2018年高二物理 选修3-3习题 本册综合能力检测A 含答

本册综合能力检测(A)
本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。

满分100分，时间90分钟。

第Ⅰ卷(选择题 共40分)
一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)
1．(浙江省2013～2014学年高二学业水平考试)电台将播音员的声音转换成如图甲所示的电信号，再加载到如图乙所示的高频载波上，使高频载波的振幅随电信号改变(如图丙所示)。

这种调制方式称为( )
A ．调幅
B ．调谐
C ．调频
D ．解调
答案：A
解析：使高频振荡电流的振幅随信号变化的调制方式叫调幅。

2．惯性系S 中有一边长为l 的正方形，如图所示，从相对S 系沿x 方向以接近光速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是( )
答案：C 解析：由l ＝l 0
1－⎝⎛⎭
⎫v
c 2可知沿速度方向即x 方向的长度变短了，而垂直于速度方向，即
y 轴上的边长不变，故C 对。

3.如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P 是附有肥皂泡薄
膜的铁丝圈，S 是一点燃的酒精灯，往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图象应是图中的( )
答案：D
解析：铁丝圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚，在同一水平线上厚度基本一致，如果某一厚度处前后表面反射的同一列光波叠加得到加强，那么这一水平线上同一厚度处光波会加强，所以干涉条纹应是基本水平的。

4．如下图所示，甲为沿x 轴传播的一列简谐横波在t ＝0时刻的波动图象，乙图为参与波动质点P 的振动图象，则下列判断正确的是( )
A ．该波的传播速率为4 cm/s
B ．该波的传播方向沿x 轴正方向
C ．经过0.5 s 时间，质点P 沿波的传播方向向前传播2 m
D ．该波在传播过程中若遇到3 m 的障碍物，能发生明显衍射现象 答案：D
解析：由图知，波长λ＝4 m ，周期T ＝1 s ，波速v ＝λ
T ＝4 m/s ，A 错；由乙图知，t ＝0时，
质点P 向下振动，则由甲图知，波向左传播，B 错；经0.5 s 振点P 完成半次全振动又回到平衡位臵，C 错；因障碍物长度小于波长，衍射现象比较明显，D 对。

5．一列简谐波沿x 轴正方向传播，在t ＝0时波形如图1所示，已知波速为10m/s 。

则t ＝0.1s 时正确的波形应是图2中的( )
答案：C
解析：从t ＝0时刻至t ＝0.1s 时刻，波传播的距离Δx ＝v Δt ＝10×0.1m ＝1m ＝1
4λ。

将t ＝
0s 时各质点的振动形式沿波的传播方向，即x 轴正方向平移，Δx ＝1
4λ可得t ＝0.1s 时波形图为
C 选项图示，因此选项C 正确。

6．(河南三门峡市2014～2015学年高二下学期期末)如图所示，空气
中有一折射率为2的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°、半径为R 的扇形OAB 。

一束平行光平行于横截面，以45°入射角照射到OA 上，OB 不透光。

若只考虑首次入射到圆弧AB 上的光，则圆弧AB 上有光透出部分的弧长为( )
A ．1
6πR
B ．1
4πR
C ．13πR
D ．512
πR
答案：B
解析：光路图如图所示，设在E 点恰好发生全反射，由sin C ＝1
n 可得C
＝45°，又由折射定律n ＝sin θ1
sin θ2得θ2＝30°，故∠AOE ＝180°－120°－45°＝15°。

