高中物理選修3-4綜合測試題

選修3－4綜合測試題本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分．滿分100分，考試時間90分鐘．第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項符合題目要求，有些小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1．大氣中空氣層的密度是隨著高度的增加而減小的，從大氣層外射來一束陽光，如圖所示的四幅圖中，能粗略表示這束陽光射到地面的路徑的是()[答案]B[解析]大氣層外相對大氣層來說是光疏介質(zhì)，光由光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)中，入射角大于折射角，但折射角不行能等于零，故B項正確．2．以下關(guān)于光的說法正確的是()A．光纖通信是利用了全反射的原理B．無色肥皂液吹出的肥皂泡呈彩色是由于光照耀時發(fā)生了薄膜干涉C．人們瞇起眼睛看燈絲時看到的彩色條紋是光的洐射圖樣D．麥克斯韋提出光是一種電磁波并通過試驗證明了電磁波的存在[答案]ABC[解析]由全反射，薄膜干涉和光的衍射的基本原理可知A、B、C正確；麥克斯韋提出光是一種電磁波，赫茲通過試驗證明了電磁波的存在，故D錯誤．3．如圖所示，S1、S2是兩個周期為T的相干波源，它們振動同步且振幅相同，實線和虛線分別表示波的波峰和波谷，關(guān)于圖中所標(biāo)的a、b、c、d四點，下列說法中正確的是()A．圖示時刻質(zhì)點a的位移為零B．質(zhì)點b和c振動都最強C．質(zhì)點d振動最弱D．再過eq\f(T,2)后b點振動減弱[答案]AB[解析]圖示時質(zhì)點a處是波峰與波谷相遇，兩列波引起的位移正負疊加的結(jié)果是總位移為零，A正確，質(zhì)點b是波峰與波峰相遇，c點是波谷與波谷相遇，振動都增加，振幅最大，振幅是一列波振幅的兩倍，振動最強，B正確．振動增加點意味著振幅最大，與位移改變無關(guān)，且總是振動增加的，再過eq\f(T,2)后b點振動位移改變，振幅不變，D不正確．質(zhì)點d處于振動加強區(qū)域，振幅最大，C不正確．4．關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法中正確的是()A．恒定的電場能夠產(chǎn)生電磁波B．電磁波既有縱波，又有橫波C．電磁波從空氣進入水中時，其波長變長了D．雷達用的是微波，是由于微波傳播的直線性好，有利于測定物體的位置[答案]D[解析]由麥克斯韋電磁場理論可知，周期性改變的電場(磁場)才能產(chǎn)生電磁波，恒定的電場不能產(chǎn)生電磁波，A錯；電磁波的傳播方向與E、B兩個振動矢量的方向均垂直，是橫波，B錯；電磁波由空氣進入水中傳播時，速度變小，波長變短了，C錯誤；電磁波遇到障礙物要發(fā)生反射，雷達就是利用電磁波的這個特征工作的，故所用的電磁波傳播的直線性要好，而微波就具有這樣的特點，D正確．5．(2011·合肥模擬)下列有關(guān)光現(xiàn)象的說法正確的是()A．在安靜的湖面上能看到岸邊樹的清楚倒影，是發(fā)生了光的全反射原因B．玻璃中的氣泡看起來特殊光明，是發(fā)生了光的全反射原因C．障礙物的尺寸比光的波長大得多時，不會發(fā)生衍射現(xiàn)象D．在光的雙縫干涉試驗中，把入射光由紅光改為藍光，條紋間距將變寬[答案]B[解析]本題考查光的各種現(xiàn)象和有關(guān)特性的問題．因為水中倒影的原理事實上是平面鏡成像，故選項A錯誤；水中或玻璃中的氣泡，看起來特殊光明，是自然界里常見的全反射現(xiàn)象，是由于一部分射到氣泡界面上的光發(fā)生了全反射的原因，所以選項B正確；光的衍射形成明顯的衍射條紋的條件是：孔或者障礙物的尺寸比波長小或者與波長相差不多，但事實上光波的波長很小，例如紅光的波長只有幾百納米，縫的寬度大約是紅光波長的上千倍卻在屏上形成了衍射條紋，故選項C錯誤；由光的雙縫干涉條紋間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ，把紅光改為藍光時，波長變短，故條紋間距變窄，所以選項D不對．6．(2011·北京西城模擬)振源A帶動細繩上各點上下做簡諧運動，t＝0時刻繩上形成的波形如圖所示．