2019_2020学年高中物理模块综合检测（含解析）教科版选修3_4.docx

模块综合检测(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题包含10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中有一个或多个选项正确.全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的或不答的得0分)1.电磁波已广泛运用于很多领域.下列关于电磁波的说法符合实际的是()A.电磁波不能产生衍射现象B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同解析:任何波都有衍射现象,选项A错误;遥控器发射红外线脉冲信号遥控电视机,选项B错误;根据多普勒效应可以测出天体运动速度,选项C正确;光在一切惯性系中的速度是不变的,选项D错误.答案:C2.如图,一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖,O点为该玻璃砖截面的圆心,下图能正确描述其光路的是()解析:在光的折射现象中,光疏介质中的角度比较大,光密介质中的角度比较小,选项C、D错误;光线由空气斜射向玻璃平面,一定会有折射光线,因此选项B错误;光线由玻璃斜射向空气在O点可能发生全反射,故选项A正确.答案:A3.关于光的性质,下列说法正确的是()A.光在介质中的速度大于光在真空中的速度B.双缝干涉说明光具有波动性C.光在同种均匀介质中沿直线传播D.光的偏振现象说明光是纵波解析:光在真空中的速度是最大的,干涉和衍射是波特有的现象,光在同一种均匀介质中沿直线传播,光的偏振现象说明光是横波.答案:BC4.下列说法正确的是()A.由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空气,在不断增大入射角时水面上首先消失的是绿光B.光的双缝干涉实验中,在光屏上的某一位置会时而出现明条纹时而出现暗条纹C.均匀变化的电场产生均匀变化的磁场向外传播就形成了电磁波D.根据相对论可知空间和时间与物质的运动状态有关解析:因为红光比绿光的折射率小,从光密介质射入光疏介质时发生全反射的临界角C=arcsin1n就大,所以绿光先发生全反射,故选项A正确;光的双缝干涉实验中,如果光屏上某一位置出现明条纹,则说明双缝到该位置的光程差一定是半个波长的偶数倍,故一直是明条纹,所以选项B错误;均匀变化的电场只能产生稳定的磁场,而稳定的磁场则不能再产生电场,所以不能形成电磁波,故选项C错误;根据相对论时空观,时间与物质的存在有关,长度与物体的运动速度有关,所以D正确.答案:AD5.一列简谐横波在t=0时刻的波形如图中的实线所示,t=0.02 s时刻的波形如图中虚线所示.若该波的周期T大于0.02 s,则该波的传播速度可能是()A.2 m/sB.3 m/sC.4 m/sD.5 m/s解析:由于该波的周期大于0.02s,则波沿传播方向传播的距离小于一个波长,即x8cm.若波向右传播,则x=2cm,v=xt=0.020.02m/s=1m/s;若波向左传播,则x=6cm,v=xt=0.060.02m/s=3m/s.故选B.答案:B6.打磨某剖面如图所示的宝石时,必须将OP、OQ边与轴线的夹角切磨在12,光线一定在OP边发生全反射B.若2,光线会从OQ边射出C.若1,光线会从OP边射出D.若2,则光线在OP上不发生全反射,选项A、B错误.答案:D7.某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到图甲所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如图乙所示,他改变的实验条件可能是() A.减小光源到单缝的距离B.减小双缝之间的距离C.减小双缝到光屏之间的距离D.换用频率更高的单色光源解析:比较甲、乙两图,条纹间隔距离变大,根据x=ld可判断,减小双缝间距离,增大双缝到光屏间距离或换用频率低的单色光,均能使x增大,选项B正确.答案:B8.一位游客在千岛湖边欲乘坐游船,当日风浪较大,游船上下浮动.可把游船的浮动简化成竖直方向的简谐运动,振幅为20 cm,周期为3.0 s.当船上升到最高点时,甲板刚好与码头地面平齐.