高中物理选修3-4答案
B．动量不守恒、机械能守恒 C．动量守恒、机械能不守恒 D．动量不守恒、机械能不守恒 答案：D 详解：机械能必然不守恒，因为子弹和木块之间的作用摩擦生热。动量 也不守恒，因为水平 方向系统是受到墙壁的作用力的。 3.分析下列情况中系统的动量是否守恒（ ） A．如图2 所示，小车停在光滑水平面上，车上的人在车上走动时，对 人与车组成的系统 B．子弹射入放在光滑水平面上的木块中对子弹与木块组成的系统(如图 3) C．子弹射入紧靠墙角的木块中，对子弹与木块组成的系统 D．斜向上抛出的手榴弹在空中炸开时 答案：ABD 详解：AB 严格符合动量守恒的条件。C 不行，因为系统水平方向受到 墙的作用力。D 可以， 爆炸瞬间作用力极大，这一瞬间可以忽略其他比较小的力（比如重 力），动量爆炸瞬间动量 守恒。 4.如图甲所示，一轻质弹簧的两端与质量分别为m1 和m2 的两物块A、B 相连接，并静止 在光滑的水平面上.现使A 瞬时获得水平向右的速度3m/s，以此刻为计 时起点，两物块的速 度随时间变化的规律如图乙所示，从图象信息可得( ) A.在t1、t3 时刻两物块达到共同速度1m/s，且弹簧都是处于压缩状态 B.从t3 到t4 时刻弹簧由压缩状态恢复到原长 C.两物体的质量之比为m1:m2=1:2 D.在t2 时刻A 和B 的动能之比为Ek1: Ek2=1:8 答案：CD 详解：t1 时刻弹簧压缩，这点很明显，t3 时刻之前，B 速度大于A 速 度，因此这段时间B 和A 之间的距离越拉越大，t3 时刻弹簧是拉伸的。AB 不对。 至于质量比，因为t1 时刻二者速度都是1m/s。于是可以根据动量守恒 和初始条件，轻松求 得C 对。 质量比由C 项求出，t2 时刻速度比由图得出，于是动能比好算了，D
慢 B.人在小船上行走时,人的质量比船的质量小,它们受到的冲量大小一 样,所以人向前运动得 快,小船向后退得慢 C.当人停止走动时,因为小船惯性大,所以小船要继续后退 D.当人停止走动时,因为总动量守恒,所以小船也停止后退 答案：BD 详解：冲量大小肯定是一样的。因为这就是作用力和反作用力的冲量。 然而人质量小，于是 速度改变量大，于是人走得快。 D 说得很明确了，就是因为动量守恒，船必停。 5.汽锤质量m=60kg,从高h=1.28m 处自由落下,跟地面间碰撞的时间为 △t=0.1s.求地面所受到 的平均作用力. 答案：3588N 详解：先算落地速度，从1.28 米高度落地，根据自由落体公式，速度 是5.0m/s (g 取9.8) 然后落地速度减为0，根据Ft = m△v，F = 3000N。然后加上重力588N 即可 6.关于冲量跟物体受力情况和运动状态的关系,下列说法正确的是( ) A.物体受到的冲量越大,物体的速度也越大 B.物体受到的冲量越大,它受到的冲力也越大 C.物体受到的冲量越大,它的加速度也越大 D.物体受到的冲量越大,它的动量的变化量也越大 答案：D 详解：冲量表征的是动量变化量。D 就是按定义判断的。 A 错，冲量和速度没什么关系。B 错，力作用时间未知。C 错，力作用 时间和物体质量都未 知。 7.用一根细线悬挂一个重物，把重物拿到一定高度后突然释放，重物可 将线拉断，如果在细 线上端拴一段橡皮筋，再从同样高度释放重物，细线不再被拉断，这是 因为拴上橡皮筋后在 细线绷直时与不拴橡皮筋相比较（ ） A．重物的动量减小B．重物动量改变量减小 C．重物所受冲量减小D．重物动量的变化率减小 答案：D
向相反，在相互远离。 明显前者质量小，于是根据动量守恒，前者速率大。 第3 讲相互作用过程中的能量转化 1.一个质量为0.3kg 的弹性小球，在光滑水平面上以6m/s 的速度垂直 撞到墙上，碰撞后小球 沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞前相同。则碰撞前后小球速 度变化量的大小为Δ v 和碰撞过程中墙对小球做功的大小W 为（ ） A．Δv=0 B．Δv=12m/s C．W=0 D．W=10.8J 答案：BC 详解：B 明显对，速度变化量就是6 -（-6） = 12m/s。小球动能不 变，因此W 是0. 2.在原子核物理中，研究核子与核子关联的最有效途径是“双电荷交换 反应”，这类反应的 前半部分过程和下述力学模型类似，如图3，两个小球A 和B 用轻质弹 簧相连，在光滑的 水平直轨道上处于静止状态，在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板 P，右边有一小球C 沿 轨道以速度v0 射向B 球，如图所示。C 与B 发生碰撞并立即结成一个 整体D，在它们继续 向左运动的过程中，当弹簧长度变到最短时，长度突然被锁定，不再改 变，然后，A 球与挡 板P 发生碰撞，碰后，A、D 都静止不动，A 与P 接触而不粘连．过一 段时间，突然解除锁 定（锁定及解除锁定均无机械能损失）。已知A、B、C 三球的质量均为 m。 （1）求弹簧长度刚被锁定后A 球的速度？ （2）求在A 球离开挡板P 之后的运动过程中，弹簧的最大弹性势能？ 答案：（1） （2） 详解：(1)设C 球与B 球碰撞结成D 时,D 的速度为v1,由动量守恒定律 有 mv0=2mv1 当弹簧压至最低时,D 与A 有共同速度,设此速度为v2,由动量守恒定律 有 2mv1=3mv2 两式联立求得A 的速度v2= v0
(2)设弹簧长度被锁定后,储存在弹簧中的弹性势能为Ep,由能量守恒有 Ep= •2mv12- •3mv22 撞击P 后,A、D 均静止.解除锁定后，当弹簧刚恢复到原长时，弹性势 能全部转为D 球的动 能，设此时D 的速度为v3，由能量守恒有 •2mv32=Ep 以后弹簧伸长，A 球离开挡板P，当A、D 速度相等时，弹簧伸长到最 长，设此时A、D 速 度为v4,由动量守恒定律有 2mv3=3mv4 当弹簧最长时，弹性势能最大，设其为Ep′，由能量守恒有 Ep′= •2mv32- •3mv42 联立以上各式，可得Ep′= mv02 3.一炮艇总质量为M，以速度v0 匀速行驶，从船上以相对海岸的水平速 度v 沿前进方向射 出一质量为m 的炮弹，发射炮弹后艇的速度为v/，若不计水的阻力，则 下列各关系式中正 确的是。（填选项前的编号） ①② ③④ 答案：① 详解：炮艇（包括那个发出去的炮弹）作为一个系统动量守恒，在地面 参考系中看，动量守 恒方程就是① 4.一个士兵，坐在皮划艇上，他连同装备和皮划艇的总质量共120Kg， 这个士兵用自动枪在 2S 时间内沿水平方向射出10 发子弹，每颗子弹质量10g，子弹离开枪 口时相对地面的速度 都是800m/s，射击前皮划艇是静止的。 (1) 射击后皮划艇的速度是多大？ (2) 士兵射击时枪所受到的平均反冲作用力有多大？ 答案：（1）0.67m/s，向后（2）40N 详解：（1）用动量守恒：因为是在水面上，可以看成是在在水平方向 上动量守恒. 0=(M-m)V-mv 将M=120Kg，m=0.01Kg，v=800m/s 代入，求得V≈0.67m/s. (2)由冲量的表达式：F*t=ΔP=MV-0.