規(guī)定繩上質(zhì)點向上運動的方向為x軸的正方向，則P點的振動圖象是()[答案]B[解析]本題考查波動與振動相結(jié)合的問題．由t＝0時刻繩上形成的波形可知該列簡諧橫波剛傳到P點處于平衡位置，由“上下坡”法可知，P處上坡，所以起振方向向下，B正確．7．(2011·臨川模擬)如圖所示，水下光源S向水面A點放射一束光線，折射光線分別為a、b兩束．則()A．在水中a光的速度與b光的一樣大B．a(chǎn)、b兩束光相比較，在真空中a光的波長較長C．若保持入射點A位置不變，將入射光線順時針旋轉(zhuǎn)，從水面上方視察，a光先消逝D．用同一雙縫干涉試驗裝置分別用a、b光做試驗，a光干涉相鄰條紋間距小于b光干涉相鄰條紋間距[答案]B[解析]由圖可知，折射率na<nb，又由n＝eq\f(c,v)可知，va>vb，選項A錯；又知兩束光線頻率νa<νb，由λ＝eq\f(c,ν)知；λa>λb，用同一雙縫干涉試驗裝置分別用a、b光做試驗，a光干涉相鄰條紋間距將大于b光干涉相鄰條紋間距，所以選項B正確，D錯誤；由折射率關(guān)系可知發(fā)生全反射時b光束的臨界角比較小，因此若保持入射點A位置不變，將入射光線順時針旋轉(zhuǎn)，從水面上方視察，應(yīng)當(dāng)是b光先消逝，選項C錯誤．8．(2011·溫州模擬)圖示為一列在勻稱介質(zhì)中傳播的簡諧橫波在某時刻的波形圖，波速為2m/s，此時P點振動方向沿y軸負方向，則()A．該波傳播的方向沿x軸正方向B．P點的振幅比Q點的小C．經(jīng)過Δt＝4s，質(zhì)點P將向右移動8mD．經(jīng)過Δt＝4s，質(zhì)點Q通過的路程是0.4m[答案]AD[解析]由P點振動方向沿y軸負方向可推斷該波傳播的方向沿x軸正方向，選項A正確；勻稱介質(zhì)中傳播的簡諧橫波各質(zhì)點振幅相同，因此選項B錯誤；各質(zhì)點只在自己的平衡位置旁邊振動，并沒有隨波移動，而且Δt＝4s＝2T，路程s＝8A＝0.4m9．在完全透亮的水下某深處，放一點光源，在水面上可見到一個圓形的透光圓面，若透光圓面的半徑勻速增大，則光源正()A．加速上長 B．加速下降C．勻速上升 D．勻速下降[答案]D[解析]所形成的透光圓面是由于全反射造成的，如圖所示，圓面的邊緣處是光發(fā)生全反射的位置，即i＝C.若光源向上移動，只能導(dǎo)致透光圓面越來越小．所以光源只能向下移動．如圖所示，取時間t，則透光圓面半徑的擴大量為s＝vt.由幾何學(xué)問可得：h＝scosC＝vtcosC設(shè)這段時間內(nèi)，光源下移的距離為L，由幾何關(guān)系可知：L＝eq\f(h,sinC)＝vtcotC由上面的表達式可知：vcotC為定值，L與t成正比例關(guān)系，滿意勻速運動條件，所以，光源向下勻速運動．10．(2011·北京東城模擬)圖甲表示一列簡諧橫波在t＝20s時的波形圖，圖乙是該列波中的質(zhì)點P的振動圖象，由圖甲、乙中所供應(yīng)的信息可知這列波的傳播速度v以及傳播方向分別是()A．v＝25cm/s，向左傳播B．v＝50cm/s，向左傳播C．v＝25cm/s，向右傳播D．v＝50cm/s，向右傳播[答案]B[解析]由圖乙可知，波的周期T＝2s，即在t＝20s時間內(nèi)波發(fā)生周期性改變次數(shù)為n＝eq\f(t,T)＝eq\f(20,2)＝10，由圖乙振動圖象可知質(zhì)點P沿y軸正方向振動，結(jié)合圖甲，依據(jù)波的形成原理可確定波沿x軸負方向傳播．從圖甲知該波的波長λ＝100cm，則波速為v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(100,2)m/s，則A、C、D錯誤，B正確．第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共3小題，每小題6分，共18分．把答案干脆填在橫線上)11．(6分)某防空雷達放射的電磁波頻率為f＝3×103MHz，屏幕上尖形波顯示，從放射到接收經(jīng)驗時間Δt＝0.4ms，那么被監(jiān)視的目標(biāo)到雷達的距離為________km.該雷達發(fā)出的電磁波的波長為________m.[答案]600.1[解析]x＝cΔt＝1.2×105m＝120km.