2013年高考物理选修3-4专题训练及参考答案

选修3-4
一、高考考点：
内 容 要求 说 明
70. 简谐运动 简谐运动的表达式和图象 Ⅰ
71. 单摆的周期与摆长的关系（实验、探究） Ⅰ
72. 受迫振动和共振 Ⅰ
73. 机械波 横波和纵波 横波的图象 Ⅰ
74. 波长、波速和频率（周期）的关系 Ⅰ 仅限于单一方向传播
75. 波的干涉和衍射 Ⅰ
76. 多普勒效应 Ⅰ
77. 电磁波谱 电磁波及其应用 Ⅰ
78. 光的折射定律 折射率 Ⅰ
79. 测定玻璃的折射率（实验、 探究） Ⅰ
80. 光的全反射 光导纤维 Ⅰ
81. 光的干涉、衍射和偏振 Ⅰ
82. 激光的特性及应用 Ⅰ
83. 狭义相对论的基本假设 狭义相对论时空观与经典时空观的区别 Ⅰ
84. 同时的相对性 长度的相对性 质能关系 Ⅰ 定量计算不作要求
二、模块选编：
1．⑴下列说法错误的是
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．当驱动力的频率f 等于系统的固有频率f0时，系统的振幅最大
B．波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫波的衍射
C．两狭缝射出的光到达P点的路程差等于半波长的偶数倍时，这里出现暗条纹
D．振荡的电场周围产生振荡的磁场
⑵平行光a垂直射向一半径为R的玻璃半球的平面，其截面如图所示，发现只有P、Q之间所对圆心角为90°的球面上有光射出，则玻璃球对a光的折射率为 ▲ ，若仅将a平行光换成b平行光，测得有光射出的范围增大，设a、b两种色光在玻璃球中的速度分别为va和vb，则va ▲ vb（选填“>”、“<”或“=”）．
⑶xOy平面内x=0处的质点在t=0时刻开始振动，产生的
波沿x轴正方向传播，t1=0.5s时形成如图所示的波形图．
①求波在介质中的传播速度；
②求x=0处的质点在0.5s内运动的路程．
2．（1）如图所示，（a）表示单缝，(b)表示双缝．用激光分别照射竖直放置的单缝和双缝，在缝后较远位置竖直放置的光屏上可以观察到明暗相间的条纹（图中黑色表示明条纹），如图 (c)、(d)所示．下列关于缝和条纹间关系的说法正确的是 （选填选项前的字母）．
A．图(c)表示双缝干涉条纹，图(c)表示单缝衍射条纹
B．单缝S越宽，越容易观察到对应的明暗条纹
C．照射双缝的单色光波长越长，对应条纹间距越小
D．双缝间距离越大，对应条纹间距越小
（2）图1所示为一列简谐横波在t=0 s时的波形图，图2是这列波中x=50cm的A点的振动图线，那么该波的传播速度为 ，波传播方向沿x轴 （选填“正”或“负”）方向．
（3）光导纤维的结构如图所示，它由折射率为n1的材料制成内芯，用折射率为n2的材料制成外套，则：
①内芯和外套的折射率应满足n1 n2（选填“小于”、“等于”或“大于”）：
②若内芯材料的折射率为；，外套是空气，要使光能在光导纤维中被传导，求从左端面入射的光线的最大入射角i．
3. （1）下列四幅图中关于机械振动和机械波的说法正确的是 ▲
（A）粗糙斜面上的金属球M在弹簧的作用下运动，该运动是简谐运动
（B）单摆的摆长为l，摆球的质量为m、位移为x，此时回复力为F=－x
（C）质点A、C之间的距离就是简谐波的一个波长
（D）实线为某时刻的波形图，此时质点M向下运动，经极短时间后波形图如虚线所示
（2）如图所示，某车沿水平方向高速行驶，车厢中央的光源发出一个闪光，闪光照到了车厢的前、后壁，则地面上的观察者认为该闪光 ▲ （选填“先到达前壁”、“先到达后壁”或“同时到达前后壁“），同时他观察到车厢的长度比静止时变 ▲ （选填“长”或“短”）了。
（3）光线从折射率n=的玻璃进入真空中，当入射角为30°时，折射角为多少？当入射角为多少时，刚好发生全反射？
4. (1) (4分)下列说法正确的是________．
A. 全息照片的拍摄利用了光的衍射原理
B. 太阳辐射的能量大部分集中在可见光及附近的区域
C. X射线有较强的穿透本领，在机场等地用其探测箱内物品进行安全检查
D. 实用光导纤维是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的小，光在内芯与外套的界面上发生全反射
(2) (4分)宇航员在地面上将两只钟校准到零时刻(如甲图所示)，其中一只留在地面上，另一只跟随宇航员一起乘坐上高速运行的飞船．从零时刻开始计时，宇航员根据随身携带的手表指示，经过了半个小时，宇航员观察飞船内钟的分针指示可能为________图，宇航员观察地面上钟的分针指示可能为________图．
(3) (4分)一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在t＝0时刻波刚好传播到x＝6 m处的A点，如图所示，已知波的传播速度为48 m/s.请回答下列问题：
① 从图示时刻起再经过多少时间B点第一次处于波峰？
② 写出从图示时刻起A点的振动方程．
5.(1) 如图，观看2012年底热门3D立体电影《少年派的奇幻漂流》时所带的特制眼镜实际上是一对偏振片．立体电影技术的理论基础是(　　)
