新人教版高中物理選修3-4 模塊綜合試題及答案

1、高中物理選修3-4 模塊綜合試題說明：本試題共12個題，14題每題7分，512題每題9分，共100分，考試時間90分鐘1在光的單縫衍射實驗中可觀察到清晰的亮暗相間的圖樣，下列甲、乙兩幅圖中屬于光的單縫衍射圖樣的是_(填“甲”或“乙”)；在電磁波發(fā)射技術(shù)中，使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫調(diào)制，調(diào)制分調(diào)幅和調(diào)頻兩種，在丙、丁兩幅圖中表示調(diào)幅波的是_(填“丙”或“丁”)答案乙丙2P、Q是一列簡諧橫波中的質(zhì)點，相距30m，各自的振動圖象如圖所示(1)此列波的頻率f_Hz.(2)如果P比Q離波源近，且P與Q間距離小于1個波長，那么波長_m，波速v_m/s.(3)如果P比Q離波源遠(yuǎn)，那么波長_.答案(1

2、)0.25(2)4010(3)m(n0,1,2,3)3某防空雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率為f3×103MHz，屏幕上尖形波顯示，從發(fā)射到接收經(jīng)歷時間t0.4ms，那么被監(jiān)視的目標(biāo)到雷達(dá)的距離為_km.該雷達(dá)發(fā)出的電磁波的波長為_m.答案600.1解析xct1.2×105m120km.這是電磁波往返的路程，所以目標(biāo)到達(dá)雷達(dá)的距離為60km.由cf可得0.1m.4磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的四種情況如圖所示，其中能產(chǎn)生電場的有_圖示的磁場，能產(chǎn)生持續(xù)電磁波的有_圖示的磁場答案BCDBD解析根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，有如下分析：A圖的磁場是恒定的，不能產(chǎn)生新的電場，更不能產(chǎn)生電磁波；B

3、圖中的磁場是周期性變化的，可以產(chǎn)生周期性變化的電場，因而可以產(chǎn)生持續(xù)的電磁波；C圖中的磁場是均勻變化的，能產(chǎn)生恒定的電場，而恒定的電場不能再產(chǎn)生磁場，不能產(chǎn)生電磁場，因此不能產(chǎn)生持續(xù)的電磁波；D圖所示磁場是周期性變化的，能產(chǎn)生周期性變化的電場，能產(chǎn)生電磁波5(·廣東模擬)下圖表示一個向右傳播的t0時刻的橫波波形圖，已知波從O點傳到D點用0.2s.該波的波速為_m/s，頻率為_Hz；t0時，圖中“A、B、C、D、E、F、G、H、I、J”各質(zhì)點中，向y軸正方向運(yùn)動的速率最大的質(zhì)點是_答案102.5D解析波速vm/s10m/s，由vf，得fv/Hz2.5Hz.由圖知，t0時，向y軸正向運(yùn)動

4、的質(zhì)點有C、D、E三點，在平衡位置處，質(zhì)點速率最大，所以D點速率最大6在用雙縫干涉測光的波長的實驗中，所用實驗裝置如圖甲所示，調(diào)節(jié)分劃板的位置，使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋(并將其記為第一條)的中心，如圖乙所示，此時手輪上的讀數(shù)為_mm；轉(zhuǎn)動手輪，使分劃線向右側(cè)移動到第四條亮條紋的中心位置，讀出手輪上的讀數(shù)，并由兩次讀數(shù)算出第一條亮條紋到第四條亮條紋之間的距離a9.900mm，又知雙縫間距d0.200mm，雙縫到屏的距離l1.000m，則對應(yīng)的光波的波長為_m如果用上述裝置測量氦氖激光器發(fā)出激光的波長，則圖中除了光源以外，其他不必要的器材元件有_答案1.1806.60×107濾光片

