2010届高三物理机械振动 机械波 光、电磁振荡、电磁波、相对论测试题及答案

2010届新课标高三物理第一轮复习阶段性测试题（10）（命题范围：选修3-4 机械振动 机械波 光、电磁振荡、电磁波、相对论 ） 说明：本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共150分；答题时间120分钟．第Ⅰ卷（选择题，共40分）一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分．在每题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分） 1．下列关于电磁波的说法中正确的是（ ）A ．麦克斯韦电磁场理论预言了电磁波的存在B ．电磁波从真空传入水中，波长将变长C ．雷达可以利用自身发射电磁波的反射波来对目标进行定位D ．医院中用于检查病情的“B 超”利用了电磁波的反射原理2．如图所示，两根完全相同的弹簧和一根张紧的细线将甲、乙两物块束缚在光滑水平面上，已知甲的质量大于乙的质量．当细线突然断开后，两物块都做简谐运动，在运动过程中（ ）A ．甲的振幅大于乙的振幅B ．甲的振幅小于乙的振幅C ．甲的最大速度小于乙的最大速度D ．甲的最大速度大于乙的最大速度3．如图所示是一列简谐横波某时刻0=t 的图象．经过s t 2.1=∆时间，恰好第三次重复出现图示的波形．根据以上信息，能确定下面的哪项？（ ） A ．波的传播速度的大小B ．s t 2.1=∆时间内质元P 经过的路程C ．s t 6.0=时刻质元P 的速度方向D ．s t 6.0=时刻的波形4．如图所示，一个透明玻璃球的折射率为2，一束足够强的细光 束在过球心的平面内，以45°入射角由真空射入玻璃球后，在玻璃球与真空的交界面处发生多次反射和折射，从各个方向观察玻璃球，能看到从玻璃球内射出的光线的条数是（）A．2 B．3 C．4 D．55．太赫兹辐射是指频率从0．3THz（1THz=1012Hz），波长介于无线电波中的毫米波与红外线之间的电磁辐射，辐射所产生的T射线在物体成像、医疗诊断、环境检测、通讯等方面具有广阔的应用前景．最近，科学家终于研制出以红外线激光器为基础的首台可产生4．4THz的T射线激光器，从而使T射线的有效利用成为现实．关于4．4THz的T射线下列说法中正确的是（）A．它的波长比可见光短B．它是原子内层电子受激发产生的C．与红外线相比，T射线更容易发生衍射现象D．与X射线相比，T射线更容易表现出粒子性6．一列简谐波沿x轴正方向传播，某时刻波形图如图甲所示，a、b、c、d是波传播方向上3个周期，其中某质点继续振动的图象如图乙所示，的四个振动质点的平衡位置．如再过2则该质点是（）A．a处质点B．b处质点C．c处质点D．d处质点7．假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300Hz，在汽车向你驶来又擦身而过的过程中，下列说法正确的是（）A．当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率大于300HzB．当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率小于300HzC．当汽车和你擦身而过后，听到喇叭声音的频率大于300HzD．当汽车和你擦身而过后，听到喇叭声音的频率小于300Hz8．如图所示为一内侧面与外侧面平行、中间部分为空气的三棱镜，将此三棱镜放在空气中，让一束单色光沿平行于底边BC的方向入射到AB面上，光从AC面射出，在图示的出射光线中（光线②平行于BC边）正确的是（）A．只能是①B．只能是②C ．只能是③D ．①②③都有可能9．如图电路中，L 是电阻不计的电感器，C 是电容器，闭合电 键S ，待电路达到稳定状态后，再打开电键S ，LC 电路将 产生电磁振荡．如果规定电感L 中的电流方向从a 到b 为 正，打开电键的时刻为t =0，那么下图中能正确的表示电感中的电流i 随时间t 变化规律的是 （ ）10．一复色光中只含有a 、b 两种单色光，用该复色光照射一竖直理想透明薄膜（膜层厚度从零开始，上薄下厚）时，得到如图甲所示的干涉图样．