A. 光的传播不需要介质 B. 光是横波
C. 光能发生衍射 D. 光有多普勒效应
(2) 一个等腰直角三棱镜的截面ABC如图甲所示，一细束绿光从AB面的P点沿平行底面BC方向射入棱镜后，经BC面反射，再从AC面的Q点射出，且有PQ∥BC(图中未画光在棱镜内的光路)．若棱镜对绿光的折射率是，则绿光在棱镜中的传播速度是________m/s；如果将一束蓝光沿同样的路径从P点射入三棱镜，也有光线从AC射出，请在图乙中定性作出出射光线(虚线表示绿光的出射光线)．
(3) 一列简谐波沿x轴传播，t＝0时刻的波形如图，此时质点P振动方向为＋y，6 s后P第一次处于波谷，求简谐波传播的速度大小和方向．
6.（1）平直公路上，汽车正在匀速远离，用多普勒测速仪向其发出频率为的超声波，被汽车反射回来超声波频率随汽车运动位移变化的图像，正确的是　▲　。
(2)（4分）如图（a）所示，细线的上端固定在铁架台上，下端系一个小钢球，做成一个单摆。测量摆长l和摆的周期T，得到一组数据。改变摆长，再得到几组数据。从中可以找出周期与摆长的关系。实验过程有两组同学分别用了图（b）（c）的两种不同方式悬挂小钢球，你认为 ▲ （选填“b”或“c”）悬挂方式较好。图（d）是某组同学根据实验数据画出的T2 – l图线，通过图线得到振动周期T与摆长l的关系是 ▲ 。
(3) 如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率．在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖（图中实线部分）另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接O P3．图中MN为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点． 设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量 （用上述给出量的字母表示），则玻璃砖的折射率可表示为 ．
7.（1）下列说法中正确的是 ▲ ．
A．地震时释放的巨大能量引发海啸，能将震源附近的海水推到几千千米远的地方
B．载人飞船设计时需设法减少发射过程中与航天员身体固有频率相近的超低频振动
C．无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端是利用了干涉原理
D．立体放映机双镜头中的一个镜头发生故障时，观众戴着偏振光眼镜也能体验立体效果
（2）利用单摆测量某地的重力加速度，现测得摆球质量为m，摆长为L，通过传感器测出摆球运动时位移随时间变化的规律为，则该单摆的振动周期为 ▲ ，该处的重力加速度g= ▲ ．
答案：1.⑴C (4分) ⑵ ＜（每空2分）
⑶由v = 由图可得λ= 4m T== 0.4s （2分）
路程s = 4A×=20=25cm（2分）
2.（1）D （2）50cm/s 正 （3）大于 60°
3. （1）BD （2）先到达后壁 短
（3）
4. (1) BC(4分)(2) 乙图(2分)　丙图(2分)
(3) ① 0.5 s(2分)　② y＝－2sin12πt cm(2分)
5. (1) B(4分)×108　如图(在Q上侧，且与入射光平行)(各2分)
(3) 由P的振动方向可以判断波沿－x方向传播(2分)
由题可知波的周期是T＝8 s，波长是λ＝4 m，所以v＝＝0.5 m/s(2分)
6.(1)D (2) c T ∝或单摆周期T与摆长平方根成正比或 T = 2（3）l1、l3； l1/l3
7.(1)B (2)
3-4辨析题
1（错误）一单摆做简谐运动，摆球相继两次通过同一位置时的速度必相同
2（错误）单摆的回复力是重力和绳子拉力的合力
3（错误）弹簧振子从平衡位置向最大位移处运动的过程中，振子做匀减速运动
4（错误）单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长有关
5（错误）横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期
6（正确）波不但可以传递能量，而且可以传递信息
7（错误）超声波是横波，可以在真空中传播
8（错误）两列波在同一空间相遇，相互叠加一定会形成稳定的干涉图样
9（正确）两列波叠加时产生干涉现象，其振动加强区域与减弱区域是稳定不变的
10（错误）波发生干涉现象时，振动加强区处的质点总是在最大位移处
11（错误）当某列声波产生多普勒效应时，相应声源的振动频率一定发生变化
12（正确）如果测量到来自遥远星系上的元素发出的光波长比地球上这些元素静止时发光的波长长，这说明该星系正在远离我们而去
13（正确）多普勒效应广泛应用于多普勒测速、“彩超”等领域
14（正确）黑白B超和“彩超”都利用了超声波的反射原理，“彩超”还利用了多普勒效应
15（错误）白光经光密三棱镜折射发生色散时，红光的偏折角最大
