教科版 高中物理 选修3-4 寒假复习题（解析版）

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教科版 高中物理 选修3-4 寒假复习题
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
分卷I
一、单选题(共10小题，每小题4.0分,共40分)
1.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
【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．
2.如图甲所示，弹簧振子做简谐运动，其中位置3为平衡位置，位置1、5为最大位移处，以向右为正方向，弹簧振子的振动图象如图乙所示．已知弹簧的劲度系数为k.下列说法中正确的是(　　)

A． 刚开始计时时，振子在位置3
B．t1时刻，振子在位置2，振动方向为正方向
C．t2时刻，振子的速度方向与加速度方向相反
D． 回复力最大为2kA
【答案】C
【解析】t＝0时刻，振子的位移为正的最大，在位置5，故A错误；t1时刻，位移为负，由于x－t图象上对应点的切线的斜率为负，故速度为负方向，故B错误；t2时刻，位移为正，由于x－t图象上对应点的切线的斜率为正，故速度为正方向，加速度指向平衡位置，是负方向，两者相反，故C正确；最大位移为A，故回复力最大值为kA，故D错误．
3.太阳表面温度约为6 000 K，主要发出可见光；人体温度约为310 K，主要发出红外线；宇宙间的温度约为3 K，所发出的辐射称为“3 K背景辐射”，它是宇宙“大爆炸”之初在空间上保留下的余热，若要进行“3 K背景辐射”的观测，应该选择下列哪一个波段(　　)
A． 无线电波
B． 紫外线
C． X射线
D． γ射线
【答案】A
【解析】电磁波谱按波长由长到短的顺序排列为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，由题意知：物体温度越高，其发出的电磁波的波长越短，宇宙间的温度约为3 K，则其发出的电磁波的波长应在无线电波波段，故选项A正确．
4.彩虹是由大量悬浮在空气中的小水珠对太阳光的折射所形成的．如图所示，为太阳光照射到空气中的一个小水珠发生全反射和折射的光路示意图．其中a、b为两束在空气中波长不同的单色光，对于这两束单色光，下列说法中正确的是(　　)

A． 在真空中a光的传播速度等于b光的传播速度
B． 单色光a在水中的折射率比单色光b在水中的折射率大
C． 当两束单色光由水珠斜射向空气中时，单色光a发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角
D． 在同一双缝干涉实猃中，a光的条纹间距小于b光的条纹间距
【答案】A
【解析】所有色光在真空中的传播速度都相同，所以在真空中a光的传播速度等于b光的传播速度，故A正确．太阳光进入水珠时，a、b两种光的入射角相等，而折射角不等，且光线b的折射角较小，根据折射率定义式n＝，得知单色光b的折射率较大，故B错误．根据sinC＝知，因单色光b的折射率较大，则单色光b发生全反射的临界角小于a光发生全反射的临界角，故C错误．单色光b的频率大，其波长短，a光的波长长，由双缝干涉条件间距公式Δx＝λ，知在同一双缝干涉实验中，a光的条纹间距大于b光的条纹间距．故D错误．
5.如图所示为一列简谐横波在某时刻的波形图．已知图中质点b的起振时刻比质点a超前了0.4 s，则以下说法正确的是(　　)

A． 波的波速为10 m/s
B． 波的频率为1.25 Hz
C． 波沿x轴正方向传播
D． 该时刻质点P正沿y轴正方向运动
【答案】B
【解析】由图可看出，ab之间相差半个波长，而质点b的起振时刻比质点a超前了0.4 s，所以T＝0.8 s，f＝＝1.25 Hz，选项B正确；波速v＝＝5 m/s，选项A 错误；因为b点起振超前与a点，所以波向左传播，选项C错误；可判断该时刻质点P正沿y轴负方向运动，选项D错误．
6.(多选)在用单摆测重力加速度的实验中为了提高测量精度，下列哪种说法是可取的(　　)
A． 在最大位移处启动秒表和结束记时
B． 用秒表测30至50次全振动的时间，计算出平均值
C． 用直尺测量摆线的长度三次，计算出平均摆长的长度
D． 在平衡位置启动秒表，并开始记数，当摆球第30次经过平衡位置时制动秒表，若读数为t，T＝
【答案】B
【解析】在平衡位置启动秒表开始计时，在平衡位置结束计时，因为速度最大，误差比较小，故A错误；用秒表测30至50次全振动的时间，计算出平均周期，利于减小误差，故B正确；直尺测量摆线的长度三次，再算出球的直径，从而计算出平均摆长的长度，故C错误；在平衡位置启动秒表，并开始记数，当摆球第30次经过平衡位置时制动秒表，若读数为t，T＝，故D错误．
7.由某种透明物体制成的等腰直角棱镜ABO，两腰都为16 cm，且两腰与Ox和Oy轴都重合，如图所示，从BO边的C点注视A棱，发现A棱的位置在D点，在C、D两点插上大头针，测出C点的坐标为(0,12)，D点的坐标为(9,0)，则该透明物质的折射率为(　　)


