2024-2025學(xué)年高中物理綜合評估含解析新人教版選修3-4

PAGEPAGE12《選修3－4》綜合評估時間：90分鐘分值：120分一、選擇題(1～8題為單選，9～12題為多選，每小題5分，共60分)1．下列四幅圖的有關(guān)說法中，正確的是(C)A．由兩個簡諧運(yùn)動的圖象可知：它們的振動步調(diào)不一樣B．球與橫梁之間存在摩擦的狀況下，球的振動是簡諧運(yùn)動C．頻率相同的兩列波疊加時，某些區(qū)域的振動加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動減弱D．當(dāng)簡諧波向右傳播時，此時質(zhì)點(diǎn)A的速度沿y軸正方向解析：由兩個簡諧運(yùn)動的圖象可知：它們的相位差恒定，步調(diào)一樣，選項A錯誤；簡諧運(yùn)動是一種志向運(yùn)動，過程中不受摩擦力，所以選項B錯誤；頻率相同的兩列水波的疊加：當(dāng)波峰與波峰或波谷與波谷相遇時振動是加強(qiáng)的；當(dāng)波峰與波谷相遇時振動是減弱的，選項C正確；依據(jù)走坡法可得此時A點(diǎn)向y軸負(fù)方向運(yùn)動，故選項D錯誤．綜上本題選C.2．下列物理現(xiàn)象中：(1)春天里在一次閃電過后，有時雷聲轟鳴不絕(2)“聞其聲而不見其人”(3)學(xué)生圍繞振動的音叉轉(zhuǎn)一圈會聽到忽強(qiáng)忽弱的聲音(4)當(dāng)正在鳴笛的火車向著我們急駛而來時，我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高這些物理現(xiàn)象分別屬于波的(A)A．①反射、②衍射、③干涉、④多普勒效應(yīng)B．①折射、②衍射、③多普勒效應(yīng)、④干涉C．①反射、②折射、③干涉、④多普勒效應(yīng)D．①衍射、②折射、③干涉、④多普勒效應(yīng)解析：春天里在一次閃電過后，有時雷聲轟鳴不絕，屬于聲波的反射；“聞其聲而不見其人”屬于聲波的衍射；學(xué)生圍繞振動的音叉轉(zhuǎn)一圈會聽到忽強(qiáng)忽弱的聲音屬于聲波的干涉；當(dāng)正在鳴笛的火車向著我們急駛而來時，我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高屬于多普勒效應(yīng)，正確選項是A.3.消退噪聲污染是當(dāng)前環(huán)境愛護(hù)的一個重要課題，內(nèi)燃機(jī)、通風(fēng)機(jī)等在排放各種高速氣流的過程中都發(fā)出噪聲，干涉型消聲器可以用來消弱高速氣流產(chǎn)生的噪聲，干涉型消聲器的結(jié)構(gòu)及氣流運(yùn)行如圖所示，波長為λ的聲波沿水平管道自左向右傳播，當(dāng)聲波到達(dá)a處時，分成兩束相干波，它們分別通過r1和r2的路程，再在b處相遇，即可達(dá)到消弱噪聲的目的，若Δr＝|r2－r1|，則Δr等于(C)A．波長λ的整數(shù)倍B．波長λ的奇數(shù)倍C．半波長eq\f(λ,2)的奇數(shù)倍 D．半波長eq\f(λ,2)的偶數(shù)倍解析：依據(jù)干涉特點(diǎn)知，兩相干波源的距離差為波長的整數(shù)倍時，此點(diǎn)為振動增加點(diǎn)，而消退噪聲不能加強(qiáng)，故A、B錯誤；距離差為半波長的奇數(shù)倍時，此點(diǎn)為振動減弱點(diǎn)，本題為消退噪音，要減弱振動，所以C正確，D錯誤．4．圖甲為一簡諧橫波在t＝0時刻的波形圖象，圖乙為該橫波中x＝3m處質(zhì)點(diǎn)A的振動圖象，則下列說法正確的是(D)A．波的傳播方向沿x軸正方向B．波的傳播速度大小為1cm/sC．在t＝2.0s時刻，圖甲中x＝4m處質(zhì)點(diǎn)B的振動加速度大小為0D．若該波遇到尺寸大小為1m的障礙物或孔時，該波會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象解析：由題圖乙知t＝0時刻質(zhì)點(diǎn)A處于平衡位置向上運(yùn)動，結(jié)合題圖甲可知波沿x軸負(fù)方向傳播，A錯誤．