16（错误）雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象
17（正确）天空中出现的彩虹是因为光的折射形成色散现象
18（错误）大豆色拉油中的气泡看起来特别明亮，是因为光从气泡射向油时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故
19（错误）光导纤维是应用了光的全反射现象，无影灯主要是应用了光的衍射
20（错误）光的干涉和衍射不仅说明了光具有波动性，还说明了光是横波；
21（正确）对衍射现象的研究表明，我们一般所说的“光沿直线传播”只是一种特殊情况
22（正确）托马斯·杨利用双缝干涉实验有力地说明光是一种波；
23（错误）在光的双缝干涉实验中，将入射光由绿光改为紫光，则条纹间隔变宽
24（正确）白光经肥皂膜前后表面反射后，反射光发生干涉形成彩色条纹
25（正确）自然光是光振动沿各个方向均匀分布的光，偏振光是光振动沿着特定方向的光
26（正确）光的偏振现象表明光是一种横波
27（错误）拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度；
28（错误）太阳能真空玻璃管采用镀膜技术增加透射光，这是利用了光的衍射原理
29（正确）增透膜是应用光的干涉现象
30（正确）分光镜是应用光的色散现象
31（正确）著名的泊松亮斑是光的衍射现象
32（正确）电子表的液晶显示也用到了偏振光
33（正确）全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性；
34（错误）激光是纵波，两束频率不同的激光能产生干涉现象，频率相同的激光在不同介质中的波长相同，
35（正确）利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
36（正确）医学上用激光做“光刀”来切开皮肤、切除肿瘤，是利用了激光亮度高的特点
37（正确）不同色光在真空中的速度相同，但在同一介质中速度不同
38（错误）爱因斯坦提出光是一种电磁波；
39（正确）麦克斯韦提出光是一种电磁波，赫兹通过实验证实了电磁波的存在
40（错误）变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场
41（错误）均匀变化的电场在它的周围产生均匀变化的磁场
42（正确）只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波
43（正确）变化的电场和变化的磁场由近及远向外传播，形成电磁波
44（正确）电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直，且与波的传播方向垂直
45（错误）电磁波是纵波，不能产生干涉、衍射现象
46（正确）电磁波由真空进入介质中，传播速度变小，频率不变, 波长将变短
47（正确）电磁波的传播过程就是能量传播的过程
48（正确）机械波和电磁波本质上不相同，但它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
49（错误）电磁波和机械波的传播都需要借助于介质
50（正确）电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象
51（正确）机械波能产生多普勒效应，而电磁波也能产生多普勒效应
52（正确）当日光灯启动时，旁边的收音机会发出“咯咯”声，这是由于电磁波的干扰造成的
53（错误）铁路、民航等安检口使用红外线对行李内物品进行检测
54（正确）X射线有较强的穿透本领，在机场等地用其探测箱内物品进行安全检查
55（错误）家用微波炉的工作应用了一种电磁波，而军用雷达的工作应用了一种脉冲超声波
56（正确）雷达所用无线电波的波长比短波更短
57（正确）雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离
58（错误）雷达在能见度低的黑夜将无法使用
59（错误）雷达只有连续发射无线电波，才能发现目标
60（正确）太阳辐射的能量大部分集中在可见光及附近的区域
61（正确）我们周围的一切物体都在辐射电磁波
62（错误）宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性
63（正确）相对论认为：真空中的光速在不同惯性参照系中都是相同的
64（正确）狭义相对论指出：电磁相互作用在真空中的传播速度c是自然界中速度的极限
65（错误）爱因斯坦通过质能方程阐明质量就是能量
B 水波通过狭缝
激光
S1
S2
P
P0
挡板
屏
C 两狭缝射出的光到达P点
i
i
D 变化的电场和磁场
E
B
O
f
f0
A
受迫振动频率
A 共振曲线
90°
P
Q
y/cm
O
5
A
－5
x/m
1
3
5
A B C D
O
x
y
A
B
C
O
x
y
M
M
l
θ
θ＜5°
v
A
B
C
D
O
x
O
x
O
x
O
x
（d）
（c）
（b）
（a）