最新人教版高中物理选修3.docx
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最新人教版高中物理选修3
最新人教版高中物理选修3
最新人教版高中物理选修3-4测试题全套及答案 章末综合测评
(一)(时间:
60分钟满分:
100分) 一、选择题(本题包括8小题,每小题6分,共48分.在每小题给出的5个选项中,有3项符合题目要求,选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得6分.每选错1个扣3分,最低得分为0分) 1.做简谐运动的物体经过平衡位置时()A.速度为零 C.加速度为零E.动能最大 【解析】简谐运动的平衡位置是回复力为零的位置,而物体在平衡位置时加速度不一定为零.例如,单摆在平衡位置时存在向心加速度.简谐运动的物体经过平衡位置时速度最大,位移为零. 【答案】BDE 2.一个水平弹簧振子的振动周期是s,当振子从平衡位置向右运动,经过s时,振子运动情况是() A.正在向右做减速运动B.正在向右做加速运动C.位移正在减小D.正在向左做加速运动E.势能正在减小【解析】置. 【答案】BCE 3.一弹簧振子做简谐运动,它所受的回复力F随时间t变化的图线为正弦曲线,如图1所示,下列说法正确的是() s443 ==6,T在T~T之间,故s时振子从最大位移处正向右加速接近平衡位s554 B.回复力为零D.位移为零 图1 A.在t从0到2s时间内,弹簧振子做减速运动 B.在t1=3s和t2=5s时,弹簧振子的速度大小相等,方向相反C.在t1=5s和t2=7s时,弹簧振子的位移大小相等,方向相同D.在t从0到4s时间内,t=2s时刻弹簧振子所受回复力做功功率最小E.在t从0到4s时间内,回复力的功率先增大后减小 【解析】于F=-kx,F-t图象知,在0到2s时间内,弹簧振子位移变大,离开平衡位置做减 速运动,A对;在t1=3s和t2=5s时,图象斜率相同,说明速度大小相等,方向相同,B错;t1=5s和t2=7s时位移大小、方向都相同,C对;在0到4s时间内,t=2s时刻弹簧振子回复力最大,在端点位置,速度为零,功率最小,D对E错. 【答案】ACD 4.如图2所示为某弹簧振子在0~5s内的振动图象,图可知,下列说法中正确的是() 图2 A.振动周期为5sB.振幅为8cm C.第2s末振子的速度为零,加速度为正向的最大值D.第3s末振子的速度为正向的最大值E.从第1s末到第2s末振子在做加速运动 【解析】根据图象,周期T=4s,振幅A=8cm,A错误,B正确.第2s末振子到达波谷位置,速度为零,加速度为正向的最大值,C正确.第3s末振子经过平衡位置,速度达到最大值,且向正方向运动,D正确.从第1s末到第2s末振子经过平衡位置向下运动到达波谷位置,速度逐渐减小,做减速运动,E错误. 【答案】BCD 5.如图3所示,一个弹簧振子在A、B间做简谐运动,O点是平衡位置,以某时刻作为计时零点(t=0),1 过周期,振子具有正方向的最大速度.那么下面五个图象中哪个能够正确反映振子的振动情况()4 图3 A B C D E 1 【解析】t=T时,振子具有正向的最大速度,则t=0时,振子应处于负向最大位移处,此时,回 4复力和加速度正向最大.故选项C、E错,A、B、D对. 【答案】ABD 6.一质点做简谐运动的位移x与时间t的关系如图4所示,图可知() 图4 A.频率是2HzB.振幅是5cm C.t=s时的加速度为正,速度为负D.t=s时,质点所受合外力为零E.t=时回复力的功率为零 1 【解析】简谐运动的图象可判断出振子的周期为2s,则频率f==Hz;该质点的振幅为5cm; s时位移为负值,则加速度为正,根据图象走向可判断速度为负;s时,振动质点位于平衡位置,回复力为零,但合外力不一定为零(如单摆在平衡位置时合外力指向圆心). 【答案】BCE 7.