2019沪科版高中物理选修3-4全册内容综合测试题含答案

绝密★启用前
2019沪科版高中物理选修3-4全册内容综合测试题
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.下列有关电磁波和光现象的说法中正确的是(　　)
A． 麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在，并计算出了电磁波的速度
B． 刮胡刀刀片的影子边缘模糊不清是光的干涉现象
C． 水的视深比实际深度浅是光的全反射现象
D． 光导纤维内芯材料的折射率比外套材料的折射率小
【答案】A
【解析】麦克斯韦建立了电磁场理论并预言了电磁波的存在，并指出电磁波的速度与光速相同，故A正确；刮胡刀刀片的影子边缘模糊不清是光的衍射现象造成的，故B错误；水的视深比实际深度浅是光的折射现象形成的，故C错误；光导纤维内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，使光在接触面上发生全反射，故D错误．
2.如图所示是一列简谐横波在某时刻的波形图，下列关于所标质点的振动方向的描述正确的是(　　)

A． 质点a向上运动
B． 质点b向上运动
C． 质点c向上运动
D． 质点d向下运动
【答案】C
【解析】由波的传播方向知，波源在左侧，找a左侧邻近的a′点，由题图可知a′点在a点的下方，则a点向下运动，同理得b点的运动方向向下，c点、d点的运动方向都向上，故只有C正确．
3.关于多普勒效应，下列说法正确的是(　　)
A． 产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化
B． 产生多普勒效应的原因是观察者或波源发生运动
C． 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
【答案】D
【解析】产生多普勒效应的原因是观察者和波源间发生了相对运动，A、B错；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，根据多普勒效应乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率高于他所听到的乙车笛声频率，C错；具有波动性的光也会出现这种效应，由公式，如果恒星远离我们而去，f变小，λ变大，则光的谱线就向红光方向移动，称为红移；反之，如果恒星朝向我们运动，光的谱线就向紫光方向移动，称为蓝移，D对．
4.振动的物体都具有周期性，若简谐运动的弹簧振子的周期为T，那么它的动能、势能变化的周期为(　　)
A． 2T
B．T
C．
D．
【答案】C
【解析】振动中动能、势能相互转化，总机械能不变，动能和势能为标量，没方向，C正确．
5.如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点，已知入射方向与边AB的夹角为θ＝30°，E、F分别为边AB、BC的中点，则(　　)

A． 该棱镜的折射率为
B． 光在F点发生全反射
C． 光从空气进入棱镜，波长变大
D． 从F点出射的光束与入射到E点的光束平行
【答案】A
【解析】由几何知识得：光线在AB面上入射角为i＝60°，折射角为r＝30°，则折射率为n＝＝.故A正确．光线在F点的入射角与AB面上的折射角相等，根据光路可逆性原理，得知光在F点不可能发生全反射，而且从F点出射的光束与BC的夹角为θ，所以从F点出射的光束与入射到E点的光束不平行．故B、D错误．光从空气进入棱镜，频率不变，波速变小，由公式v＝λf得知，波长变小．故C错误．故选A.
6.用MN表示A、B两种介质的分界面，下图表示射向分界面的一束光线发生反射和折射时的光路图．则其中正确的判断是(　　)

A． 两介质相比，A是光疏介质，B是光密介质
B． 光由B进入A时有可能发生全反射
C． 光由A进入B时不可能发生全反射
D． 光在介质B中的传播速度大于在介质A中的传播速度
【答案】D
【解析】因为折射角大于入射角，知A是光密介质，B是光疏介质．故A错误．因为A的折射率大于B的折射率，所以光从A进入B可能发生全反射，从B进入A不可能发生全反射．故B、C错误．因为B的折射率小，根据v＝，知光在介质B中传播的速度大．故D正确．故选D.
7.以下说法正确的是(　　)
A． 光的偏振现象说明光是一种横波
B． 麦克斯韦的电磁场理论说明有电场就会产生磁场，有磁场就会产生电场
C． 相对论认为空间和时间与物质的运动状态无关
D． 光导纤维中内芯的折射率小于外套的折射率
【答案】A
【解析】
8.如图所示，已知介质Ⅰ为空气，介质Ⅱ的折射率为，则下列说法中正确的是(　　)

