人教版高中物理选修34综合测试含答案及详细解析.docx
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人教版高中物理选修34综合测试含答案及详细解析
绝密★启用前
2020年秋人教版高中物理选修3-4综合测试
本试卷共100分,考试时间120分钟。
一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)
1.科学探测表明,月球表面无大气层,也没有水,更没有任何生命存在的痕迹.在月球上,两宇航员面对面讲话也无法听到,这是因为( )
A.月球太冷,声音传播太慢
B.月球上没有空气,声音无法传播
C.宇航员不适应月球,声音太轻
D.月球上太嘈杂,声音听不清楚
2.小明同学在实验室里用插针法测平行玻璃砖折射率的实验中,已确定好入射方向AO,插了两枚大头针P1和P2,如图所示(①②③是三条直线).在以后的操作说法中你认为正确的一项是( )
A.在bb′侧调整观察视线,另两枚大头针P3和P4可能插在①线上
B.在bb′侧调整观察视线,另两枚大头针P3和P4可能插在③线上
C.若保持O点不动,减少入射角,在bb′侧调整观察视线,另外两枚大头针P3和P4可能插在①线上
D.若保持O点不动,增大入射角,在bb′侧调整观察视线,看不清P1和P2的像,这可能是光在bb′界面发生全反射.
3.一列简谐机械横波沿x轴正方向传播,波速为2m/s.某时刻波形如图所示,a、b两质点的平衡位置的横坐标分别为xa=2.5m,xb=4.5m,则下列说法中正确的是( )
A.质点a振动的周期为6s
B.平衡位置x=10.5m处的质点(图中未画出)与a质点的振动情况总相同
C.此时质点a的速度比质点b的速度大
D.经过
个周期,质点a通过的路程为2cm
4.关于简谐运动,以下说法正确的是( )
A.物体做简谐运动时,系统的机械能一定不守恒
B.简谐运动是非匀变速运动
C.物体做简谐运动的回复力一定是由合力提供的
D.秒摆的周期正好是1s
5.一列简谐波沿x轴正方向传播,在t=0时刻的波形如图所示,已知波的速度为10m/s.则t=0.2s时刻正确的波形应是下图中的( )
A.
B.
C.
D.
6.如图甲为一列横波在t=0时的波动图象,图乙为该波中x=4m处质点P的振动图象,下列说法正确的是:
①波速为4m/s;②波沿x轴正方向传播;③再过0.5s,P点向右移动2m;④再过0.5s,P点振动路程为0.4cm( )
A.①②
B.①③
C.①④
D.②④
7.在高速行进的火车车厢正中的闪光灯发一次闪光向周围传播,闪光到达车厢后壁时,一只小猫在车厢后端出生,闪光到达车厢前壁时,两只小鸡在车厢前端出生.则( )
A.在火车上的人看来,一只小猫先出生
B.在火车上的人看来,两只小鸡先出生
C.在地面上的人看来,一只小猫先出生
D.在地面上的人看来,两只小鸡先出生
8.一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示,已知图中质点b的起振时刻比质点a延迟了0.5s,b和c之间的距离是5m,以下说法正确的是( )
A.此列波的波长为2.5m
B.此列波的频率为2Hz
C.此列波的波速为2.5m/s
D.此列波的传播方向为沿x轴正方向传播
9.如图所示,按照狭义相对论的观点,火箭A是迎着光飞行的,火箭B是“追赶”着光飞行的,若火箭相对地面的速度为v,则两火箭上的观察者测出的光速分别为( )
A.c+v c-v
B.c-v c+v
C.c c
D.无法确定
10.如图所示,一玻璃棱镜的横截面是等腰△abc,其中ac面是镀银的,现有一光线垂直于ab面入射,在棱镜内经过两次反射后垂直于bc面射出,则( )
A.∠a=30°,∠b=75°
B.∠a=32°,∠b=74°
C.∠a=34°,∠b=73°
D.∠a=36°,∠b=72°
二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)
11.(多选)纳米科技是跨世纪新科技,将激光束的宽度聚集到纳米级范围内,可修复人体已损坏的器官,对DNA分子进行超微型基因修复,把至今尚令人类无奈的癌症、遗传疾病彻底根除,这是利用了激光的( )
A.单色性
B.方向性
C.高能量
D.粒子性
12.(多选)关于物理知识在生活中的应用,下列说法正确的是( )
A.机场车站所用的测试人体温度的测温仪应用的是紫外线
B.雷达是利用无线电波中的微波来测定物体位置的无线电设备
C.γ射线可以用来治疗某些癌症
D.医院给病人做的脑部CT利用的是X射线的穿透本领较强
13.(多选)如图甲所示,在升降机的顶部装了一个能够显示拉力大小的传感器,传感器下方挂上一轻质弹簧,弹簧下端挂一个质量为m的小球,若升降机在匀速运行过程中突然停止,并以此时为零时刻,在后面一段时间内传感器显示弹簧弹力F随时间t的变化关系如图乙所示,g为重力加速度,则( )
A.升降机停止前在向下运动
B.0-t1时间内小球处于失重状态,速率不断增大
C.t2-t3时间内小球处于超重状态,速率不断减小
D.t2-t4时间内小球处于超重状态,速率先减小后增大
14.(多选)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,听到声音的频率大于300Hz
B.当汽车向你驶来时,听到声音的频率小于300Hz
C.当汽车和你擦身而过后,听到声音的频率大于300Hz
D.当汽车和你擦身而过后,听到声音的频率小于300Hz
三、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分)
15.在做“用单摆测定重力加速度”的实验中,用主尺最小分度为1mm,游标上有20个分度的卡尺测量金属球的直径,结果如图甲所示,
(1)可以读出此金属球的直径为______mm.