由題圖甲可知λ＝4m，由題圖乙知T＝4s，故波速v＝eq\f(λ,T)＝1m/s，B錯誤．t＝0時刻質(zhì)點(diǎn)B處于波峰，經(jīng)過2.0s即半個周期后質(zhì)點(diǎn)B運(yùn)動到波谷，加速度最大，C錯誤．發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物或孔的尺寸比波長小或相差不多，故D正確．5．如圖所示為用a、b兩種單色光分別通過同一雙縫干涉裝置獲得的干涉圖樣．現(xiàn)讓a、b兩種光組成的復(fù)色光穿過平行玻璃磚或三棱鏡時，光的傳播方向中可能正確的是(D)解析：依據(jù)雙縫干涉相鄰條紋間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知，a光的波長大，則同一介質(zhì)對a光的折射率小，對b光的折射率大．依據(jù)平行玻璃磚的光學(xué)特性可知，出射光線與入射光線平行，由于a光的折射率小，偏折程度小，所以出射時a光應(yīng)在右側(cè)，故A、B錯誤．由sinC＝eq\f(1,n)分析可知，a光的臨界角較大．當(dāng)光從棱鏡射入空氣中時，若b光不發(fā)生全反射，能射出棱鏡，則a光確定也不發(fā)生全反射，能從棱鏡射出，故C錯誤．當(dāng)光從棱鏡射入空氣中時，若a光不發(fā)生全反射，能射出棱鏡，b光可能發(fā)生全反射不從棱鏡射出，故D正確．6．如圖所示，口徑較大、充溢水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發(fā)光小球，則(D)A．小球必需位于缸底中心才能從側(cè)面看到小球B．小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出C．小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后頻率變大D．小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后傳播速度變大解析：設(shè)發(fā)光小球在P點(diǎn)，如圖甲，當(dāng)發(fā)光小球不在缸底中心O時，仍有光線從側(cè)面射出，所以A錯誤．光從水面射入空氣時，當(dāng)入射角大于或等于臨界角時，會發(fā)生全反射現(xiàn)象，如圖乙，只有在入射角θ小于臨界角C的范圍內(nèi)光才能從水面射出，B錯誤．光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，頻率保持不變，C錯誤．光在水中的傳播速度v＝eq\f(c,n)，光在空氣中的傳播速度近似等于真空中的傳播速度c，所以D正確．7．以往，已知材料的折射率都為正值(n>0)．現(xiàn)已有針對某些電磁波設(shè)計制作的人工材料，其折射率可以為負(fù)值(n<0)，稱為負(fù)折射率材料．位于空氣中的這類材料，入射角i與折射角r依舊滿意eq\f(sini,sinr)＝n，但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)(此時折射角取負(fù)值)．現(xiàn)空氣中有一上下表面平行的負(fù)折射率材料，一束電磁波從其上表面射入，下表面射出．若該材料對此電磁波的折射率n＝－1，正確反映電磁波穿過該材料的傳播路徑的示意圖是(B)解析：折射線與入射線應(yīng)位于法線的同一側(cè)，故選項A、D錯誤．因為材料折射率n＝－1，在電磁波由空氣進(jìn)入介質(zhì)的入射點(diǎn)處，sinα＝－sin(－β)，得α＝β，則C項錯．故正確選項為B.8.LC振蕩電路在某一時刻的電場和磁場的示意圖如圖所示，圖中B是自感線圈形成的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，E為電容器兩極板間的電場的場強(qiáng)，則下列敘述正確的是(C)A．電容器正在放電，電流沿電路的順時針方向，電場能正向磁場能轉(zhuǎn)化B．