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1、高中物理选修3-4 模块综合试题 1.(1)一列沿x轴传播的简谐横波t0时波的图象如下图甲所示质点M沿y轴的正方向运动，则这列波的波长是_，传播方向是_，在一个周期内，质点M通过的路程是_(2)如图乙所示，平面MN是介质与真空的交界面，介质中有一点A，真空中有一点B.P是A、B连线与界面的交点，如果A点发出的一束激光，射到界面上的Q点(图中未画出)，进入真空后经过B点则Q点在P点的_(填“左侧”或“右侧”)(3)火车向观察者高速驶来时，观察者听到火车汽笛声的音调_(填“变高”、“变低”或“不变”)【答案】(1)20 m沿x轴负方向8 cm(2)左侧(3)变高2(1)如图所示，强强乘坐速度为0.
2、9c (c为光速)的宇宙飞般追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c.强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为_(填写选项前的字母)A0.4cB0.5cC0.9c D1.0c(2)在t0时刻，质点A开始做简谐运动，其振动图象如右图所示质点A振动的周期是_s；t8 s时，质点A的运动沿y轴的_方向(填“正”或“负”)；质点B在波的传播方向上与A相距16 m已知波的传播速度为2 m/s，在t9 s时，质点B偏离平衡位置的位移是_cm.(3)如图是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片，相机的镜头竖直向上照片中，水立方运动馆的景象呈现在半径r11 cm的圆形范围内
3、，水面上的运动员手到脚的长度l10 cm.若已知水的折射率n，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h.(结果保留两位有效数字) / 【解析】(1)根据真空中光速不变的原理，观察到光速不变为c.(2)从图上能得出质点振动的周期；判断出t8 s时质点振动沿y轴正方向，波经过8 s传到B点，B点振动1 s则位移为10 cm.(3)设照片圆形区域的实际半径为R，运动员的实际长度为L由折射定律nsin sin 90几何关系sin ，得hr取L2.2 m，解得h2.1 m(1.62.6 m都算对)【答案】(1)D(2)4正103(1)下列关于简谐运动和简谐机械波的说法正确的是_(填入选项前的字母，有填
4、错的不得分)A弹簧振子的周期与振幅有关B横波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定C在波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度D单位时间内经过介质中一点的完全波的个数就是这列简谐波的频率(2)一半径为R的1/4球体放置在水平桌面上，球体由折射率为的透明材料制成现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如上图所示已知入射光线与桌面的距离为R/2.求出射角.【解析】(2)设入射光线与1/4球体的交点为C，连接OC，OC即为入射点的法线因此，图中的角为入射角过C点作球体水平表面的垂线，垂足为B.依题意，COB，又由在OBC知sin 设光线
5、在C点的折射角为，由折射定律得由式得30由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角(见右图)为30，由折射定律得因此sin 解得60.【答案】(1)BD(2)604(1)如图所示是一列横波在某一时刻的波形图象已知这列波的频率为4 Hz，A点在此时的振动方向如图所示，则可以判断出这列波的传播方向是沿x轴_方向(填“正”或“负”)，波速大小为_m/s.(2)做简谐运动的物体，其位移随时间的变化规律为x2sincm，则下列说法正确的是_A它的振幅为4 cmB它的周期为0.02 sC它的初相位是D它在1/4周期内通过的路程可能是2 cm(3)如下图所示，在平静的水面下有一点光源S，点光源到水面的距离
6、为H，水对该光源发出的单色光的折射率为n.请解答下列问题：在水面上方可以看到一圆形的透光面，求该圆的半径若该单色光在真空中的波长为0，该光在水中的波长为多少？【解析】(1)由波速公式vf，即可得出结果(2)根据振动方程的物理意义可知，它的振幅为2 cm，周期为0.04 s，初相位是.(3)设光在水面发生全反射的临界角为C，透光面的半径为r，如图所示，由于sin C，解得：r由于光在传播过程中的频率不变，设光在真空中的传播速度为c，在水中的传播速度为v，则有：n，又由于f，联立解得：.【答案】(1)负8(2)C(3)5(1)刚刚参加完北京奥运会的福娃欢欢做了这样一个小实验：将干净的玻璃片放在黑纸
7、上，在玻璃片上涂抹一层水，然后在水面上滴几滴煤油或者机油，让房间内光线变暗，用手电筒以一定的角度照射油膜，观察油膜上的条纹会有什么现象产生：_.如上图所示，如果用红纸、绿纸、蓝纸等分别挡住手电筒，这时有什么变化_(2)酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到在一定距离之外，地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影，但当你靠近“水面”时，它也随你的靠近而后退，对此现象的正确解释是_A此“水面”存在，但在较远的地方B“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉C太阳辐射到地面，使地表空气温度升高，折射率大，发生全反射D太阳辐射到地面，使地表空气温度升高，折射率小，发生全反射(