地面与甲板的高度差不超过10 cm时,游客能舒服地登船.在一个周期内,游客能舒服登船的时间是()A.0.5 sB.0.75 sC.1.0 sD.1.5 s解析:游船浮动可简化成竖直方向的简谐运动,根据题意,当船的位移满足x=AsinA2=10cm时乘客可以舒服登船,解得566,而=2Tt,所以512Tt112T,乘客舒服登船时间为t=512T-112T=13T=1.0s,本题只有选项C正确.答案:C9.一列简谐横波沿直线传播.以波源O由平衡位置开始振动为计时零点,质点A的振动图像如图所示,已知O、A的平衡位置相距0.9 m.以下判断正确的是()A.波长为1.2 mB.波源起振方向沿y轴正方向C.波速大小为0.4 m/sD.质点A的动能在t=4 s时最大解析:由振动图像知,波从波源传到A质点经历时间为3s,波速为v=xt=0.93m/s=0.3m/s,选项C错误.由于周期T=4s,所以波长=vT=1.2m,选项A正确.由振动图像知,质点A起振方向沿y轴正方向,故波源起振方向沿y轴正方向,选项B正确.t=4s时,质点A振动到最高点,此时速度为零,则动能为零,选项D错误.答案:AB10.图甲为一列简谐横波在t=2 s时的波形,图乙为媒质中平衡位置在x=1.5 m处的质点的振动图像,P是平衡位置为x=2 m的质点.下列说法正确的是()A.波速为0.5 m/sB.波的传播方向向右C.02 s时间内,P运动的路程为8 cmD.02 s时间内,P向y轴正方向运动解析:由图像可知,波长=2m,周期T=4s,所以波速 v=T=24m/s=0.5m/s,A项正确;x=1.5m处的质点在t=2s时正经过平衡位置沿y轴负方向运动,由波的传播方向与质点振动方向间的关系可知波的传播方向向左,B项错误;在02s时间内,质点P沿y轴负方向运动T2,从波峰位置到了波谷位置,路程为8cm,C项正确,D项错误.答案:AC二、填空题(本题包含2小题,共20分)11.(10分)在做“用单摆测定重力加速度”的实验时,用摆长l和周期T计算重力加速度的公式是g=42lT2.(1)如果已知摆球直径为2.00 cm,让刻度尺的零点对准摆线的悬点,摆线竖直下垂,如图甲所示,那么单摆摆长是m,如果测定了40次全振动的时间如图乙中停表所示,那么停表读数是s.单摆的摆动周期是s.(2)如果测得的g值偏小,可能的原因是(填写代号).A.测摆长时,忘记了摆球的半径B.摆线上端悬点未固定,振动中出现松动,使摆线长度增加了C.开始计时时,秒表过早按下D.实验中误将39次全振动次数记为40次(3)某同学在实验中,测量6种不同摆长情况下单摆的振动周期,记录表格如下.l/m0.40.50.80.91.01.2T/s1.261.421.791.902.002.20T2/s2 1.592.023.203.614.004.84以l为横坐标、T2为纵坐标,作出T2-l图线,并利用此图线求重力加速度g.解析:(1)刻度尺的零点对准摆线的悬点,故单摆的摆长 l=88.50-2.002cm=87.50cm=0.8750m秒表的读数t=(60+15.2)s=75.2s单摆的周期T=tn=1.88s.(2)由公式g=42lT2可知,g偏小的原因可能是测量摆长l时,测量值比真实值偏小或测量周期偏大,故选项A、B、C正确.(3)由单摆周期公式可得T2=42lg,所以T2-l图线是过坐标原点的一条直线,直线斜率是k=42g,g=42k.在图线上取较远的两点(l1,T12),(l2,T22),则k=T22-T12l2-l1,所以g=42(l2-l1)T22-T12.作出图像如图所示,由直线上的点(0.4,1.59)和(1.0,4.00)可求出k=4.00-1.591.0-0.4=4,g=42k=43.1424m/s2=9.86m/s2.答案:(1)0.875 075.21.88(2)ABC(3)图见解析9.86 m/s212.(10分)现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长.(1)本实验的实验步骤有:取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;按合理顺序在光具座上放置各光学元件,使单缝与双缝的间距为510 cm,使单缝与双缝相互平行,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;用刻度尺测量双缝到屏的距离;用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离.