A． 光线a，b都不能发生全反射
B． 光线a，b都能发生全反射
C． 光线a发生全反射，光线b不发生全反射
D． 光线a不发生全反射，光线b发生全反射
【答案】A
【解析】根据发生全反射的条件，光从光密介质射到光疏介质中时，介质Ⅱ对空气Ⅰ来说是光密介质，所以光线b可能发生全反射，临界角为：sinC＝＝，C＝45°.图中光线b与界面的夹角60°，而此时的入射角为30°＜45°，故光线b也不能发生全反射，故正确选项为A.
9.下列说法中正确的是(　　)
A． 麦克斯韦首先通过实验证实了电磁波的存在
B． 电磁波的接收要经过调谐和调制两个过程
C． 电磁波是横波能够发生干涉和衍射现象
D． 激光全息照相利用了激光的方向性好的特点
【答案】C
【解析】麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹首先通过实验证实了电磁波的存在．故A错误．电磁波的接收要经过调谐和解调两个过程，调谐是指让接收到的电磁波达到电谐振；调制是发射过程中需要的，故B错误．电磁波是横波，干涉和衍射是波特有的现象，故C正确．激光全息照相利用了激光的相干性好的特点，故D错误．
10.在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步．在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中，错误的说法是(　　)
A． 爱因斯坦认为在真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
B． 哥白尼提出了“地心说”
C． 德国天文学家开普勒发现了行星运动定律
D． 英国物理学家牛顿总结出了万有引力定律
【答案】B
【解析】爱因斯坦创立了相对论，认为在真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故A正确；哥白尼提出了“日心说”，故B错误；开普勒发现了行星运动的三大定律，故C正确；牛顿总结出了万有引力定律，故D正确．本题选择错误的，故选B.
11.下列说法正确的是(　　)
A． 捕鱼人在岸上不同的位置看到水中静止的鱼的位置不变
B． 清晨人们刚刚看到太阳从地平线上升起时实际太阳还在地平线以下
C． 在光的反射现象中光路是可逆的，但光的折射现象中光路是不可逆的
D． 光从玻璃射入空气时红光比紫光发生全反射的临界角小
【答案】B
【解析】如图所示，

水中鱼反射出的光，在水面处发生了折射，光有水斜射入空气时发生折射，折射角大于入射角，人认为光是沿直线传播的，所以逆着折射光线看上去，看到的A′是变浅的鱼的虚像．捕鱼人在岸上不同的位置时，射入人眼的折射光线方向不同，则看到的鱼的位置不同；故A错误．早晨看太阳从地平线刚刚升起时，由于大气层的折射现象，实际上它还处在地平线的下方，故B正确．在光的反射现象和折射现象中光路都是可逆的，故C错误．由临界角公式sinC＝知，n越小，临界角C越大．由于红光的折射率比紫光的小，所以光从玻璃射入空气时红光发生全反射的临界角比紫光的大，故D错误．故选：B.
12.关于振幅的各种说法中，正确的是(　　)
A． 振幅是振子离开平衡位置的最大距离
B． 在机械振动的过程中，振幅是不断变化的
C． 振幅越大，振动周期越长
D． 在弹簧振子振动一个周期的过程中，振子经过的路程等于振幅的2倍
【答案】A
【解析】振动物体离开平衡位置的最大距离叫振动的振幅，故A正确；在机械振动的过程中，振子离开平衡位置的最大距离叫做振幅，可以不变，故B错误；周期由系统内部因素决定，与振幅无关，故C错误；在弹簧振子振动一个周期的过程中，振子经过的路程等于振幅的4倍，即4A，故D错误，故选A.
13.关于“用双缝干涉测量光的波长”的实验，下列说法正确的是(　　)
A． 光源与屏之间应依次放置双缝、滤光片、单缝
B． 光源与屏之间应依次放置滤光片、双缝、单缝
C． 实验中，若仅将绿色滤光片改为红色滤光片，则屏上的干涉条纹间距将变宽
D． 实验中，若仅将绿色滤光片改为红色滤光片，则屏上的干涉条纹间距将变窄
【答案】C
【解析】本实验先由滤光片得到单色光，再经单缝形成线光源，最后经过双缝，得到频率相同的光进行干涉，故光源与屏之间应依次放置：滤光片、单缝、双缝，故A、B错误；根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ知，增大双缝与屏间的距离、减小双缝间距或换波长较长的光照射，都可以增大条纹的间距，故C正确，D错误．
14.关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是(　　)
A． 麦克斯韦首先通过实验发现了电磁波
B． 电磁场是一种物质，不能在真空中传播
C． 电视机接收到高频信号后，依次经过调谐、解调，再将图象信号送到显像管
D． 电磁波由真空进入介质，传播速度变大，频率不变
【答案】C
【解析】麦克斯韦的预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在．故A错误；电磁波自身是一种物质，传播不需要介质，可以在真空中传播．故B错误；电视机接收到高频信号后，依次经过调谐、解调，再将图象信号送到显像管．故C正确；电磁波由真空进入介质，传播速度变小，频率不变．故D错误．
15.一列简谐横波沿x轴正向传播，传到M点时波形如图所示，再经0.6 s，N点开始振动，则该波的振幅A和频率f为(　　)

