最新人教版高中物理选修34模块综合试题及答案5及答案.docx
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最新人教版高中物理选修34模块综合试题及答案5及答案
高中物选修3-4模块综合试题
说明:
本试题共12个题,1-4题每题7分,5-12题每题9分,共100分,考试时间90分钟.
1.在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样,下列甲、乙两幅图中属于光的单缝衍射图样的是________(填“甲”或“乙”);在电磁波发射技术中,使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制,调制分调幅和调频两种,在丙、丁两幅图中表示调幅波的是________(填“丙”或“丁”).
[答案] 乙 丙
2.P、Q是一列简谐横波中的质点,相距30,各自的振动图象如图所示.
(1)此列波的频率f=________Hz
(2)如果P比Q离波近,且P与Q间距离小于1个波长,那么波长λ=________,波速v=________/
(3)如果P比Q离波远,那么波长λ=________
[答案]
(1)025
(2)40 10 (3)(=0,1,2,3…)
3.某防空雷达发射的电磁波频率为f=3×103MHz,屏幕上尖形波显示,从发射到接收经历时间Δ=04,那么被监视的目标到雷达的距离为________该雷达发出的电磁波的波长为________
[答案] 60 01
[解析] =cΔ=12×105=120这是电磁波往返的路程,所以目标到达雷达的距离为60由c=fλ可得λ=01
4.磁场的磁感应强度B随时间变的四种情况如图所示,其中能产生电场的有________图示的磁场,能产生持续电磁波的有________图示的磁场.
[答案] BD BD
[解析] 根据麦克斯韦电磁场论,有如下分析:
A图的磁场是恒定的,不能产生新的电场,更不能产生电磁波;B图中的磁场是周期性变的,可以产生周期性变的电场,因而可以产生持续的电磁波;图中的磁场是均匀变的,能产生恒定的电场,而恒定的电场不能再产生磁场,不能产生电磁场,因此不能产生持续的电磁波;D图所示磁场是周期性变的,能产生周期性变的电场,能产生电磁波.
5.(·广东模拟)下图表示一个向右传播的=0时刻的横波波形图,已知波从O点传到D点用02该波的波速为________/,频率为________Hz;=0时,图中“A、B、、D、E、F、G、H、I、J”各质点中,向y轴正方向运动的速率最大的质点是________.
[答案] 10 25 D
[解析] 波速v==/=10/,
由v=λf,得f=v/λ=Hz=25Hz
由图知,=0时,向y轴正向运动的质点有、D、E三点,在平衡位置处,质点速率最大,所以D点速率最大.
6.在用双缝干涉测光的波长的实验中,所用实验装置如图甲所示,调节分划板的位置,使分划板中心刻线对齐某条亮条纹(并将其记为第一条)的中心,如图乙所示,此时手轮上的读为________;转动手轮,使分划线向右侧移动到第四条亮条纹的中心位置,读出手轮上的读,并由两次读算出第一条亮条纹到第四条亮条纹之间的距离=9900,又知双缝间距d=0200,双缝到屏的距离=1000,则对应的光波的波长为________.如果用上述装置测量氦氖激光器发出激光的波长,则图中除了光以外,其他不必要的器材元件有________.
[答案] 1180 660×10-7 滤光片、单缝
[解析] 手轮上的读的固定刻度读为1,可动刻度第18个格与基准线对齐,读为180×001,所以手轮上的读为1180;第1到第4亮纹之间有3个条纹间隔,所以Δ==3300,λ=Δ=660×10-7;氦氖激光器发出的激光具有很好的单色性和相干性,所以不需要滤光片和单缝,直接照射到双缝上即可得到干涉图样.
7.(·苏北五市模拟)某有线制导导弹发射时,在导弹发射基地和导弹间连一根细如蛛丝的特制光纤(像放风筝一样),它双向传输信号,能达到有线制导作用.光纤由纤芯和包层组成,其剖面如图所示,其中纤芯材料的折射率1=2,包层折射率2=,光纤长度为3×103(已知当光从折射率为1的介质射入折射率为2的介质时,入射角θ1、折射角θ2间满足关系:
1θ1=2θ2)
(1)试通过计算说明从光纤一端入射的光信号是否会通过包层“泄漏”出去;
(2)若导弹飞行过程中,将有关参转变为光信号,利用光纤发回发射基地经瞬间处后转为指令光信号返回导弹,求信号往返需要的最长时间.
[答案]
(1)见解析
(2)8×10-5
[解析]
(1)由题意在纤芯和包层分界面上全反身临界角满足:
1=290°得:
=60°,
当在端面上的入射角最大(θ1=90°)时,折射角θ2也最大,在纤芯与包层分界面上的入射角θ1′最小.
在端面上:
θ1=90°时,1=得:
θ2=30°
这时θ1′=90°-30°=60°=,所以,在所有情况中从端面入射到光纤中的信号都不会从包层中“泄漏”出去.