電容器正在充電，電流沿電路的逆時針方向，磁場能正向電場能轉(zhuǎn)化C．電容器正在放電，電流沿電路的逆時針方向，電場能正向磁場能轉(zhuǎn)化D．電容器正在充電，電流沿電路的順時針方向，磁場能正向電場能轉(zhuǎn)化解析：由安培定則知電流方向為逆時針方向，由場強(qiáng)方向知上板帶正電，所以電容器正在放電，電場能正向磁場能轉(zhuǎn)化．9．將一單擺向左拉至水平標(biāo)記線上，從靜止釋放，當(dāng)擺球運(yùn)動到最低點(diǎn)時，擺線遇到障礙物，擺球接著向右搖擺．用頻閃照相機(jī)拍到如圖所示的單擺運(yùn)動過程的頻閃照片，以下說法正確的是(AC)A．?dāng)[線遇到障礙物前后的擺長之比為9∶4B．?dāng)[線遇到障礙物前后的擺長之比為3∶2C．?dāng)[線經(jīng)過最低點(diǎn)時，線速度不變，半徑減小，擺線張力變大D．?dāng)[線經(jīng)過最低點(diǎn)時，角速度變大，半徑減小，擺線張力不變解析：由頻閃照片可知擺線遇到障礙物前后的周期之比為3∶2，依據(jù)T＝2πeq\r(\f(l,g))，得擺線遇到障礙物前后的擺長之比9∶4，故A正確，B錯誤；擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時，線速度不變，半徑減小，角速度變大，依據(jù)牛頓其次定律有：F－mg＝eq\f(mv2,l)，得F＝mg＋meq\f(v2,l)，擺線經(jīng)過最低點(diǎn)時，半徑減小，擺線張力變大．10．一列簡諧橫波，沿x軸傳播，在t＝0時的波形圖如圖所示，若此波原點(diǎn)O處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)0.05s第一次到達(dá)波峰，則(AD)A．若波速為10m/s，波向右傳播B．若波速為30m/s，波向右傳播C．t＝0.1s時，x＝2m處的質(zhì)點(diǎn)確定在波峰位置D．在波的傳播過程中x＝1m處的質(zhì)點(diǎn)在波峰時，x＝2m處的質(zhì)點(diǎn)確定在波谷解析：由題圖知λ＝2m，若O處質(zhì)點(diǎn)在t＝0時刻沿y軸正向振動，則eq\f(T,4)＝0.05s，T＝0.2s，v＝eq\f(λ,T)＝10m/s，波向右傳播；若O處質(zhì)點(diǎn)在t＝0時刻沿y軸負(fù)向振動，則eq\f(3,4)T＝0.05s，T＝eq\f(0.2,3)s，v＝30m/s，波向左傳播，選項A正確，B錯誤．由上述分析知t＝0.1s時，x＝2m處質(zhì)點(diǎn)確定處在平衡位置，選項C錯．x＝1m與x＝2m處的兩個質(zhì)點(diǎn)在振動中步調(diào)總相反，選項D正確．11．依據(jù)圖中的漫畫，推斷下列說法中正確的是(BD)A．人看到的是魚的實像，位置變淺了些B．人看到的是魚的虛像，位置變淺了些C．魚看到的是人的實像，位置偏低了些D．魚看到的是人的虛像，位置偏高了些解析：人看魚的光路如圖甲所示，因入射角i小于折射角r，則人將看到魚的虛像，且位置比實際狀況變淺了些，B正確；魚看到人的光路如圖乙所示，因入射角i大于折射角r，則魚將看到人的虛像，且比實際位置要高，D正確．12.如圖所示，一束平行光從真空垂直射向一塊半圓形的玻璃磚的底面，下列說法正確的是(BCD)A．只有圓心兩側(cè)確定范圍內(nèi)的光線不能通過玻璃磚B．只有圓心兩側(cè)確定范圍內(nèi)的光線能通過玻璃磚C．通過圓心的光線將沿直線穿過，不發(fā)生偏折D．圓心兩側(cè)確定范圍外的光線將在半圓面處發(fā)生全反射解析：垂直射向界面的光線不偏折，因而光束沿直線平行射到半圓面上，其中通過圓心的光線將沿直線穿過玻璃磚，不發(fā)生偏折，入射角為零．由中心向外的光線，在半圓面上進(jìn)入真空時的入射角漸漸增大，折射角大于入射角，所以圓心兩側(cè)確定范圍外的光線將在半圓面處發(fā)生全反射．二、填空題(共2小題，每小題10分，共20分)13．甲、乙兩個學(xué)習(xí)小組分別利用單擺測量重力加速度．