(2)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图甲所示.然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,记下此时图乙中手轮上的示数mm,求得相邻亮纹的间距x为mm.(3)已知双缝间距d为2.010-4 m,测得双缝到屏的距离l为0.700 m,由计算公式=,求得所测红光波长为m.解析:本题重点考查了实验操作过程、条纹间距与波长等数据的处理问题,这些也都是历届高考考查的热点问题.(2)甲图的读数为2.320mm,乙图的读数为13.870mm,x=13.870-2.3206-1mm=2.310mm.(3)由x=ld可得=dlx=2.010-40.7002.31010-3m=6.610-7m.答案:(2)13.8702.310(3)dlx6.610-7三、计算题(本题包含4小题,共40分.计算题必须要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)13.(8分)如图所示,甲、乙两船相距40 m,一列水波在水面上从左向右传播,当某时刻甲船位于波峰时乙船恰位于波谷,且峰、谷间的高度差为0.4 m.若波速为4 m/s,通过计算回答:(1)9 s后甲处于上升还是下降状态?(2)9 s内甲上下运动了多少路程?解析:(1)由题图可知,两船员之间相距212=40m,=16m由v=T得T=v=164s=4s因为9s=214T所以9s时甲船向下运动.(2)由题意知,船振动的振幅A=0.2m甲船在9s内走过的路程s=9A=1.8m.答案:(1)下降状态(2)1.8 m14.(10分)湖面上一点O上下振动,振幅为0.2 m,以O点为圆心形成圆形水波,如图所示,A、B、O三点在一条直线上,OA间距离为4.0 m,OB间距离为2.4 m.某时刻O点处在波峰位置,观察发现2 s后此波峰传到A点,此时O点正通过平衡位置向下运动,OA间还有一个波峰.将水波近似为简谐波.(1)求此水波的传播速度、周期和波长; (2)以O点处在波峰位置为0时刻,某同学打算根据OB间距离与波长的关系确定B点在0时刻的振动情况,画出B点的振动图像.你认为该同学的思路是否可行?若可行,画出B点的振动图像;若不可行,请给出正确思路并画出B点的振动图像.解析:(1)v=x1t=2m/st=54T,T=1.6s=vT=3.2m.(2)可行振动图像如图.答案:(1)2 m/s1.6 s3.2 m(2)见解析15.(10分)如图所示为某直角三棱镜的横截面,A=30,一单色光甲水平向右垂直AB边射入棱镜,光线刚好不能从BC面射出,而是从AC面射出(不考虑棱镜内部经AC面反射的光线).已知光在真空中的传播速度为c.(1)求甲光从AC面射出时的折射角的正弦sin ;(2)若将上述甲光改为在棱镜中的传播速度v=43c9的单色光乙,其他条件不变,求乙光从AC面射出时的折射角的正弦sin .解析:(1)由题意可知,甲光从AB边垂直射入,恰好在BC面发生全反射,最后从AC面射出,光路如图所示,设临界角为C0,有sinC0=1n由几何关系有C0=1=2=60,=30则n=1sinC0=233由折射定律有n=sinsin解得sin=33.(2)棱镜对乙光的折射率为n=cv=334由于nn,乙光仍不从BC面射出,乙光在棱镜中的光路和甲光相同,有n=sinsin解得sin=338.答案:(1)33(2)33816.(12分)如图,玻璃球冠的折射率为3,其底面镀银,底面的半径是球半径的32;在过球心O且垂直于底面的平面(纸面)内,有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点,该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点.求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角.解析:设球半径为R,球冠底面中心为O,连接OO,则OOAB.令OAO=,有cos=OAOA=32RR即=30由题意MAAB所以OAM=60设图中N点为光线在球冠内底面