5、、單縫解析手輪上的讀數(shù)的固定刻度讀數(shù)為1mm，可動刻度第18個格與基準(zhǔn)線對齊，讀數(shù)為18.0×0.01mm，所以手輪上的讀數(shù)為1.180mm；第1到第4亮紋之間有3個條紋間隔，所以xmm3.300mm，x6.60×107m；氦氖激光器發(fā)出的激光具有很好的單色性和相干性，所以不需要濾光片和單縫，直接照射到雙縫上即可得到干涉圖樣7(·蘇北五市模擬)某有線制導(dǎo)導(dǎo)彈發(fā)射時，在導(dǎo)彈發(fā)射基地和導(dǎo)彈間連一根細(xì)如蛛絲的特制光纖(像放風(fēng)箏一樣)，它雙向傳輸信號，能達(dá)到有線制導(dǎo)作用光纖由纖芯和包層組成，其剖面如圖所示，其中纖芯材料的折射率n12，包層折射率n2，光纖長度為3×

6、;103m.(已知當(dāng)光從折射率為n1的介質(zhì)射入折射率為n2的介質(zhì)時，入射角1、折射角2間滿足關(guān)系：n1sin1n2sin2)(1)試通過計算說明從光纖一端入射的光信號是否會通過包層“泄漏”出去；(2)若導(dǎo)彈飛行過程中，將有關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?，利用光纖發(fā)回發(fā)射基地經(jīng)瞬間處理后轉(zhuǎn)化為指令光信號返回導(dǎo)彈，求信號往返需要的最長時間答案(1)見解析(2)8×105s解析(1)由題意在纖芯和包層分界面上全反身臨界角C滿足：n1sinCn2sin90°得：C60°，當(dāng)在端面上的入射角最大(1m90°)時，折射角2也最大，在纖芯與包層分界面上的入射角1最小在端面上：1m

7、90°時，n1得：2m30°這時1min90°30°60°C，所以，在所有情況中從端面入射到光纖中的信號都不會從包層中“泄漏”出去(2)當(dāng)在端面上入射角最大時所用的時間最長，這時光在纖芯中往返的總路程：s，光纖中光速：v信號往返需要的最長時間tmaxs8×105s.8某時刻的波形圖如圖所示，波沿x軸正方向傳播，質(zhì)點p的坐標(biāo)x0.32m.從此時刻開始計時(1)若每間隔最小時間0.4s重復(fù)出現(xiàn)波形圖，求波速(2)若p點經(jīng)0.4s第一次達(dá)到正向最大位移，求波速(3)若p點經(jīng)0.4s到達(dá)平衡位置，求波速答案(1)2m/s(2)0.3m/s(3

8、)(0.8n)m/s(n0,1,2,3，)解析(1)依題意，周期T0.4s，波速vm/s2m/s(2)波向右傳播x0.32m0.2m0.12m.p點恰好第一次達(dá)到正向最大位移波速vm/s0.3m/s(3)波向右傳播x0.32m，p點恰好第一次到達(dá)平衡位置，由周期性可知波傳播的可能距離xm(n0,1,2,3，)可能波速vm/s(0.8n)m/s(n0,1,2,3，)9(1)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，波速為0.5m/s，在某時刻波形如圖中實線所示，經(jīng)過一段時間后波形如圖中虛線所示，在這段時間里，圖中P點處的質(zhì)元通過的路程可能是_A0.4m B0.5m C0.6m D0.7m(2)某學(xué)生利用單

9、擺做測定重力加速度的實驗，其具體操作如下：A在鐵架臺上固定一個夾子，把單擺的擺線夾在夾子上B用刻度尺和游標(biāo)卡尺測出擺長lC將擺球向一側(cè)偏離30°后由靜止釋放擺球D在釋放擺球的同時開始計時E記下擺球完成n次(大于30次)全振動的時間tF把所得數(shù)據(jù)代入公式該學(xué)生的上述操作中，錯誤的是_(只填字母代號)(3)如圖所示，是一種折射率n1.5的棱鏡，現(xiàn)有一束光線沿MN方向射到棱鏡的AB界面上，入射角的正弦sini0.75.求：光在棱鏡中傳播的速率；通過計算確定此束光線射出棱鏡后的方向(不考慮返回到AB面上的光線)答案(1)C(2)CD(3)2×108m/s見解析圖解析(1)根據(jù)題意分