(1)甲組同學(xué)采納圖(a)所示的試驗裝置．A．為比較精確地測量出當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊臄?shù)值，除停表外，在下列器材中，還應(yīng)當(dāng)選用adf；(用器材前的字母表示)a．長度為1m左右的細(xì)繩b．長度為30cm左右的細(xì)繩c．直徑為1.8cm的塑料球d．直徑為1.8cm的鐵球e．最小刻度為1cm的米尺f．最小刻度為1mm的米尺B．該組同學(xué)先測出懸點(diǎn)到小球球心的距離L，然后用停表測出單擺完成n次全振動所用的時間t.請寫出重力加速度的表達(dá)式g＝eq\f(4π2n2L,t2).(用所測物理量表示)C．在測量擺長后，測量周期時，擺球振動過程中懸點(diǎn)O處擺線的固定出現(xiàn)松動，擺長略微變長，這將會導(dǎo)致所測重力加速度的數(shù)值偏小．(選填“偏大”“偏小”或“不變”)(2)乙組同學(xué)在圖(a)所示裝置的基礎(chǔ)上再增加一個速度傳感器，如圖(b)所示．將擺球拉開一小角度使其做簡諧運(yùn)動，速度傳感器記錄了擺球振動過程中速度隨時間改變的關(guān)系，如圖(c)所示的v-t圖線．A．由圖(c)可知，該單擺的周期T＝2.0s；B．更換擺線長度后，多次測量，依據(jù)試驗數(shù)據(jù)，利用計算機(jī)作出T2-L(周期平方—擺長)圖線，并依據(jù)圖線擬合得到方程T2＝4.04L＋0.035.由此可以得出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.76m/s2.(π2取9.86，結(jié)果保留3位有效數(shù)字)解析：(1)A.依據(jù)單擺周期公式T＝2πeq\r(\f(L,g))，須要測量周期、擺長，為了減小阻力造成的試驗誤差，小球選擇鐵球而不是塑料球，即d對，c錯．為使得周期較大而便于測量減小誤差，擺線選擇長度接近1m的細(xì)繩，a對，b錯．由于擺長包括擺線長和擺球半徑，為測量精確，刻度尺選擇最小刻度為1mm的米尺，選項e錯，f對．B.單擺完成n次全振動所用的時間為t，則單擺周期T＝eq\f(t,n)，依據(jù)單擺周期公式可得g＝eq\f(4π2Ln2,t2)，C.擺長略微變長使得擺長的測量偏小，依據(jù)g＝eq\f(4π2Ln2,t2)，重力加速度的測量值偏?。?2)A.依據(jù)v－t圖象，可得單擺振動周期T＝2.0s．B.依據(jù)單擺周期T2＝eq\f(4π2L,g)，T2＝4.04L＋0.035，可得eq\f(4π2L,g)＝eq\f(4×9.86,g)L＝4.04L，解得g≈9.76m/s2.14.學(xué)校開展探討性學(xué)習(xí)，某探討小組的同學(xué)依據(jù)所學(xué)的光學(xué)學(xué)問，設(shè)計了一個測量液體折射率的儀器，如圖所示．在一圓盤上，過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2并保持P1、P2位置不變，每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域視察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好攔住P1、P2的像，同學(xué)們通過計算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要依據(jù)P3所插的位置，就可干脆讀出液體折射率的值，則：(1)若∠AOF＝30°，OP3與OC的夾角為30°，則P3處所對應(yīng)的折射率的值為eq\r(3).(2)圖中P3、P4兩位置哪一處所對應(yīng)的折射率的值大？答：P4.(3)作AO的延長線交圓周于K，K處所對應(yīng)的折射率值應(yīng)為1.解析：(1)依據(jù)折射定律n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，題中θ1＝60°，θ2＝∠AOF＝30°，所以n＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3).