课后练习一 第1 讲冲量与动量 1.质点受两个方向相反的恒力F1、F2 作用.其中F1 的大小为4N,作用时 间为20s;F2 的大小 为5N,作用时间为16s.则质点在整个过程中受到的冲量大小为. 答案：0 详解：4*20 – 5*16，减号是因为两个冲量反向。 2.如图所示，光滑水平面上有大小相同的A、B 两球在同一直线上运动. 两球质量关系为 mB=2mA，规定向右为正方向，A、B 两球的动量均为6 kg•m/s，运动中 两球发生碰撞，碰 撞后A 球的动量增量为－4 kg•m/s.则( ) A.左方是A 球，碰撞后A、B 两球速度大小之比为2∶5 B.左方是A 球，碰撞后A、B 两球速度大小之比为1∶10 C.右方是A 球，碰撞后A、B 两球速度大小之比为2∶5 D.右方是A 球，碰撞后A、B 两球速度大小之比为1∶10 答案：A 详解：因为二者动量都是正，于是速度方向相同，要保证二者相碰，左 边那个要去追右边的， 于是左球速度大，因为B 质量大，于是B 速度小，于是右球是B. 碰后A 动量是2 kg•m/s 据动量守恒，B 动量是10 kg•m/s.动量除以质 量得到速度比。 3.在光滑水平面上,A 和B 两小球沿同一方向做直线运动,A 以10kg•m/s 的动量和正前方动量 为15kg•m/s 的B 球正碰.设原速度方向为正方向,则A 和B 动量的变化 可能是( ) A.5kg•m/s 和5kg•m/s B.-5kg•m/s 和5kg•m/s C.-5kg•m/s 和10kg•m/s D.5kg•m/s 和-5kg•m/s 答案：B 详解：因为A 在B 后方嘛，碰后A 会减速，B 会加速，于是A 动量必然 减小，根据动量守 恒，C 不可能，B 才对。 4.一只小船静止在水面上,一个人从小船的一端走到另一端,不计水的阻 力,以下说法正确的是 () A.人在小船上行走时,人对船的冲量比船对人的冲量小,所以人向前运动 得快,小船向后退得
正确。 5.木块a 和b 用一根轻弹簧连接起来，放在光滑水平面上，a 紧靠在墙 壁上，在b 上施加向 左的水平力使弹簧压缩，如图1 所示，当撤去外力后，下列说法中正确 的是（ ） A．a 尚未离开墙壁前，a 和b 系统的动量守恒 B．a 尚未离开墙壁前，a 与b 统的动量不守恒 C．a 离开墙后，a、b 系统动量守恒 D．SQVPNtHa 离开墙后，a、b 系统动量不守恒 答案：BC 详解：a 未离开墙壁时，系统受到墙壁的水平力作用，动量不守恒。 A 离开墙后，系统水平方向不受外力，动量守恒很显然。 6.一列车沿平直轨道以速度v0 匀速前进，途中最后一节质量为m 的车 厢突然脱钩，若前部 列车的质量为M，脱钩后牵引力不变，且每一部分所受摩擦力均正比于 它的重力，则当最 后一节车厢滑行停止的时刻，前部列车的速度为( ) 答案：B 详解：列车原来做匀速直线运动，牵引力F 等于摩擦力f，f=k(m＋ M)g(k 为比例系数)，因 此，整个列车所受的合外力等于零．尾部车厢脱钩后，每一部分所受摩 擦力仍正比于它们的 重力．因此，如果把整个列车作为研究对象，脱钩前后所受合外力始终 为零，在尾部车厢停 止前的任何一个瞬间，整个列车(前部+尾部)的动量应该守恒．考虑刚 脱钩和尾部车厢刚停 止这两个瞬间，由(m+M)v0=0+Mv 得此时前部列车的速度为 7.在光滑水平面上有两辆车，上面分别站着A、B 两个人，人与车的质 量总和相等，在A 的 手中拿有一个球，两车均保持静止状态，当A 将手中球抛给B，B 接到 后，又抛给A，如此 反复多次，最后球落在B 的手中，则关于A、B 速率大小是（ ） A．A、B 两车速率相等B．A 车速率大 C．A 车速率小D．两车均保持静止状态 答案：B 详解：全部的车和人，以及那个球，是一个系统，动量守恒。 现在系统分成了两部分，A 车和人，B 车和人和球。现在两部分速度方
《好题》人教版高中物理选修3-第4章选择题专项经典题(含答案)
一、选择题1．下列说法正确的是（）A．布朗运动证明了花粉分子的无规则热运动B．光电效应彻底否定了光的波动说，证明了光具有粒子性C．α粒子的散射实验说明了原子核很小且质量很大D．温度升高物体内分子的动能一定增大C解析：CA．布朗运动是花粉颗粒被液体分子的不平衡的撞击造成的，证明了液体分子的无规则热运动，故A错误。
B．光电效应证明了光具有粒子性，但没有否定光波动说，故B错误。
C．由α粒子的散射实验结果可以看出，绝大部分α粒子的运动方向没有发生改变，极少数α粒子反弹回来，说明了原子核很小且质量很大，故C正确。
D．温度升高物体内大部分分子的动能增大，极少数分子动能可能减小，平均动能增大，故D错误。
故选C。
2．现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激发的氢原子最后都回到基态上，则在此过程中发出的光子总数是（假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处于该激发态能级上的原子总数的11 n-）A．2200个B．2000个C．1200个D．2400个A解析：A由题意知量子数为4的能级上的氢原子分别向量子数为3、2、1的能级上跃迁的氢原子数占总氢原子数的三分之一，产生总共产生1200个光子；此时处于量子数为3的能级上的原子数目为400个，处于3n=能级上的氢原子分别向量子数为2、1的能级上跃迁的氢原子数各占二分之一，产生400个光子；此时处于量子数为2的能级上氢原子总共有400+200=600个，氢原子向基态跃迁产生600个光子，所以此过程中发出的光子总数应该是：1200+400+600=2200个A．与分析相符，故A正确；B．与分析不符，故B错误；C．与分析不符，故C错误；D．与分析不符，故D错误；故选A。
3．假设在NeCl蒸气中存在由钠离子Na+和氯离子Cl-靠静电相互作用构成的单个氯化钠分子，若取Na+和Cl-相距无限远时的电势能为零，一个NaCl分子的电势能为-6.10V。
高中物理 人教版 选修3-4简谐运动 课后练 习答案
3简谐运动的回复力和能量一、选择题考点一简谐运动的回复力和加速度1．对于弹簧振子的回复力和位移的关系，下列图中正确的是()答案 C解析由简谐运动的回复力公式F＝－kx可知，C正确．2．(多选)如图1所示，物体m系在两弹簧之间，弹簧劲度系数分别为k1和k2，且k1＝k，k2＝2k，两弹簧均处于自然状态，今向右拉动m，然后释放，物体在B、C间振动，O为平衡位置(不计阻力)，则下列判断正确的是()A．m做简谐运动，OC＝OBB．m做简谐运动，OC≠OBC．回复力F＝－kxD．回复力F＝－3kx答案AD解析当物体位移是x时，物体受到的作用力F＝F1＋F2＝－k1x－k2x＝－3kx，符合简谐运动的动力学方程，m做简谐运动，所以OB、OC都是物体做简谐振动的振幅，OB＝OC，综上所述，选项A、D正确．3．如图2甲所示，一弹簧振子在A、B间做简谐运动，O为平衡位置，图乙是弹簧振子做简谐运动时的位移—时间图象，则关于弹簧振子的加速度随时间的变化规律，下列四个图象中正确的是()图2答案 C解析 加速度与位移的关系为a ＝－kx m ，而x ＝A sin ωt ，所以a ＝－kAmsin ωt ，则可知C 选项正确．4．(多选)如图3所示，一竖直放置的轻弹簧下端固定在水平地面上，质量为m 的小球从弹簧正上方高为h 处自由下落到弹簧上端A 点，然后压缩弹簧到最低点C ，若小球放在弹簧上可静止在B 点，小球运动过程中空气阻力忽略不计，则下列说法正确的是( ) A ．B 点位于AC 连线中点的上方 B ．B 点位于AC 连线中点的下方 C ．小球在A 点的回复力等于mg D ．