A．A＝0.5 m，f＝2.5 Hz
B．A＝0.5 m，f＝5 Hz
C．A＝1 m，f＝2.5 Hz
D．A＝1 m，f＝5 Hz
【答案】A
【解析】振幅等于位移的最大值，由图读出振幅A＝0.5 m，波长为λ＝4 m
波速v＝＝m/s＝10 m/s.又由波速公式v＝λf，该波的波长λ＝4 m，则频率f＝＝Hz＝2.5 Hz.
16.在飞机的发展中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼(翅膀)很快就抖动起来，而且越抖越厉害．后来人们经过了艰苦的探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题．在飞机机翼前装置配重杆的目的主要是(　　)
A． 加大飞机的惯性
B． 使机体更加平衡
C． 使机翼更加牢固
D． 改变机翼的固有频率
【答案】D
【解析】飞机机翼抖动厉害是因为受到的驱动力频率与其固有频率接近或相等时，发生了共振．通过安装配重杆改变其固有频率，可以解决此问题，故D项对．
17.一弹簧振子由平衡位置开始做简谐运动，并把此时作为计时零点，其周期为T.则振子在t1时刻(t1＜)与t1＋时刻相比较，相同的物理量是(　　)
A． 振子的速度
B． 振子的加速度
C． 振子的回复力
D． 振子的动能
【答案】D
【解析】根据周期性和对称性可知，两时刻的时间间隔为，则可知两点的位移大小相等，方向相反，速度大小相等，方向相反，此时加速度大小相等，方向相反，只有动能相等．
18.半径为R的玻璃半圆柱体，截面如图所示，圆心为O，两束平行单色光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，∠AOB＝60°，若玻璃对此单色光的折射率n＝，则两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离为(　　)

A．
B．
C．
D．R
【答案】B
【解析】光路图如图所示，

可知θ1＝60°
由折射率n＝＝，可得θ2＝30°
由几何关系得：光线射到底边上时的入射角θ3＝30°
光线在底边折射时，由折射定律得n＝
可得：θ4＝60°
由几何知识得：CO＝CB，所以OC＝＝R
在△OCD中可得：所求距离d＝OD＝OCtan 30°＝，故A、C、D错误，B正确．故选B.
19.如图所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷．设两列波的振幅均为5 cm，且在图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为1 m/s和0.5 m．C点是BE连线的中点，下列说法不正确的是(　　)

