2022年高中物理 本冊綜合測試題3 新人教版選修3-4

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1、2022年高中物理 本冊綜合測試題3 新人教版選修3-4 1.下列說法中正確的是(  ) A.萬有引力可以用狹義相對論作出正確的解釋 B.電磁力可以用狹義相對論作出正確的解釋 C.狹義相對論是慣性參考系之間的理論 D.萬有引力理論無法納入狹義相對論的框架 解析:由狹義相對論和廣義相對論的知識,可知B、C、D正確。 答案:B、C、D 2.已知電子的靜止能量為0.511 MeV,若電子的動能為0.25 MeV,則它所增加的質(zhì)量Δm與靜止質(zhì)量m0的比值近似為(  ) A.0.1    B.0.2 C.0.5 D.0.9 解析:由題意E=m0c2 即m0c2=0.51

2、1×106×1.6×10-19 J① ΔE=Δmc2 即Δmc2=0.25×106×1.6×10-19 J② 由②/①得=≈0.5,故只有C項(xiàng)正確。 答案:C 3.已知空氣中的聲速為340 m/s,下列波遇到寬度約為12 m的障礙物能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的是(  ) A.周期為0.05 s的聲波 B.波長為10 m的聲波 C.頻率為104 Hz的聲波 D.頻率為6×1014 Hz的電磁波 解析:由λ=vT得,周期為0.05 s的聲波,λ=17 m,與12 m相差不多,能發(fā)生明顯衍射,A正確;10 m與12 m相差不多,B正確;由λ=的頻率為104 Hz的聲波,λ=3.4×10-

3、2 m, 頻率為6×1014 Hz的電磁波,λ=5.6×10-13 m,均比障礙物小得多,不產(chǎn)生明顯衍射,C、D錯誤。 答案:A、B 4.一列波在介質(zhì)中向某一方向傳播,如圖所示為此波在某一時(shí)刻的波形圖,并且此時(shí)振動還只發(fā)生在M、N之間,已知此波的周期為T,Q質(zhì)點(diǎn)速度方向在波形圖中是向下的,下面說法中正確的是(  ) A.波源是M,由波源起振開始計(jì)時(shí),P點(diǎn)已經(jīng)振動時(shí)間T B.波源是N,由波源起振開始計(jì)時(shí),P點(diǎn)已經(jīng)振動時(shí)間3T/4 C.波源是N,由波源起振開始計(jì)時(shí),P點(diǎn)已經(jīng)振動時(shí)間T/4 D.波源是M,由波源起振開始計(jì)時(shí),P點(diǎn)已經(jīng)振動時(shí)間T/4 解析:由于此時(shí)Q點(diǎn)向下振動,且Q質(zhì)點(diǎn)

4、右方鄰近的質(zhì)點(diǎn)在Q點(diǎn)下方,則波向左傳播,N是波源。振動從N點(diǎn)傳播到M點(diǎn),經(jīng)過一個(gè)周期,又從波源N起振開始計(jì)時(shí),需經(jīng)T,P點(diǎn)才開始起振,故P質(zhì)點(diǎn)已振動了T/4,選項(xiàng)C正確。 答案:C 5.如圖所示,有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向E點(diǎn),并偏折到F點(diǎn)。已知入射方向與邊AB的夾角為θ=30°,E、F分別為邊AB、BC的中點(diǎn),則(  ) A.該棱鏡的折射率為 B.光在F點(diǎn)發(fā)生全反射 C.光從空氣進(jìn)入棱鏡,波長變小 D.從F點(diǎn)出射的光束與入射到E點(diǎn)的光束平行 解析:由幾何關(guān)系可知,入射角θ1=60°,折射角θ2=30°。由折射定律n===,A選項(xiàng)正確;在BC界面上,入

5、射角為30°,臨界角的正弦值為sinC==>sin30°,所以在F點(diǎn),不會發(fā)生全反射,B選項(xiàng)錯誤;光從空氣進(jìn)入棱鏡,頻率f不變,波速v減小,所以λ=減小,C選項(xiàng)正確;由上述計(jì)算結(jié)果,作出光路圖,可知D選項(xiàng)錯誤。 答案:A、C 6.如圖所示,實(shí)線為一列橫波在t時(shí)刻的波形圖,虛線為經(jīng)過Δt=0.2 s時(shí)的波形圖。已知這列波的波長為2 m,那么(  ) A.若波向右傳播,則波的最大周期為2 s B.若波向左傳播,則波的最大周期為2 s C.若波向左傳播,則波的最小波速為9 m/s D.若波速為19 m/s,則波的傳播方向向右 解析:假設(shè)波向右傳播,則Δt內(nèi)波在介質(zhì)中推進(jìn)的距離為