如图5所示的装置中,在曲轴AB上悬挂一个弹簧振子,若不转动把手C,让其上下振动,周期为T1,若使把手以周期T2(T2>T1)匀速转动,当运动都稳定后,则() 图5 A.弹簧振子的振动周期为T1B.弹簧振子的振动周期为T21 C.弹簧振子的振动频率为 T2 D.要使弹簧振子的振幅增大,可让把手转速减小E.要使弹簧振子的振幅增大,可让把手转速增大 【解析】弹簧振子在把手作用下做受迫振动,因此振动周期为T2,A错,B、C对;于T2>T1,故欲使振幅增大,应使T2减小,即转速应增大,D错,E对. 【答案】BCE 8.如图6所示,用绝缘细线悬挂的单摆,摆球带正电,悬挂于O点,摆长为l,当它摆过竖直线OC时便进入或离开匀强磁场,磁场方向垂直于单摆摆动的平面向里,A,B点分别是最大位移处.下列说法中正确的是() 图6 A.A点和B点处于同一水平面B.A点高于B点 C.摆球在A点和B点处线上的拉力大小相等 D.单摆的振动周期仍为T=2π lg E.单摆向右或向左摆过D点时,线上的拉力大小相等【解析】摆球运动过程中机械能守恒,所以A,B在同一高度.选项A正确,B错误;球在B点不受洛伦兹力,与球在A点时受拉力大小相等,选项C正确;球在磁场中运动时虽然受洛伦兹力,但洛伦兹力总与速度方向垂直,不能提供回复力,所以不改变振动的周期,选项D正确;单摆向右或向左摆过D点时,速度大小相等,但洛伦兹力的方向相反,所以线上的拉力不相等,选项E错误. 【答案】ACD 二、非选择题(共4小题,共52分,按题目要求作答) 9.(8分)某同学在进行研究弹簧振子的周期和小球质量的关系的实验时,利用如图7甲所示装置进行了如下实验:
让弹簧振子穿过一光滑的水平横杆,在弹簧振子的小球上安装一支笔,下面放一条纸带.当小球振动时,垂直于振动方向以恒定的加速度拉动纸带,加速度大小为a,这时笔在纸带上画出如图乙所示的一条曲线,请根据图乙中所测得的长度s1,s2,写出计算弹簧振子的周期的表达式:
T=________. 图7 【解析】于纸带做匀加速直线运动,且运动s1和s2所用时间均等于弹簧振子的振动周期T,匀加速直线运动规律知s2-s1=aT2,所以T= 【答案】 s2-s1 a s2-s1 .a 10.(12分)某实验小组在“利用单摆测定当地重力加速度”的实验中:
(1)用游标卡尺测定摆球的直径,测量结果如图8所示,则该摆球的直径为________cm. 图8
(2)小组成员在实验过程中有如下说法,其中正确的是________.(填选项前的字母)A.把单摆从平衡位置拉开30°的摆角,并在释放摆球的同时开始计时tB.测量摆球通过最低点100次的时间t,则单摆周期为 100 C.用悬线的长度加摆球的直径作为摆长,代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大D.选择密度较小的摆球,测得的重力加速度值误差较小 【解析】
(1)游标卡尺读数为cm+8×mm=cm.
(2)单摆符合简谐运动的条件是最大偏角不t超过5°,并从平衡位置计时,故A错误;若第一次过平衡位置计为“0”,则周期T=,若第一次过平衡 50 t 位置计为“1”,则周期T=,B错误;T=2π l4π2l 得g=2,其中l为摆长,即悬线长加摆球半径,gT 若为悬线长加摆球直径,公式知g偏大,故C正确;为了能够将摆球视为质点和减少空气阻力引起的相对误差,应选密度较大、体积较小的摆球,故D错误. 【答案】
(1)
(2)C 11.(16分)如图9所示,轻弹簧的下端系着A、B两球,mA=100g,mB=500g,系统静止时弹簧伸长x=15cm,未超出弹性限度.若剪断A、B间绳,则A在竖直方向做简谐运动,求:
图9
(1)A的振幅为多大.
(2)A的最大加速度为多大.(g取10m/s2) ?
mA+mB?
gmAgmA【解析】
(1)设只挂A时弹簧伸长量x1=.(mA+mB)g=kx,得k=,即x1=xkxmA+mB =cm.振幅A=x-x1=cm.