小球在C 点的回复力大于mg 答案 ACD解析 小球放在弹簧上，可以静止于B 点，知B 点为平衡位置，若小球从A 点由静止释放，平衡位置在A 点和最低点的中点，而小球从弹簧的正上方自由下落，最低点需下移，但是平衡位置不变，可知B 点位于AC 连线中点的上方，故A 正确，B 错误；小球在A 点所受弹力为零，则小球在A 点所受的合力为mg ，即回复力为mg ，故C 正确；若从A 点静止释放，到达最低点时，加速度与A 点对称，大小为g ，但是C 点所处的位置在A 点关于平衡位置对称点的下方，小球在C 点的回复力大于mg ，故D 正确． 考点二 简谐运动的能量5.如图5所示为某个弹簧振子做简谐运动的振动图象，由图象可知( ) A ．在0.1 s 时，由于位移为零，所以振动能量为零 B ．在0.2 s 时，振子具有最大势能C ．在0.35 s 时，振子具有的能量尚未达到最大值D ．在0.4 s 时，振子的动能最大 答案 B解析 弹簧振子做简谐运动，振动能量不变，选项A 错；在0.2 s 时位移最大，振子具有最大势能，选项B 对；弹簧振子的振动能量不变，在0.35 s 时振子具有的能量与其他时刻相同，选项C 错；在0.4 s 时振子的位移最大，动能为零，选项D 错．6．如图6所示，一根用绝缘材料制成的劲度系数为k 的轻质弹簧，左端固定，右端与质量为m 、带电荷量为＋q 的小球相连，静止在光滑、绝缘的水平面上．在施加一个场强为E 、方向水平向右的匀强电场后，小球开始做简谐运动．那么( )A ．小球到达最右端时，弹簧的形变量为2qEkB ．小球做简谐运动的振幅为2qEkC ．运动过程中小球的机械能守恒D ．运动过程中小球的电势能和弹簧的弹性势能的总量不变 答案 A解析 小球做简谐运动的平衡位置是弹簧拉力和电场力平衡的位置，此时弹簧形变量为qEk ，小球到达最右端时，弹簧形变量为2qEk ，A 对，B 错．电场力做功，故机械能不守恒，C 错．运动过程中，小球的动能、电势能和弹簧的弹性势能的总量不变，D 错．7.(2018·武汉高二检测)如图7所示，质量为M 的物块钩在水平放置的左端固定的轻质弹簧的右端，构成一弹簧振子，物块可沿光滑水平面在BC 间做简谐运动，振幅为A .在运动过程中将一质量为m 的小物块轻轻地放在M 上，第一次是当M 运动到平衡位置O 处时放在上面(有机械能损失)，第二次是当M 运动到最大位移处C 时放在上面，观察到第一次放后的振幅为A 1，第二次放后的振幅为A 2，则( ) A ．A 1＝A 2＝A B ．A 1<A 2＝A C ．A 1＝A 2<A D ．A 2<A 1＝A答案 B解析 振子运动到C 点时速度恰为0，此时放上小物块，系统的总能量即为此时弹簧储存的弹性势能，不变，故振幅不变，即A 2＝A ；振子运动到平衡位置时速度最大，弹簧的弹性势能为零，放上小物块后，系统的机械能减小，根据能量守恒定律可得机械能转化为弹性势能的总量减小，故弹簧的最大伸长(压缩)量减小，即振幅减小，所以A 1<A ，故A 1<A 2＝A ，B 正确．8.(2018·南昌高二检测)如图8所示，一水平弹簧振子在光滑水平面上的B 、C 两点间做简谐运动，O 为平衡位置．已知振子由完全相同的P 、Q 两部分组成，彼此拴在一起．当振子运动到B 点的瞬间，将P 拿走，则以后Q 的运动和拿走P 之前相比有( ) A ．Q 的振幅不变，通过O 点的速率减小 B ．Q 的振幅不变，通过O 点的速率增大 C ．Q 的振幅增大，通过O 点的速率增大 D ．Q 的振幅减小，通过O 点的速率减小 答案 B解析 振幅为偏离平衡位置的最大距离，即速度为零时的位移大小，振子到B 点时速度为零，OB 间距等于振幅，此时拿走P ，振子速度仍然为零，故振幅不变；简谐运动中势能和动能之和守恒，到达B 点时，动能为零，弹性势能最大，此时拿走P ，系统机械能不变，回到O 点时动能不变，根据E k ＝12m v 2，振子质量减小，速率一定增大，B 正确． 考点三 简谐运动中各物理量的变化9．(多选)如图9所示是某一质点做简谐运动的振动图象，下列说法正确的是( ) A ．在第1 s 内，质点速度逐渐增大 B ．在第1 s 内，质点加速度逐渐增大 C ．在第4 s 内，质点的动能逐渐增大 D ．在第4 s 内，质点的势能逐渐增大 答案 BC解析 在第1 s 内，质点由平衡位置向正向最大位移处运动，速度减小，位移增大，回复力和加速度都增大，故A 错误，B 正确；在第4 s 内，质点由负向最大位移处向平衡位置运动，速度增大，位移减小，动能增大，势能减小，故C 正确，D 错误．10．(2018·榆林高二检测)一弹簧振子振幅为A ，从最大位移处经过时间t 0第一次到达平衡位置，若振子从平衡位置处经过t 03时的加速度大小和动能分别为a 1和E 1，而振子位移为A3时的加速度大小和动能分别为a 2和E 2，则a 1、a 2和E 1、E 2的大小关系为( ) A ．a 1>a 2，E 1<E 2 B ．a 1>a 2，E 1>E 2 C ．a 1<a 2，E 1<E 2 D ．a 1<a 2，E 1>E 2答案 A解析 振子从平衡位置向最大位移处运动时，振子做减速运动，并且加速度增大，所以经过t 03，通过的位移大于A3，所以a 1>a 2，E 1<E 2，A 正确．二、非选择题11．一质点做简谐运动，其位移和时间关系如图11所示． (1)求t ＝0.25×10－2 s 时的位移；(2)在t ＝1.5×10－2 s 到2×10－2 s 的振动过程中，质点的位移、回复力、速度、动能、势能如何变化？(3)在t ＝0到8.5×10－2 s 时间内，质点通过的路程为多大？ 答案 (1)－ 2 cm (2)变大 变大 变小 变小 变大 (3)34 cm解析 (1)由题图可知质点做简谐运动的振幅A ＝2 cm ，周期T ＝2×10－2 s ，振动方程为x ＝A sin (ωt －π2)＝－A cos ωt ＝－2cos 2π2×10－2t cm ＝－2cos 100πt cm 当t ＝0.25×10－2 s 时，x ＝－2cos π4cm ＝－ 2 cm.(2)由题图可知在1.5×10－2 ～2×10－2 s 的振动过程中，质点的位移变大，回复力变大，速度变小，动能变小，势能变大．(3)t ＝0时质点位于负向最大位移处，从t ＝0至8.5×10－2 s 的时间内为174个周期，质点通过的路程为s ＝17A ＝34 cm.12．(2017·馆陶一中高二下学期期中)如图12所示，倾角为α的斜面体(斜面光滑且足够长)固定在水平地面上，斜面顶端与劲度系数为k 、自然长度为L 的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为m 的物块．压缩弹簧使其长度为34L 时将物块由静止开始释放(物块做简谐运动)，重力加速度为g .(1)求物块处于平衡位置时弹簧的长度； (2)物块做简谐运动的振幅是多少；(3)选物块的平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标系，用x 表示物块相对于平衡位置的位移，证明物块做简谐运动．(已知做简谐运动的物体所受的回复力满足F ＝－kx ) 答案 (1)L ＋mg sin αk (2)mg sin αk ＋L4 (3)见解析解析 (1)物块平衡时，受重力、支持力和弹簧的弹力． 根据平衡条件，有： mg sin α＝k ·Δx解得Δx ＝mg sin αk故弹簧的长度为L ＋mg sin αk(2)物块做简谐运动的振幅为 A ＝Δx ＋14L ＝mg sin αk ＋L4.(3)物块到达平衡位置下方x 位置时，弹力为 k (x ＋Δx )＝k (x ＋mg sin αk )故合力为F ＝mg sin α－k (x ＋mg sin αk)＝－kx 故物块做简谐运动．4 单摆一、选择题考点一 单摆及单摆的回复力1．(多选)单摆是为研究振动而抽象出的理想化模型，其理想化条件是( ) A ．摆线质量不计 B ．摆线不可伸缩C ．摆球的直径比摆线长度小得多D ．只要是单摆的运动就一定是简谐运动 答案 ABC解析 只有在偏角很小的情况下才能视单摆运动为简谐运动． 2．关于单摆，下列说法中正确的是( ) A ．