(2)当在端面上入射角最大时所用的时间最长,这时光在纤芯中往返的总路程:
=,光纤中光速:
v=
信号往返需要的最长时间=====8×10-5
8.某时刻的波形图如图所示,波沿轴正方向传播,质点p的坐标=032从此时刻开始计时.
(1)若每间隔最小时间04重复出现波形图,求波速.
(2)若p点经04第一次达到正向最大位移,求波速.
(3)若p点经04到达平衡位置,求波速.
[答案]
(1)2/
(2)03/ (3)(08+)/(=0,1,2,3,…)
[解析]
(1)依题意,周期T=04,
波速v==/=2/
(2)波向右传播Δ=032-02=012p点恰好第一次达到正向最大位移.
波速v==/=03/
(3)波向右传播Δ=032,p点恰好第一次到达平衡位置,由周期性可知波传播的可能距离
Δ=(=0,1,2,3,…)
可能波速v==/=(08+)/(=0,1,2,3,…)
9.
(1)一列沿轴正方向传播的简谐横波,波速为05/,在某时刻波形如图中实线所示,经过一段时间后波形如图中虚线所示,在这段时间里,图中P点处的质元通过的路程可能是________.
A.04 B.05 .06 D.07
(2)某生利用单摆做测定重力加速度的实验,其具体操作如下:
A.在铁架台上固定一个夹子,把单摆的摆线夹在夹子上
B.用刻度尺和游标卡尺测出摆长
.将摆球向一侧偏离30°后由静止释放摆球
D.在释放摆球的同时开始计时
E.记下摆球完成次(大于30次)全振动的时间
F.把所得据代入公式
该生的上述操作中,错误的是________.(只填字母代号)
(3)如图所示,是一种折射率=15的棱镜,现有一束光线沿MN方向射到棱镜的AB界面上,入射角的正弦=075求:
①光在棱镜中传播的速率;
②通过计算确定此束光线射出棱镜后的方向(不考虑返回到AB面上的光线).
[答案]
(1)
(2)D (3)①2×108/ ②见解析图
[解析]
(1)根据题意分析可知,P点处的质元开始振动的方向沿y轴的正方向,由于它在一个周期内通过的路程为振幅的4倍(即4A,A=02),所以图中P点处的质元通过的路程可能是=4A+3A=06+08(=0,1,2,3,…),所以答案为
(2)利用单摆测定重力加速度时,要求单摆做简谐运动,摆角不超过5°,所以操作错误.为了减小实验误差,在测量周期时应该在摆球摆到最低点时开始计时,所以D操作是不妥的,所以答案为D
(3)①由=,解得:
v=20×108/
②该棱镜发生全反射的临界角为α=rc=rc0667<45°
如图所示,设光线进入棱镜后的折射角为r,根据=,解得r=05,所以r=30°,光线射到B界面的入射角为1=90°-(180°-60°-75°)=45°,所以在B界面发生全反射,光线沿DE方向射出棱镜时不改变方向,故此束光线射出棱镜后方向与A界面垂直
10.
(1)如图所示,按照狭义相对论的观点,火箭B是“追赶”光的;火箭A是“迎着”光飞行的,若火箭相对地面的速度为v,则火箭A上的观察者测出的光速为________,火箭B上的观察者测出的光速为________.
(2)某同在做测玻璃折射率的实验中,使用的是半圆形玻璃砖,P1、P2、P3、P4是按顺序插在软木板上的大头针,如图所示.下述关于实验操作中的做法,正确的是________.
A.若任意选了P1、P2连线的方向和入射点A的位置,都可以在圆弧右侧适当位置处插上第三个大头针,使其同时挡住P1、P2的像
B.如果入射点A恰在玻璃砖圆心处,可不使用大头针P4
.可以用P1、P2连线作为入射光线,也可以用P4、P3连线作为入射光线
D.为减小误差,P1、P2间距和P3、P4间距应适当大一些
(3)一均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点,相邻两质点间的距离均为01,如图()所示.一列横波沿该直线向右传播,=0时到达质点1,质点1开始向下运动,振幅为02,经过时间03,第一次出现如图(b)所示的波形.
①求该列横波传播的速度;
②写出质点1的振动方程;
③在介质中还有一质点P,P点距质点1的距离为100,则再经多长时间P点处于波峰?
[答案]
(1)
(2)BD (3)①4/
②-0210π ③235
[解析]
(1)根据狭义相对论的基本假设,光速在任何惯性参考系中都是相同的.所以两个火箭中的观察者测出的光速都为c
(2)任何光线都能从空气射进玻璃,但从玻璃射向空气时可能会发生全反射,当AB光线入射角大于临界角时,则在B右侧没有出射光线A项错误;如果入射点A恰在玻璃砖圆心处,则在A点的折射光线沿半径方向射进棱镜,也将沿半径方向射出棱镜,在界面B处方向不改变,故插上P3后,即可作出折射光线,B项正确;因为光路是可逆的,所以项正确;D项所述是为减小误差所必须的.
