2019-2020年高中物理 模塊綜合試題2 新人教版選修3-4.doc
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2019-2020年高中物理 模塊綜合試題2 新人教版選修3-4 1.(8分) (1)機(jī)械波和電磁波都能傳遞能量,其中電磁波的能量隨波的頻率的增大而________;波的傳播及其速度與介質(zhì)有一定的關(guān)系,在真空中機(jī)械波是________傳播的,電磁波是________傳播的(填“能”、“不能”或“不確定”);在從空氣進(jìn)入水的過程中,機(jī)械波的傳播速度將________,電磁波的傳播速度將________.(填“增大”、“減小”或“不變”) (2)如圖1所示復(fù)合光經(jīng)過半圓形玻璃后分成a、b兩束光,比較a、b兩束光在玻璃磚中的傳播速度va________vb;入射光線由AO轉(zhuǎn)到BO,出射光線中________最先消失;若在該光消失時(shí)測得AO與BO間的夾角為α,則玻璃對(duì)該光的折射率為________. 解析:(1)電磁波的能量隨波的頻率的增大而增大;電磁波的傳播不需要介質(zhì),可以在真空中傳播,而機(jī)械波不能在真空中傳播;從空氣進(jìn)入水的過程中,機(jī)械波的傳播速度增大,而電磁波的傳播速度減?。? (2)由折射率n=知na>nb,又n=,故va<nb;根據(jù)sinC=可知,a光的臨界角較小,當(dāng)入射光線由AO轉(zhuǎn)到BO時(shí),出射光線中a最先消失.玻璃對(duì)a光的折射率n==. 答案:(1)增大 不能 能 增大 減小 (2)< a 2.(8分)麥克斯韋在1865年發(fā)表的《電磁場的動(dòng)力學(xué)理論》一文中揭示了電、磁現(xiàn)象與光的內(nèi)在聯(lián)系及統(tǒng)一性,即光是電磁波. 一單色光波在折射率為1.5的介質(zhì)中傳播,某時(shí)刻電場橫波圖象如圖2所示,求該光波的頻率. 解析:設(shè)光在介質(zhì)中的傳播速度為v,波長為λ,頻率為f,則 f=,v=,聯(lián)立得f= 從波形圖上讀出波長λ=4×10-7 m, 代入數(shù)據(jù)解得f=5×1014 Hz. 答案:5×1014 Hz 3.(8分)(1)如圖3所示是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖,S為單縫,S1、S2為雙縫,P為光屏.用綠光從左邊照射單縫S時(shí),可在光屏P上觀察到干涉條紋.則: ①減小雙縫間的距離,干涉條紋間的距離將________; ②增大雙縫到屏的距離,干涉條紋間的距離將________; ③將綠光換為紅光,干涉條紋間的距離將________.(填“增大”、“不變”或“減小”) (2)如圖4甲所示,橫波1沿BP方向傳播,B質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖乙所示;橫波2沿CP方向傳播,C質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖丙所示.兩列波的波速都為20 cm/s.P質(zhì)點(diǎn)與B質(zhì)點(diǎn)相距40 cm,P質(zhì)點(diǎn)與C質(zhì)點(diǎn)相距50 cm,兩列波在P質(zhì)點(diǎn)相遇,則P質(zhì)點(diǎn)振幅為( ) A.70 cm B.50 cm C.35 cm D.10 cm 解析:(1)由Δx=可知,當(dāng)d減小,Δx將增大;當(dāng)l增大時(shí),Δx增大;當(dāng)把綠光換為紅光時(shí),λ增長,Δx增大. (2)波1和2的周期均為1 s,它們的波長為:λ1=λ2=vT=20 cm.由于BP=2λ,CP=2.5λ.t=0時(shí)刻B質(zhì)點(diǎn)的位移為0且向上振動(dòng),經(jīng)過2.5T波1傳播到P質(zhì)點(diǎn)并引起P質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)T,此時(shí)其位移為0且振動(dòng)方向向下;t=0時(shí)刻C質(zhì)點(diǎn)的位移為0且向下振動(dòng),經(jīng)過2.5T波2剛好傳到P質(zhì)點(diǎn),P質(zhì)點(diǎn)的位移為0且振動(dòng)方向也向下;所以兩列波在P質(zhì)點(diǎn)引起的振動(dòng)是加強(qiáng)的,P質(zhì)點(diǎn)振幅為兩列波分別引起的振幅之和,為70 cm,A正確. 答案:(1)①增大 ②增大?、墼龃蟆?2)A 4.(8分)如圖5所示是一個(gè)透明圓柱的橫截面,其半徑為R,折射率是,AB是一條直徑.今有一束平行光沿AB方向射向圓柱體.