摆球运动的回复力是它受到的合力B ．摆球在运动过程中经过轨迹上的同一点时，加速度是不变的C ．摆球在运动过程中加速度的方向始终指向平衡位置D ．摆球经过平衡位置时，加速度为零 答案 B解析 摆球的回复力为重力沿轨迹切线方向的分力，A 错误；摆球经过最低点时，回复力为0，但合力提供向心力，C 、D 错误；由简谐运动特点知B 正确． 考点二 单摆的周期公式3．(多选)如图1所示为单摆的振动图象，取g ＝10 m/s 2，π2＝10，根据此振动图象能确定的物理量是( ) A ．摆长B ．回复力C ．频率D ．振幅答案 ACD解析 由题图知，振幅为A ＝3 cm ，单摆的周期为T ＝2 s ，由单摆的周期公式T ＝2πlg，得摆长l ＝1 m ，频率f ＝1T ＝0.5 Hz ，摆球的回复力F ＝－xl mg ，由于摆球的质量未知，无法确定回复力，A 、C 、D 正确．4.如图2所示，单摆的周期为T ，则下列说法正确的是( ) A ．把摆球质量增加一倍，其他条件不变，则单摆的周期变小 B ．把摆角α变小，其他条件不变，则单摆的周期变小C ．将此摆从地球移到月球上，其他条件不变，则单摆的周期将变长D ．将单摆摆长增加为原来的2倍，其他条件不变，则单摆的周期将变为2T 答案 C解析 根据单摆的周期公式T ＝2πlg知，周期与摆球的质量和摆角无关，摆长增加为原来的2倍，周期变为原来的2倍，故A 、B 、D 错误；月球表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，由周期公式T ＝2πl g知将此摆从地球移到月球上，单摆的周期将变长，C 正确．5．做简谐运动的单摆，其摆长不变，若摆球的质量增加为原来的94倍，摆球经过平衡位置的速度减为原来的23，则单摆振动的( ) A ．周期不变，振幅不变 B ．周期不变，振幅变小 C ．周期改变，振幅不变 D ．周期改变，振幅变大 答案 B解析 由单摆的周期公式T ＝2πlg可知，当摆长l 不变时，周期不变，故C 、D 错误；由能量守恒定律可知12m v 2＝mgh ，其摆动的高度与质量无关，因摆球经过平衡位置时的速度减小，则最大高度减小，知振幅减小，选项B 正确，A 错误．6．(多选)(2018·西城区高二检测)如图4甲所示，一个单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置时开始计时，相对平衡位置的位移x 随时间t 变化的图象如图乙所示．不计空气阻力，g 取10 m/s 2.对于这个单摆的振动过程，下列说法中正确的是( ) A ．单摆的位移x 随时间t 变化的关系式为x ＝8sin (πt ) cm B ．单摆的摆长约为1 mC ．从t ＝2.5 s 到t ＝3 s 的过程中，摆球的重力势能逐渐增大D ．从t ＝2.5 s 到t ＝3 s 的过程中，摆球所受绳子拉力逐渐减小 答案 AB解析 由振动图象可读出周期T ＝2 s ，振幅A ＝8 cm ，由ω＝2πT得到圆频率ω＝π rad/s ，则单摆的位移x随时间t 变化的关系式为x ＝A sin ωt ＝8sin (πt ) cm ，故A 正确．由公式T ＝2πlg，解得l ≈1 m ，故B 正确．从t ＝2.5 s 到t ＝3 s 的过程中，摆球从最高点运动到最低点，重力势能减小，摆球的位移减小，回复力减小，速度增大，所需向心力增大，绳子的拉力增大，故C 、D 错误．7.如图10所示，光滑的半球壳半径为R ，O 点在球心O ′的正下方，一小球甲(可视为质点)由距O 点很近的A 点由静止释放，R ≫»AO . (1)若小球甲释放的同时，另一小球乙(可视为质点)从球心O ′处自由落下，问两球第一次到达O 点的时间比；(2)若小球甲释放的同时，另一小球丙(可视为质点)在O 点正上方某处自由落下，为使两球在O 点相碰，小球应由多高处自由落下？ 答案 (1)2π∶4 (2)(2n －1)2π2R8(n ＝1,2,3，…)解析 (1)甲球沿圆弧做简谐运动，它第一次到达O 点的时间为t 1＝14T ＝14×2πR g ＝π2R g. 乙球做自由落体运动，到达O 点的时间为t 2 R ＝12gt 22，所以t 2＝2Rg，t 1∶t 2＝2π∶4. (2)小球甲从A 点由静止释放运动到O 点的时间为t ＝T4(2n －1)，n ＝1,2,3，…，由O 点正上方自由落下的小球丙到达O 点的时间也为t 时两球才能在O 点相碰，所以h ＝12gt 2＝(2n －1)2π2R8(n ＝1,2,3，…).5 外力作用下的振动一、选择题 考点一 阻尼振动1．(多选)若空气阻力不可忽略，单摆在偏角很小的摆动中，总是减小的物理量为( ) A ．振幅 B ．位移 C ．周期 D ．机械能答案 AD解析 有空气阻力时，振动为阻尼振动，振幅不断减小，机械能也不断减小．位移做周期性变化，不是一直减小．根据单摆周期公式T ＝2πlg ，l 、g 不变，则T 不变，故选项A 、D 正确． 2．(多选)对于阻尼振动，下列说法正确的是( )A．阻尼振动就是减幅振动，其振动的能量不断减少B．实际的振动系统不可避免地要受到阻尼作用C．阻尼振动的振幅、振动能量、振动周期逐渐减小D．对做阻尼振动的振子来说，其机械能逐渐转化为内能答案ABD解析振动系统的振动频率与本身的结构有关，为固有频率，所以在阻尼振动中，振幅减小，振动能量减少，最终转化为内能，但周期不变，故A、D正确，C错误．实际的振动系统都要受到摩擦或空气阻力等阻尼作用，故B正确．3．如图1所示是单摆做阻尼振动的位移—时间图线，下列说法中正确的是()A．摆球在P与N时刻的势能相等B．摆球在P与N时刻的动能相等C．摆球在P与N时刻的机械能相等D．摆球在P时刻的机械能小于在N时刻的机械能答案 A解析由于摆球的势能大小由其位移和摆球质量共同决定，P、N两时刻位移大小相同，所以势能相等，A 正确；由于系统机械能在减少，P、N两时刻势能相同，则P时刻动能大于N时刻动能，B、C、D错误．考点二受迫振动4．下列振动中属于受迫振动的是()A．用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的摆动B．打点计时器接通电源后，振针的振动C．小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动D．弹簧振子在竖直方向上上下振动答案 B解析受迫振动是振动物体在驱动力作用下的运动，故只有B对．5．(多选)下列说法中正确的是()A．实际的自由振动必然是阻尼振动B．在外力作用下的振动是受迫振动C．阻尼振动的振幅越来越小D．受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关答案ACD解析实际的自由振动一定受到阻力而使得振动能量越来越小，所以是阻尼振动，表现为振幅越来越小．受迫振动是在周期性外力作用下的振动，稳定后的频率必定等于驱动力频率，与自身的物理条件无关．考点三共振6．任何物体都有自己的固有频率．研究表明，如果把人作为一个整体来看，在水平方向上振动时的固有频率约为5 Hz.当工人操作风镐、风铲、铆钉机等振动机械时，操作者在水平方向将做受迫振动．在这种情况下，下列说法正确的是()A．操作者的实际振动频率等于他自身的固有频率B．操作者的实际振动频率等于机械的振动频率C．为了保证操作者的安全，振动机械的频率应尽量接近人的固有频率D．为了保证操作者的安全，应尽量提高操作者的固有频率答案 B解析物体在周期性驱动力作用下做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，与固有频率无关，可知操作者的实际频率等于机械的振动频率，故A错误，B正确；当驱动力频率等于物体的固有频率时，物体的振幅最大，产生共振现象，所以为了保证操作者的安全，振动机械的频率应尽量远离人的固有频率，操作者的固有频率无法提高，故C、D错误．7.