這是電磁波來回的路程，所以目標(biāo)到達雷達的距離為60km.由c＝fλ可得λ＝12.(6分)某同學(xué)測定玻璃磚的折射率時，由于沒有量角器，在完成了光路圖以后，以O(shè)點為圓心，10.00cm長為半徑畫圓，分別交線段OA于A點，交O和O′連線延長線于C點，過A點作法線NN′的垂線AB交NN′于B點，過C點作法線NN′的垂線CD交NN′于D點，如圖所示，用刻度尺量得OB＝8.00cm，CD＝4.00cm，由此可得出玻璃的折射率n＝________.[答案]1.5[解析]由圖可知sinθ1＝eq\f(AB,r)＝eq\r(\f(r2－OB2,r))sinθ2＝eq\f(CD,r)，n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(\r(r2－OB2),CD)＝1.513．(6分)如圖為雙縫干涉測光波長的試驗設(shè)備示意圖．(1)圖中①為光源，⑤為光屏，它們之間的②③④依次是________、________和________．(2)下面操作能增大光屏上相鄰亮條紋間距的是________．A．增大③和④之間的距離B．增大④和⑤之間的距離C．將綠色濾光片改為紅色濾光片D．增大雙縫之間的距離[答案](1)濾光片單縫雙縫(2)BC[解析](1)依據(jù)試驗裝置知②③④依次為：濾光片、單縫和雙縫．(2)由Δx＝eq\f(l,d)λ，知增大④和⑤之間的距離是增大l，可使Δx增大；增大雙縫之間的距離d，Δx變??；把綠色濾光片換成紅色濾光片時，波長變長，Δx變大，故B、C選項都能增大光屏上相鄰亮條紋的間距．三、論述計算題(共4小題，共42分．解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最終答案不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)14．(10分)一列橫波沿直線傳播，在傳播方向上有相距1.2m的A、B兩點，當(dāng)波剛好到達其中的一點起先計時，4s內(nèi)A點恰好完成了9次全振動，B點恰好完成了10次全振動，則(1)波的傳播方向如何？(2)波長等于多少？(3)波速v等于多少？[答案](1)B→A(2)1.2m(3)3m/s[解析](1)A點比B點完成的全振動次數(shù)少，說明B點先振動，故波從B傳到A.(2)由題意知，A、B兩點間相隔一個波長，故λ＝1.2m.(3)由B點求出周期T＝4/10s＝0.4s故波速v＝λ/T＝3m/s15．(10分)光線從空氣射入玻璃磚，當(dāng)入射角為60°時，折射光線與反射光線恰好垂直．求：(1)該玻璃磚的折射率是多少？(2)光在該玻璃磚中傳播速度是多少？[答案](1)eq\r(3)(2)eq\r(3)×108m/s[解析](1)如圖所示，光在玻璃中的折射角r＝30°，所以，玻璃的折射率為n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)(2)光在玻璃中的傳播速度為v＝eq\f(c,n)＝eq\f(3.0×108m/s,\r(3))＝eq\r(3)×108m/s16．(11分)(2011·煙臺模擬)如圖所示，一貯液池高為H，某人手持手電筒向池中照耀時，光斑落在左邊池壁上a處，已知a與池底相距h.現(xiàn)保持手電筒照耀方向不變，當(dāng)池中注滿液體后光斑恰好落在出液口處，此時液面上的光斑與左邊池壁相距L，求：(1)液體的折射率；(2)若光在空氣中的速度為c，則光在液體中的速度為多大？[答案](1)eq\r(\f(H2＋L2,H－h(huán)2＋L2))(2)ceq\r(\f(H－h(huán)2＋L2,H2＋L2))[解析](1)由題圖可知：sini＝eq\f(L,\r(H－h(huán)2＋L2))sinr＝eq\f(L,\r(H2＋L2))由折射定律可知：n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\r(\f(H2＋L2,H－h(huán)2＋L2))(2)由n＝eq\f(c,v)解得v＝eq\f(c,n)＝ceq\r(\f(H－h(huán)2＋L2,H2＋L2))17．(11分)如圖所示是一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t＝0時刻的波形圖，已知波的傳播