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3-41(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(guò)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(guò)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(cè)得AO與BO間的夾角為，則玻璃對(duì)該光的折射率為_(kāi)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(guò)程中，機(jī)械波的傳播速度增大，而電磁波的傳播速度減小(2)由折射率n知nanb，又n，故vanb；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)a2(8分)麥克斯韋在1865年發(fā)表的電磁場(chǎng)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(chǎng)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(zhǎng)為，頻率為f，則f，v，聯(lián)立得f從波形圖上讀出波長(zhǎng)4107 m，代入數(shù)據(jù)解得f51014 Hz.答案：51014 Hz3(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：減小雙縫間的距離，干涉條紋間的距離將_；增大雙縫到屏的距離，干涉條紋間的距離將_；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()A70 cmB50 cmC35 cm D10 cm解析：(1)由x可知，當(dāng)d減小，x將增大；當(dāng)l增大時(shí)，x增大；當(dāng)把綠光換為紅光時(shí)，增長(zhǎng)，x增大(2)波1和2的周期均為1 s，它們的波長(zhǎng)為：12vT20 cm.由于BP2，CP2.5.t0時(shí)刻B質(zhì)點(diǎn)的位移為0且向上振動(dòng)，經(jīng)過(guò)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；t0時(shí)刻C質(zhì)點(diǎn)的位移為0且向下振動(dòng)，經(jīng)過(guò)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?xún)闪胁ㄔ赑質(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)增大增大增大(2)A4(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(guò)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(guò)B點(diǎn)，光路如圖所示根據(jù)折射定律n在OBC中，可得30，60，所以CDRsinR.答案：R5(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(kāi)始振動(dòng)4.0 s后，單擺才開(kāi)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(zhǎng)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vPfP vSfS 式中，f為地震波的頻率，P和S分別表示地震縱波和橫波的波長(zhǎng)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xvPt xvS(tt) 式中，t為擺B開(kāi)始擺動(dòng)的時(shí)刻與振子A開(kāi)始振動(dòng)的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔由式得：x 代入數(shù)據(jù)得x40 km.答案：40 km6(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)x0.32 m從此時(shí)刻開(kāi)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T0.4 s，波速v m/s 2 m/s.(2)波沿x軸正方向傳播，x0.32 m0.2 m0.12 mp點(diǎn)恰好第一次達(dá)到正向最大位移波速v m/s0.3 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x0.32 m，由周期性可知波傳播的可能距離x(0.32n)m(n0,1,2,3，)可能波速v m/s(0.8n) m/s(n0,1,2,3，)答案：(1)2 m/s(2)0.3 m/s(3)(0.8n) m/s(n0,1,2,3，)7(7分) (1)在“探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，兩位同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑如圖7甲、乙所示測(cè)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_(kāi)若保持懸點(diǎn)到小球頂點(diǎn)的繩長(zhǎng)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t將_(填“變大”、“不變”或“變小”)解析：(1)小球應(yīng)放在測(cè)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(kāi)始，再經(jīng)兩次擋光完成一個(gè)周期，故T2t0；擺長(zhǎng)為擺線加小球半徑，若小球直徑變大，則擺長(zhǎng)增加，由周期公式T2 可知，周期變大；當(dāng)小球直徑變大時(shí)，擋光時(shí)間增加，即t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(yáng)能電池如果在太空設(shè)立太陽(yáng)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(yáng)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(guò)微波區(qū)不會(huì)發(fā)生意外，但微波對(duì)飛鳥(niǎo)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(niǎo)通過(guò)(地球半徑R6400 km)(1)太陽(yáng)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(wú)恙_A反射 B吸收 C干涉 D衍射(4)微波對(duì)飛鳥(niǎo)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(yáng)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(yáng)能衛(wèi)星電站的功率很大，產(chǎn)生的熱量足以將鳥(niǎo)熱死答案：(1)C(2)C(3)A(4)D9(9分) (1)下列說(shuō)法中正確的是_A水面上的油膜在陽(yáng)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(chǎng)理論可知，變化的電場(chǎng)周?chē)欢梢援a(chǎn)生變化的磁場(chǎng)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(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量單擺周期應(yīng)該從小球經(jīng)過(guò)最大位移處開(kāi)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_；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(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，周期為2 s，t0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)xa2.5 m，再經(jīng)_s它第一次經(jīng)過(guò)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(yáng)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(chǎng)周?chē)a(chǎn)生的磁場(chǎng)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(cè)量單擺周期應(yīng)從小球經(jīng)過(guò)平衡位置處開(kāi)始計(jì)時(shí)，D錯(cuò)(2)設(shè)ABO，由sin得30，由n，得60設(shè)紅光從球面射出時(shí)的出射角為sinn藍(lán)sin30，sinn紅sin30由于n藍(lán)n紅，故，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(mén)2 s，4 m，所以v2 m/s質(zhì)點(diǎn)a第一次經(jīng)過(guò)平衡位置向y軸正方向運(yùn)動(dòng)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間t s0.25 s.答案：(1)C(2)60偏右(3)20.2510(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(cè)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(mǎn)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?qǐng)D12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fxx Hz，發(fā)射器與接收器的距離為x1.30 m，求管內(nèi)液體中的聲速(已知所測(cè)聲速應(yīng)在13001600 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(mén)，從顯示的波形可以看出，圖12中橫向每一分度(即兩條長(zhǎng)豎線間的距離)所表示的時(shí)間間隔為t 其中T 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(t)(2n1.6)，其中n0,1,2 液體中的聲速為v 聯(lián)立式，代入已知條件并考慮到所測(cè)聲速應(yīng)在13001600 m/s之間，得v1.4103 m/s.答案：1.4103 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(guò)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sinisin60，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：2r12(10分)如圖14所示，一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)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(kāi)始計(jì)時(shí)，求： (1)經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間，P質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)，振動(dòng)時(shí)方向如何？(2)經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)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(kāi)始計(jì)時(shí)，作出P點(diǎn)的振動(dòng)圖象(至少畫(huà)出1.5個(gè)周期)解析：(1)開(kāi)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(kāi)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(kāi)始振動(dòng)時(shí)的方向是沿y軸負(fù)方向，P質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)的時(shí)間是t s2.4 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 s3.0 s.(3)由波形圖知，振幅A10 cm，T0.8 s，由P點(diǎn)自正向最大位移開(kāi)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(jiàn)解析圖