若用此复色光通过玻璃半球射向空气时，下列四个光路图中可能符合实际情况的是（ ）第Ⅱ卷（非选择题，共110分）二、本题共2小题，共20分，把答案填在题中相应的横线上或按题目要求作答． 11．（8分）学校开展研究性学习，某研究性学习小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示．在一个圆形木盘上过其圆心O 作两条相互垂直的直径BC 、EF ，在半径OA 上垂直圆盘面插下两枚大头针P 1、P 2并保持P 1、P 2的位置不变，每次测量时，让圆盘的BFC 部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC 相平，EF 为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P 1、P 2的像，并在圆周上插上大头针P 3，使P 3正好挡住P 1、P 2．同学们通过计算，预先在圆周EC 部分刻好了折射率的值。

这样只要根据P 所插的位置，就可直接读出液体折射率的值．则（1）若︒=∠30AOF ，OP 3与OC 的夹角为︒30，则P 3处所对应的折射率的值为________． （2）图中P 3、P 4两位置哪一处所对应的折射率值大？__________．（3）作AO 的延长线交圆周于K ，K 处所对应的折射率的值应为_________．12．（12分）将一单摆装置竖直挂于某一深度h （未知）且开口向下的小筒中（单摆的下部分露于筒外），如 图甲所示，将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静 止释放，设单摆振动过程中悬线不会碰到筒壁，如 果本实验的程度测量工具只能测量出筒的下端口到 摆球球心的距离为l ，并通过改变l 而测出对应的周 期T ，再以T 2为纵轴、l 为横轴作出函数关系图象， 那么就可以通过此图象得出小筒的深度h 和当地的 重力加速度．（1）利用单摆测重力加速度时，为了减小误差，我们利用秒表来测量单摆多次全振动的时间，从而求出振动周期．除了秒表之外，现有如下工具，还需的测量工具为 ____________________A ．天平B ．毫米刻度尺C ．螺旋测微器（2）如果实验中所得到的T 2-L 关系图象如图乙所示，那么真正的图象应是a 、b 、c 中的__________．（3）由图象可知，小筒的深度h=_________m ，当地的g=_____________m/s 2．（4）某次秒表计时得的时间如图丙所示，则总时间为____________s ．三、本题共6小题，共90分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位． 13．（9分）一电子具有200 m ·s －1的速率，动量的不确定范围为0．01%，我们确定该电子的位置时，有多大的不确定范围？丙14．（15分）如图所示的电路中，电容器电容C=1μF，线圈的自感系数L=0．1mH，先将电键S拨至a，这时电容器内有一带电液滴恰保持静止．然后将电键S拨至b，经过t=3．14×10－5s，油滴的加速度是多少？当油滴的加速度a/为何值时，LC回路中的振荡电流有最大值？（g=10m/s2，研究过程中油滴不与极板接触）15．（16分）如图所示，用波长为 的光照射金属板N时，灵敏电流表指针发生偏转．在M、N间加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向与两板平行，调整M、N间的距离d，电流表指针恰好不偏转．设光电子的质量为m、电荷量为e，普朗克常量为h，真空中光速为c．求该金属的逸出功．16．（16分）如图所示，一等腰直角棱镜，放在真空中，AB=AC=d．在棱镜侧面AB左方有一单色光源S，从S发出的光线SD以60°入射角从AB侧面中点射入，当它从侧面AC 射出时，出射光线偏离入射光线的偏向角为30°，若测得此光线传播的光从光源到棱镜面AB的时间跟在棱镜中传播的时间相等，那么点光源S到棱镜AB侧面的垂直距离是多少？17．（16分）如图（a）所示，一只昆虫水平飞向一个原来静止悬挂着的单摆，并抱住摆球，结果使单摆做简谐运动，其振动图象如图（b）所示，已知摆球的质量是昆虫质量的5倍，求：昆虫飞来时速度的大小．18．