8、3)一列简谐横波沿x轴正向传播，t0时刻的波形如右图所示，质点振动周期T0.2 s求：波的振幅A、波长、波速v；画出平衡位置在x1.5 m处的质点，以该时刻为计时起点的振动图象(至少画一个周期并在图中标上周期、半周期和振幅的数值)【解析】(1)油膜会产生薄膜干涉，所以能看到干涉条纹因为不同颜色光线频率不同，所以条纹的颜色随着纸的颜色的变化而发生变化，并且条纹的宽度也随着纸的颜色的变化而发生变化(2)夏天，气温很高，太阳辐射到地面，使地表空气温度升高，折射率小，这样从地面反射上来的太阳光发生全反射(3)由图知：A8 cm2 m波速v m/s10 m/s如下图所示【答案】(1)干涉条纹油膜上的条纹
9、的颜色和宽度均随纸的颜色的变化而变化(2)D(3)8 cm,2 m,10 m/s如图6(1)机械波和电磁波都能传递能量，其中电磁波的能量随波的频率的增大而_(填“增大”、“减小”或“不变”)波的传播及其速度与介质有一定的关系，在真空中机械波是_(填“能”或“不能”)传播的，电磁波是_(填“能”或“ 不能”)传播的在从空气进入水的过程中，机械波的传播速度将_，电磁波的传播速度将_(填“增大”、“减小”或“不变”)(2)放在空气中的玻璃砖，如右图所示，有一束光射到界面ab上，下列说法正确的是_A在界面ab入射角大于临界角的光将不会进入玻璃砖B光射到界面ab后，不可能发生全反射C光传播至界面cd后，
10、有可能不从界面cd射出D光传播至界面cd后，一定会从界面cd射出(3)如右图所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t0时刻的波形图，已知波的传播速度v2 m/s.试回答下列问题：写出x0.25 m处质点的振动函数表达式；求出x0.25 m处质点在04.5 s内通过的路程及在t4.5 s时的位移【解析】(2)光射到界面ab是从光疏介质进入光密介质，不可能发生全反射，故选项B正确，A错误；光传播至界面cd后，入射角小于临界角，也不可能发生全反射，故选项D正确，C错误(3)波长2.0 m，周期T/v1.0 s，振幅A5 cm，则x0.25 m处质点的振动函数方程为y5sin (cm)nt/T4.5，
11、则x0.25 m质点经4.5个周期后的路程s90 cm，经4.5个周期后的位移y2.5 cm.【答案】(1)增大不能能增大减小(2)BD(3)y5sin cm90 cm2.5 cm7(1)某同学课余时间在家里想根据“用单摆测重力加速度”的方法，测量当地的重力加速度他在家中找了一根长度为1.2 m左右的细线，一个可作停表用的电子表和一把毫米刻度尺(无法一次直接测量出摆长)由于没有摆球，他就找了一个螺丝帽代替他先用细线和螺丝帽组成一个单摆，然后依据多次测量求平均值的方法用电子表测出振动周期为T1.然后将细线缩短，用刻度尺量出缩短的长度为L，测出这种情况下单摆的周期为T2.根据上述数据就可以测出重力
12、加速度了，请你用上述数据，推导出当地重力加速度的表达式为_(2)光线由一种介质射向另一种介质时，若这两种介质的折射率不同，则光线_A一定能进入介质中传播B若进入介质中，传播方向一定改变C若进入介质中，传播速度一定改变D不一定能进入介质中传播(3)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图如图a所示，其中某质点的振动图象如图b所示求：波速为多少？图a中的质点e(波峰)再经多少时间第一次到达波谷？【解析】(1)设原来单摆的摆长为L，根据单摆的周期公式有：T12，T22，两式联立消去L有：g.(2)光线由一种介质射向另一种介质时，如果入射光线垂直于界面，则光线进入介质中后传播方向不变；由n可知，
13、若进入介质中，传播速度一定改变(这两种介质的折射率不同)，当介质的折射率大于介质的折射率，且入射角大于或等于临界角时，则发生全反射，光线就不能进入介质中传播，所以CD选项正确(3)由图得：4.0 m，T0.2 s解得v/T20 m/stT/20.1 s.【答案】(1)g(2)CD(3)20 m/s0.1 s8(1)如图甲所示为一列沿x轴传播的简谐横波在t0.2 s时刻的波形图，乙图是这列波中某质点的振动图象，由图可知，这列简谐波的波速大小为_m/s；质点B在图示时刻之后的1 s之内通过的路程为_cm；若乙图所示的是质点B的振动图象，则这列波的传播方向为_(2)下列说法中正确的是_A水面上的油膜
14、在阳光照射下会呈现彩色，这是由于光的衍射造成的B根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的电场周围一定可以产生变化的磁场C狭义相对论认为：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的D在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，测量单摆周期应该从小球经过最大位移处开始计时，以减小实验误差(3)如右图所示是用某种透明材料制成的一块柱体棱镜的水平截面图，角A与角B为直角，角C等于60，光线从AB边入射，入射角为60，已知棱镜材料对该光的折射率为n.(光在真空中的速度为3108 m/s)求：光线在棱镜中传播速度大小为多少？在图中完成光线进入透明材料到射出的光路图【解析】(1)波动图象知波长4 m，由振动图象知T
