新坐标2014年高三物理一轮复习课时作业(54份)-选修3-4章末综合检测

章末综合检测
(时间90分钟，满分100分)
一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共40分．每小题至少一个答案正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．)
1．某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x＝A sin π
4t，则质点
()
A．第1 s末与第3 s末的位移相同
B．第1 s末与第3 s末的速度相同
C．3 s末至5 s末的位移方向都相同
D．3 s末至5 s末的速度方向都相同
2．如图1甲所示，一弹簧振子在AB间做简谐运动，O为平衡位置，如图乙是振子做简谐运动时的位移－时间图象，则关于振子的加速度随时间的变化规律，下列四个图象中正确的是()
甲乙
图1
3.
图2
(2012·天津高考)沿x轴正方向传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图2
所示，M为介质中的一个质点，该波的传播速度为40 m/s，则t＝1
40s 时() A．质点M对平衡位置的位移一定为负值
B．质点M的速度方向与对平衡位置的位移方向相同
C．质点M的加速度方向与速度方向一定相同
D．质点M的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反
4.
图3
如图3所示为一列横波的图象，在此时刻，质点P的振动速度为v，经过0.2 s，P的振动速度仍为v，再经过0.2 s，P点的振动方向改变，速度大小还是v，从而可以断定()
A．若波向左传播，波速最小为10 m/s
B．若波向左传播，波速最小为5 m/s
C．若波向右传播，波速最小为10 m/s
D．若波向右传播，波速最小为15 m/s
5．(2011·福建高考)如图4所示，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方．一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光在光屏上呈现七色光带．若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O 点，观察到各色光在光屏上陆续消失．在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是()
图4
A．减弱，紫光B．减弱，红光
C．增强，紫光D．增强，红光
6．如图5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AB上有光透出部分的弧长为()
图5
A.1
6πR B.
1
4πR
C.1
3πR D.
5
12πR
7.
图6
(2012·咸阳模拟)如图6所示，一束复色光斜射到置于空气中的厚平板玻璃(上、下表面平行)的上表面，穿过玻璃后从下表面射出，变为a、b两束平行单色光．关于这两束单色光，下列说法中正确的是()
A．此玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
B．在此玻璃中a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角
C．在此玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度
D．用同一双缝干涉装置进行实验可看到a光的干涉条纹间距比b光的宽8．在单缝衍射实验中，下列说法中正确的是()
A．将入射光由绿色换成黄色，衍射条纹间距变窄
B．使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄
C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变窄
D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变窄
9.
图7
双缝干涉实验装置如图7所示，绿光通过单缝S后、投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹，屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹．如果将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是()
A．O点是红光的暗条纹
B．O点不是蓝光的亮条纹
C．红光的第一条亮条纹在P点的上方
D．蓝光的第一条亮条纹在P点的上方
10．(2011·江苏高考)如图8所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是()
图8
A．同时被照亮B．A先被照亮
C．C先被照亮D．无法判断
二、非选择题(本题共6小题，共60分，填空题答案填在题中横线上或按要求做答，计算题解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．) 11．(10分)(2012·江苏高考)“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D.在插入第四个大头针D时，要使它________．如图9是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a、a′是描在纸上的玻璃砖的两个边．根据该图可算得玻璃的折射率n＝
________.(计算结果保留两位有效数字)
图9
12．(10分)(2012·天津高考)某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素．
图10
(1)他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图10所示．这样做的目的是________(填字母代号)．
A．保证摆动过程中摆长不变
B．可使周期测量得更加准确
C．需要改变摆长时便于调节
D．保证摆球在同一竖直平面内摆动
图11
(2)他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L＝0.999 0 m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图11所示，则该摆球的直径为________mm，单摆摆长为________m.
(3)下列振动图象真实地描述了对摆长约为1 m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点表示计时开始，A、B、C均为30次全振动的图象，已知sin 5°＝0.087，sin 15°＝0.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是________(填字母代号)．
13．(8分)如图12所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图，已知波的传播速度v＝2 m/s.试回答下列问题．
图12
(1)写出x＝0.75 m处质点的振动函数表达式；
(2)求出x＝0.25 m处质点在0～4.5 s内通过的路程及t＝4.5 s时的位移．
14.