（18分）如图所示，将质量为m A=100g的平台A连接在劲度系数k=200N/m的弹簧上端，弹簧下端固定在地上，形成竖直方向的弹簧振子．在A的上方放置m B=m A的物块B，使A、B一起上下振动，弹簧原长l0=5cm，A的厚度可忽略不计，g取10m/s2．求：（1）当系统做小振幅简谐运动时，A的平衡位置离地面C的高度；（2）若A、B一起做简谐运动，其振幅为0．5cm，则B对A的最大压力是多少；（3）为了使B在振动中始终与A接触，振幅不能超过多少？参考答案（9）1．答案：AC 电磁波从真空进入水中，传播速度变小，而电磁波的频率不变，因此波长变小；“B 超”本质是超声波，而不是电磁波．2．答案：C 由题意知，在细线未断之前，两个弹簧受的弹力是相等的，所以当细线断开后，甲、乙两物体做简谐运动的振幅是相等的，A 、B 均错；两物体在平衡位置时速度最大，此时的动能等于弹簧刚释放时的弹性势能，所以两物体的最大动能是相等的，则质量大的速度小，D 错，C 对．3．答案：ABD 从图象中可知波长m 8=λ，经过s t 2.1=∆时间，恰好第三次重复出现图示的波形，因此可知周期s T 4.0=，从而确定波速和s t 2.1=∆时间内质元P 经过的路程为cm A s 12034=⨯=，s t 6.0=时由于不知波的传播方向，因此无法确定质元P 的振动方向，T s t 5.16.0==，因此可以确定s t 6.0=的波形图．综上本题答案为ABD ．4．答案：B 如图所示，在第一个入射点A ，入射角i=45°，根据n =sini/sinr ，n =2，解得，r =30°，在A 点有一条反射光线，反射光线与法线的夹角为45°；A 点的折射光线射到玻璃球与真空的交界面B 处发生反射和折射，入射角为30°，反射角为30°，折射角为45°，在B 点有一条从玻璃球内射出的折射光线；B 点反射光线射到玻璃球与真空的交界面C 处发生反射和折射，入射角为30°，反射角为30°，折射角为45°，在C 处有一条从玻璃球内射出的折射光线；C 点的反射光线射到玻璃球与真空的交界面恰好射到A 处发生反射和折射，入射角为30°，反射角为30°，折射角为45°，折射角恰好与第一次的反射光线重合．所以，从各个方向观察玻璃球，能看到3条从玻璃球内射出的光线． 5．答案：C 电磁波中波长从长到短依次是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ射线．由已知条件，T 射 线介于无线电波和红外线之间，可见它的波长比可见光长， A 错；原子内层电子受激发产生的是X 射线，B 错；波长 越长的电磁波，更容易表现出波动性，所以C 对，D 错．6．答案：D 再过23个周期，质点经平衡位置向下振动，从而可以判断出只有d 处质点符合要求．7．答案：AD 由多普勒效应可知，声源与观察者相对靠近过程中，观察者接收到的频率增大；相对观察者远离过程中，观察者接收到的频率减小．8．答案：B 根据光的折射定律，画出从AB 面进入三棱镜后的光路图，由于内侧面和外侧面平行，光从三棱镜的AC 面射出后一定与入射光线平行，故B 正确．9．答案：B 在S 断开前ab 段短路，电容器不带电．断开时，ab 中产生自感电动势，阻碍电流减小给电容器充电，此时电流正向最大．给电容器充电的过程，电容器电量最大时ab 中电流减为零，此后LC 发生电磁振荡形成交变电流，故B 选项正确．10．答案：A 首先从甲图上可以看出a 、b 两束光的波长大小，然后再根据波长和频率、折射率的关系即可得到正确答案．11．答案：（1）1．73 （3分） （2）P 4 （3分） （3）1（2分）12．答案：（1）B （2分）（2）a （2分） （3）0．30 （3分） 9．86（3分）（4）66．3（2分）解析：（1）为了测量出周期，需要秒表，为测量程度的改变需要刻度尺，故还需要的测量工具为B ；（2）根据单摆的周期公式，gL Tπ2=得ghl gL T +==22244ππ，显然若以l 为自变量，则当地l=0时T 2>0，所以真正的图象是a ；（3）由（2）的分析可以确定，筒的深度为0．30m ，a 图象的斜率为30.020.142==gk π，所以当地的重力加速度为9．86m/s 2．（4）66．3s 对于秒表读数，应注意小表盘上的每格是1min ，大表盘上每小格保持0．1s ．13．