(3)①由于质点1起振方向向下,故最前面质点的起振方向也向下,=03时的波形为
可知03内波传播了Δ=15λ=12,故波速v==/=4/
②质点的振动周期等于波传播的周期T=02,故ω==10π,质点的振动方程为y=-Aω()=-0210π()
③=03时,最前面的波峰为质点7,故波峰传到P点的时间
Δ′===235
11.
(1)如图所示,一列简谐横波沿+方向传播.已知=0时,波传播到轴上的质点B,在它左边的质点A位于负的最大位移处;在=06时,质点A第二次出现在正的最大位移处.则这列波的波速是________/这段时间内质点D运动的路程是________
(2)关于电磁场和电磁波,下列说法中正确的是________.
A.恒定的电场能够产生电磁波
B.电磁波既有纵波,又有横波
.电磁波从空气进入水中时,其波长变长了
D.雷达用的是微波,是由于微波传播的直线性好,有利于测定物体的位置
(3)如图所示,半圆形玻璃砖的半径为R,光屏PQ置于直径的右端并与直径垂直,一复色光与竖直方向成α=30°角射入玻璃砖的圆心,由于色光中含有两种单色光,故在光屏上出现了两个光斑,玻璃对两种单色光的折射率分别为1=和2=,求:
①这两个光斑之间的距离;
②为使光屏上的光斑消失,复色光的入射角至少为多少?
[答案]
(1)5 01
(2)D (3)① ②45°
[解析]
(1)由题意可知:
波长λ=2,15T=06,则T=04,可得v==5/波由B点刚传到D点的时间1===04,则在02即半个周期内,质点D运动了2A=01
(2)由麦克斯韦电磁场论可知,周期性变的电场(磁场)才能产生电磁波,恒定的电场不能产生电磁波,A错;电磁波的传播方向与E、B两个振动矢量的方向均垂直,是横波,B错;电磁波由空气进入水中传播时,速度变小,波长变短了,错误;电磁波遇到障碍物要发生反射,雷达就是利用电磁波的这个特征工作的,故所用的电磁波传播的直线性要好,而微波就具有这样的特点,D正确.
(3)①作出光路如图所示,由折射定律有:
1=,2=
代入据得:
= =
解得:
β1=45° β2=60°
故b=Pb-P=R45°-R30°=(1-)R
②当两种色光在界面处均发生全反射时光屏上的光斑消失,且玻璃对其折射率为2的色光先发生全反射,故==,即入射角α==45°
12.
(1)一列简谐横波沿轴正方向传播,位于原点的质点的振动图象如图甲所示,则该质点的振幅是________c,振动周期是________.图乙为该波在某一时刻的波形图,质点A位于=05处,则该波的传播速度是________/,质点A由图示位置再经过135时间所通过的路程是________c
(2)根据相对论原,下列说法中正确的是________.
A.按照相对论讲,一个真实的、静止质量不为零的物体,相对任何惯性系的运动速度都不可能等于或超过光速c
B.按照相对论及基本力规律可推出质量和能量的关系为E=c2
.某个静质量为0的物体,相对它静止的观察者测其质量为=0,能量为E=E0=0c2,称为静能量,这表明任何静质量不为零的物体,都贮存着巨大的能量
D.按照相对论讲,物规律在一切惯性参考系中可以具有不同的形式
(3)在桌面上有一个倒立的玻璃圆锥,其顶点恰好与桌面接触,圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直,过轴线的截面为等边三角形,如图所示,有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上,光束的中心轴与圆锥的轴重合,已知玻璃的折射率为15,则光束在桌面上形成的光斑半径是多少?
[答案]
(1)8 02 10 216
(2)AB (3)2r
[解析]
(1)由振动图象可以直接读出振幅A=8c,周期T=02;再由波动图象可以读出波长λ=2,根据v=得v=10/;因为质点A的图示位置在波峰处,所以路程=×4A=×4A=216c
(2)按照相对论的结论,=,这表明高速运动的物体其质量的测量值会非常大,并随着速度趋于光速而无限增大,一个真实的物体,其质量是确定值、有限大,所以按照相对论讲,一个真实的、静止质量不为零的物体,相对任何惯性系的运动速度都不可能等于或超过光速c,选项A说法是对的;质能关系可以按照相对论及基本力规律推出,所以选项B的说法也是对的;按照狭义相对论的两个基本假设,物规律在一切惯性参考系中都是相同的,所以选项D说法错误,故本题的正确选项为AB
(3)当光线到达玻璃圆锥的侧面时,根据几何关系,相对于玻璃和空气的界面,入射角为60°,因光线在玻璃中发生全反射的临界角的正弦值==
而=60°=>,故光线在侧面发生全反射,然后垂直射向另一侧面,并射出圆锥.
如图所示,由几何关系可知,△AB为等边三角形,△AD也为等边三角形,故光束在桌面上形成的光斑半径为2r