(2018·葫芦岛一中高二下学期期中)如图3所示是一个单摆做受迫振动时的共振曲线，表示振幅A与驱动力的频率f的关系，下列说法正确的是()A．摆长约为10 cmB．发生共振时单摆的周期为1 sC．若增大摆长，共振曲线的“峰”将向右移动D．若增大摆长，共振曲线的“峰”将向左移动答案 D8．(多选)有甲、乙、丙三个质量相同的单摆，它们的固有频率分别为f、4f、6f，都在频率为4f的同一驱动力作用下做受迫振动，比较这三个单摆()A．乙的振幅最大，丙的其次，甲的最小B．乙的振幅最大，甲的其次，丙的最小C．它们的振动频率都是4f D．乙的振动频率是4f，甲和丙的振动频率分别是固有频率和驱动力频率的合成答案AC解析受迫振动的频率等于驱动力的频率，当系统的固有频率等于驱动力的频率时，系统达到共振，振幅最大，固有频率和驱动力频率相差越大，受迫振动的振幅越小，所以A、C正确，B、D错误．9．(多选)单摆M、N、O、P自由振动时，振动图象分别如图4甲、乙、丙、丁所示．现将单摆M、N、O、P悬挂在如图5所示支架的细线上，并保持各自的摆长不变，使其中一个单摆振动，经过足够长的时间，其他三个都可能振动起来．不计空气阻力．下列判断正确的是()图4A．若使M振动起来，P不会振动B．若使M振动起来，稳定时N振动的周期仍小于2 sC．若使P振动起来，稳定时M比N的振幅大D．若使O振动起来，稳定时M的振动周期等于3 s答案CD解析若使M振动起来，其他小球也会振动，做受迫振动，故A错误；受迫振动的周期等于驱动力的周期，故B错误；若使P振动起来，由于M的固有周期与驱动力的周期相同，M发生共振，稳定时M比N 的振幅大，故C正确；O的周期为3 s，使O振动起来，M做受迫振动，则振动周期为3 s，故D正确．10．(多选)在如图6所示装置中，在曲轴AB上竖直悬挂一个弹簧振子．若不转动把手C，让弹簧振子上下振动，测得其周期为1 s；若将把手C以0.5 s的周期匀速转动，振子的振动稳定后，其振幅为2 cm，则() A．把手C转动后，弹簧振子的振动周期为0.5 sB．把手C转动后，弹簧振子的振动周期为1 sC．为使弹簧振子的振幅增大为3 cm，可让把手C转速减小D．为使弹簧振子的振幅减小为1 cm，可让把手C转动周期减小E．把手C的转速越大，弹簧振子的振幅越大答案ACD解析把手匀速转动时，弹簧振子做受迫振动，其振动周期等于驱动力的周期，即为0.5 s，故A正确，B 错误；要使弹簧振子的振幅增大，可让把手转速减小，周期增大，与固有周期接近或相等时，振幅可增大，故C正确；要使弹簧振子的振幅减小，可让把手转速增大，周期减小，故D正确；把手C的转速越大，周期越小，与固有周期相差越大，振幅越小，故E错误．。
(必考题)人教版高中物理选修3-第4章选择题专项经典习题(答案解析)
一、选择题1．如图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n=4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光。
关于这些光，下列说法正确的是（ ）A ．由n=4能级跃迁到n=1能级辐射的光子波长最大B ．由n=4能级跃迁到n=3能级产生的光子波长最大C ．这些氢原子总共可辐射出10种不同频率的光D ．用n=4能级跃迁到n=2能级辐射的光，能使W 逸=6.34eV 的铂发生光电效应B 解析：BA ．n =4和n =1间的能级差最大，跃迁时辐射的光子能量最大，由公式c E hλ=，可知由n=4能级跃迁到n=1能级辐射的光子波长最小，A 错误；B ．从n =4跃迁到n =3，能级差最小，则辐射的光子频率最小，波长最大，B 正确；C ．根据246C =知，这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光子，C 错误；D ．由n =4跃迁到n =2，辐射出光的能力为 ()42420.85eV 3.40eV 2.55eVE E E =-=---=小于铂的逸出功，不能使铂发生光电效应，D 错误。
故选B 。
2．原子从一个能级跃迁到一个较低能级时，可能不发射光子，而把相应的能量转交给另一能级上的电子，并使之脱离原子，这一现象叫做俄歇效应。
以这种方式脱离了原子的电子叫俄歇电子。
若某原子的基态能级为E 1，其处于第一激发态的电子跃迁时将释放能量转交给处于第三激发态上的电子，使之成为俄歇电子。
若假设这种原子的能级公式类似于氢原子能级公式，则上述俄歇电子的动能是（ ）A ．12336EB ．12336E -C ．11116ED ．11116E - D 解析：D由题意可知n =1能级能量为E 1=-13.6evn =2能级能量为124E E =从n =2能级跃迁到n =1能级释放的能量为21134E E E E ∆=-=- n =4能级能量为1416E E =电离需要能量为 14016E E E =-=-所以从n =4能级电离后的动能为： 11116K E E E E =∆-=-选项ABC 错误，D 正确。
人教版高中物理选修3-4测试题及答案解析全套
A(A 为振幅 )，从正向最大位移处运动到平衡
B ．单摆摆球的回复力等于摆球所受的合力 C ．单摆摆球的回复力是摆球重力沿圆弧切线方向的分力 D ．单摆摆球经过平衡位置时加速度为零 解析 ：选 C 位置时位移应为零， 简谐运动中的位移是以平衡位置作为起点，摆球在正向最大位移处时位移为 A，在平衡
A 错误。摆球的回复力由重力沿圆弧切线方向的分力提供，合力在摆线方向的分力提 (摆动的平衡位置 ) 时回复力为零，但向心力不为零，所以合
人教版高中物理选修 3-4 测试题及答案解析全套 含模块综合测试题，共
阶段验收评估（一）
( 时间： 50 分钟 满分： 100 分 ) 6～
6套
机械振动
一、选择题 (本题共 8 小题，每小题 6 分，共 48 分，其中第 1～ 5 小题只有一个选项符合题意，第 8 小题有多个选项符合题意，全选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 T＝ 2π 0 分) )
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 ．在研究单摆的运动规律过程中，首先确定单摆的振动周期公式 A ．伽利略 C ．开普勒 解析 ： 选 D B．牛顿 D ．惠更斯 荷兰物理学家惠更斯首先确定了单摆的周期公式 ( )
l 的科学家是 ( g
T ＝ 2π
l 。 g
2 ．下列关于单摆的说法，正确的是
A ．单摆摆球从平衡位置运动到正向最大位移处的位移为 位置时的位移为－ A
2
所以 l 偏大， g 偏大； T 偏大， g 偏小； t 偏小， g 偏大； n 偏大， g 偏大，故 B 正确。 (3) 由单摆周期公式 取相距较远两点求得斜率 答案： (1)98.50 (2)B T＝ 2 π l g 2 2 得 l＝ 2T ，设 l-T 图线斜率为 4π g k ，则 k＝ g 2 2，即 g＝ 4 πk ，在图线上 4π
【高中物理】人教版选修3-4 12.6 惠更斯原理 教案 Word版含答案
课时12.6惠更斯原理1.知道什么是波面和波线,了解惠更斯原理。
2.认识波的反射现象,并能用惠更斯原理进行解释。
3.认识波的折射现象,并能用惠更斯原理进行解释。
重点难点:波面、波线的概念和惠更斯原理。
以及用惠更斯原理对波的反射规律和折射规律进行解释。
教学建议:本节在已学过的光的反射、折射及回声等知识的基础上,进一步加深对波的特性的理解。
要理解波面、波线等概念及惠更斯原理,并能用惠更斯原理对波的反射规律和折射规律进行解释。
由于这些概念比较抽象,应通过实验演示和日常生活经验来辅助教学。
波的反射和折射是常见的现象,从对现象的研究中概括出规律,再用来解释现象和指导实践,使学生提高学习的兴趣,感受知识的力量。
导入新课:北京天坛的回音壁为圆形,直径为61.5米,周长为193.2米,是用磨砖对缝砌成的,墙面极其光滑整齐。