解析：电子的动量为p ＝mv ＝9．1×10－31×200 k g ·m ·s －1＝1．8×10－28 k g ·m ·s －1（2分）动量的不确定范围为Δp ＝0．01%×p ＝1．0×10－4×1．8×10－28 k g ·m ·s －1 ＝1．8×10－32k g ·m ·s －1（3分）由不确定关系式，得电子位置的不确定范围为Δx ＝ph ∆⋅π4＝3234108.114.341063.6--⨯⨯⨯⨯m ＝2.9×10－3 m （4分）14．解析：当S 拨至a 时，油滴受力平衡，显然带负电所以mg=qU/d （3分）当S 拨至b 时，LC 回路中有电流，其振荡周期为5631028.610101.014.322---⨯=⨯⨯⨯⨯==LC T πs （3分）当t ==3．14×10－5s 时，电容器恰好反向充电结束，由牛顿第二定律得， qU/d+mg=ma （3分）以上式子联立，代入数据解得，a =20m/s 2（3分） 当振荡电流最大时，两极板间无电场，油滴仅受重力作用 所以mg=ma /，a /= g =10m/s 2． （3分）15．解析：依题意，要求具有最大初动能的光电子沿平行于N 板的方向不能到达M ．即电流表中恰无电流时，一定是具有最大初动能的光电子沿平行于N 板的方向进入磁场，且恰好碰不到M 板，即有2d R =（4分）根据牛顿运动定律，有RvmevB 2=（3分）解得meBd meBR v 2==（2分） md Be mv E k 8212222==（3分）设金属逸出功为W ，根据光电效应方程得，kE W hc=-λ（2分）解得md Be hcW 8222-=λ（2分）16．解析：如图所示，由折射定律，光线在AB 面上折射时有sin60°=n sin α（2分）在BC 面上出射时，n sin β=n sin γ（2分） 由几何关系，α+β=90° δ=(60°－α)+(γ－β)=30°联立解得，α=β=45° γ=60°（2分）所以n=sin60°/sin45°=6/2（2分）单色光在棱镜中通过的几何路程2/2d S =（2分）单色光在棱镜中光速3/6/C n C v ==（2分）设点光源到棱镜AB 侧面的垂直距离为L ， 依题意︒=30sin //C L v S ，（2分）所以4/3d L =（2分）17．解析：设昆虫的质量是m ，则单摆的质量为5m ，昆虫飞来时速度为v 0，昆虫抱住摆球一起摆动时的初速度为u ．昆虫飞来并抱住摆球，此过程摆球、昆虫水平方向上动量守恒有，mv 0=(5m+m )u ①（3分）昆虫与摆球以共同速度u 摆到最大高度h ，机械能守恒，得⨯216mu 2=6mgh ②（3分） 由振动图象及单摆周期公式知g LTπ2= 所以222224041044πππ=⨯==gT L m ③（3分） 画出位置示意图如图所示，由图中可知，根据相似三角形得，L aa h2=因从图象上可以看出昆虫和摆球一起振动的过程中振幅为10cm ，所以a =10cm ． 即3221082-⨯==πL a h m ④（3分）由①②式得，v 0=6u =6gh 2 将④式代入得，94.03.00==πv m/s ． （4分） 18．解析：（1）振幅很小时，A 、B 不会分离，将A 和B 整体看作 振子，当它们处于平衡位置时，根据平衡条件有g m m kx B A )(0+=（2分）解得01.00=x m=1cm （2分）平衡位置距地面高度00x l h -==4cm （2分）（2）当A 、B 运动到最低点时，有向上的最大加速度，此时A 、B 之间的作用力最大 设振幅为A ，最大加速度5)()(0=+=++-+=B A B A B A m m m kA m m g m m x A k a m/s 2（2分）取B 为研究对象，有m B B N a m g m F +==1．5N （2分）（3）B 在振动过程中始终与A 接触，在最高点时相互作用力应满足0≥N F ，取B 为研究对象，a m F g m B N B =-，当0=N F 时，B 振动的加速度达到最大值，且最大值 g a m ==10m/s 2，方向竖直向下． （4分） 因g a a mB mA ==，表面A 、B 仅受重力作用，此刻弹簧的弹力为零，弹簧处于原长，10=='x A cm ，即振幅不能超过1cm ． （4分）。