＝0.5s时刻B点经过平衡位置且振动方向向下答案：A解析：由题意v＝eq\f(x,t)＝10m/s，A对；T＝2s，λ＝vT＝2m，B错；中点以及B点到两波源的距离都是半波长的奇数倍，因两波源是反相位的，所以振动减弱，CD错．选A.6．(·台湾自然)如图所示的长直光纤，柱芯为玻璃，外层以折射率较玻璃为低的介质包覆．若光线自光纤左端进入，与中心轴的夹角为θ，则下列有关此光线传递方式的叙述，何者正确？()A．不论θ为何，光线都不会发生全反射B．不论θ为何，光线都会发生全反射C．θ够小时，光线才会发生全反射D．θ够大时，光线才会发生全反射答案：C解析：发生全反射的条件之一是入射角i要大于临界角C，即光线传播到光纤侧面时的入射角i应满足i＝90°－θ≥C，θ≤90°－C，故选C项．7．一列横波在t＝0时刻的波形如图中实线所示，在t＝1s时刻的波形如图中虚线所示，由此可以判定此波的()A．波长一定是4cmB．周期一定是4sC．振幅一定是2cmD．传播速度一定是1cm/s答案：AC解析：由图象可直接得出该波的波长λ＝4cm，振幅为2cm，故A、C正确，但本题中未说明波的传播方向，如波沿x轴正方向传播，传播时间t＝(n＋eq\f(1,4))T，又因t＝1s，所以T＝eq\f(4,4n＋1)(n＝0,1,2,3…)；波速v＝eq\f(λ,T)＝4n＋1(n＝0,1,2,3…)；若波沿x轴负向传播，传播时间t＝(n＋eq\f(3,4))T，又因t＝1s，所以T＝eq\f(4,4n＋3)，波速v＝eq\f(λ,T)＝4n＋3(n＝0,1,2,3…)，由以上分析可看出，波速和周期都不是定值，故B、D错，所以本题正确答案为A、C8．(·陕西渭南市高三检测)如图所示，两束单色光a、b从水面下射向A点，光线经折射后合成一束光c，则下列说法正确的是()A．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距B．用a、b光分别做单缝衍射实验时它们的衍射条纹宽度都是均匀的C．在水中a光的速度比b光的速度小D．在水中a光的临界角大于b光的临界角答案：AD解析：本题考查了光的折射、衍射、全反射等知识．由图中折射图象可以看出，a光的折射率小于b光的折射率，所以a光的波长大于b光的波长，由此得到a光的干涉条纹间距大于b光条纹间距，A对；单缝衍射条纹宽度都不均匀，B错；a光的折射率小，波长长，波速大，全反射的临界角小，C错，D对．本题难度中等．9．(·浙江温州高二联考)图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图象．从该时刻起()A．经过0.35s，质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离B．经过0.25s，质点Q的加速度大于质点P的加速度C．经过0.15s，波沿x轴的正方向传播了3mD．经过0.1s，质点Q的运动方向沿y轴正方向答案：AC解析：由甲图知λ＝4m，由乙图知T＝0.2s，经0.35s质点P在波峰处故可判A正确；经0.25s质点P处于波谷处故可判B错误；经0.15s波沿x轴正向传播了vt＝eq\f(λ,T)t＝3m，故C正确；经0.1s时质点Q的运动方向沿y轴负方向故D错误．10．一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离．在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是()A．红光以30°的入射角入射B．红光以45°的入射角入射C．紫光以30°的入射角入射D．紫光以45°的入射角入射答案：D解析：据题意画光路图如图所示．据几何关系有：x＝dsin(θ1－θ2)/cosθ2①当光的颜色不变，即n不变时，θ1变大则θ2相应变大由n＝sinθ1/sinθ2知(θ1－θ2)也变大，所以sin(θ1－θ2)变大，cosθ2减小，x变大，即A、B选项中B比A大；C、D选项中D比C大．所以只可能从B、D中选．将公式①变形可得：x＝dsinθ1－dtanθ2cosθ1B、D选项相比，θ1相同，折射率n变大，由折射定律n＝sinθ1/sinθ2知θ2变小，则tanθ2变小，x变大，即当入射角相同时，x随折射率n的变大而变大，即D选项比B选项大．第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(共4小题，每小题5分，共20分．把答案直接填在横线上)11．(·江苏南通市高三检测)(1)下列说法中正确的是________．A．照相机、摄影机镜头表面涂有增透膜，利用了光的干涉原理B．光照射遮挡物形成的影轮廓模糊，是光的衍射现象C．太阳光是偏振光D．为了有效地发射电磁波，应该采用长波发射(2)甲、乙两人站在地面上时的身高都是L0，甲、乙分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为光速)的飞船同向运动，如图所示．此时乙观察到甲的身高L________L0；若甲向乙挥手，动作时间为t0，乙观察到甲动作时间为t1，则t1________t0(均选填“>”“＝”或“<”)．答案：(1)AB(2)＝；>解析：(1)太阳光是自然光，C错误；为了有效地发射电磁波，要满足的条件是：①足够高的频率；②振荡电路中的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，应该采用频率较高的中短波、微波发射，D错误．(2)因飞船速度方向水平，在竖直方向无相对论效应，所以此时乙观察到甲的身高L＝L0，甲看自己挥手，是以自己为参考系，是不动的，乙看甲挥手，甲在做相对运动，所以t1大于t0.12．