高中物理选修3-4练习题及答案详解

第 1 页 选修选修 3 3 4 4 综合练习综合练习 一 选择题一 选择题 本题共本题共 1414 小题 每小题小题 每小题 4 4 分 共分 共 5656 分分 1 一质点做简谐运动 则下列说法中正确的是 A 若位移为负值 则速度一定为正值 加速度也一定为正值 B 质点通过平衡位置时 速度为零 加速度最大 C 质点每次通过平衡位置时 加速度不一定相同 速度也不一定相同 D 质点每次通过同一位置时 其速度不一定相同 但加速度一定相同 2 如图所示演示装置 一根张紧的水平绳上挂着 5 个单摆 其中 A D 摆长相同 先使 A 摆摆动 其余各摆也摆动起来 可以发现 A 各摆摆动的周期均与 A 摆相同 B B 摆振动的周期最短 C C 摆振动的周期最长 D D 摆的振幅最大 3 当两列水波发生干涉时 如果两列波的波峰在 P 点相遇 则下列说法中正确的是 A 质点 P 的振幅最大 B 质点 P 的振动始终是加强的 C 质点 P 的位移始终最大 D 质点 P 的位移有时为零 4 图中 两单摆摆长相同 平衡时两摆球刚好接触 现将摆球 A 在两摆球线所在平面 内向左拉开一小角度后释放 碰撞后 两摆球分开各自做简谐运动 以 mA mB分别表示摆 球 A B 的质量 则 A 如果 mA mB 下一次碰撞将发生在平衡位置右侧 B 如果 mA mB 下一次碰撞将发生在平衡位置左侧 C 无论两摆球的质量之比是多少 下一次碰撞都不可能在平衡位置 右侧 D 无论两摆球的质量之比是多少 下一次碰撞都不可能在平衡位置 左侧 5 一列横波在 t O 时刻的波形如图中实线所示 在 t 1 s 时刻的波形如图中虚线所 示 由此可以判定此波的 A 波长一定是 4cm B 周期一定是 4s C 振幅一定是 2cm D 传播速度一定是 1cm s 6 如图所示 一束平行光从真空射向一块半圆形的折射率为 1 5 的玻璃砖 正确的是 A 只有圆心两侧范围外的光线能通过玻璃砖 3 2R 第 2 页 B 只有圆心两侧范围内的光线能通过玻璃砖 3 2R C 通过圆心的光线将沿直线穿出不发生偏折 D 圆心两侧范围外的光线将在曲面上产生全反射 3 2R 7 个从街上路灯的正下方经过 看到自己头部的影子正好在自己脚下 如果人以不 变的速度朝前走 则他头部的影子相对地的运动情况是 A 匀速直线运动 B 匀加速直线运动 C 变加速直线运动 D 无法确定 8 一束光从空气射向折射率为的某种玻璃的表面 如图所示 1表示入射角 则2 下列说法中不正确不正确的是 A 无论入射角 1有多大 折射角 2都不会超过 450角 B 欲使折射角 2 300 应以 1 450角入射 C 当入射角 1 arctan时 反射光线与折射光线恰好2 互相垂直 D 以上结论都不正确 9 如图所示 ABC 为一玻璃三棱镜的截面 一束光线 MN 垂直于 AB 面射人 在 AC 面发生 全反射后从 BC 面射出 则 A 由 BC 面射出的红光更偏向 AB 面 B 由 BC 面射出的紫光更偏向 AB 面 C 若MNB 变小 最先从 AC 面透出的是红光 D 若MNB 变小 最先从 AC 面透出的是紫光 10 在薄膜干涉实验中 发生干涉的两列光的光程差 A 等于入射处薄膜的厚度 B 等于入射处薄膜厚度的两倍 C 与入射光的波长有关 D 与观察者到薄膜的距离有关 11 如图所示 在用单色光做双缝干涉实验时 若单缝 S 从双缝 S1 S2的中央 对称轴位置处稍微向上移动 则 A 不再产生干涉条纹 B 仍可产生干涉条纹 且中央亮纹 P 的位置不变 C 仍可产生干涉条纹 中央亮纹 P 的位置略向上移 D 仍可产生干涉条纹 中央亮纹 P 的位置略向下移 12 对于单缝衍射现象 下列说法正确的是 1 第 3 页 A 缝的宽度 d 越小 衍射条纹越亮 B 缝的宽度 d 越小 衍射现象越明显 C 缝的宽度 d 越小 光的传播路线越接近直线 D 入射光的波长越短 衍射现象越明显 13 我国已经先后发射了 神舟 1 号至 神舟 4 号系列运载火箭 2003 年秋天发射 神舟 5 号载人飞船 2005 年 10 月中旬又发射了双人飞船 标志着我国真正步入了航 天大国 飞船在返回地面的途中总有一段时间和地面失去无线电联系 