10、析可知，P點處的質(zhì)元開始振動的方向沿y軸的正方向，由于它在一個周期內(nèi)通過的路程為振幅的4倍(即4A，A0.2m)，所以圖中P點處的質(zhì)元通過的路程可能是s4nA3A0.60.8n(n0,1,2,3，)，所以答案為C.(2)利用單擺測定重力加速度時，要求單擺做簡諧運(yùn)動，擺角不超過5°，所以C操作錯誤為了減小實驗誤差，在測量周期時應(yīng)該在擺球擺到最低點時開始計時，所以D操作是不妥的，所以答案為CD.(3)由n，解得：v2.0×108m/s該棱鏡發(fā)生全反射的臨界角為arcsinarcsin0.667<45°如圖所示，設(shè)光線進(jìn)入棱鏡后的折射角為r，根據(jù)n，解得sinr0

11、.5，所以r30°，光線射到BC界面的入射角為i190°(180°60°75°)45°，所以在BC界面發(fā)生全反射，光線沿DE方向射出棱鏡時不改變方向，故此束光線射出棱鏡后方向與AC界面垂直10(1)如圖所示，按照狹義相對論的觀點，火箭B是“追趕”光的；火箭A是“迎著”光飛行的，若火箭相對地面的速度為v，則火箭A上的觀察者測出的光速為_，火箭B上的觀察者測出的光速為_(2)某同學(xué)在做測玻璃折射率的實驗中，使用的是半圓形玻璃磚，P1、P2、P3、P4是按順序插在軟木板上的大頭針，如圖所示下述關(guān)于實驗操作中的做法，正確的是_A若任意選了P1

12、、P2連線的方向和入射點A的位置，都可以在圓弧右側(cè)適當(dāng)位置處插上第三個大頭針，使其同時擋住P1、P2的像B如果入射點A恰在玻璃磚圓心處，可不使用大頭針P4C可以用P1、P2連線作為入射光線，也可以用P4、P3連線作為入射光線D為減小誤差，P1、P2間距和P3、P4間距應(yīng)適當(dāng)大一些(3)一均勻介質(zhì)中選取平衡位置在同一直線上的9個質(zhì)點，相鄰兩質(zhì)點間的距離均為0.1m，如圖(a)所示一列橫波沿該直線向右傳播，t0時到達(dá)質(zhì)點1，質(zhì)點1開始向下運(yùn)動，振幅為0.2m，經(jīng)過時間0.3s，第一次出現(xiàn)如圖(b)所示的波形求該列橫波傳播的速度；寫出質(zhì)點1的振動方程；在介質(zhì)中還有一質(zhì)點P，P點距質(zhì)點1的距離為10.

13、0m，則再經(jīng)多長時間P點處于波峰？答案(1)CC(2)BCD(3)4m/s0.2sin10tm2.35s解析(1)根據(jù)狹義相對論的基本假設(shè)，光速在任何慣性參考系中都是相同的所以兩個火箭中的觀察者測出的光速都為c.(2)任何光線都能從空氣射進(jìn)玻璃，但從玻璃射向空氣時可能會發(fā)生全反射，當(dāng)AB光線入射角大于臨界角時，則在B右側(cè)沒有出射光線A項錯誤；如果入射點A恰在玻璃磚圓心處，則在A點的折射光線沿半徑方向射進(jìn)棱鏡，也將沿半徑方向射出棱鏡，在界面B處方向不改變，故插上P3后，即可作出折射光線，B項正確；因為光路是可逆的，所以C項正確；D項所述是為減小誤差所必須的(3)由于質(zhì)點1起振方向向下，故最前面質(zhì)

14、點的起振方向也向下，t0.3s時的波形為可知0.3s內(nèi)波傳播了x1.51.2m，故波速vm/s4m/s質(zhì)點的振動周期等于波傳播的周期T0.2s，故10，質(zhì)點的振動方程為yAsint(m)0.2sin10t(m)t0.3s時，最前面的波峰為質(zhì)點7，故波峰傳到P點的時間ts2.35s11(1)如圖所示，一列簡諧橫波沿x方向傳播已知t0時，波傳播到x軸上的質(zhì)點B，在它左邊的質(zhì)點A位于負(fù)的最大位移處；在t0.6s時，質(zhì)點A第二次出現(xiàn)在正的最大位移處則這列波的波速是_m/s.這段時間內(nèi)質(zhì)點D運(yùn)動的路程是_m.(2)關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法中正確的是_A恒定的電場能夠產(chǎn)生電磁波B電磁波既有縱波，又有橫

