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有一定的關系，在真空中機械波是________傳播的，電磁波是________傳播的(填“能”、“不能”或“不確定”)；在從空氣進入水的過程中，機械波的傳播速度將________，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轉到BO，出射光線中________最先消失；若在該光消失時測得AO與BO間的夾角為α，則玻璃對該光的折射率為________． 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，可以在真空中傳播，而機械波不能在真空中傳播；從空氣進入水的過程中，機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，當入射光線由AO轉到BO時，出射光線中a最先消失．玻璃對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《電磁場的動力學理論》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的介質中傳播，某時刻電場橫波圖象如圖2所示，求該光波的頻率． 解析：設光在介質中的傳播速度為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所示是雙縫干涉實驗裝置的示意圖，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，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質點的振動圖象如圖乙所示；橫波2沿CP方向傳播，C質點的振動圖象如圖丙所示．兩列波的波速都為20 cm/s.P質點與B質點相距40 cm，P質點與C質點相距50 cm，兩列波在P質點相遇，則P質點振幅為(　　) A．70 cm　　　　　　　B．50 cm C．35 cm D．10 cm 解析：(1)由Δx＝可知，當d減小，Δx將增大；當l增大時，Δx增大；當把綠光換為紅光時，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時刻B質點的位移為0且向上振動，經(jīng)過2.5T波1傳播到P質點并引起P質點振動T，此時其位移為0且振動方向向下；t＝0時刻C質點的位移為0且向下振動，經(jīng)過2.5T波2剛好傳到P質點，P質點的位移為0且振動方向也向下；所以兩列波在P質點引起的振動是加強的，P質點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?、谠龃蟆、墼龃蟆?2)A 4．(8分)如圖5所示是一個透明圓柱的橫截面，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，則這條入射光線到AB的距離是多少？ 解析：設光線P經(jīng)折射后經(jīng)過B點，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)某實驗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4.0 s后，單擺才開始擺動．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.假設該實驗室恰好位于震源的正上方，求震源離實驗室的距離． 解析：設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．設震源離實驗室的距離為x，縱波從震源傳播到實驗室所需時間為t，則 x＝vPt ③ x＝vS(t＋Δt) ④ 式中，Δt為擺B開始擺動的時刻與振子A開始振動的時刻之間的時間間隔．由①②③④式得： x＝ 代入數(shù)據(jù)得x＝40 km. 答案：40 km 6．(8分)機械橫波某時刻的波形圖如圖6所示，波沿x軸正方向傳播，質點p的坐標x＝0.32 m．從此時刻開始計時． (1)若每間隔最小時間0.4 s重復出現(xiàn)波形圖，求波速． (2)若p點經(jīng)0.4 s第一次達到正向最大位移，求波速． (3)若p點經(jīng)0.4 s到達平衡位置，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點恰好第一次達到正向最大位移．波速v＝＝ m/s＝0.3 m/s. (3)波沿x軸正方向傳播，若p點恰好第一次到達平衡位置則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系”的實驗中，兩位同學用游標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)實驗時，若擺球在垂直紙面的平面內(nèi)擺動，為了將人工記錄振動次數(shù)改為自動記錄振動次數(shù)，在擺球運動最低點的左、右兩側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記錄儀相連，該儀器顯示的光敏電阻阻值R隨時間t變化圖線如圖乙所示，則該單擺的振動周期為________．若保持懸點到小球頂點的繩長不變，改用直徑是原小球直徑2倍的另一小球進行實驗，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)小球應放在測腳下部位置，圖乙正確． (2)小球擺動到最低點時，擋光使得光敏電阻阻值增大，從t1時刻開始，再經(jīng)兩次擋光 完成一個周期，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；當小球直徑變大時，擋光時間增加，即Δt 變大. 答案：(1)乙　(2)2t0　變大　變大 8．(8分)20世紀80年代初，科學家發(fā)明了硅太陽能電池．