弧AB 上有光透出的部分弧长ED 为90°－30°－15°360°·2πR ＝1
4πR ，故选项B 正
确。

7．(东营市2014～2015学年高二下学期质检)将一单摆向左拉至水平标志线上，从静止释放，当摆球运动到最低点时，摆线碰到障碍物，摆球继续向右摆动。

用频闪照相机拍到如图所示的单摆运动过程的频闪照片，以下说法正确的是( )
A ．摆线碰到障碍物前后的摆长之比为9 4
B ．摆线碰到障碍物前后的摆长之比为3 2
C ．摆线经过最低点时，线速度不变，半径减小，摆线张力变大
D ．摆线经过最低点时，角速度变大，半径减小，摆线张力不变 答案：AC
解析：由频闪照片可知摆线碰到障碍物前后的周期之比为3 2，根据T ＝2π
l
g
，得摆线
碰到障碍物前后的摆长之比9 4，故A 正确，B 错误；摆球经过最低点时，线速度不变，半径减小，角速度变大，根据牛顿第二定律有：F －mg ＝m v 2l ，得F ＝mg ＋m v 2
l ，摆线经过最低
点时，半径减小，摆线张力变大。

8．(河北衡水中学2013～2014学年高二下学期一调)如图所示，水下光源S 向水面A 点发射一束光线，折射光线分成a 、b 两束，则( )
A ．若保持入射点A 位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b 光先消失
B ．用同一双缝干涉实验装置做实验，a 光的干涉条纹间距大于b 光的条纹间距
C ．a 、b 两束光相比较，在真空中的传播速度a 光比b 光大
D ．在水中，b 光波长比a 光波长大 答案：AB
解析：由sin C ＝1
n ，则a 光的临界角较大b 光的临界角较小，故若保持入射点A 位臵不变，
将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b 光的折射角先达到90°，发生全反射，最先消失，故A 正确；根据折射角r a <r b ，得频率f a <f b ，波长λa >λb ，条纹间距Δx ＝L
d λ，则a 光的干
涉条纹间距大于b 光的间距，故B 正确D 错误；真空中所有光的传播速度是相同的，故C 错误。

9.如下图所示，沿x 轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200 m/s ，下列说法中正确的是( )
A ．从图示时刻开始质点a 的加速度将减小
B ．从图示时刻开始，经过0.01 s ，质点a 通过的路程为0.4 m
C ．若此波遇到另一列波并发生稳定的干涉现象，则另一列波的频率为50 Hz
D ．若该波传播过程中遇到宽约4 m 的障碍物，则会发生明显的衍射现象 答案：ABCD
解析：a 点在最大位移处，下个时刻向平衡位臵运动，位移减小，所以加速度将减小，A 正确；由波的图象可知波长λ＝4 m ，T ＝λv ＝4
200
s ＝0.02 s,0.01 s 为半个周期，所以经过0.01 s ，
a 点经过的路程为2A ＝0.4 m ，B 正确；发生稳定干涉，所以另一列波的频率与该波频率相同，为50 Hz ，C 正确；障碍物的尺寸与该波波长相同，能发生明显衍射，D 也正确。

10．(河北衡水中学2013～2014学年高二下学期期中)如图所示，截面为ABC 的玻璃直角三棱镜放置在空气中，宽度均为d 的紫、红两束光垂直照射三棱镜的一个直角边AB ，在三棱镜的另一侧放置一平行于AB 边的光屏，屏的距离远近可调，在屏上出现紫、红两条光带，可能是( )
A ．紫色光带在上，红色光带在下，紫色光带较宽
B ．紫色光带在下，红色光带在上，紫色光带较宽
C ．红色光带在上，紫色光带在下，红色光带较宽
D ．红色光带在下，紫色光带在上，红色光带较宽 答案：CD
解析：两束光垂直直角边AB 射入玻璃时方向不变，射到斜边AC 时入射角相同。

由于玻璃对紫光的折射率大于红光的折射率，根据折射定律得知，从AC 边射出后，紫光的折射角大于红光的折射角，紫光与光屏的夹角小于红光与光屏的夹角，当光屏与玻璃直角三棱镜距离较近时，紫色光带在上，红色光带在下，紫光较窄，红光较宽，故A 错误D 正确；当光屏与玻璃直角三棱镜距离较远时，紫色光带在下，红色光带在上，故B 错误C 正确。