若一條入射光線經(jīng)折射后恰經(jīng)過B點(diǎn),則這條入射光線到AB的距離是多少? 解析:設(shè)光線P經(jīng)折射后經(jīng)過B點(diǎn),光路如圖所示. 根據(jù)折射定律n== 在△OBC中,= 可得β=30°,α=60°, 所以CD=Rsinα=R. 答案:R 5.(8分)某實(shí)驗(yàn)室中懸掛著一彈簧振子和一單擺,彈簧振子的彈簧和小球(球中間有孔)都套在固定的光滑豎直桿上.某次有感地震中觀察到靜止的振子開始振動(dòng)4.0 s后,單擺才開始擺動(dòng).此次地震中同一震源產(chǎn)生的地震縱波和橫波的波長分別為10 km和5.0 km,頻率為1.0 Hz.假設(shè)該實(shí)驗(yàn)室恰好位于震源的正上方,求震源離實(shí)驗(yàn)室的距離. 解析:設(shè)地震縱波和橫波的傳播速度分別為vP和vS,則 vP=fλP ① vS=fλS ② 式中,f為地震波的頻率,λP和λS分別表示地震縱波和橫波的波長.設(shè)震源離實(shí)驗(yàn)室的距離為x,縱波從震源傳播到實(shí)驗(yàn)室所需時(shí)間為t,則 x=vPt ③ x=vS(t+Δt) ④ 式中,Δt為擺B開始擺動(dòng)的時(shí)刻與振子A開始振動(dòng)的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔.由①②③④式得: x= 代入數(shù)據(jù)得x=40 km. 答案:40 km 6.(8分)機(jī)械橫波某時(shí)刻的波形圖如圖6所示,波沿x軸正方向傳播,質(zhì)點(diǎn)p的坐標(biāo)x=0.32 m.從此時(shí)刻開始計(jì)時(shí). (1)若每間隔最小時(shí)間0.4 s重復(fù)出現(xiàn)波形圖,求波速. (2)若p點(diǎn)經(jīng)0.4 s第一次達(dá)到正向最大位移,求波速. (3)若p點(diǎn)經(jīng)0.4 s到達(dá)平衡位置,求波速. 解析:(1)依題意,周期T=0.4 s,波速v== m/s =2 m/s. (2)波沿x軸正方向傳播,Δx=0.32 m-0.2 m=0.12 m.p點(diǎn)恰好第一次達(dá)到正向最大位移.波速v== m/s=0.3 m/s. (3)波沿x軸正方向傳播,若p點(diǎn)恰好第一次到達(dá)平衡位置則Δx=0.32 m,由周期性可知波傳播的可能距離Δx=(0.32+n)m(n=0,1,2,3,…) 可能波速v== m/s=(0.8+n) m/s(n=0,1,2,3,…). 答案:(1)2 m/s (2)0.3 m/s (3)(0.8+n) m/s(n=0,1,2,3,…) 7.(7分) (1)在“探究單擺周期與擺長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,兩位同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑如圖7甲、乙所示.測量方法正確的是________(選填“甲”或“乙”). (2)實(shí)驗(yàn)時(shí),若擺球在垂直紙面的平面內(nèi)擺動(dòng),為了將人工記錄振動(dòng)次數(shù)改為自動(dòng)記錄振動(dòng)次數(shù),在擺球運(yùn)動(dòng)最低點(diǎn)的左、右兩側(cè)分別放置一激光光源與光敏電阻,如圖8甲所示.光敏電阻與某一自動(dòng)記錄儀相連,該儀器顯示的光敏電阻阻值R隨時(shí)間t變化圖線如圖乙所示,則該單擺的振動(dòng)周期為________.若保持懸點(diǎn)到小球頂點(diǎn)的繩長不變,改用直徑是原小球直徑2倍的另一小球進(jìn)行實(shí)驗(yàn),則該單擺的周期將________(填“變大”、“不變”或“變小”),圖乙中的Δt將________(填“變大”、“不變”或“變小”). 解析:(1)小球應(yīng)放在測腳下部位置,圖乙正確. (2)小球擺動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),擋光使得光敏電阻阻值增大,從t1時(shí)刻開始,再經(jīng)兩次擋光 完成一個(gè)周期,故T=2t0;擺長為擺線加小球半徑,若小球直徑變大,則擺長增加, 由周期公式T=2π 可知,周期變大;當(dāng)小球直徑變大時(shí),擋光時(shí)間增加,即Δt 變大. 答案:(1)乙 (2)2t0 變大 變大 8.(8分)20世紀(jì)80年代初,科學(xué)家發(fā)明了硅太陽能電池.如果在太空設(shè)立太陽能衛(wèi)星電站,可24 h發(fā)電,且不受晝夜氣候的影響.