(2)单摆细绳的悬点与拉力传感器相连,将摆球拉开一小角使单摆做简谐运动后,拉力传感器记录了拉力随时间变化的情况,如图乙所示,则该单摆的周期为______s.
四、计算题(共3小题,每小题10.0分,共30分)
16.如图所示为某课外探究小组所设计的实验装置:
把一个质量为M的长方形框架A静止放在水平地面上.一个轻弹簧上端与框架A的顶端相连,下端与质量为m的小球B相连,B的下面再通过轻质细线与小球C相连.整体处于静止状态.现剪断细线,把小球C拿走,小球B便开始上下做简谐运动.实验表明,小球C的质量存在一个临界值,超过这个临界值,当剪断细线拿走小球C后,小球B向上做简谐运动的过程中,框架A会离开地面.试求小球C的这一质量的临界值.
17.某做简谐运动的物体,其位移与时间的变化关系式为x=10sin5πtcm,由此可知:
(1)物体的振幅为多少?
(2)物体振动的频率为多少?
(3)在时间t=0.1s时,物体的位移是多少?
18.如图所示,小车质量为M,木块质量为m,它们之间的最大静摩擦力为Ff,在劲度系数为k的轻弹簧作用下,沿光滑水平面做简谐振动.木块与小车间不发生相对滑动.小车振幅的最大值为多少?
答案解析
1.【答案】B
【解析】两宇航员面对面讲话却无法听到,说明声波有振源却传播不出去,即缺乏声波传播的另一条件,没有介质,故B选项正确.
2.【答案】C
【解析】光线通过平行玻璃砖后,根据折射定律得知,出射光线与入射光线平行,故在bb′侧调整观察视线,另两枚大头针P3和P4不可能插在①线上,故A错误.由折射定律得知,光线通过平行玻璃砖后光线向一侧发生侧移,由于光线在上表面折射时,折射角小于入射角,则出射光线向②一侧偏移,如图,故另两枚大头针P3和P4不可能插在③线上,故B错误.若保持O点不动,减少入射角,出射光线折射角也减小,另外两枚大头针P3和P4可能插在①线上,故C正确.若保持O点不动,增大入射角,在bb′侧调整观察视线,看不清P1和P2的像,反射光增强,折射光线减弱,在bb′侧调整观察视线,会看不清P1和P2的像.根据光路可逆性原理得知,光线不可能在bb′界面发生全反射,故D错误.
3.【答案】B
【解析】质点的振动周期为T=
=
s=4s,A错误;平衡位置x=10.5m处的质点与a质点相差一个波长,所以它们的振动情况总相同,B正确;因为此时刻a质点离平衡位置比b质点离平衡位置较远,所以此时质点a的速度比质点b的速度小,C错误;根据a点的位置,则经过
个周期,质点a通过的路程小于2cm,选项D错误.
4.【答案】B
【解析】简谐运动的过程中,动能和势能相互转化,机械能守恒,是等幅振动,故A错误;回复力满足F=-kx的是简谐运动;其合力是变化的,故是非匀变速运动,故B正确;回复力可以是合力也可以是某个力的分力,故C错误;秒摆的摆长是1m,其周期约为2s,故D错误.
5.【答案】A
【解析】由波形图可知波长λ=4.0m,周期T=
=0.4s,再经过半个周期即t=0.2s时刻x=0处质点位于波谷位置,A正确.
6.【答案】C
【解析】波长为4m,周期为1s,波速为v=
=
=4m/s;t=0时,质点P向上振动,波沿x轴负方向传播;再过0.5s,P点仍在平衡位置附近振动,质点不随波迁移;再过0.5s,即半个周期,P点振动路程为2A=0.4cm,故①④正确,选C.