两个人分东、西方向贴墙而立,一个人靠墙向北说话,无论说话声音多小,也可以使另一人听得清清楚楚,而且声音悠长,堪称奇趣,给人造成一种“天人感应”的神秘气氛。
为什么声音能够传播这么远呢?1.波面和波线任何振动状态①相同的点都组成一个个圆,这些圆叫作②波面,与波面垂直的线代表了波的③传播方向,叫作④波线。
2.惠更斯原理(1)内容:介质中任一波面上的各点,都可以看作可以发射⑤子波的波源,其后任意时刻,这些⑥子波在波前进方向的⑦包络面就是新的波面。
这就是惠更斯原理。
(2)应用:如果知道某时刻一列波的某个⑧波面的位置,还知道⑨波速,利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个⑩波面的位置,从而确定波的传播方向。
还可以利用惠更斯原理说明平面波的传播,解释波的衍射。
(3)局限性:惠更斯原理只能解释波的传播方向,不能解释波的强度,所以无法说明衍射现象与狭缝或障碍物的大小的关系。
3.波的反射和折射(1)回声是声波的反射,利用惠更斯原理可以确定反射波的传播方向。
(2)波从一种介质进入另一种介质后传播方向发生偏折的现象叫作波的折射。
高中物理选修3-4练习题及答案详解讲述讲解
3-4 试题一、选择题(本题共 14 小题，每小题 4 分；共 56 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 m A 、m B 分别表示摆 球 A 、B 的质量，则( )A ．如果 m A >mB ，下一次碰撞将发生在平衡位置右侧B ．如果 m A <m B ，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．如图所示，S 1、S 2 是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同。
实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。
关于图中所标的 a 、b 、c 、d 四点，下列说法中正确的有A.该时刻 a 质点振动最弱，b 、c 质点振动最强，d 质点振b a dc S 1S 2动既不是最强也不是最弱B.该时刻 a 质点振动最弱，b 、c 、d 质点振动都最强C.a 质点的振动始终是最弱的， b 、c 、d 质点的振动始终是最强的D.再过 T /4 后的时刻 a 、b 、c 三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱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 2 R 3范围外的光线能通过玻璃砖 2 R B ．只有圆心两侧 范围内的光线能通过玻璃砖 3C ．通过圆心的光线将沿直线穿出不发生偏折D ．圆心两侧 2 R 3 范围外的光线将在曲面上产生全反射 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 2 的某种玻璃的表面，如图所示，θ 1 表示入射角，则 下列说法中不正确的是( )A ．无论入射角θ 1 有多大，折射角θ 2 都不会超过 450 角B ．欲使折射角θ 2＝300，应以θ 1＝450 角入射θ 1 C ．当入射角θ 1＝arctan 2 时，反射光线与折射光线恰好互相垂直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 S 1、S 2 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( )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。
高中物理选修3-4专项训练答案救命稻草
一列简谐横波，在t =0时刻的波形如图所示，质点振动的振幅为10cm 。
P 、Q 两点的坐标分别为-1m 和-9m ，波传播方向由右向左，已知t =0．7s 时, P 点第二次出现波峰。
试计算：①这列波的传播速度多大？②从t =0时刻起，经多长时间Q 点第一次出现波峰？ ③当Q 点第一次出现波峰时，P 点通过的路程为多少？解析： ①由图示：这列波的波长（1分）又：得 （1分） 由波速公式：（2分）②第一个波峰到Q 点的距离为x =11m， （2分）③ 振动传到P 点需1/2个周期，所以当Q 点第一次出现波峰时，P 点已振动了则P 点通过的路程为（3分）一列简谐波沿x 轴正方向传播，t ＝0时波形如图甲所示，已知在0.6 s 末，A 点恰第四次(圈中为第一次)出现波峰，求：(1)该简谐波的波长、波速分别为多少？(2)经过多少时间x ＝5 m 处的质点P 第一次出现波峰？ (3)如果以该机械波传到质点P 开始计时，请在图乙中画出P 点的振动图像，并标明必要的横、纵坐标值，至少画出一个周期的图像．解析 (1)由图可知，λ＝2 m ，T ＝s ＝0.2 s ，v ＝＝10 m/s. (2)波峰传到P 点，t ＝＝ s ＝4.5 s(3)由图甲可知，质点起振的方向为经平衡位置向下振动，振动图像如图所示．答案 (1)2 m ；10 m/s(2)4.5 s (3)见解析图如图甲所示，波源S 从平衡位置y ＝0处开始竖直向上振动(y 轴的正方向)，振动周期为T ＝0.01 s ，产生的简谐波向左、右两个方向传播，波速均为v＝80 m/s.经过一段时间后，P 、Q 两点开始振动，已知距离SP ＝1.2 m ，SQ ＝2.6 m (1)求此波的频率和波长；(2)若以Q 点开始振动的时刻作为计时的零点，试在图乙中分别画出P 、Q 两点的振动图象．解析：(1)由T ＝0.01 s ，f ＝得f＝Hz ＝100 Hz ，λ＝vT ＝80×0.01 m ＝0.8 m.(2)波源S 起振的方向竖直向上，则波传到P 、Q 两点时，P 、Q 的起振方向均竖直向上，因SP ＝1.2 m ＝1λ，SQ ＝2.6 m ＝3λ，可见，当Q 开始振动时，质点P 已振动了1T ，即Q 开始振动时，质点P 在波谷，因此P 、Q 的振动图线如图所示．答案：(1)100 Hz 0.8 m (2)见解析图如图所示，在坐标原点O 处有一质点S ，它沿y 轴做频率为10Hz 、振幅为2cm 的简谐运动，形成的波沿x 轴传播，波速为4m/s ，当t ＝0时，S 从原点开始沿y 轴负方向运动． (1)画出当S 完成第一次全振动时的波形图； (2)经过多长时间x ＝1m 处的质点第一次出现波峰？(1)波长λ＝＝0.4m ，S 完成一次全振动波沿x 轴正、负方向传播一个波长，且此时S 回到平衡位置沿y 轴负方向振动，由特殊点可画出此时的波形图． 由波速和频率可求得波长，图象如图所示．4分(2)设S 点的振动经t 1传播到x ＝1m 处t 1＝＝0.25s2分振动传到该质点后又经过周期该质点才振动到波峰Ks5ut 2＝T＝＝0.075s 2分所以x ＝1m 处的质点第一次出现波峰的时间为 t ＝t 1＋t 2＝0.325s 1分一列简谐横波，在t=0时刻的波形如图所示，质点振动的振幅为10cm 。
高中物理 选修3-4 第13章 光 单元综合试题(含答案解析)3
