高中物理人教版选修3-4章末综合测评 章末综合测评2 Word版含答案

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( ) 【导学号：23570077】

A．声波频率不变 B．声波波长变大

C．声波频率变小 D．声波波长不变

E．声波波速变大

【解析】 由于波的频率由波源决定，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，由公式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3 m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0.5 Hz B．波长是3 m

C．波速是1 m/s D．周期是0.1 s

E．周期是2 s

【解析】 由题意知甲、乙两小木块间的距离x＝3 m＝32λ，故波长λ＝2 m．又知两小木块都是每分钟振动30次，故周期T＝2 s，频率f＝0.5 Hz，则波速v＝λT＝1 m/s.故选项A、C、E正确．

【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＝0.2 s时刻的波形图．该波的波速为0.8 m/s，则下列说法正确的是( )

【导学号：23570078】

图1

A．这列波的波长是12 cm

B．这列波的周期是0.5 s C．这列波是沿x轴正方向传播的

D．t＝0时，x＝4 cm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】 由波形图读出波长，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．

由题图知该波的波长λ＝12 cm，故A项正确．由v＝λT，得T＝12×10－20.8 s＝0.15 s，故B项错误．因tT＝0.20.15＝43，故该波沿x轴负方向传播，故C项错误，E项正确．由波沿x轴负方向传播可判定t＝0时刻，x＝4 cm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A

B．周期一定为T

C．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】 由于没有能量损失，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

5．一列波由波源向周围扩展开去，下列说法正确的是( ) 【导学号：23570079】

A．介质中各质点由近及远地传播开去

B．介质中的振动形式由近及远传播开去

C．介质中振动的能量由近及远传播开去

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，而振动由能量引起，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＝2 m和xb＝6 m，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1 m/s

C．质点a经4 s振动的路程为4 m

D．此时刻质点a的速度沿＋y方向

E．质点a在t＝2 s时速度为零

【解析】 由题图乙可知，简谐横波的周期T＝8 s，且t＝0时质点b沿＋y方向运动，根据振动和波动的关系，波沿－x方向传播，v＝λT＝1 m/s.质点a沿－y方向运动，选项A、B正确，D错误；质点a经过4 s振动的路程s＝tT·4A＝1 m，选项C错误；质点a在t＝2 s时，处于负向最大位移处，速度为零，选项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＝6 m．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8 m

D．波速一定是6 m/s

E．波速可能是2 m/s

【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n＋14λ或n＋34λ，周期为4 s，波长可能为8 m，波速可能为2 m/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9 m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( ) 【导学号：23570080】

图5

【解析】 根据振动图象、波动规律解决问题．

根据y-t图象可知，a、b两质点的距离为nλ＋14λ或nλ＋34λ，即nλ＋14λ＝9 m或nλ＋34λ＝9

m(n＝0,1,2,3，…)

解得波长λ＝364n＋1 m或λ＝364n＋3 m.

即该波的波长λ＝36 m、7.2 m、4 m…或λ＝12 m、367 m、3611 m…选项A、B、C、D、E的波长分别为4 m、8 m、12 m、36 m、16 m，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0.25 m/s，经过时间1 s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＝0.1 m处)所通过的路程是________．

图6

【解析】 波的传播距离x＝vt＝0.25 m＝54λ，故波向左传播，P所通过的路程为5倍振幅，即50 cm.

【答案】 向左 50 cm

10．(6分)如图7所示，S为上下振动的波源，振动频率为100 Hz，所产生的横波向左、右两方向传播，波速为80 m/s，已知P，Q两质点距波源S的距离为SP＝17.4 m，SQ＝16.2 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________.

【导学号：23570081】

图7

【解析】 由λ＝vf得λ＝0.8 m，即依题意可得SP＝2134λ，SQ＝2014λ，当S在平衡位置向上振动时，Q，P都应在最大位移处，画出最简波形图如图所示．故P在波峰，Q在波谷．

【答案】 波峰 波谷

11．(12分)一列声波在空气中的波长为34 cm，传播速度为340 m/s，这列声波传入另一介质中时，波长变为68 cm，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？

【解析】 在空气中fλ＝v，f＝vλ＝34034×10－2Hz＝1 000 Hz，声波在介质中与在空气中频率保持不变．在介质中fλ′＝v′，v′＝1 000×68×10－2m/s＝680 m/s.

【答案】 680 m/s 1 000 Hz

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＝0.6 s时，B点第三次出现波峰．则这列波的周期是多少？x＝50 cm处的质点A回到平衡位置的最短时间为多少？

图8

【解析】 由题意得t＝2.5 T，解得T＝0.24 s，由图象可知λ＝120 cm＝1.2 m，v＝λT＝5 m/s，x＝50 cm处的质点A回到平衡位置的最短时间为t′＝xv＝0.1 s.

【答案】 0.24 s 0.1 s

13．(16分)一列简谐横波在x轴上传播，在t1＝0和t2＝0.05 s时，其波形分别用如图9所示的实线和虚线表示，求： 【导学号：23570082】

图9

(1)这列波可能具有的波速；

(2)当波速为280 m/s时，波的传播方向如何？以此波速传播时，x＝8 m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，…

v＝ΔsΔt＝2＋8n0.05 m/s＝(40＋160n) m/s

若波沿x轴负向传播，则：

Δs′＝Δx2＋nλ＝(6＋8n)m，n＝0,1,2，…

v′＝Δs′Δt＝6＋8n0.05 m/s＝(120＋160n) m/s.

(2)当波速为280 m/s时，有280＝(120＋160n)

n＝1，所以波向x轴负方向传播

T＝λv＝135 s

所以P质点第一次到达波谷所需最短时间为： t＝3T4＝3140 s＝2.1×10－2 s.

【答案】 见解析

第4节 相对论的速度变换定律 质量和能量的关系

第5节 广义相对论点滴

1．相对论的速度变换公式：以速度u相对于参考系S运动的参考系S′中，一物体沿与u相同方向以速率v′运动时，在参考系S中，它的速率为________________．

2．物体的质量m与其蕴含的能量E之间的关系是：________.由此可见，物体质量________，其蕴含的能量________．质量与能量成________，所以质能方程又可写成________．

3．相对论质量：物体以速度v运动时的质量m和它静止时的质量m0之间有如下的关系________________．

4．广义相对论的两个基本原理

(1)广义相对性原理：在任何参考系中物理规律都是____________．

(2)等效原理：一个不受引力作用的加速度系统跟一个受引力作用的惯性系统是等效的．

5．广义相对论的几个结论：

(1)光在引力场中传播时，将会发生________，而不再是直线传播．

(2)引力场使光波发生________．

(3)引力场中时间会__________，引力越强，时钟走得越慢．

(4)有质量的物质存在加速度时，会向外辐射出____________．

6．在高速运动的火车上，设车对地面的速度为v，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，那么他相对地面的速度u与u′＋v的关系是( )

A．u＝u′＋v B．u

C．u>u′＋v D．以上均不正确

7．以下说法中错误的是( )

A．矮星表面的引力很强

B．在引力场弱的地方比引力场强的地方，时钟走得快些

C．引力场越弱的地方，物体的长度越短

D．在引力场强的地方，光谱线向绿端偏移

概念规律练

知识点一 相对论速度变换公式的应用

1．若一宇宙飞船对地以速度v运动，宇航员在飞船内沿同方向测得光速为c，问在地上观察者看来，光速应为v＋c吗？