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2019鲁科版高中物理选修3-4全册综合过关考核测试题
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共100分,考试时间150分钟。
第Ⅰ卷
一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)
1.一根粗细均匀的绳子,右侧固定,使左侧的S点上下振动,产生一列向右传播的机械波,某时刻的波形如图所示.下列说法中正确的是( )
A. 该波的波速逐渐增大
B. 该波的波速逐渐减小
C. 该波的频率逐渐增大
D. 该波的频率逐渐减小
2.一高速列车通过洞口为圆形的隧道,列车上的司机对隧道的观察结果为( )
A. 洞口为椭圆形,长度变短
B. 洞口为圆形、长度不变
C. 洞口为椭圆形、长度不变
D. 洞口为圆形,长度变短
3.随着电信业的发展,手机是常用的通信工具,当来电话时,它可以用振动来提示人们.振动原理很简单:是一个微型电动机带动转轴上的叶片转动.当叶片转动后,电动机就跟着振动起来.其中叶片的形状你认为是下图中的( )
A. B.
C. D.
4.一列沿x轴正向传播的横波在某时刻波的图象如图甲所示,A、B、C、D为介质中沿波的传播方向上四个等间距质点的平衡位置,若从该时刻开始计时,则图乙可以用来反映下列哪个质点的振动图象( )
A. 质点A
B. 质点B
C. 质点C
D. 质点D
5.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,则正确的是( )
A. 在水中a光的波速比b光的波速小
B.a光的频率比b光的频率低
C.a光的折射率大于b光的折射率
D. 当a、b两束光以相同的入射角从水中射到A点,入射角从0开始逐渐增大,最先消失的是a光
6.关于光现象,下列说法正确的是( )
A. 自然光是偏振光
B. 在平静的湖面上出现树的倒影是光的全反射现象
C. 水面上的油膜在阳光的照射下出现彩色的花纹是光的衍射现象
D. 在光的双缝干涉实验中,把入射光由绿光改为黄光,条纹间距将变宽
7.下列关于单缝衍射图样的说法中正确的有( )
A. 它同双缝干涉的图样完全相同
B. 亮条纹的宽度不同,但亮度相同
C. 亮条纹的宽度相同,但亮度不同
D. 亮条纹的宽度和亮度均不相同,且中央亮纹最宽最亮
8.区分横波和纵波的依据是( )
A. 质点沿水平方向还是沿竖直方向振动
B. 波沿水平方向还是沿竖直方向传播
C. 质点的振动方向和波的传播方向是相互垂直还是在一条直线上
D. 质点振动的快慢
9.盛砂漏斗与悬线构成砂摆在竖直平面摆动.其下方有一薄板垂直摆动平面匀速拉动,可画出振动图象,若砂摆有两种不同摆长而薄板也分别以v1、v2两种速度拉动,且v2=2v1,得到如图所示的两种图象,则其振动周期T1和T2的关系为( )
A.T2=T1
B.T2=2T1
C.T2=4T1
D.T2=
10.医院常用X光机检查人的身体,X光机利用了X射线的( )
A. 荧光效应
B. 灭菌消毒作用
C. 强穿透能力
D. 显著热效应
11.下列说法正确的是( )
A. 雨后天空出现彩虹是光的衍射现象
B. 相对论认为,真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的
C. 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
D. 电磁波和机械波一样依赖于介质传播
12.下列说法正确的是( )
A. 两支铅笔靠在一起,自然光从笔缝中通过后就成了偏振光
B. 偏振光可以是横波,也可以是纵波
C. 因为激光的方向性好,所以激光不能发生衍射现象
D. 激光可以像刀子一样切除肿瘤
13.一列简谐横波,某时刻的波形图象如图甲所示,从该时刻开始计时,波上A质点的振动图象如图乙所示,则( )