A．n＝
B．n＝
C．n＝
D．n＝
【答案】A
【解析】作出光路图，棱镜的折射率n＝＝

由几何知识得，sin∠CDO＝＝＝0.8，sin∠CAO＝＝＝0.6，解得，n＝故选A.
8.关于光的折射现象，下列说法中正确的是(　　)
A． 折射角一定小于入射角
B． 折射率跟折射角的正弦值成反比
C． 折射角增大为原来的2倍，入射角也增大为原来的2倍
D． 折射率大的介质，光在其中的传播速度小
【答案】D
【解析】折射率大的介质，光在其中的传播速度小
9.取两块平玻璃板，合在一起用手捏紧，会从玻璃板上看到彩色条纹，这是光的干涉现象，有关这一现象的叙述正确的是(　　)
A． 这是上下两块玻璃板的上表面反射光干涉的结果
B． 这是两玻璃板间的空气薄层上下两表面的反射光相干涉的结果
C． 这是上面一块玻璃的上、下两表面的反射光干涉的结果
D． 这是下面一块玻璃的上、下两表面的反射光干涉的结果
【答案】B
【解析】由于玻璃板不是绝对平整的，两块玻璃板之间形成厚度不均匀的空气膜，空气膜上下两表面的反射光相干涉从而出现彩色条纹．
10.如图所示，实线和虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷，此刻，M是波峰与波峰相遇点，下列说法中正确的是(　　)

A． 该时刻质点O、N是振动加强点
B．O、M两点处的质点在任意时刻位移都最大
C． 从该时刻起，经过周期，质点M到达平衡位置
D． 点M到两波源的距离之差一定是波长的整数倍
【答案】C
【解析】质点O为波谷与波谷相遇，是振动加强点，质点N为波峰与波谷相遇，是振动减弱点，故A错误；质点O为波谷与波谷相遇，是振动加强点；质点M为波峰与波峰相遇，也是振动加强点；振动最强点是指其振幅最大，不是任意时刻的位移都最大，故B错误；质点M为波峰与波峰相遇，是振动加强点；此时正在波峰，再过周期，质点M到达平衡位置，故C正确；如果两个波源相同，结合对称性，点M到两波源的距离之差可能为零，故D错误．
二、多选题(共4小题，每小题5.0分,共20分)
11.(多选)用a、b两种单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样，其中图甲是a光照射形成的，图乙是b光照射形成的，则关于a、b两束单色光，下述说法中正确的是(　　)