如果在太空設立太陽能衛(wèi)星電站，可24 h發(fā)電，且不受晝夜氣候的影響．利用微波——電能轉換裝置，將電能轉換成微波向地面發(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，此時微波定向性最好．飛機通過微波區(qū)不會發(fā)生意外，但微波對飛鳥是致命的．可在地面站附近裝上保護網(wǎng)或驅逐音響，不讓飛鳥通過．(地球半徑R＝6400 km) (1)太陽能電池將實現(xiàn)哪種轉換________． 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．機械波 (3)飛機外殼對微波的哪種作用，使飛機安全無恙________． A．反射 B．吸收 C．干涉 D．衍射 (4)微波對飛鳥是致命的，這是因為微波的________． A．電離作用 B．穿透作用 C．生物電作用 D．熱效應 解析：(1)太陽能電池實現(xiàn)光能與電能的轉換，C對，A、B、D錯． (2)微波是某一頻率的電磁波，C對，A、B、D錯． (3)飛機外殼可以反射微波，使飛機安全，A對，B、C、D錯． (4)微波是頻率很高的電磁波，在生物體內(nèi)可引起熱效應，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．狹義相對論認為：不論光源與觀察者做怎樣的相對運動，光速都是一樣的 D．在“探究單擺周期與擺長的關系”的實驗中，測量單擺周期應該從小球經(jīng)過最大位移處開始計時，以減小實驗誤差 (2)如圖9所示，一個半徑為R的透明球體放置在水平面上，一束藍光從A點沿水平方向射入球體后經(jīng)B點射出，最后射到水平面上的C點．已知OA＝，該球體對藍光的折射率為.則它從球面射出時的出射角β＝________；若換用一束紅光同樣從A點射向該球體，則它從球體射出后落到水平面上形成的光點與C點相比，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時刻的波形如圖10所示．該列波的波速是________m/s；質點a平衡位置的坐標xa＝2.5 m，再經(jīng)________s它第一次經(jīng)過平衡位置向y軸正方向運動． 解析：(1)水面上的油膜在陽光照射下會呈現(xiàn)彩色，這是薄膜干涉的結果，A錯；均勻變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場是恒定的，B錯；根據(jù)狹義相對論的光速不變原理知，C正確；對D項，為減小實驗誤差，測量單擺周期應從小球經(jīng)過平衡位置處開始計時，D錯． (2)設∠ABO＝θ，由sinθ＝得θ＝30°，由n＝，得β＝60°設紅光從球面射出時的出射角為β′ sinβ＝n藍sin30°，sinβ′＝n紅sin30° 由于n藍＞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與C點相比，位置偏右． (3)因為T＝2 s，λ＝4 m， 所以v＝＝2 m/s 質點a第一次經(jīng)過平衡位置向y軸正方向運動所經(jīng)過的時間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顯示兩列波形．對于這兩列波，顯示屏上橫向每格代表的時間間隔相同．利用此種示波器可以測量液體中的聲速，實驗裝置的一部分如圖11所示：管內(nèi)盛滿液體，音頻信號發(fā)生器所產(chǎn)生的脈沖信號由置于液體內(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)射信號與接收信號．若已知發(fā)射的脈沖信號頻率為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．(已知所測聲速應在1300～1600 m/s之間，結果保留兩位有效數(shù)字) 解析：設脈沖信號的周期為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)所表示的時間間隔為Δt＝ ① 其中T＝ ② 對比圖12中上、下兩列波形，可知信號在液體中從發(fā)射器傳播到接收器所用的 時間為 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)在桌面上有一個倒立的玻璃圓錐，其頂點恰好與桌面接觸，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：當光線到達玻璃圓錐的側面時，根據(jù)幾何關系，相對于 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°＝＞，故光線在側面發(fā)生全反射， 然后垂直射向另一側面，并射 出圓錐． 如圖所示，由幾何關系可知，△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點的橫坐標為96 cm，從圖中狀態(tài)開始計時，求： (1)經(jīng)過多長時間，P質點開始振動，振動時方向如何？ (2)經(jīng)過多長時間，P質點第一次到達波峰？ (3)以P質點第一次到達波峰開始計時，作出P點的振動圖象(至少畫出1.5個周期) 解析：(1)開始計時時，這列波的最前端的質點坐標是24 cm，根據(jù)波的傳播方向，可知這一點沿y軸負方向運動，因此在波前進方向的每一個質點開始振動的方向都是沿y軸負方向運動，故P點開始振動時的方向是沿y軸負方向，P質點開始振動的時間是 t＝＝ s＝2.4 s. (2)波形移動法：質點P第一次到達波峰，即初始時刻這列波的波峰傳到P點，因此所用的時間是 t′＝ s＝3.0 s. (3)由波形圖知，振幅A＝10 cm，T＝＝0.8 s，由P點自正向最大位移開始的振動圖象如圖所示． 答案：(1)2.4 s　沿y軸負方向　(2)3.0 s　(3)見解析圖