第13章光单元综合试题（含答案解析）3说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答.共100分，考试时间90分钟.第Ⅰ卷(选择题共40分)一、本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.1.关于点光源的说法正确的是（）A.夜间我们看到的恒星都可以看作点光源B.发光的萤火虫一定能看作点光源C.发光的白炽灯泡一定不能看作点光源D.通常我们用日光灯做光学实验时，是把它看作点光源的解析本题考查点光源模型.点光源像质点一样是一个理想化模型，是把光源看作一个能发光的点.恒星离我们很远，可以看作点光源；萤火虫虽然小，但研究它自身大小范围内的光学问题时，不能看作点光源；研究的光学问题离灯泡很远时，可以把它看作点光源，但研究的光学问题离灯泡很近时，不能把灯泡看作点光源；通常我们用日光灯做光学实验时，是把它看作线光源的.故A正确.答案A2.关于光线的概念，下列正确的理解是（）A.光线是从光源直接发出的，是客观存在的B.光线的作用类似于电场线，但前者是具体的，后者是抽象的C.光线是用来表示光束传播方向的有向直线D.光束是真实存在的,光线是人为画上的解析本题考查对光线的理解.人们为了形象地研究电场，引入了电场线，但电场中并不真实存在“电场线”.同理，光线是人们为了研究光的传播而引入的物理模型，光在传播中并不存在“线”.光束是真实存在的，我们用光线表示光束时，光线的箭头表示光的传播方向.故正确选项为C、D.答案CD3.在我国古代学者沈括的著作《梦溪笔谈》中有如下记载：“若鸢飞空中，其影随鸢而移；或中间为窗隙所束，则影与鸢遂相违，鸢东则影西，鸢西则影东.”意思是说，若鹞鹰在空中飞翔，它的影子随鹞鹰而移动；如鹞鹰和影子中间被窗户孔隙所约束，影子与鹞鹰做相反方向移动，鹞鹰向东则影子向西移，鹞鹰向西则影子向东移.这里描述的是光的（）A.直线传播现象B.折射现象C.干涉现象D.衍射现象解析本题考查光的直线传播及形成的现象.前段鹞鹰的影子，是光沿直线传播形成的；后段所说的“影子”实际是鹞鹰经小孔所成的像，即小孔成像，这也是光直线传播形成的现象.故A正确.答案A4.傍晚，太阳从西边落下，在人们观察到日落的时刻（太阳刚落在地平线上），太阳的实际位置（）A.完全在地平线下方B.完全在地平线上方C.恰好落在地平线上D.部分在地平线上方，部分在地平线下方解析本题考查的是光线在大气层中的折射.由于太阳光从真空进入地球大气层时要发生折射，使我们看到的太阳位置比实际位置要高，因此当人们观察到太阳还在地平线上时，太阳的实际位置已在地平线以下.故正确选项为A.答案A5.光纤通信的优点是容量大、衰减小、抗干扰性强.2008年北京奥运会将全部使用光纤通信,为各项比赛提供清晰可靠的服务.光导纤维由内芯和包层两层介质组成.下列说法正确的是( )A.光纤通信依据的原理是光的全反射B.内芯和包层的折射率相同C.内芯比包层的折射率大D.包层比内芯的折射率大解析本题考查光的全反射的应用.光纤通信依据的原理是光的全反射.A 对.为了使光在光纤内以全反射的方式传播,内芯的折射率应该比包层大,C 对.答案AC6.在水中同一深度并排放着红、蓝、紫三种颜色的球，若在水面正上方俯视这三个球，感觉最浅的是 （ ）A.紫色球B.蓝色球C.红色球D.三个球同样深解析本题考查的是光的折射的一个推论，即视深公式.在视深公式h ′=hn 中，h ′为看到的深度，h 为实际深度，n 为折射率，因为水对紫光的折射率最大，所以看到最浅的是紫色球,故正确选项为A.答案A7.自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车.尾灯的构造如图所示.下面说法中正确的是 （ ）A.汽车灯光应从左面射过来,在尾灯的左表面发生全反射B.汽车灯光应从左面射过来,在尾灯的右表面发生全反射C.汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射D.汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射解析本题考查全反射在生活中的应用.光线应该从右边入射，在左边两个直角边上连续发生两次全反射，利用全反射棱镜的原理使入射光线偏折180°.所以正确选项为C.答案C8.两种单色光由玻璃射向空气时发生了全反射,临界角分别为1θ、2θ,且1θ>2θ.1n 、2n 分别表示玻璃对这两种单色光的折射率,1v 、2v 分别表示这两种单色光在玻璃中的传播速度,则( )A. 1n <2n ,1v <2vB. 1n <2n ,1v >2vC. 1n >2n ,1v <2vD. 1n >2n ,1v >2v解析本题考查折射率与临界角、折射率与传播速度的关系.根据:sin θ=n 1,n =θsin 1.因1θ>2θ,故1n <2n ;又v =nc ,1n <2n ,所以1v >2v .只有B 正确. 答案B9.一束白光通过三棱镜后发生了色散现象,如图所示.下列说法正确的是 ( )A.玻璃对红光的折射率最小,红光的偏折角最小B.玻璃对紫光的折射率最小,紫光的偏折角最小C.红光在玻璃中的传播速度比紫光大D.屏幕上各色光在光谱上由上到下的排列顺序为:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫解析本题考查介质对不同色光的折射率不同及不同色光在同一介质中的传播速度不同.实验表明,A 、D 正确,B 错.根据v =nc 知,C 正确. 答案ACD10.如左下图所示，AB 为一块透明的光学材料左侧的端面，建立直角坐标系如右下图，设该光学材料的折射率沿y 轴正方向均匀减小.现有一束单色光a 从原点O 以某一入射角θ由空气射入该材料内部，则该光线在该材料内部可能的光路是右下图中的 （ ）解析本题考查光的折射及全反射和微元思想.如图所示，由于该材料折射率由下向上均匀减小，可以设想将它分割成折射率不同的薄层.光线射到相邻两层的界面时，射入上一层后折射角大于入射角，光线偏离法线.到达更上层的界面时，入射角更大，当入射角达到临界角时发生全反射，光线开始向下射去,直到从该材料中射出.故正确选项为D.答案D第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、本题共5小题,每小题4分，共20分.把答案填在题中的横线上.11.在“测定玻璃折射率”的实验中，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示.当光线是由空气射入玻璃砖时，则1θ和2θ中为入射角的是 ；当光线由玻璃砖射入空气时，临界角的正弦值是 ；从图线可知玻璃砖的折射率是 .解析本题考查测定玻璃折射率实验数据的处理及临界角的概念.1θ比2θ的正弦值大，所以1θ为入射角.由图线知玻璃砖的折射率为n =21sin sin θθ=1.50 则临界角的正弦值为sin C =5.111=n =0.67. 答案1θ 0.67 1.5012.如图所示,a 、b 两束平行单色光从空气射入水中时,发生了折射现象.由光路图可以看出,a 光的折射率比b 光 ,a 光在水中的传播速度比b 光 .若两平行光束由水射向空气,随着入射角的增大, 光先发生全反射.解析本题考查折射率、临界角及折射率与速度的关系.由图可知,a 光的折射角大,a 光的折射率比b 光小,故a 光在水中的传播速度比b 光大;由sin C =n 1知,b 光的折射率大,临界角小,故随着入射角的增大,b 光先发生全反射.答案小 大 b13 .1027 m 这个距离通常称为 ，它是人类所能观察到的宇宙的最大半径.若一光线刚进入哈勃太空望远镜的视野，则它传播到太空望远镜处约用 年.解析本题考查哈勃太空望远镜的作用和光的传播速度.答案哈勃半径1×111014.一束光从某介质射向真空，当入射角为θ时，折射光恰好消失.已知光在真空中的传播速度为c ,则此光在该介质中的传播速度为 .解析本题考查临界角及折射率.由临界角的概念，知sin θ=n 1 又n =vc 由以上两式解得，此光在介质中的传播速度为v =c sin θ.答案c sin θ15.古希腊某地理学家通过长期观测，发现6月21日正午时刻，在北半球A 城阳光与铅直方向成7.5°角下射，而在A 城正南方，与A 城地面距离为L 的B 城，阳光恰好沿铅直方向下射.射到地球上的太阳光可视为平行光.据此他估算出了地球的半径.试写出估算地球半径的表达式R = .解析本题设计新颖，灵活考查了光的直线传播.关键是作出示意图，示意图如图所示.