A. 若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象,则该波所遇到的波的频率为2.5 Hz
B. 若该波能发生明显的衍射现象,则该波所遇到的障碍物尺寸一定比20 m大很多
C. 从该时刻起,再经过Δt=0.4 s,P质点通过的路程为4 m
D. 从该时刻起,质点P将比质点Q先回到平衡位置
14.一列沿x轴正方向传播的简谐横波,某时刻的波形如图所示.P为介质中的一个质点,从该时刻开始的一段极短时间内,P的速度v和加速度a的大小变化情况是( )
A.v变小,a变大
B.v变小,a变小
C.v变大,a变大
D.v变大,a变小
15.一列横波沿x轴传播,t1时刻波形图为实线,t2时刻的波形图为虚线.已知t2=t1+s,振动周期为0.5 s,则波的传播方向和传播距离为( )
A. 向右,9 m
B. 向左,3 m
C. 向右,3 m
D. 向左,9 m
16.关于机械振动,下列说法正确的是( )
A. 往复运动就是机械振动
B. 机械振动是靠惯性运动的,不需要有力的作用
C. 机械振动是受回复力作用
D. 回复力是物体所受的合力
17.关于衍射现象,下列说法正确的是( )
A. 泊松亮斑是光的衍射现象
B. 当障碍物的尺寸比波长大很多时,能发生明显的衍射现象
C. 缝的宽度越小,光的传播路线越接近直线
D. 只有横波才能发生衍射现象,纵波不能发生衍射现象
18.如图所示的LC振荡电路中,已知某时刻电流i的方向指向A板,且正在增大,则此时( )
A.A板带正电
B. 线圈L两端电压在增大
C. 电容器C正在充电
D. 电场能正在转化为磁场能
19.如图所示,两束不同的单色光P和Q以适当的角度射向半圆形的玻璃砖,然后均有O点沿OF方向射出,则下列说法正确的是( )
A.P在真空中的传播速度比Q大
B.P和Q由水中射向空气中时,P的临界角小
C.P穿过玻璃砖所需时间比Q短
D. 分别用P和Q做同一双缝干涉实验时,P对应的干涉条纹间距小
20.信号传送过程中,与无线电广播最相似的是( )
A. 电视
B. 雷达
C. 移动电话
D. 互联网
第II卷
二、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)
21.一列简谐横波t1时刻的波形如图中实线所示,t2时刻的波形如图中虚线所示,已知Δt=t2-t1=0.5 s.问:
(1)这列波的传播速度是多少?
(2)若波向左传播,且3T<Δt<4T,波速是多大?
(3)若波速等于68 m/s,则波向哪个方向传播?
22.一根弹性绳沿x轴方向放置,左端在原点O,用手握住绳的左端使其沿y轴方向做周期为1 s的简谐运动,于是在绳上形成一列简谐波,如图所示.求:
(1)若从波传到平衡位置在x=1 m处的M质点时开始计时,那么经过的时间Δt等于多少时,平衡位置在x=4.5 m处的N质点恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置,在图中准确画出当时弹性绳上的波形.
(2)从绳的左端点开始做简谐运动起,当它通过的总路程为88 cm时,N质点振动通过的总路程是多少?
23.如图所示,在质量为M的木箱顶部用一劲度为k的轻弹簧悬挂质量均为m(M≥m)的A、B两物体,箱子放在水平地面上,平衡后剪断A、B间细线,此后A将做简谐运动.求:
(1)A做简谐运动的振幅.
(2)A在运动过程中,木箱对地面压力的最大值和最小值.(细线剪断后物体B不在箱子里)
24.如图为一单摆的共振曲线,则该单摆的摆长约为多少?共振时单摆的振幅多大?(g取10 m/s2)如果把此摆拿到月球上去,已知月球上的自由落体加速度为1.6 m/s2,它在月球上做50次全振动要用多少时间?
答案解析
1.【答案】C
【解析】波速是由介质的性质决定的,与波长无关,故该波的波速保持不变,故A、B错误.由图看出,该波的波长逐渐减小,而波速一定,由波速v=λf分析得知频率逐渐增大,故C正确,D错误.
2.【答案】D
【解析】在运动方向上由于有“尺缩效应”,故观察到隧道长度变短;在垂直运动方向上,没有“尺缩效应”,故洞口为圆形.