A．a光的频率比b光的大
B． 在水中a光传播的速度比b光的大
C． 水对a光的折射率比b光大
D．b光的波长比a光的短
【答案】AC
【解析】从图中可以看出，a光的条纹间距小，说明a光的波长小，频率大，选项D错误，选项A正确；水对频率低的单色光的折射率小，即水对b光的折射率小，选项C正确；折射率小的光在水中的传播速度大，即b光在水中的传播速度大，选项B错误．
12.(多选)下列说法中正确的是(　　)
A． 不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的
B． 双缝干涉实验中，若只减小屏到挡板间距离L，两相邻亮条纹间距离Δx将减小
C． 声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率小于声源的频率
D． 液晶显示器应用了光的偏振原理
【答案】ABD
【解析】根据相对论原理可知，不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的，故A正确；双缝干涉实验中，若只减小屏到挡板间距离L，根据公式Δx＝·λ可知，两相邻亮条纹间距离Δx将减小，故B正确；声源向静止的观察者运动时，产生多普勒效应，则观察者接收到的频率大于声源的频率，故C错误；液晶本身是不发光的，发光体是在液晶本身的后面，只有改变发光体的角度和方向，才能改变光的偏振方向，故D正确．故选A、B、D.
13.(多选)下列事实属于明显的衍射现象的是(　　)
A． 池塘里的水波，遇到突出水面的小石块，小石块对波的传播没有影响
B． 水波前进方向上有一障碍物，其后面没有水波传播过去
C． 水波前进方向上有一带孔的屏，水波通过小孔传播到屏后的区域
D． 板胡的声音比弦声更响
【答案】AC
【解析】波绕过障碍物(或小孔)的现象叫衍射现象，故A、C正确；又因为水波没有绕过障碍物，所以B错；声音的响亮与否不是衍射现象所决定的，故D错．
14.(多选)关于电磁场和电磁波，下列叙述中正确的是(　　)
A． 恒定的电场能产生电磁波
B． 电磁波的传播需要介质
C． 电磁波从一种介质进入另一种介质，频率不变
D． 电磁波的传播过程也传递了能量
【答案】CD
【解析】变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场．若恒定的电场不会产生磁场，故A错误．电磁波可以在真空中传播，传播可以不需要介质．故B错误．电磁波从一种介质进入另一种介质，频率不变，传播速度与波长发生变化．故C正确．电磁波的传播过程也是能量的传递．故D正确．
分卷II
三、实验题(共1小题，每小题10.0分,共10分)
15.在“用单摆测重力加速度”的实验中，
①测摆长时，若正确测出悬线长l和摆球的直径d，则摆长的表达式为L＝____________
②实验中用20等分的游标卡尺测摆球直径时的放大图如图所示，则摆球直径的测量值为d＝______cm

③测周期时，当摆球某次经过平衡位置时数1，并开始计时，以后每次经过平衡位置时数一次，当数到n时停止计时，记录的时间为t，则周期为____________．
【答案】①l＋　②1.930　③
【解析】①摆长等于摆线的长度与摆球的半径之和，表达式为：L＝l＋.
②游标卡尺的主尺读数为19 mm，游标读数为0.05×6 mm＝0.30 mm，则摆球的直径为d＝19.30 mm＝1.930 cm.
③摆球在一个周期内两次经过平衡位置，有：T＝t，
解得周期为：T＝.
四、计算题(共3小题，每小题10.0分,共30分)
16.劲度系数为k的轻弹簧上端固定一质量为m的小球，向下压小球后从静止释放，小球开始做简谐运动．该过程小球的最大加速度是2.8g(g为重力加速度)．求：
(1)简谐运动的振幅大小A；
(2)当小球运动到最低点时，小球对弹簧弹力的大小；
(3)若弹簧原长为L，则振动过程中弹簧的最大长度L′是多少？
【答案】(1)　(2)3.8mg，方向竖直向下　(3)L＋
【解析】(1)简谐运动的回复力为：F＝－kx；
当位移为振幅A时，加速度最大，根据牛顿第二定律，有：
kA＝mam
解得：A＝＝＝

(2)在最低点，根据牛顿第二定律，有：
kx1－mg＝mam
因此：kx1＝3.8mg
x1＝
弹簧被压缩，小球对弹簧的弹力方向竖直向下；
(3)在最高点弹簧处于伸长状态，其伸长量：x2＝A－x0
最大长度为：L′＝L＋x2＝L＋A－x0＝L＋－＝L＋.
17.在双缝干涉实验中，屏上一点P到双缝的距离之差为1.5×10－6m，若用频率为5.0×1014Hz的单色光照射双缝，该点处于亮条纹还是暗条纹？从屏中心算起这是第几条什么条纹？
【答案】暗　第3条暗条纹
【解析】λ＝＝6.0×10－7，Δr＝1.5×10－6m＝2.5λ；光程差为半波长的奇数倍，P点处于暗条纹，令2.5λ＝(2k－1)，k＝3，这是第3条暗条纹．
18.在如图所示的系统中，轻弹簧的劲度系数为k，与弹簧相连的物块质量为M，放于其上的物块质量为m，两物块间的动摩擦因数为μ(认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，M与水平支持面间是光滑的，若使两物块一起做无相对滑动的简谐振动，则其最大振幅是多少？

【答案】
【解析】据题知，物块间为最大摩擦力时，其振幅最大，设为A.
以整体为研究对象：kA＝(M＋m)a
以m为研究对象，有牛顿第二定律得：μmg＝ma
联立解得：A＝.