7.【答案】C
【解析】火车中的人认为,车厢是个惯性系,光向前向后传播的速度相等,光源在车厢中央,闪光同时到达前后两壁,则在火车上的人看来,小猫和小鸡同时出生,故A、B错误;地面上的人认为,地面是一个惯性系,光向前向后传播的速度相等,向前传播的路程长些,到达前壁的时刻晚些,故在地面上的人看来,一只小猫先出生,故C正确,D错误.
8.【答案】D
【解析】相邻两个波峰或者波谷之间的距离就是一个波长,b和c之间的距离就是一个波长即5m,A项错;而a、b之间距离为半个波长,波从a传到b所用时间为半个周期,即
T=0.5s,所以周期为1s,频率f=1Hz,B项错;波速v=
=5m/s,C项错;质点b的起振时刻比质点a延迟,说明波是从a向b传播即沿x轴正向,D项对.
9.【答案】C
【解析】根据光速不变原理,在一切惯性参考系中,测量到的真空中的光速c都一样,因此在火箭A,B两个惯性参考系中,观察者测量到的光速一样大,均为c,故C正确.
10.【答案】D
【解析】设∠a=θ,∠b=α,由几何关系可得:
θ+2α=180°,①
2θ=α.②
联立①②式得,θ=36°,α=72°
11.【答案】BC
【解析】因为激光具有非常好的方向性和非常高的能量,可以用于医疗卫生,故B、C正确.
12.【答案】BCD
【解析】一切物体均发出红外线,随着温度不同,辐射强度不同,人体温度的测温仪应用的是红外线,故A错误;雷达是利用无线电波中的微波来测定物体位置,借助于多普勒效应现象,故B正确;γ射线可以用来治疗某些癌症,故C正确;给病人做的脑部CT利用的是X射线的穿透本领较强,故D正确.
13.【答案】CD
【解析】升降机在匀速运行过程中突然停止,由于惯性,小球会继续沿着原来的运动方向运动一段时间,匀速运动时弹簧是拉伸状态,而后传感器显示的力在不断减小,表明弹簧形变量在减小,故向上运动,A错误;0-t1时间内拉力小于重力,即失重,加速度向下为失重,且向上运动,故向上减速,B错误;结合前面分析可得:
0-t1时间内小球向上减速,t1-t2时间内小球向下加速,t2-t3时间内小球向下减速,t3-t4时间内向上加速,具有向上的加速度处于超重状态,故C、D正确.
14.【答案】AD
【解析】根据多普勒效应规律,当汽车向你驶来时,听到的喇叭声音的频率大于300Hz,C、B错误,当汽车和你擦身而过后,听到的喇叭声音的频率小于300Hz,A、D对.
15.【答案】
(1)18.40
(2)2.0
【解析】
(1)主尺读数为18mm,游标尺读数为0.05mm×8=0.40mm;
故金属球直径为18mm+0.40mm=18.40mm;
(2)单摆摆动过程中,每次经过最低点时拉力最大,每次经过最高点时拉力最小,拉力变化的周期为1.0s,故单摆的摆动周期为2.0s.
16.【答案】M+m
【解析】设小球C的质量临界值为m0,弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g;
(1)弹簧下端只挂小球B时,当B静止不动时,设弹簧伸长量为x1,对B,有:
mg=kx1①
(2)小球B下面再挂上C时,当B和C静止不动时,设弹簧再伸长x2,对B和C,有:
(m+m0)g=k(x1+x2)②
(3)细线剪断,小球C拿走后,小球B运动到最高点时,框架A对地面的压力最小为零,此时设弹簧压缩量为x3,对框架A,有:
Mg=kx3③
根据简谐运动的对称规律,有:
x1+x3=x2(等于振幅A)④
联立解得
m0=M+m
即小球C的质量的临界值为M+m.
17.【答案】
(1)10cm
(2)2.5Hz (3)10cm
【解析】简谐运动的表达式x=Asin(ωt+φ),比较题中所给表达式x=10sin5πtcm可知:
(1)振幅A=10cm.
(2)物体振动的频率f=
=
Hz=2.5Hz.
(3)t=0.1s时位移x=10sin(5π×0.1)cm=10cm.
18.【答案】
【解析】当M与m间的静摩擦力达到最大值Ff时,二者做简谐运动的振幅最大,设为A,此时二者的加速度相同,设为a,先对整体由牛顿第二定律有:
kA=(m+M)a,再隔离m,对m由牛顿第二定律有Ff=ma,解得:
A=
.
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