3.【答案】A
【解析】振动需要有往复性的运动,所以叶片形状不能是对称的,A项正确.
4.【答案】B
【解析】由乙图知,t=0时刻,质点的位置在平衡位置,振动方向沿y轴正方向;横波沿x轴正向传播,图示时刻位移为零的只有B、D两点,采用波形平移法,可以得到B点向上运动,D点向下运动.
5.【答案】B
【解析】由图知,a光的偏折程度小于b光的偏折程度,根据折射定律得知,a光的折射率小于b光的折射率,则a光的频率比b光的频率低.由v=可知,在水中a光的波速比b光的波速大,故A、C错误,B正确.根据全反射临界角公式sinC=知,a光的折射率小于b光的折射率,所以在水中a光的临界角大于b光的临界角.当a、b两束光以相同的入射角从水中射到A点,入射角从0开始逐渐增大,b光的入射光先达到临界角,最先发生全反射,所以最先消失的是b光.故D错误.故选:B.
6.【答案】D
【解析】自然光是沿各个方向振动,而偏振光沿特定方向振动,故A错误;在平静的湖面上出现树的倒影是光的反射现象,故B错误;水面上的油膜在阳光的照射下出现彩色的花纹,是膜两表面反射光,频率相同,进行相互叠加,出现光的干涉现象,故C错误;光的双缝干涉实验中,波长越长,干涉条纹间距越宽,当把入射光由绿光改为黄光,波长变长,则条纹间距将变宽,则D正确.
7.【答案】D
【解析】由干涉条纹和衍射条纹的特征可知D选项正确.
8.【答案】C
【解析】横波与纵波在教材中唯一一个分类的标准是看质点振动方向和波传播方向的关系,若互相垂直,为横波,若在一条直线上,为纵波,因此只有选项C正确.
9.【答案】A
【解析】设板长为L,则:T1=,T2=.根据题意,有:v2=2v1,故T1=T2.
10.【答案】C
【解析】X射线具有较强的穿透能力,常在医疗上用来检查身体,故C项符合题意.
11.【答案】B
【解析】A.雨后天空出现的彩虹是光的色散现象,故A错误;B.根据相对论的知识可知,相对论认为,真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的,故B正确;C.横波传播过程中,质点在平衡位置上下振动,不发生横向移动,故C错误;D.电磁波的传播不需要介质,故D错误.故选B
12.【答案】D
【解析】两支普通铅笔靠在一起,中间的缝远远地大于光的波长,因此,光从中间通过时不会成为偏振光;光是横波,偏振光也是横波;激光也是光,因此激光就具有光波的特性,能够发生衍射现象;激光有很多用途,其中可用来做手术,切除肿瘤.
13.【答案】C
【解析】发生稳定干涉现象的条件之一是频率相同,而此波的频率为1.25 Hz,所以A错;发生明显的衍射现象是障碍物尺寸比波长小或相差不多,而此波的波长为20 m, 所以B错;又由振动图象知A质点此时速度方向沿y轴正方向,所以该列波沿x轴负方向传播,质点P需经半个周期回到平衡位置,质点Q只需四分之一周期回到平衡位置,D错;Δt=0.4 s=,质点P此时在平衡位置,半个周期通过的路程为2个振幅即4 m,所以C正确.
14.【答案】D
【解析】从波的图象可以判断此时P点向上运动,正靠近平衡位置,做加速度逐渐减小的加速运动,故D项正确.
15.【答案】C
【解析】由题,t2=t1+s,则波传播的时间为:Δt=s,而周期为T=0.5 s,则Δt=T,波传播的距离为:Δx=λ=×12 m=3 m,由波形平移法得知,波向x轴正方向传播.
16.【答案】C
【解析】机械振动应该是以某一点为中心对称的运动,不是所有的往复运动都是机械振动,A错误;机械振动是需要力来维持的,B项错误、C项正确;回复力不一定是合力,也可能是合力的一部分,D项错误.
17.【答案】A
【解析】当障碍物的尺寸与波长相差不大或是障碍物的尺寸比波长更小的情况下,波可以发生明显的衍射现象.一切波都能发生衍射.衍射是波特有的现象.泊松亮斑是光的衍射现象.故答案为A.