(2)圖中P4處對應(yīng)的入射角大于P3處所對應(yīng)的入射角，所以P4處對應(yīng)的折射率大．(3)因A、O、K在一條直線上，入射角等于折射角，所以K處對應(yīng)的折射率應(yīng)為1.三、計算題(共4小題，每小題10分，共40分)15．一列簡諧橫波，某時刻的波形圖象如圖甲所示，從該時刻起先計時，波上A質(zhì)點(diǎn)的振動圖象如圖乙所示，則：(1)若此波遇到另一列簡諧橫波并發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象，則該波所遇到的波的頻率為多少？(2)若該波能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，則該波所遇到的障礙物尺寸有什么要求？(3)從該時刻起，再經(jīng)過Δt＝0.4s，P質(zhì)點(diǎn)的位移、通過的路程和波傳播的距離分別為多少？(4)若t＝0時振動剛剛傳到A點(diǎn)，從該時刻起再經(jīng)多長時間坐標(biāo)為x＝45m的質(zhì)點(diǎn)(未畫出)其次次位于波峰？答案：(1)1.25Hz(2)小于20m或與20m相差不多(3)04m10m(4)1.8s解析：(1)由振動圖象可以看出，此波的周期為0.8s，所以頻率為1.25Hz.因為發(fā)生穩(wěn)定干涉的條件是兩列波的頻率相等，所以另一列波的頻率也為1.25Hz.(2)由波動圖象可以看出，此波的波長為20m，當(dāng)障礙物的尺寸小于20m或與20m相差不多時能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象．(3)因為Δt＝0.4s＝eq\f(T,2)，故經(jīng)0.4s，P質(zhì)點(diǎn)回到平衡位置，位移為0，通過的路程為2A＝4m.在eq\f(T,2)時間內(nèi)波傳播的距離為eq\f(λ,2)＝10m.(4)由A點(diǎn)在t＝0時刻向上振動知，波沿x軸正方向傳播，波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(20,0.8)m/s＝25m/s，x＝45m處的質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰的時間t1＝eq\f(45－20,25)s＝1s，此質(zhì)點(diǎn)其次次位于波峰的時間t＝t1＋T＝1.8s.16．人的眼球可簡化為如圖所示的模型．折射率相同、半徑不同的兩個球體共軸．平行光束寬度為D，對稱地沿軸線方向射入半徑為R的小球，會聚在軸線上的P點(diǎn)．取球體的折射率為eq\r(2)，且D＝eq\r(2)R.求光線的會聚角α.(示意圖未按比例畫出)答案：30°解析：由幾何關(guān)系sini＝eq\f(D,2R)，解得i＝45°則由折射定律eq\f(sini,sinr)＝n，解得r＝30°且i＝r＋eq\f(α,2)，解得α＝30°.17．原子發(fā)生受激輻射時，發(fā)出的光的頻率、放射方向等都跟入射光子完全一樣，形成激光．激光測距儀——激光雷達(dá)(發(fā)出極短時間的激光脈沖)用來測量距離可以達(dá)到很高的精度，同時它還能測定被測目標(biāo)的方位、運(yùn)動速度和軌道，甚至能描述目標(biāo)的形態(tài)，進(jìn)行識別和自動跟蹤．(1)說明激光的主要特點(diǎn)．(2)美國“阿波羅”宇宙飛船在登月科考活動中，在月球上安放了一臺激光反射器，這臺反射器勝利地解決了用激光測量月地間距離的問題．請分析這臺激光反射器用什么光學(xué)儀器好．(3)在光的干涉試驗中，為什么運(yùn)用激光產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象最清楚？(4)激光束可切割物質(zhì)，焊接金屬以及在硬質(zhì)難溶物體上打孔，是利用了激光的什么性