某实验小组拟用如题图1所示装置研究滑块的运动.实验器材有滑块、钩码、纸带、米尺、带滑轮的木板，以及由漏斗和细线组成的单摆等．实验中，滑块在钩码作用下拖动纸带做匀加速直线运动，同时单摆垂直于纸带运动方向摆动，漏斗漏出的有色液体在纸带上留下的痕迹记录了漏斗在不同时刻的位置．①在题图2中，从________纸带可看出滑块的加速度和速度方向一致．②用该方法测量滑块加速度的误差主要来源有：________、________(写出2个即可)．答案：①B②摆长测量、漏斗重心变化、液体痕迹偏粗、阻力变化……13．一列沿着x轴正方向传播的横波，在t＝0时刻的波形如图甲所示．图甲中某质点的振动图象如图乙所示．质点N的振幅是________m，振动周期为________s，图乙表示质点________(从质点K、L、M、N中选填)的振动图象．该波的波速为________m/s.答案：0.84L0.5解析：由图可知，振幅为0.8m，由图乙可知，振动周期T＝4s.由图乙可知该质点在t＝0时，正由平衡位置向y轴正方向振动，故它表示质点L的振动图象．由λ＝vT可得，v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(2,4)m/s＝0.5m/s.14．(·海口市高考调研)年诺贝尔物理奖获得者高锟被称为光导纤维之父．光纤由折射率为n1的内芯和折射率为n2的包层构成，则n1________n2(填“>”“<”或“＝”)．若光导纤维长度为L，光以入射角θ射到内芯与包层的界面上，如图所示，已知光在真空中传播的速度为c，则光在内芯中传播的速度为________，光信号从光导纤维的一端传播到另一端所需时间为________．答案：>；eq\f(c,n)；eq\f(Ln1,csinθ)解析：本题以光导纤维为载体考查折射率的定义及全反射相关知识的应用．发生全反射条件之一为光由光密介质进入光疏介质，可知n1>n2，由n2＝eq\f(c,v)⇒v＝eq\f(c,n1)，光信号从光导纤维的一端到另一端所走过的路程为(n为发生全反射的次数，Δx为每次发生全反射时几何三角形底边的长度)：s＝eq\f(nΔx,sinθ)＝eq\f(L,sinθ)得出：t＝eq\f(s,v)＝eq\f(Ln1,csinθ).三、论述·计算题(共5小题，共40分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15．(6分)(·山东潍坊高二检测)如图是单摆振动时摆球位移随时间变化的图象(取重力加速度g＝π2m/s2)．(1)求单摆的摆长l；(2)估算单摆偏离竖直方向的最大角度(单位用弧度表示)．答案：(1)1m(2)0.05rad解析：(1)根据周期公式有T＝2πeq\r(\f(l,g))由图象可知单摆周期T＝2s解得l＝1m(2)单摆振动时偏离竖直方向的最大角度θ≈eq\f(A,l)解得θ≈0.05rad.16．(6分)(·山东)一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，如图为过轴线的截面图，调整入射角α，使光线恰好在水和空气的界面上发生全反射．已知水的折射率为eq\f(4,3)，求sinα的值．答案：eq\f(\r(7),3)解析：当光线在水面发生全反射时，有sinC＝eq\f(1,n)①当光线从左侧射入时，由折射定律eq\f(sinα,sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)－C)))＝n②联立①②式，代入数据可得sinα＝eq\f(\r(7),3)③17．(8分)(·山东青岛高三模拟)如图甲所示是一列沿＋x方向传播的简谐横波在t＝0时的波形图，已知波速v＝2m/s，质点PQ相距3.2m.求：(1)在图乙中画出质点Q的振动图象(至少画出一个周期)；(2)从t＝0到Q点第二次振动到波谷的这段时间内质点P通过的路程．答案：(1)如图所示(2)0.22m解析：(1)图象如图所示(2)从t＝0到Q点第二次到达波谷所需时间t＝eq\f(Δx,v)＋T＝eq\f(3.6－0.8,2)s＋0.8s＝2.2s(或由Q点的振动图象得Q点在t＝2.2s时第二次达到波谷)在这2.2s内P质点经历eq\f(t,T)＝eq\f(2.2,0.8)＝2eq\f(3,4)因而通过的路程为s＝eq\f(t,T)×4A＝22cm＝0.22m.18．(10分)麦克斯韦在1865年发表的《电磁场的动力学理论》一文中提出了电、磁现象与光的内在联系及统一性，即光是电磁波．(1)一单色光波在折射率为1.5的介质中传播，某时刻电场横波图象如图1所示，求该光波的频率．(2)图2表示两面平行玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上，a、b是其中的两条平行光线．光线a在玻璃砖中的光路已给出．画出光线b从玻璃砖中首次出射的光路图，并标出出射光线与界面法线夹角的度数．答案：(1)5×1014Hz(2)如图所示解析：设光在介质中的传播速度为v，波长为λ，频率为f，则f＝eq\f(v,λ)①v＝eq\f(c,n)②联立①②式得f＝eq\f(c,nλ)③从波形图上读出波长λ＝4×10－7m，代入数据解得f＝5×1014Hz(2)光路如图所示19．(10分)一艘潜艇位于海面下深H处，由该处至海面，各层海水的温度不同．为了简化，可把海水分成三个温度不同的等温层，每层的厚度为H/3.因为声音在海水中的传播速度与温度有关，顶层海水中的声速为v1，中层海水中的声速为v2，底层海水中的声速为v3，且v1<v2<v3.今在海面上有一艘探测船，用位于海面处的海水中的声音探测器探测该潜艇的位置，如图所示．若探测器测得来自潜艇的声音是沿着与水平面成θ角的方向到达