(2)剪断细绳瞬间,A受最大弹力,合力最大,加速度最大.F=(mA+mB)g-mAg=mBg=mAam,am= mBg =5g=50m/s2.mA 【答案】
(1)cm
(2)50m/s2 12.(16分)如图10所示,摆长为L的单摆竖直悬挂后摆球在最低点O距离地面高度为h,现将摆球拉至A点无初速度释放,摆角为θ(θ<5°).当摆球运动到最低点O时,摆线突然断裂.不计空气阻力,重力加速度为g,求摆球从A点开始运动到落地经历的时间. 图10 【解析】单摆的周期T=2π1 摆线断裂后,h=gt2得:
2下落时间t=T t总=t+=4【答案】 2hg2hπ+g22hπ+g2 LgLg Lg
章末综合测评
(二)(时间:
60分钟满分:
100分) 一、选择题(本题包括8小题,每小题6分,共48分.在每小题给出的5个选项中,有3项符合题目要求.选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得6分.每选错1个扣3分,最低得分为0分) 1.一列声波从空气传入水中,则()A.声波频率不变B.声波波长变大C.声波频率变小E.声波波速变大 【解析】于波的频率波源决定,因此波无论在空气中还是在水中频率都不变;又因波在水中速度较大,公式v=λf可得,波在水中的波长变大,故A、B、E正确. 【答案】ABE 2.平静湖面传播着一列水面波(横波),在波的传播方向上有相距3m的甲、乙两小木块随波上下运动.测得两小木块每分钟都上下30次.甲在波谷时,乙在波峰,且两木块之间有一个波峰,这列水面波() A.频率是Hz C.波速是1m/sE.周期是2s B.波长是3mD.周期是sD.声波波长不变 3 【解析】题意知甲、乙两小木块间的距离x=3m=λ,故波长λ=2m.又知两小木块都是每分钟 2λ 振动30次,故周期T=2s,频率f=Hz,则波速v==1m/s.故选项A、C、E正确. T 【答案】ACE 3.如图1所示,实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形图,虚线是这列波在t=s时刻的波形图.该波的波速为m/s,则下列说法正确的是() 图1 A.这列波的波长是12cmB.这列波的周期是sC.这列波是沿x轴正方向传播的 D.t=0时,x=4cm处的质点振动方向为沿y轴负方向E.这列波是沿x轴负方向传播的 【解析】波形图读出波长,利用波速求解周期,根据传播时间求出可能的传播距离或者将时间与周期相比较,就可以判断传播方向. 12×102λt 题图知该波的波长λ=12cm,故A项正确.v=,得T=s=s,故B项错误.因 - = =,故该波沿x轴负方向传播,故C项错误,E项正确.波沿x轴负方向传播可判定t=0时刻, x=4cm处质点的振动方向沿y轴负方向,故D项正确. 【答案】ADE 4.一振动周期为T、振幅为A、位于x=0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐振动.该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播,波速为v,传播过程中无能量损失.一段时间后,该振动传播至某质点P,关于质点P振动的说法正确的是() A.振幅一定为AB.周期一定为TC.速度的最大值一定为v D.开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离E.若P点与波源距离s=vT,则质点P的位移与波源的相同 【解析】于没有能量损失,故P与波源的振幅相同,A正确;波在传播过程中周期不变,故B正确;质点的振动速度与波传播的速度是两个概念,故C错误;介质中所有质点开始振动的方向都与波源的起振方向相同,故D错误;若P点与波源距离s=vT,则P与波源之间的距离为一个波长,故质点P与波源的位移总是相同的,E正确. 【答案】ABE 5.一列波波源向周围扩展开去,下列说法正确的是()A.介质中各质点近及远地传播开去B.介质中的振动形式近及远传播开去C.介质中振动的能量近及远传播开去D.介质中质点只是振动而没有迁移E.在扩展过程中频率逐渐减小 【解析】波在传播时,介质中的质点在其平衡位置附近做往复运动,它们并没有随波的传播而发生迁移,A错,D对.波传播的是振动形式,而振动能量引起,也传播了能量,而频率不变.B、C对. 【答案】BCD 6.(2015·天津高考改编)图2甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,a、b两质点的横坐标分别为xa =2m和xb=6m,图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象.下列说法正确的是() 甲 乙 图2 A.该波沿-x方向传播B.波速为1m/s C.质点a经4s振动的路程为4mD.此时刻质点a的速度沿+y方向E.质点a在t=2s时速度为零 【解析】题图乙可知,简谐横波的周期T=8s,且t=0时质点b沿+y方向运动,根据振动和波λ 动的关系,波沿-x方向传播,v==1m/s.质点a沿-y方向运动,选项A、B正确,D错误;质点a经 Tt 过4s振动的路程s=·4A=1m,选项C错误;质点a在t=2s时,处于负向最大位移处,速度为零,选 T项E正确. 【答案】ABE 7.如图3所示,一列简谐横波在x轴上传播.图4甲和乙分别是在x轴上a、b两质点的振动图象,且xab=6m.下列判断正确的是() 图3 甲 乙 图4 A.波一定沿x轴正方向传播B.波可能沿x轴负方向传播C.波长可能是8mD.波速一定是6m/sE.波速可能是2m/s 13n+?