由题意得L =2πR ×3607.5 可得R =π24L . 答案π24L 三、本题共4小题，共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位. 16.（8分）在一个半径为r 的圆形轻木塞中心插一大头针，然后把它倒放在液体中，调节大头针插入的深度，当针头在水面下深度为d 时，观察者不论在液面上方何处，都刚好看不到液体下方的大头针.求液体的折射率.解析本题考查光的全反射.观察者在水面上任何位置都刚好看不到水下的大头针，说明由针头射出的光线，恰好在水面与木塞的边缘处发生全反射.由题意作出光路图如图所示，这时入射角等于临界角，由几何关系可得sin C =22d r r+又sin C =n1 由以上两式解得液体的折射率为n =rr 22d +. 答案rr 22d + 17.(10分)如图所示,一等腰直角三棱镜放在真空中,斜边BC =d ,一束单色光以60°的入射角从AB 侧面的中点入射,折射后从侧面AC 折射出.已知三棱镜的折射率n =26,单色光在真空中的光速为c ,求此单色光通过三棱镜的时间.解析本题考查光的折射.(1)单色光在AB 面上发生折射,光路如图.根据折射定律:n =αsin 60sin ︒,n=26 由以上两式得:α=45°.(2)因α=45°,故光在棱镜内传播的路径DE 与BC 平行,且DE =21BC =21d . (3)光在棱镜中的速度:v =n c =62c 所以,t =vDE =c d 46. 答案cd 46 18.（10分）（激光液面控制仪）如图所示，激光液面控制仪的原理是：固定的一束激光AO 以入射角i 照射液面，反射光OB 射到水平光屏上，屏上用光电管将光讯号变成电讯号，电讯号输入控制系统用以控制液面高度.如果发现光点在屏上向右移动了s 的距离射到B '点，则液面是升高了还是降低了？变化了多少？解析本题考查学生利用所学知识解决实际问题的能力.因反射的光点B 右移到B '，所以液面降低.但因入射的激光束方向不变，所以液面降低后的入射角不变，光路图如图.由几何关系知，四边形OM B 'B 是平行四边形，OM =B 'B =s ,三角形NO O '是直角三角形.设液面降低的高度是h ，则h =NO ·cot i =2s ·cot i =2cot i s 即液面降低的高度是s cot i /2.答案降低s cot i /219.（12分）为从军事工事内部观察外面的目标，在工事壁上开一长方形孔,如图所示.设工事壁厚d =34.64 cm ，孔的宽度L =20 cm ，孔内嵌入折射率n =3的玻璃砖.（1）嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少？（2）要想使外界180°范围内的景物全被观察到，应嵌入多大折射率的玻璃砖？解析本题为光的折射和全反射在军事上的应用，应作出光路图，利用光学规律和几何关系解答.（1）光路图如图所示，由折射定律得n =21sin sin θθ 由几何关系得sin 2θ=22d L L+由以上两式解得1θ=60°2θ=30°则视野的最大张角为θ=21θ=120°.(2)为使外界180°范围内的景物全被观察到，则当1θ=90°时, 2θ=30°应是光线在该玻璃砖中的临界角,即sin30°=n '1 解得玻璃砖的折射率应为n '=2.答案（1）120° (2)2。
高中物理选修3-4课后习题和答案以及解释
课后练习一第 1 讲冲量与动量1.质点受两个方向相反的恒力F1、F2作用.其中F1的大小为4N,作用时间为20s;F2的大小为5N,作用时间为16s.则质点在整个过程中受到的冲量大小为.答案：0详解：4*20 –5*16，减号是因为两个冲量反向。
2.如图所示，光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动.两球质量关系为mB=2mA，规定向右为正方向，A、B两球的动量均为6 kg•m/s，运动中两球发生碰撞，碰撞后A球的动量增量为－4 kg•m/s.则( )A.左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5B.左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10C.右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5D.右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10答案：A详解：因为二者动量都是正，于是速度方向相同，要保证二者相碰，左边那个要去追右边的，于是左球速度大，因为B质量大，于是B速度小，于是右球是B.碰后A动量是2 kg•m/s 据动量守恒，B动量是10 kg•m/s.动量除以质量得到速度比。
3.在光滑水平面上,A和B两小球沿同一方向做直线运动,A以10kg•m/s的动量和正前方动量为15kg•m/s的B球正碰.设原速度方向为正方向,则A和B动量的变化可能是( )A.5kg•m/s和5kg•m/sB.-5kg•m/s和5kg•m/sC.-5kg•m/s和10kg•m/sD.5kg•m/s和-5kg•m/s答案：B详解：因为A在B后方嘛，碰后A会减速，B会加速，于是A动量必然减小，根据动量守恒，C不可能，B才对。
4.一只小船静止在水面上,一个人从小船的一端走到另一端,不计水的阻力,以下说法正确的是( )A.人在小船上行走时,人对船的冲量比船对人的冲量小,所以人向前运动得快,小船向后退得慢B.人在小船上行走时,人的质量比船的质量小,它们受到的冲量大小一样,所以人向前运动得快,小船向后退得慢C.当人停止走动时,因为小船惯性大,所以小船要继续后退D.当人停止走动时,因为总动量守恒,所以小船也停止后退答案：BD详解：冲量大小肯定是一样的。
【最新人教版】【人教版】(高考)高中物理(选修3-4)：13.8《激光》精品教案(含答案)
课时13.8激光1.知道激光与自然光的区别。
2.了解激光的特点及其应用。
3.知道全息照相的原理,体验现代科技的神奇,培养对科学的兴趣。
重点难点:激光的特性和实际应用,激光和自然光的区别,全息照相的原理。
教学建议:本节主要讲解激光的特点及其应用,以及全息照相技术。
只要求学生对激光有所了解,知道激光和自然光的区别,但不给激光下定义,更不讲激光产生的机理。
关于全息照相的原理,要理解相位差是形成立体图像的根本原因。
导入新课:激光最初的中文名叫作“镭射”“莱塞”,是它的英文名称LASER的音译,是英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词头一个字母组成的缩写词。
意思是“通过受激辐射光扩大”。
激光应用很广泛,你知道有哪些应用吗?1.自然光与激光(1)光是从物质的①原子中发射出来的。
原子获得能量后处于②不稳定状态 ,它会以光的形式把能量发射出去。
普通的光源原子在什么时刻发光、在哪个方向偏振,完全是③随机(填“一定”或“随机”)的,所以两个独立的普通光源发出的光是④非相干光(填“相干光”或“非相干光”)。
(2)激光是一种通过人工方法获得的一种频率⑤相同、相位差⑥恒定、偏振方向⑦一致的光,所以激光是一种相干光。
2.激光的特点(1)相干性:激光是相干光,所以它能像无线电波那样被⑧调制,用来传递信息。
(2)平行度:激光的平行度好,能传播相当远的距离,可以用于精确的⑨测距。
(3)亮度:激光的亮度高,可以在很小的空间和很短的时间内集中⑩很大的能量,可以用于切割、焊接以及在坚硬材料上打孔等。
3.全息照相(1)普通照相技术所记录的只是光波的强弱信息,而全息照相技术还可以记录光波的相位信息。
(2)拍摄全息照片时将同一束激光分为两部分,一部分直接照射到底片上(称为参考光),另一部分通过被拍摄物反射后再到底片上(称为物光),参考光和物光在底片上相遇时发生干涉,形成复杂的干涉条纹。