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2019-2020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，則它所增加的質量Δm與靜止質量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＝0.5111061.610－19 J① ΔE＝Δmc2 即Δmc2＝0.251061.610－19 J② 由②/①得＝≈0.5，故只有C項正確。 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61014 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＝3.410－2 m， 頻率為61014 Hz的電磁波，λ＝5.610－13 m，均比障礙物小得多，不產生明顯衍射，C、D錯誤。 答案：A、B 4．一列波在介質中向某一方向傳播，如圖所示為此波在某一時刻的波形圖，并且此時振動還只發(fā)生在M、N之間，已知此波的周期為T，Q質點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，由波源起振開始計時，P點已經振動時間T B．波源是N，由波源起振開始計時，P點已經振動時間3T/4 C．波源是N，由波源起振開始計時，P點已經振動時間T/4 D．波源是M，由波源起振開始計時，P點已經振動時間T/4 解析：由于此時Q點向下振動，且Q質點右方鄰近的質點在Q點下方，則波向左傳播，N是波源。振動從N點傳播到M點，經過一個周期，又從波源N起振開始計時，需經T，P點才開始起振，故P質點已振動了T/4，選項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，并偏折到F點。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，則(　　) A．該棱鏡的折射率為 B．光在F點發(fā)生全反射 C．光從空氣進入棱鏡，波長變小 D．從F點出射的光束與入射到E點的光束平行 解析：由幾何關系可知，入射角θ1＝60，折射角θ2＝30。由折射定律n＝＝＝，A選項正確；在BC界面上，入射角為30，臨界角的正弦值為sinC＝＝>sin30，所以在F點，不會發(fā)生全反射，B選項錯誤；光從空氣進入棱鏡，頻率f不變，波速v減小，所以λ＝減小，C選項正確；由上述計算結果，作出光路圖，可知D選項錯誤。 答案：A、C 6．如圖所示，實線為一列橫波在t時刻的波形圖，虛線為經過Δt＝0.2 s時的波形圖。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：假設波向右傳播，則Δt內波在介質中推進的距離為 Δx＝nλ＋＝λ(n＝0,1,2，…)。 因為Δt＝0.2 s， 所以v＝＝＝(n＝0,1,2，…)。 所以T＝(n＝0,1,2，…)。當n＝0時，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n＝0時，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路邊，甲以速度v1向東行走，在路口北側，乙站在路邊，一輛汽車以速度v2通過路口向東行駛并鳴笛，已知汽車笛聲的頻率為f0，車速v2＞v1。設甲聽到的笛聲頻率為f1，乙聽到的笛聲頻率為f2，司機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。由于司機和聲源相對靜止，所以司機聽到的頻率不變，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點，速度均為0.6c，它們的相對速度是多少？ 解析：以其中任意一個質點為運動參考系，要求的就是另一個質點在該運動參考系下的運動速度u′。由題意知，運動參考系相對靜止參考系的速度v＝0.6c，質點相對于靜止參考系的速度u＝－0.6c。 根據相對論的速度變換公式u＝，可知－0.6c＝，解得u′＝－0.88c，即該質點相對于運動參考系(另一質點)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。靠近線光源一側的液面上蓋有一遮光板，另一側有一水平放置的與液面等高的望遠鏡，用來觀察線光源。開始時通過望遠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鏡一側平移至某處時，通過望遠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：當線光源上某一點發(fā)出的光線射到未被遮光板遮住的液面上時，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點時，望遠鏡內剛好可以看到此光源底端，設過O點液面的法線為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點時，通過望遠鏡剛好可以看到此光源頂端，則∠B1OO1＝α。設此時線光源底端位于O點。由圖中幾何關系可得sinα＝，③ 聯(lián)立②③式得n＝，④ 由題給條件可知＝8.0 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處魚群的方位。已知某超聲波頻率為1.0105 Hz，某時刻該超聲波在水中傳播的波動圖象如圖所示。 (1)從該時刻開始計時，畫出x＝7.510－3 m處質點做簡諧運動的振動圖象(至少一個周期)。 (2)現(xiàn)測得超聲波信號從漁船到魚群往返一次所用時間為4 s，求魚群與漁船間的距離(忽略船和魚群的運動)。 解析：(1)該波的周期為T＝＝110－5 s，由波動圖象知，此時x＝7.510－3 m處的質點位于負的最大位移處，所以，從該時刻開始計時，該質點的振動圖象，如圖所示。 (2)由波形圖讀出波長λ＝1510－3 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)據得x＝3 000 m。 答案：(1)圖見解析　(2)3 000 m