λ或?
n+?
【解析】波的传播方向可能向+x或-x方向传播,A错,B对.ab之间的距离可能是?
?
4?
?
4?
λ,周期为4s,波长可能为8m,波速可能为2m/s,D错,C、E正确. 【答案】BCE 8.一列简谐横波沿直线传播,该直线上平衡位置相距9m的a、b两质点的振动图象如图5所示,下列描述该波的图象可能正确的是() 图5 【解析】根据振动图象、波动规律解决问题. 1313 nλ+λ?
或?
nλ+λ?
,即nλ+λ=9m或nλ+λ=9m(n=根据y-t图象可知,a、b两质点的距离为?
4?
?
4?
?
440,1,2,3,?
) 3636 解得波长λ=m或λ=m. 4n+14n+3 即该波的波长λ=36m、m、4m?
或λ=12m、 3636 m、m?
选项A、B、C、D、E的波长分别711 为4m、8m、12m、36m、16m,故选项A、C、D正确,选项B、E错误. 【答案】ACD 二、非选择题(共5小题,共52分,按题目要求作答) 9.(6分)如图6所示,实线为一列横波某时刻的波形图象,这列波的传播速度为m/s,经过时间1s后的波形为虚线所示.那么这列波的传播方向是________,这段时间内质点P(x=m处)所通过的路程是________. 图6 5 【解析】波的传播距离x=vt=m=λ,故波向左传播,P所通过的路程为5倍振幅,即50cm. 4【答案】向左50cm 10.(6分)如图7所示,S为上下振动的波源,振动频率为100Hz,所产生的横波向左、右两方向传播,波速为80m/s,已知P,Q两质点距波源S的距离为SP=m,SQ=m.当S通过平衡位置向上振动时,P,Q两质点的位置是P在________,Q在________. 图7 v31 【解析】λ=得λ=m,即依题意可得SP=21λ,SQ=20λ, f44置向上振动时,Q,P都应在最大位移处,画出最简波形图如图所示.故P波谷. 【答案】波峰波谷 当S在平衡位在波峰,Q在 11.(12分)一列声波在空气中的波长为34cm,传播速度为340m/s,这列声波传入另一介质中时,波长变为68cm,它在这种介质中的传播速度是多少?
该声波在空气中与介质中的频率各是多少?
v340 【解析】在空气中fλ=v,f==Hz=1000Hz,声波在介质中与在空气中频率保持不变.在 λ34×10-2介质中fλ′=v′,v′=1000×68×102m/s=680m/s. - 【答案】680m/s1000Hz 12.(12分)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时的波形如图8所示,已知t=s时,B点第三次出现波峰.则这列波的周期是多少?
x=50cm处的质点A回到平衡位置的最短时间为多少?
图8 λ 【解析】题意得t=T,解得T=s,图象可知λ=120cm=m,v==5m/s,x=50cm Tx 处的质点A回到平衡位置的最短时间为t′=v=s. 【答案】ss 13.(16分)一列简谐横波在x轴上传播,在t1=0和t2=s时,其波形分别用如图9所示的实线和虚线表示,求:
图9
(1)这列波可能具有的波速;
(2)当波速为280m/s时,波的传播方向如何?
以此波速传播时,x=8m处的质点P从平衡位置运动至波谷所需的最短时间是多少?
【解析】
(1)若波沿x轴正向传播,则:
Δs=Δx1+nλ=(2+8n)m,n=0,1,2,?
Δs2+8nv==m/s=(40+160n)m/s Δ若波沿x轴负向传播,则:
Δs′=Δx2+nλ=(6+8n)m,n=0,1,2,?