6、Δx=nλ+=λ(n=0,1,2,…)。 因?yàn)棣=0.2 s, 所以v===(n=0,1,2,…)。 所以T=(n=0,1,2,…)。當(dāng)n=0時(shí),Tmax=2 s。 假定波向左傳播,則 Δx=nλ+(λ-0.2)=2n+1.8(n=0,1,2,…)。 所以v===(10n+9)m/s(n=0,1,2,…)。 當(dāng)n=0時(shí),vmin=9 m/s,令v=19 m/s得n=1,這說明若波速等于19 m/s,則波的傳播方向向左。 答案:A、C 7.如圖所示,在公路的十字路口東側(cè)路邊,甲以速度v1向東行走,在路口北側(cè),乙站在路邊,一輛汽車以速度v2通過路口向東行駛并鳴笛,已知汽車笛聲的

7、頻率為f0,車速v2>v1。設(shè)甲聽到的笛聲頻率為f1,乙聽到的笛聲頻率為f2,司機(jī)自己聽到的笛聲頻率為f3,則此三人聽到笛聲的頻率由高至低依次為________。 解析:由于v2>v1,所以汽車和甲的相對距離減小,甲聽到的頻率變大,即f1>f0。由于乙靜止不動,則汽車和乙的相對距離增大,乙聽到的頻率變小,即f2<f0。由于司機(jī)和聲源相對靜止,所以司機(jī)聽到的頻率不變,即f3=f0。綜上所述,三人聽到笛聲的頻率由高至低依次為:f1、f3、f2。 答案:f1、f3、f2 8.一高能加速器沿相反方向射出兩質(zhì)點(diǎn),速度均為0.6c,它們的相對速度是多少? 解析:以其中任意一個(gè)質(zhì)點(diǎn)為運(yùn)動參考系,

8、要求的就是另一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在該運(yùn)動參考系下的運(yùn)動速度u′。由題意知,運(yùn)動參考系相對靜止參考系的速度v=0.6c,質(zhì)點(diǎn)相對于靜止參考系的速度u=-0.6c。 根據(jù)相對論的速度變換公式u=,可知-0.6c=,解得u′=-0.88c,即該質(zhì)點(diǎn)相對于運(yùn)動參考系(另一質(zhì)點(diǎn))的速度為-0.88c。 答案:-0.88c 9.如圖所示,置于空氣中的一不透明容器內(nèi)盛滿某種透明液體。容器底部靠近器壁處有一豎直放置的6.0 cm長的線光源??拷€光源一側(cè)的液面上蓋有一遮光板,另一側(cè)有一水平放置的與液面等高的望遠(yuǎn)鏡,用來觀察線光源。開始時(shí)通過望遠(yuǎn)鏡不能看到線光源的任何一部分。將線光源沿容器底向望遠(yuǎn)鏡一側(cè)平移至某處時(shí),

9、通過望遠(yuǎn)鏡剛好可以看到線光源底端。再將線光源沿同一方向移動8.0 cm,剛好可以看到其頂端。求此液體的折射率n。 解析:當(dāng)線光源上某一點(diǎn)發(fā)出的光線射到未被遮光板遮住的液面上時(shí),射到遮光板邊緣O的那條光線的入射角最小。 若線光源底端在A點(diǎn)時(shí),望遠(yuǎn)鏡內(nèi)剛好可以看到此光源底端,設(shè)過O點(diǎn)液面的法線為OO′,則∠AOO1=α,① 其中α為此液體對空氣的全反射臨界角。由折射定律有 sinα=,② 同理,若線光源頂端在B1點(diǎn)時(shí),通過望遠(yuǎn)鏡剛好可以看到此光源頂端,則∠B1OO1=α。設(shè)此時(shí)線光源底端位于O點(diǎn)。由圖中幾何關(guān)系可得sinα=,③ 聯(lián)立②③式得n=,④ 由題給條件可知=8.0

10、cm,=6.0 cm, 代入④式得n=1.25。 答案:1.25 10.漁船常利用超聲波來探測遠(yuǎn)處魚群的方位。已知某超聲波頻率為1.0×105 Hz,某時(shí)刻該超聲波在水中傳播的波動圖象如圖所示。 (1)從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí),畫出x=7.5×10-3 m處質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的振動圖象(至少一個(gè)周期)。 (2)現(xiàn)測得超聲波信號從漁船到魚群往返一次所用時(shí)間為4 s,求魚群與漁船間的距離(忽略船和魚群的運(yùn)動)。 解析:(1)該波的周期為T==1×10-5 s,由波動圖象知,此時(shí)x=7.5×10-3 m處的質(zhì)點(diǎn)位于負(fù)的最大位移處,所以,從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí),該質(zhì)點(diǎn)的振動圖象,如圖所示。 (2)由波形圖讀出波長λ=15×10-3 m 由波速公式得 v=λf ① 魚群與漁船的距離為x=vt ② 聯(lián)立①②式,代入數(shù)據(jù)得x=3 000 m。 答案:(1)圖見解析 (2)3 000 m

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