第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分。

把答案直接填在横线上) 11.如图所示，一半圆形玻璃砖外面插上P
1、P
2、P
3、P 4四枚大头针时，P 3、P 4恰可挡住P 1、P 2所成的像，则该玻璃砖的折射率n ＝________。

有一同学把大头针插在P 1′和P 2′位置时，沿着P
4、P 3 的方向看不到大头针的像，其原因是____________________________
__________________________________________________________________________。

答案：1.73 经过P 1′P 2′的光线在MN 处发生全反射
解析：由图可知，当光由空气进入玻璃时，入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30°。

所以n ＝
sin θ1
sin θ2
＝3＝1.73
当光由玻璃射入空气时，若θ1≥C ，则发生全反射，而sin C ＝1n ＝3
3
，当针插在P 1′、P 2′
时，入射角θ1＝60°>C ，已发生全反射。

12．某同学在“用单摆测重力加速度”的实验中进行了如下的操作；
(1)用游标上有10个小格的游标卡尺测量摆球直径如图(甲)所示，摆球直径为________cm 。

把摆球用细线悬挂在铁架台上，测量摆线长，通过计算得到摆长L 。

(2)用秒表测量单摆的周期。

当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为n ＝0，单摆每经过最低点记一次数，当数到n ＝60时秒表的示数如图(乙)所示，该单摆的周期T ＝________s(结果保留三位有效数字)。

(3)测量出多组周期T 、摆长L 数值后，画出T 2－L 图象如图(丙)，此图线斜率的物理意义是( )
A ．g
B ．1
g
C ．4π2
g
D ．
g 4π2
(4)与重力加速度的真实值比较，发现测量结果偏大，分析原因可能是( ) A ．振幅偏小
B ．在单摆未悬挂之前先测定其摆长
C ．将摆线长当成了摆长
D ．开始计时误记为n ＝1
(5)该小组的另一同学没有使用游标卡尺也测出了重力加速度。

他采用的方法是：先测出一摆线较长的单摆的振动周期T 1，然后把摆线缩短适当的长度ΔL ，再测出其振动周期T 2。

用该同学测出的物理量表达重力加速度为g ＝________。

答案：(1)2.06cm (2)2.24s (3)C (4)D (5)g ＝4π2ΔL T 21－T 22
解析：(1)根据游标卡尺的读数方法可知l ＝2.06cm (2)秒表读数t ＝67.3s ，所以周期T ＝t
30＝2.24s
(3)由T 2
＝4π2
g
L ，可判C 选项正确。

(4)L 偏大或T 偏小都会导致g 偏大，D 正确。

(5)T 21＝4π2
g
L 1①
T 22＝4π2L 2g ②
L 1－L 2＝ΔL ③
由①②③式得g ＝4π2ΔL T 21－T 22
13．(北京市东城区2013～2014学年高二下学期期末)如图甲所示，是用双缝干涉测光的波长的实验装置示意图，其中A 、B 、C 、D 分别表示滤光片、单缝、双缝、光屏。

图乙a 是实验时用红色滤光片和缝间距d ＝0.36mm 的双缝在光屏上得到的图样；图乙b 是实验时用红色滤光片和缝间距d ＝0.18mm 的双缝在光屏上得到的图样；图乙c 是实验时用蓝色滤光片和双缝间距d ＝0.36mm 的双缝在光屏上得到的图样，则
(1)比较图乙a 和图乙b ，可以说明______________________________。

(2)比较图乙a 和图乙c ，可以说明______________________________。

(3)能进行上述比较的前提是做这三次实验时不改变________和________的位置(从“A”、“B”、“C”、“D”中选填)。

答案：(1)对相同色光，双缝间距减小，相邻条纹间距增大 (2)对相同双缝，光波长变短，相邻条纹间距减小 (3)C D
解析：(1)根据Δx ＝L
d λ，当L 、λ一定时，Δx 与d 成反比。