v′= Δs′6+8n=m/s=(120+160n)m/s.Δ
(2)当波速为280m/s时,有280=(120+160n)n=1,所以波向x轴负方向传播λ1T=v=s 35 所以P质点第一次到达波谷所需最短时间为:
t= 3T3- =s=×102s.4140 【答案】见解析 章末综合测评(三) (时间:
60分钟满分:
100分) 一、选择题(本题包括8小题,每小题6分,共48分.在每小题给出的5个选项中,有3项符合题目要求.选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得6分.每选错1个扣3分,最低得分为0分) 1.一束单色光从真空斜射向某种介质的表面,光路如图1所示.下列说法中正确的是() 图1 A.此介质的折射率等于B.此介质的折射率等于2 C.当光线从介质射向真空中时,入射角大于45°时可发生全反射现象D.当光线从介质射向真空中时,入射角小于30°时可能发生全反射现象E.光进入介质时波长变短 sin45°【解析】n==2,选项A错、B对.当光线从介质中射向真空中时,随入射角增大折射角 sin30°sin90° 增大,当折射角等于90°时,即发生全反射,此时入射角为C,则有n=2=解得C=45°,即入射 sinC角大于等于45°时发生全反射现象,选项C对D错.因进入介质后光速变小,而频率不变,故E对. 【答案】BCE 2.一束光空气射向半圆柱体玻璃砖,O点为该玻璃砖截面的圆心,下图能正确描述其光路的是() 【解析】折射定律可知,光从光密介质进入光疏介质,折射角大于入射角,可能发生全反射,此判断A、C正确;B、E图中光从空气射到玻璃砖表面,应有折射光线,B错误,E正确;据光路可逆原理可知D错误. 【答案】ACE 3.一束单色光空气射入玻璃,这束光的()A.速度变慢 C.频率增高E.频率不变 c 【解析】单色光空气射入玻璃时,根据v=知,光的速度v变慢,光从一种介质进入另一种介质 n时,光的频率不变,根据v=λf知光从空气射入玻璃时,波长变短. 【答案】ABE 4.如图2所示,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为θ,经折射后射出a、b两束光线.则() B.波长变短D.波长变长 图2 A.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度B.在真空中,a光的波长小于b光的波长C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 D.若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,则折射光线a首先消失 E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距 【解析】通过光路图可看出,折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度,玻璃砖对a光的折射率 大于b光的折射率,选项C错误.a光的频率大于b光的频率,波长小于b光的波长,选项B正确.nc =v知,在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度,选项A正确.入射角增大时,折射率大的光线L 首先发生全反射,a光首先消失,选项D正确.做双缝干涉实验时,根据Δx=λ得a光的干涉条纹间距 d小于b光的干涉条纹间距,选项E错误. 【答案】ABD 5.如图3所示,一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上,经折射后交于光屏上的同一个点M,若用n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率,下列说法中正确的是() 图3 A.n1<n2 B.a为蓝光,b为红光C.n1>n2 D.a为红光,b为蓝光 E.a、b两种光在三棱镜中的速度不同 【解析】题图可知,b光线经过三棱镜后的偏折角较小,因此折射率较小,是红光.【答案】ABE 6.关于下列光学现象,说法正确的是()A.水中蓝光的传播速度比红光快B.光从空气射入玻璃时不可能发生全反射 C.在岸边观察前方水中的一条鱼,鱼的实际深度比看到的要深 D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验,用红光时得到的条纹间距更宽E.偏振现象说明光是纵波 【解析】根据光的性质、折射率与光速的关系、光的折射、光的干涉解决问题. c 在介质中,红、橙、黄、绿、青、蓝、紫各色光随着频率的增大,其折射率也增大,根据v=知,水 n中蓝光的传播速度比红光慢,选项A错误;光从光密介质射入光疏介质时,才可能发生全反射,光从空气h 射入玻璃时,不会发生全反射,选项B正确.在岸边观察水中的鱼,视深h′=,故视深h′小于鱼的实际 nl 深度h,选项C正确;蓝光比红光的波长短,干涉条纹宽度Δx=λ知,用红光时得到的条纹间距比蓝 d光的宽,选项D正确.偏振现象说明光是横波,选项E错误. 【答案】BCD 7.某学习小组在探究三棱镜对光的色散的实验中,用一束含有两种A、B不同颜色的光束以一定的角度从三棱镜的一边射入,并从另一面射出,如图4所示.此我们可以知道() 图4 A.在同种介质中,A光的波长比B光的波长长 B.从空气中以相同的入射角射入同样的介质,A光的折射角比B光的小C.A、B两种光在水中的速度一样大 D.A、B两种光从相同的介质入射到空气中,逐渐增大入射角,B光先发生全反射E.A光比B光易发生明显的衍射现象 【解析】图可知,B光折射率较大,B光的频率大.同种介质中,A光的波长比B光的波长长,选项A、E正确;从空气中以相同的入射角射入同样的介质,A光的折射角比B光的大,选项B错误;A、B两种光在水中的速度,A光较大,选项C错误;于B光的折射率较大,B光的全反射临界角较小,A、B两种光从相同的介质入射到空气中,逐渐增大入射角,B光先发生全反射,选项D正确. 【答案】ADE 8.如图5所示,一束色光从长方体玻璃砖上表面射入玻璃,穿过玻璃后从侧面射出,变为a、b两束单色光,则以下说法正确的是() 图5 A.玻璃对a
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