其原因是 A 飞船为节省能量不再发送信号 B 自由降落阶段不必加以控制 地面也不需向飞船发送信号 C 由于高速下降和空气摩擦 在飞船周围形成等离子云 阻碍了电磁波的传送 D 虽然不能进行通讯联络 但雷达仍能探测到飞船 14 调节收音机的调谐回路时 可变电容器的动片从全部旋入到完全旋出仍接受不到该 波段的某较高频率的电台信号 为收到该电台的信号 则应 A 加大电源电压 B 减小电源电压 C 增加谐振线圈的圈数 D 减小谐振线圈的圈数 二 填空题二 填空题 本题共本题共 4 4 小题 共小题 共 6 6 4 4 4 4 8 8 2222 分分 15 已知某人心电图记录仪的出纸速度 纸带的移动速度 是 2 5cm s 如图所示是用此 仪器记录下的某人的心电图 图中 每个格的边长为 O 5cm 1 由图可 知此人的心率是 次 分 它的心脏每跳一次所需时间是 s 2 如果某人的心 率是 75 次 分 他的心脏每跳一次大约输送 8 10 5m3的血液 他的血压 可看做他的心 脏跳动时压送血液的强度 的平均值是 1 5 104Pa 据此估算此人的心脏跳动时做功的平 均功率约为 16 如图所示 水面上浮着一个直径为 d 的圆形的木板 在圆心 0 处垂直板面插上一个大头针 当大头针在水下的 长度为 h 时 从水面上刚好看到大头针 则水的折射率为 17 两列简谐横波均沿 x 轴传播 传播速度大小相等 其中一列沿 x 轴正向传播 如图中实线 一列沿 x 轴负向 传播 这两列波的频率相等 振动方向均沿 y 轴 则图中 x 1 2 3 4 5 6 7 8 各个质点中振幅最大的是 x 点 振幅最小的是 x 点 第 4 页 18 在做 用单摆测定重力加速度 的实验时 用摆 长 L 和周期 T 计算重力加速度的公式是 g 如果已知摆球直径为 2 00cm 让 刻度尺的零点对准摆线的悬点 摆线竖直下垂 如图所 示 那么单摆摆长是 如果测定了 40 次 全振动的时间如图中秒表所示 那么秒表读数是 s 此单摆的摆动周期是 s 三 计算题三 计算题 本题共本题共 2 2 小题 每小题小题 每小题 1111 分 共分 共 2222 分分 19 如图所示 实线为一横波在某一时刻的波形 A 为波上一点 已知经过 O 2 s 的时 间 它第一次到达波峰 求这列波的传播速度多大 20 S1 S2为两个相干光源 发出的光的频率为 7 5 1014Hz 光屏上 A 点与 S1 S2的光 程 差为 1 810 6m 1 若 S1 S2的振动步调完全一致 则 A 点出现什么条纹 2 若 S1 S2 的振动步调完全相反 则 A 点出现什么条纹 第 5 页 选修选修 3 43 4 综合练习 综合练习 1 1 答案 答案 1 D 解析 本题考查简谐运动的基本运动特征 如图所示 设质点在 A B 之间振动 0 点是它的平衡位置 并设向右 为正在质点由 O 向 A 运动过程中 质点的位移是以平衡位 置 0 为起点的 故其位移为负值 而质点向左运动 速度 方向与规定的正方向相反 速度也为负值 质点在通过平衡位置时 位移为零 回复力为 零 加速度为零 但速度最大 振子通过平衡位置时 速度方向可正可负 由 F kx 知 x 相同 F 相同 再由 F ma 知 a 相同 但振子在该点的速度方向可能向左也可能向右 2 AD 解析 本题考查受迫振动的特点 受迫振动的频率等于驱动力的频率 当驱动力的 频率等于系统的固有频率时 振动的质点达到共振 当图中的 A 摆摆动后 由于 A 摆是悬 于一根张紧的水平绳上 A 摆摆动对水平绳有周期性的力的作用 使得悬于同一根绳上的 其他各摆均做受迫振动 且周期均等于 A 摆振动的周期 而 D 摆的摆长与 A 摆的摆长相等 D 摆发生共振 其振幅最大 3 ABD 解析 这是一道关于波的干涉和叠加的典型题目 正确解答本题需要对波的干涉和 叠加等有关知识认真掌握 4 CD 解析 本题考查单摆周期公式 碰撞后两摆球各自做简谐运动 两单摆的摆长相同 周期大小与振幅 质量无关 它们运动的周期相同 两摆球相碰后 无论是同向还是反向 运动 它们回到平衡位置的时间相同 均为周期的二分之一 它们再次相碰只能在平衡位 置 5 AC 解析 由图象可直接得出该波的波长 