15、波C電磁波從空氣進(jìn)入水中時，其波長變長了D雷達(dá)用的是微波，是由于微波傳播的直線性好，有利于測定物體的位置(3)如圖所示，半圓形玻璃磚的半徑為R，光屏PQ置于直徑的右端并與直徑垂直，一復(fù)色光與豎直方向成30°角射入玻璃磚的圓心，由于色光中含有兩種單色光，故在光屏上出現(xiàn)了兩個光斑，玻璃對兩種單色光的折射率分別為n1和n2，求：這兩個光斑之間的距離；為使光屏上的光斑消失，復(fù)色光的入射角至少為多少？答案(1)50.1(2)D(3)45°解析(1)由題意可知：波長2m,1.5T0.6s，則T0.4s，可得v5m/s.波由B點剛傳到D點的時間t1s0.4s，則在0.2s即半個周期內(nèi)，質(zhì)

16、點D運(yùn)動了2A0.1m.(2)由麥克斯韋電磁場理論可知，周期性變化的電場(磁場)才能產(chǎn)生電磁波，恒定的電場不能產(chǎn)生電磁波，A錯；電磁波的傳播方向與E、B兩個振動矢量的方向均垂直，是橫波，B錯；電磁波由空氣進(jìn)入水中傳播時，速度變小，波長變短了，C錯誤；電磁波遇到障礙物要發(fā)生反射，雷達(dá)就是利用電磁波的這個特征工作的，故所用的電磁波傳播的直線性要好，而微波就具有這樣的特點，D正確(3)作出光路如圖所示，由折射定律有：n1，n2代入數(shù)據(jù)得：解得：145°260°故abPbPaRtan45°Rtan30°(1)R當(dāng)兩種色光在界面處均發(fā)生全反射時光屏上的光斑消失，且

17、玻璃對其折射率為n2的色光先發(fā)生全反射，故sinC，即入射角C45°.12(1)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，位于原點的質(zhì)點的振動圖象如圖甲所示，則該質(zhì)點的振幅是_cm，振動周期是_s圖乙為該波在某一時刻的波形圖，質(zhì)點A位于x0.5m處，則該波的傳播速度是_m/s，質(zhì)點A由圖示位置再經(jīng)過1.35s時間所通過的路程是_cm.(2)根據(jù)相對論原理，下列說法中正確的是_A按照相對論來講，一個真實的、靜止質(zhì)量不為零的物體，相對任何慣性系的運(yùn)動速度都不可能等于或超過光速cB按照相對論及基本力學(xué)規(guī)律可推出質(zhì)量和能量的關(guān)系為Emc2C某個靜質(zhì)量為m0的物體，相對它靜止的觀察者測其質(zhì)量為mm0，能量

18、為EE0m0c2，稱為靜能量，這表明任何靜質(zhì)量不為零的物體，都貯存著巨大的能量D按照相對論來講，物理規(guī)律在一切慣性參考系中可以具有不同的形式(3)在桌面上有一個倒立的玻璃圓錐，其頂點恰好與桌面接觸，圓錐的軸(圖中虛線)與桌面垂直，過軸線的截面為等邊三角形，如圖所示，有一半徑為r的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的底面上，光束的中心軸與圓錐的軸重合，已知玻璃的折射率為1.5，則光束在桌面上形成的光斑半徑是多少？答案(1)80.210216(2)ABC(3)2r解析(1)由振動圖象可以直接讀出振幅A8cm，周期T0.2s；再由波動圖象可以讀出波長2m，根據(jù)v得v10m/s；因為質(zhì)點A的圖示位置在波峰處，所以路程s×4A×4A216cm.(2)按照相對論的結(jié)論，m，這表明高速運(yùn)動的物體其質(zhì)量的測量值會非常大，并隨著速度趨于光速而無限增大，一個真實的物體，其質(zhì)量是確定值、有限大，所以按照相對論來講，一個真實的、靜止質(zhì)量不為零的物體，相對任何慣性系的運(yùn)動速度都不可能等于或超過光速c