图13
(8分)在某科技馆内放置了一个高大的半圆柱形透明物体，其俯视图如图13所示，O为半圆的圆心．甲、乙两同学为了估测该透明体的折射率，进行了如下实验．他们分别站在A、O处时，相互看着对方，然后两人贴着柱体慢慢向一侧运动，到达B、C处时，甲刚好看不到乙．已知半圆柱体的半径为R，OC＝0.6R，BC⊥OC，则半圆柱形透明物体的折射率为多少？
15．(12分)(2012·西安调研)如图14所示，直角三棱镜的折射率n＝3，∠A ＝30°，一束与OB面成30°角的光射向OB面，从AB面上的C点射出．若不考虑光在OB面上的反射，求能从C点射向空气的光的方向．
图14
16．(12分)(2012·太原模拟)一列简谐横波沿直线传播，PQ是这一直线上的两点，其间距PQ＝30 m，已知PQ的振动图象分别如图15甲、乙所示．
(1)若波由P传向Q，求可能的波速；
(2)若波由Q传向P，求可能的波速．
甲乙
图15
答案及解析
1．【解析】由x＝A sin π
4t知，周期T＝8 s．第1 s、第3 s、第5 s间分别
相差2 s，就是1
4个周期．根据简谐运动图象中的对称性可知A、D项正确．
【答案】AD
2．【解析】弹簧振子做简谐运动，加速度和位移大小成正比，和位移方向相反，故C正确．
【答案】 C
3.【解析】
当t ＝140 s 时，波传播的距离Δx ＝v t ＝40×140 m ＝1 m ，所以当t ＝140 s 时
波的图象如图所示，由图可知，M 对平衡位置的位移为正值，且沿y 轴负方向运
动，选项A 、B 错误；根据F ＝－kx 及a ＝－k m x 知，加速度方向与位移方向相反，
沿y 轴负方向，与速度方向相同，选项C 、D 正确．
【答案】 CD
4.【解析】 由题意，若波向左传播，则周期最大为0.8 s ．由λ＝4 m ，波速最小为5 m/s.B 正确，A 错误．若波向右传播，设质点由P 点到最大位移处再回到P 点的时间为t 1，由P 点直接到对称点P ′的时间为t 2，根据题意2t 1＋t 2＝0.2
s ，t 1＋2t 2＝0.2 s ，周期T ＝2t 1＋2t 2，解得最大周期为T ＝415 s ，此时波速为v ＝λT
＝15 m/s ，故C 错，D 正确．
【答案】 BD
5．【解析】 光在传播时随入射角增大，反射光能量增强，折射光能量减少．根据能量守恒定律可知，当折射光线变弱或消失时反射光线的强度将增强，故A 、B 两项均错；在七色光中紫光频率最大且最易发生全反射，故光屏上最先消失的光是紫色，故C 项正确，D 项错误．
【答案】 C
6．【解析】
由sin C ＝1n 可知，光在玻璃柱体中发生全反射的临界角C ＝45°.据折射定律
可知所有光线从AO 进入玻璃柱体后的折射角均为30°.从O 点入射点的折射光线将沿半径从C 点射出．假设从E 点入射的光线经折射后到达D 点时刚好发生全
反射，则∠ODE ＝45°.如图所示，由几何关系可知θ＝45°，故弧长DC ＝14πR ，
故B 正确．
【答案】 B
7.【解析】 根据n ＝sin θ1sin θ2
，θ1为入射角，θ2为折射角，可知玻璃对a 光折射率大，故A 选项错误；由临界角公式sin C ＝1n ，可知折射率大的临界角小，故
B 选项正确；由n ＝c v 得v ＝c n ，折射率大的传播速度小，故
C 选项错误；根据光
的频率越大，折射率越大，对应光的波长越短，所以a 光波长短；再根据条纹间
距Δx ＝l d λ，故知a 光的干涉条纹间距比b 光的窄，故D 选项错误．
【答案】 B