利用微波——電能轉(zhuǎn)換裝置,將電能轉(zhuǎn)換成微波向地面發(fā)送,太陽能衛(wèi)星電站的最佳位置在離地1100 km的赤道上空,此時(shí)微波定向性最好.飛機(jī)通過微波區(qū)不會(huì)發(fā)生意外,但微波對(duì)飛鳥是致命的.可在地面站附近裝上保護(hù)網(wǎng)或驅(qū)逐音響,不讓飛鳥通過.(地球半徑R=6400 km) (1)太陽能電池將實(shí)現(xiàn)哪種轉(zhuǎn)換________. A.光能—微波 B.光能—熱能 C.光能—電能 D.電能—微波 (2)微波是________. A.超聲波 B.次聲波 C.電磁波 D.機(jī)械波 (3)飛機(jī)外殼對(duì)微波的哪種作用,使飛機(jī)安全無恙________. A.反射 B.吸收 C.干涉 D.衍射 (4)微波對(duì)飛鳥是致命的,這是因?yàn)槲⒉ǖ腳_______. A.電離作用 B.穿透作用 C.生物電作用 D.熱效應(yīng) 解析:(1)太陽能電池實(shí)現(xiàn)光能與電能的轉(zhuǎn)換,C對(duì),A、B、D錯(cuò). (2)微波是某一頻率的電磁波,C對(duì),A、B、D錯(cuò). (3)飛機(jī)外殼可以反射微波,使飛機(jī)安全,A對(duì),B、C、D錯(cuò). (4)微波是頻率很高的電磁波,在生物體內(nèi)可引起熱效應(yīng),由于太陽能衛(wèi)星電站的功率很大,產(chǎn)生的熱量足以將鳥熱死. 答案:(1)C (2)C (3)A (4)D 9.(9分) (1)下列說法中正確的是________. A.水面上的油膜在陽光照射下會(huì)呈現(xiàn)彩色,這是由光的衍射造成的 B.根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論可知,變化的電場周圍一定可以產(chǎn)生變化的磁場 C.狹義相對(duì)論認(rèn)為:不論光源與觀察者做怎樣的相對(duì)運(yùn)動(dòng),光速都是一樣的 D.在“探究單擺周期與擺長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,測量單擺周期應(yīng)該從小球經(jīng)過最大位移處開始計(jì)時(shí),以減小實(shí)驗(yàn)誤差 (2)如圖9所示,一個(gè)半徑為R的透明球體放置在水平面上,一束藍(lán)光從A點(diǎn)沿水平方向射入球體后經(jīng)B點(diǎn)射出,最后射到水平面上的C點(diǎn).已知OA=,該球體對(duì)藍(lán)光的折射率為.則它從球面射出時(shí)的出射角β=________;若換用一束紅光同樣從A點(diǎn)射向該球體,則它從球體射出后落到水平面上形成的光點(diǎn)與C點(diǎn)相比,位置________(填“偏左”、“偏右”或“不變”). (3)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,周期為2 s,t=0時(shí)刻的波形如圖10所示.該列波的波速是________m/s;質(zhì)點(diǎn)a平衡位置的坐標(biāo)xa=2.5 m,再經(jīng)________s它第一次經(jīng)過平衡位置向y軸正方向運(yùn)動(dòng). 解析:(1)水面上的油膜在陽光照射下會(huì)呈現(xiàn)彩色,這是薄膜干涉的結(jié)果,A錯(cuò);均勻變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場是恒定的,B錯(cuò);根據(jù)狹義相對(duì)論的光速不變?cè)碇珻正確;對(duì)D項(xiàng),為減小實(shí)驗(yàn)誤差,測量單擺周期應(yīng)從小球經(jīng)過平衡位置處開始計(jì)時(shí),D錯(cuò). (2)設(shè)∠ABO=θ,由sinθ=得θ=30°,由n=,得β=60°設(shè)紅光從球面射出時(shí)的出射角為β′ sinβ=n藍(lán)sin30°,sinβ′=n紅sin30° 由于n藍(lán)>n紅,故β′<β,所以紅光從球體射出后落到水平面上形成的光點(diǎn)與C點(diǎn)相比,位置偏右. (3)因?yàn)門=2 s,λ=4 m, 所以v==2 m/s 質(zhì)點(diǎn)a第一次經(jīng)過平衡位置向y軸正方向運(yùn)動(dòng)所經(jīng)過的時(shí)間Δt== s=0.25 s. 答案:(1)C (2)60° 偏右 (3)2 0.25 10.(8分)有一種示波器可以同時(shí)顯示兩列波形.對(duì)于這兩列波,顯示屏上橫向每格代表的時(shí)間間隔相同.