18.【答案】D
【解析】电路中的电流正在增大,说明电容器正在放电,选项C错误;电容器放电时,电流从带正电的极板流向带负电的极板,则A板带负电,选项A错误;电容器放电,电容器两板间的电压减小,线圈两端的电压等于电容器两板间的电压,选项B错误;电容器放电,电场能减小,电流增大,磁场能增大,电场能正在转化为磁场能,选项D正确.
19.【答案】C
【解析】不同频率的光在真空中的光速是相同的,故A错误.由图可知:单色光P和Q的折射角相等,P光的偏折角较小,根据折射定律知P光的折射率比Q光的小,根据临界角公式sinC=,知P光发生全反射的临界角较大,故B错误.由v=知P光在玻璃砖中传播速度大,而单色光在玻璃砖中传播的距离相等,故P光穿过玻璃砖所需的时间比Q光短,故C正确.P光的折射率小,频率小,波长长,根据双缝干涉条纹的间距与波长成正比,则知P光形成的干涉条纹间距比Q光的大,故D错误.
20.【答案】A
【解析】信号传送过程中,与无线电广播最相似的是电视。
21.【答案】(1)若波向右传播,v右=(16n+4) m/s(n=0,1,2,…) 若波向左传播,v左=(16n+12) m/s(n=0,1,2,…) (2)60 m/s (3)向右
【解析】(1)由图知波长为8 m,若波向右传播,传播距离s=λ,又有v右==m/s=(16n+4) m/s(n=0,1,2,…);若波向左传播,传播距离s=λ,又有v左==m/s=(16n+12) m/s(n=0,1,2,…).
(2)因波向左传播,且3T<Δt<4T,则必有3λ(3)因波速v=68 m/s,所以s=v·Δt=68×0.5 m=34 m=λ,故波向右传播.
22.【答案】(1)2.25 s
(2)16 m
【解析】(1)由波的传播特性和波动图象知,波长λ=2 m
波从x=1 m传至x=4.5 m处的N质点需要的时间t=T
此时x=4.5 m处的质点正向y轴负方向运动
x=4.5 m处的N质点恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置还需,因此Δt=T= 2.25 s
此时波形如图:
(2)由图知,振幅A= 8 cm
质点在一个周期内通过的路程为4A= 32 cm
O质点通过88 cm的路程共经过的时间为T
从x=0 m传至x=4.5 m处的N质点需要时间t1为T
质点N运动的时间为T
所以质点N振动通过的总路程为2A= 16 cm.
23.【答案】(1) (2)最大值为2mg+Mg 最小值为Mg
【解析】(1)平衡后剪断A、B间细线,A将做简谐振动,在平衡位置,
有:kx1=mg,
在平衡之前的初位置,有:kx2=2mg,
故振幅为:A=x2-x1=
(2)轻弹簧悬挂质量均为m的A、B两物体,箱子放在水平地面上,平衡后剪断A、B间的连线,A将做简谐运动;对A和箱子整体分析,当具有向下的最大加速度时,对地压力最小;故在最高点对地压力最小;
根据简谐运动的对称性,到达最高点时,弹簧处于原长,
故此时木箱只受重力和支持力,二力平衡,故支持力等于重力Mg,
由牛顿第三定律可知,木箱对地面的压力等于Mg;
当具有向上的最大加速度时,对地压力最大,即在最低点对地压力最大,此时弹簧拉力为2mg,则箱子对地面的压力为:2mg+Mg.
24.【答案】1 m 10 cm 245 s
【解析】题图是单摆的共振曲线,当驱动力频率为0.5 Hz时单摆产生了共振现象;
则单摆的固有频率即为0.5 Hz,固有周期为T=2 s,振幅为10 cm;
根据单摆的周期公式T=2π,摆长为:
L==≈1 m
把此摆拿到月球上去,周期为:
T=2π=2×3.14×=4.9 s
做50次全振动时间为:
t=50T=50×4.9=245 s.