8．【解析】 当光通过单缝发生衍射时，衍射现象明显与否、光屏上条纹宽度及亮度与入射光的波长、缝宽及缝到屏的距离有关．当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，条纹间距也越大，即光偏离直线传播的路径越远；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大；光的波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距会变宽．
【答案】 D
9.【解析】 O 点处光程差为零，对于任何光都是振动加强点，均匀亮条纹，
故A 、B 错；红光的波长较长，蓝光的波长较短，根据Δx ＝l d λ可知，C 正确．
【答案】 C
10．【解析】 因列车沿AC 方向接近光速行驶，根据“同时”的相对性，即前边的事件先发生，后边的事件后发生可知C 先被照亮，C 对．
【答案】 C
11．【解析】
确定出射光线时应使D 挡住C 和A 、B 的像，作图如图所示，以O 为圆心、
OO ′为半径作圆交AB 于E 点，根据n ＝sin i sin r 得n ＝EF O ′P
，测量EF 和O ′P 长度得n ＝1.8.(1.6～1.9均正确，方法亦有多种)
【答案】 挡住C 及A 、B 的像 1.8(1.6～1.9都算对)
12．【解析】 (1)在“探究影响单摆周期的因素”实验中，要使单摆在摆动过程中摆长不变，而且摆长便于调节，故选项A 、C 正确，选项B 、D 错误．
(2)摆球的直径d ＝12 mm ＋0×0.1 mm ＝12.0 mm
摆长l ＝L －d 2＝0.999 0 m －0.006 0 m ＝0.993 0 m.
(3)单摆振动的摆角θ≤5°，当θ＝5°时单摆振动的振幅A ＝l sin 5°＝0.087 m ＝8.7 cm ，且为计时准确，在摆球摆至平衡位置时开始计时，故选项A 正确，选项B 、C 、D 错误．
【答案】 (1)AC (2)12.0 0.993 0 (3)A
13．【解析】 (1)波长λ＝2.0 m ，周期T ＝λv ＝1.0 s ，振幅A ＝5 cm ，则y ＝
5sin(2πt ＋π4) cm.
(2)n ＝t T ＝4.5，则x ＝0.25 m 处的质点经4.5个周期后的路程s ＝90 cm ，经
4.5个周期后的位移y ＝－2.5 2 cm.
【答案】 (1)y ＝5sin(2πt ＋π4) cm
(2)90 cm －2.5 2 cm
14.【解析】 到达B 、C 处时，甲刚好看不到乙，说明从C 点射向B 处的光线在B 点恰好发生全反射，设∠OBC ＝θ，透明物体的折射率为n ，
则sin θ＝OC R ＝0.6，sin θ＝1n ，n ＝53
. 【答案】 53
15．【解析】 设临界角为C ，则sin C ＝33，即C ＜45°
由折射定律n ＝sin i 1sin r 1
，得r 1＝30° i 2＝90°－r 1＝60°＞C ，故光在AO 面发生全反射．
①光在AB面折射，i3＝30°
1 n＝sin i3 sin r3
解得r3＝60°
②光经AB面反射后，垂直射向AO面，再次反射，之后光在AB面再次折射，有i4＝i3
由对称性知r4＝r3＝60°
综上所述：有两束光从AB面上的C点射出，分别为与AB面成30°角向右、与AB面成30°角斜向左上方．
【答案】见解析
16．【解析】(1)若波由P传向Q
T＝8 s①
PQ＝(n＋1
4)λ(n＝0,1,2,3…)②
v PQ＝λT③
v PQ＝
15
4n＋1
m/s(n＝0,1,2,3，…)．④
(2)若波由Q传向P：
PQ＝(n＋3
4)λ(n＝0,1,2,3，…)⑤
v QP＝
15
4n＋3
m/s(n＝0,1,2,3，…)．⑥
【答案】(1)
15
4n＋1
m/s(n＝0,1,2，…)(2)
15
4n＋3
m/s(n＝0,1,2，…)。