利用此種示波器可以測量液體中的聲速,實(shí)驗(yàn)裝置的一部分如圖11所示:管內(nèi)盛滿液體,音頻信號(hào)發(fā)生器所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)由置于液體內(nèi)的發(fā)射器發(fā)出,被接收器所接收.圖12所示為示波器的顯示屏.屏上所顯示的上、下兩列波形分別為發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào).若已知發(fā)射的脈沖信號(hào)頻率為f=xx Hz,發(fā)射器與接收器的距離為x=1.30 m,求管內(nèi)液體中的聲速.(已知所測聲速應(yīng)在1300~1600 m/s之間,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 解析:設(shè)脈沖信號(hào)的周期為T,從顯示的波形可以看出,圖12中橫向每一分度(即兩條長豎線間的距離)所表示的時(shí)間間隔為Δt= ① 其中T= ② 對(duì)比圖12中上、下兩列波形,可知信號(hào)在液體中從發(fā)射器傳播到接收器所用的 時(shí)間為 t=(Δt)(2n+1.6),其中n=0,1,2… ③ 液體中的聲速為v= ④ 聯(lián)立①②③④式,代入已知條件并考慮到所測聲速應(yīng)在1300~1600 m/s之間,得v=1.4×103 m/s. 答案:1.4×103 m/s. 11.(10分)在桌面上有一個(gè)倒立的玻璃圓錐,其頂點(diǎn)恰好與桌面接觸,圓錐的軸(圖中虛線)與桌面垂直,過軸線的截面為等邊三角形,如圖13所示,有一半徑為r的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的底面上,光束的中心軸與圓錐的軸重合,已知玻璃的折射率為1.5,則光束在桌面上形成的光斑半徑是多少? 解析:當(dāng)光線到達(dá)玻璃圓錐的側(cè)面時(shí),根據(jù)幾何關(guān)系,相對(duì)于 玻璃和空氣的界面,入射角為60°,因光線在玻璃中發(fā)生全反射 的臨界角的正弦值sinC==, 而sini=sin60°=>,故光線在側(cè)面發(fā)生全反射, 然后垂直射向另一側(cè)面,并射 出圓錐. 如圖所示,由幾何關(guān)系可知,△ABC為等邊三角形,△ACD也為等邊三角形,故光束在桌面上形成的光斑半徑為2r. 答案:2r 12.(10分)如圖14所示,一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波,波速大小為0.3 m/s,P點(diǎn)的橫坐標(biāo)為96 cm,從圖中狀態(tài)開始計(jì)時(shí),求: (1)經(jīng)過多長時(shí)間,P質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng),振動(dòng)時(shí)方向如何? (2)經(jīng)過多長時(shí)間,P質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰? (3)以P質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰開始計(jì)時(shí),作出P點(diǎn)的振動(dòng)圖象(至少畫出1.5個(gè)周期) 解析:(1)開始計(jì)時(shí)時(shí),這列波的最前端的質(zhì)點(diǎn)坐標(biāo)是24 cm,根據(jù)波的傳播方向,可知這一點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),因此在波前進(jìn)方向的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)的方向都是沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),故P點(diǎn)開始振動(dòng)時(shí)的方向是沿y軸負(fù)方向,P質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)的時(shí)間是 t== s=2.4 s. (2)波形移動(dòng)法:質(zhì)點(diǎn)P第一次到達(dá)波峰,即初始時(shí)刻這列波的波峰傳到P點(diǎn),因此所用的時(shí)間是 t′= s=3.0 s. (3)由波形圖知,振幅A=10 cm,T==0.8 s,由P點(diǎn)自正向最大位移開始的振動(dòng)圖象如圖所示. 答案:(1)2.4 s 沿y軸負(fù)方向 (2)3.0 s (3)見解析圖- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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