A． 从图示的时刻起经0.25 s后，B处质点通过的路程为20 cm
B． 从图示的时刻起经0.25 s后，A处质点的位移为0
C． 图示时刻C处质点正处在平衡位置且向波峰运动
D． 图示时刻A、B两处质点的竖直高度差为20 cm
【答案】B
【解析】在图中设定点中，A、E点波峰与波峰相遇，是振动加强点．B点是波谷与波谷相遇点，是振动加强点；而D、F、P、Q是波峰与波谷相遇点，则它们是振动减弱点．波速和波长分别为1 m/s和0.5 m，则周期是0.5 s．从图示的时刻起经0.25 s，即半个周期后，B处质点为振动加强点，振幅为10 cm，通过的路程为2倍的振幅20 cm，故A正确；此刻A正处在波峰，从图示的时刻起经0.25 s后，A处质点的位移为负的最大值，故B错误；图示时刻C处质点正处在平衡位置，E靠近波源，C重复E点的运动，所以向波峰运动，C正确；图示时刻A在波峰、B质点在波谷，竖直高度差为20 cm，D正确．故选B.
20.如图所示，A、B两个物块之间用轻弹簧相连，第一次A在上，B在下；第二次B在上，A在下；且mA＞mB，分别用力F2和力F1作用在A、B上，使下面的物块刚好离开地面，且系统处于静止状态，现撤去F1、F2，A、B物体可以沿竖直方向做简谐运动，A、B物体向下运动时下降的最大距离分别为h1和h2，则下列说法正确的是(　　)

A．F1＜F2
B．F1＞F2
C．h1＝h2
D．h1＞h2
【答案】C
【解析】对两个物体的整体分析，受重力和拉力，根据平衡条件，有：F＝(mA＋mB)g，故F1＝F2，故A、B错误；对于左图，开始时弹簧的压缩量为：x1＝；刚要离地时弹簧的伸长量为：x2＝，故：h1＝2(x1＋x2)＝；同理，有：h2＝；故h1＝h2，故C正确，D错误．


第II卷
二、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)


21.如图所示，列车以速度v匀速运动，在车厢里的人量得车厢高为d，一相对于车厢静止的尺子的长度为L0.请思考：

(1)地面上的人量得的车厢高度为多少？
(2)地面上的人测得的尺子的长度为多少？
【答案】(1)d　(2)L0
【解析】(1)由于在竖直方向上车厢没有运动，所以地面上的人量得车厢高度仍为d；(2)由长度的相对性，所以L＝L0
22.某个质点的简谐运动图象如图所示，求振动的振幅和周期．

【答案】10cm　8 s
【解析】由图读出振幅A＝10cm
简谐振动方程x＝Asin(t)
代入数据－10＝10sin(×7)，得T＝8 s.
23.如图所示，OA为一单摆，B是穿在一根较长细线上的小球，让OA偏离竖直方向一很小的角度，再放手让A球向下摆动的同时，另一小球B从与O点等高处由静止开始下落，当A球摆到最低点时，B球也恰好到达与A同一水平面处，求B球下落时受到的细线的阻力大小与B球重力大小之比．(取g＝10 m/s2，π2＝10)

【答案】1－(n＝0,1,2,3，…)
【解析】让OA偏离竖直方向一很小的角度，再放手让A球向下摆动，当A球摆到最低点时，
第一次到达最低点的时间为t1＝T＝×2π＝，
第二次到达最低点的时间为t2＝T＝，
第三次到达最低点的时间为t3＝T＝，
以此类推，A球摆到最低点的时间t＝π，(n＝0,1,2,3，…)
对B球分析，设B球受到细线的阻力大小为Ff，B球质量为m
因此下落的加速度为a＝
L＝at2
即L＝××(π)2
可得：＝1－，(n＝0,1,2,3，…)．
24.如图所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB＝60°.一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质，经OA折射的光线恰平行于OB.

(1)求介质的折射率．
(2)折射光线中恰好射到M点的光线________(填“能”或“不能”)发生全反射．
【答案】(1)　(2)不能
【解析】依题意作出光路图

(1)由几何知识可知，
入射角i＝60°，折射角r＝30°
根据折射定律得
n＝
代入数据解得n＝.
(2)不能．