4cm 振幅为 2cm 故 A C 正确 但本题 中未说明波的传播方向 如波沿 x 轴正方向传播 传播时间 t n T 又因 4 1 t 1s 所以 T n 0 1 2 3 波速 v 4n 1 n 0 1 2 3 1 4 4 nT 如波沿 x 轴负向传播 传播时间 t n T 又因 t 1s 所以 T 波速 v 4 3 1 4 4 n 4n 3 n 0 1 2 3 由以上分析可看出 波速和周期都不是定值 故 B D 错 T 所以本题正确答案为 A C 6 BCD 7 A 解析 本题考查的主要是光的直线传播和运动学的有关知识 利用几何知识先确定任 意时刻头影的位置 然后利用位移 速度表达式解题 设灯高为 H 人高为 h 如图所示 人以速度 v 经任意时间 t 到达位置 A 处 由光的直线传播和人头影在图示 B 处 由几何知识得 OB OB OAOB OB AB H h右 vt H hH OA hH H右 右 A O B O A B 第 6 页 故人头影的速度 v 因为 H h v 都是确定的 故 v 亦是确定的 即人v H hH t OB右 头影的运动为匀速直线运动 8 D 解析 由 n 可知 当 1最大为 900时 2 450 故 A 正确 当 2 300时 2 1 sin sin sin 1 nsin 2 得 1 450 故 B 正确 当反射光线与折射光线垂直 2 2 2 1 2 时 1 2 900 所以 sin 2 cos 1 又由 n 可得 tan 1 故 C 正 2 1 sin sin 2 确 9 BC 10 B 11 B 解析 本实验中单缝 S 的作用是形成频率一定的线光源 双缝 S1 S2的作用是形 成相干光源 稍微移动 S 后 没有改变传到双缝的光的频率 由 S1 S2射出的仍是相干光 由双缝 S1 S2发出的光到达屏上 P 点的光程差仍为零 故中央亮纹位置不变 12 B 解析 当单缝宽度一定时 波长越长 衍射现象越明显 故 D 错 当光的波长一定 时 缝的宽度越小 衍射现象越明显 故 A C 错 B 正确 13 C 14 D 15 解 1 由图可知 两次心跳的间距为 4 个格 每个格边长为 O 5 cm 4 个格的长度 为 2 cm 他的心跳一次所需时间 t 0 8 s 人的心率是次 分s 52 2 75 60 80 1 2 心脏每跳一次大约输送血液 8 10 5m3 心脏跳动时压送血液的压强平均值是V 1 5 104 Pa 心跳一次做功 W P V 则心脏跳动时做功的平均功率为 PV 1 5 104 8 10 5 1 5W 60 75 W 60 75 16 解 当大头针针帽处发出的光线射向圆板边缘处时刚好发生全反射 则在水面上不会 看到整个大头针 临界角为 C 则有 sin C 22 2 2 h d d n 1 第 7 页 解得 n d hd 22 4 17 4 8 2 6 解析 振幅最大的点是那些振动始终加强的点 振幅最小的点是那些振 动始终相反 它们是振动始终减弱的点 确定空间哪些振动加强或减弱 应根据两列波传 到某一点时间振动方向是否一致或相反来确定 这两列相向传播的波在 2 6 两点位置振 动方向为始终减弱的点 振幅最小 而 4 8 两点上每列波引起的振动始终相同 它们是 振动始终加强的点 振幅最大 18 0 8740m 或 87 40cm 75 2 s 1 88 s 解析 单摆摆长应等于测量值 88 40cm 减去摆 球的半径 1 cm 得到 87 40cm 19 V左 30 m s v右 10 m s 解析 这是一道波动的多解问题 机械波的一个非常重要的特点是具有向左和向右传播的 双方向性 本题中既没有给出在波的传播过程中的传播方向 也没有给定判断波的传播方 向的必要条件 故求解时就必须考虑波传播的双向性 所以结果有多解 不注意这一点 往往会造成漏解的错误 点评 1 解答本题的方法有两种 第一种方法是画出 A 点达到 波峰的波形图 如图中虚线 求出 再利用 v 就可以求出 v 第二种方法是由s t s 求出 T 再利用 v 便可求出 v 2 方法一 由图题中图可知 O 2s 时间内传播的t T 距离有两种可能 如果波向左传播 则 6m 如果波向右传播 2m 所以根据s s