(2)根据Δx ＝L
d λ，当L 、d 一定时，Δx 与λ成正比。

(3)根据实验要求，双缝到光屏的距离L 不变。

三、论述·计算题(共4小题，共42分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
14．(10分)如图所示，甲、乙两船相距40m ，一列水波在水面上从左向右传播，当某时刻甲船位于波峰时乙船恰位于波谷，且峰、谷间的高度差为0.4m 。

若波速为4m/s ，通过计算回答：
(1)9s 后甲处于上升还是下降状态？ (2)9s 内甲上下运动了多少路程？ 答案：(1)下降状态 (2)1.8m
解析：(1)由图可知，两船员之间相距21
2λ＝40m ，λ＝16m
由v ＝λT 得T ＝λv ＝16
4s ＝4s
因为9s ＝214
T
所以9s 时甲船向下运动
(2)由题意知，船振动的振幅A ＝0.2m 甲船在9s 内走过的路程d ＝9A ＝1.8m 。

15．(10分)如图所示，某列波以60°的入射角由甲介质射到乙介质的界面上同时产生反射和折射，若反射波的波线与折射波的波线的夹角为90°，此波在乙介质中的波速为1.2×105km/s 。

(1)该波的折射角为________。

(2)该波在甲介质中的传播速度为多少？ (3)该波在两种介质中的波长之比为多少？ 答案：(1)30° (2)2.08×105km/s (3)3 1
解析：(1)由反射定律可得反射角为60°，由题图的几何关系可得折射角为r ＝30° (2)由波的折射定律得v 甲＝sin i sin r ·v 乙＝sin60°
sin30°·v 乙＝3
21
2
×1.2×105km/s ＝2.08×
105km/s
(3)因波长λ＝v f ，又因为波在两种介质中的频率相同，则λ甲λ乙＝v 甲v 乙＝sin i sin r ＝3
1
16．(10分)图中的实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线。

经0.2s 后，其波形如图中虚线所示。

设该波的周期T 大于0.2s ，求：
(1)由图中读出波的振幅和波长；
(2)如果波向右传播，波速是多大？波的周期是多大？ (3)如果波向左传播，波速是多大、波的周期是多大？ 答案：(1)10cm ；0.24m (2)0.9m/s ；0.27s (3)0.3m/s ；0.8s
解析：(1)振幅A ＝10cm ；波长λ＝0.24m (2)波向右传播：波速v 1＝Δx 1t ＝0.18
0.2m/s ＝0.9m/s
34T 1＝t ，周期T 1＝43t ＝4
3
×0.2s ≈0.27s (3)波向左传播：速度v 2＝Δx 2t ＝0.060.2m/s ＝0.3m/s
1
4T 2
＝t ，周期T 2＝4t ＝4×0.2s ＝0.8s 17．(12分)(厦门市2013～2014学年高二下学期期末)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，一单色光与竖直方向成α＝30°角射入玻璃砖的圆心O ，在光屏上出现了一个光斑，玻璃对该种单色光的折射率为n ＝2，光在真空中的传播速度为c ，求：
(1)光屏上的光斑与O 点之间的距离； (2)光进入玻璃后经过多少时间到达光屏；
(3)使入射光线绕O 点逆时针方向旋转，为使光屏上的光斑消失，至少要转过多少角度？ 答案：(1)2R (2)22R C
(3)15°
解析：(1)作出光路如图所示，由折射定律有：
n ＝sin r sin α
代入数据得：r ＝45° 光斑与O 点之间的距离 S ＝R sin r
＝2R (2)设光在玻璃中的速度为v ′，则v ＝c n ＝c
2
光在玻璃中的传播时间t 1＝R v ＝2R
c
光从O 点到达光屏的时间t 2＝S c ＝2R
c
光进入玻璃后到达光屏的时间t ＝t 1＋t 2＝22
c
R
(3)当光在界面处发生全反射时光屏上的光斑消失，故sin C ＝1
n
即入射角α′＝C ＝45°时光斑消失，入射光线至少要转过的角度α′－α＝15°。