新人教版高中物理选修34模块综合试题及答案2.docx

1、新人教版高中物理选修34模块综合试题及答案2高中物理选修3-4 模块综合试题 (时间60分钟，满分100分)1* (8分) (1)机械波和电磁波都能传递能量，其中电磁波的能量随波的频率的增大而_；波的传播及其速度与介质有一定的关系，在真空中机械波是_传播的，电磁波是_传播的(填“能”、“不能”或“不确定”)；在从空气进入水的过程中，机械波的传播速度将_，电磁波的传播速度将_* (填“增大”、“减小”或“不变”)(2)如图1所示复合光经过半圆形玻璃后分成a、b两束光，比较a、b两束光在玻璃砖中的传播速度va_vb；入射光线由AO转到BO，出射光线中_最先消失；若在该光消失时测得AO与BO间的夹角

2、为，则玻璃对该光的折射率为_* 解析：(1)电磁波的能量随波的频率的增大而增大；电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，而机械波不能在真空中传播；从空气进入水的过程中，机械波的传播速度增大，而电磁波的传播速度减小* (2)由折射率n知nanb，又n，故vanb；根据sinC可知，a光的临界角较小，当入射光线由AO转到BO时，出射光线中a最先消失* 玻璃对a光的折射率n* 答案：(1)增大不能能增大减小(2)a2* (8分)麦克斯韦在1865年发表的电磁场的动力学理论一文中揭示了电、磁现象与光的内在联系及统一性，即光是电磁波* 一单色光波在折射率为1* 5的介质中传播，某时刻电场横波图象如图2

3、所示，求该光波的频率* 解析：设光在介质中的传播速度为v，波长为，频率为f，则f，v，联立得f从波形图上读出波长4107 m，代入数据解得f51014 Hz* 答案：51014 Hz3* (8分)(1)如图3所示是双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏* 用绿光从左边照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹* 则：减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离将_；增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离将_；将绿光换为红光，干涉条纹间的距离将_* (填“增大”、“不变”或“减小”)(2)如图4甲所示，横波1沿BP方向传播，B质点的振动图象如图乙所示；横波2沿CP方向传播，C质点的振动

4、图象如图丙所示* 两列波的波速都为20 cm/s* P质点与B质点相距40 cm，P质点与C质点相距50 cm，两列波在P质点相遇，则P质点振幅为()A* 70 cmB* 50 cmC* 35 cm D* 10 cm解析：(1)由x可知，当d减小，x将增大；当l增大时，x增大；当把绿光换为红光时，增长，x增大* (2)波1和2的周期均为1 s，它们的波长为：12vT20 cm* 由于BP2，CP2* 5* t0时刻B质点的位移为0且向上振动，经过2* 5T波1传播到P质点并引起P质点振动T，此时其位移为0且振动方向向下；t0时刻C质点的位移为0且向下振动，经过2* 5T波2刚好传到P质点，P质

5、点的位移为0且振动方向也向下；所以两列波在P质点引起的振动是加强的，P质点振幅为两列波分别引起的振幅之和，为70 cm，A正确* 答案：(1)增大增大增大(2)A4* (8分)如图5所示是一个透明圆柱的横截面，其半径为R，折射率是，AB是一条直径* 今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体* 若一条入射光线经折射后恰经过B点，则这条入射光线到AB的距离是多少？解析：设光线P经折射后经过B点，光路如图所示* 根据折射定律n在OBC中，可得30，60，所以CDRsinR* 答案： R5* (8分)某实验室中悬挂着一弹簧振子和一单摆，弹簧振子的弹簧和小球(球中间有孔)都套在固定的光滑竖直杆上* 某次有感地

6、震中观察到静止的振子开始振动4* 0 s后，单摆才开始摆动* 此次地震中同一震源产生的地震纵波和横波的波长分别为10 km和5* 0 km，频率为1* 0 Hz* 假设该实验室恰好位于震源的正上方，求震源离实验室的距离* 解析：设地震纵波和横波的传播速度分别为vP和vS，则vPfP vSfS 式中，f为地震波的频率，P和S分别表示地震纵波和横波的波长* 设震源离实验室的距离为x，纵波从震源传播到实验室所需时间为t，则xvPt xvS(tt) 式中，t为摆B开始摆动的时刻与振子A开始振动的时刻之间的时间间隔* 由式得：x 代入数据得x40 km* 答案：40 km6* (8分)机械横波某时刻的波

7、形图如图6所示，波沿x轴正方向传播，质点p的坐标x0* 32 m* 从此时刻开始计时* (1)若每间隔最小时间0* 4 s重复出现波形图，求波速* (2)若p点经0* 4 s第一次达到正向最大位移，求波速* (3)若p点经0* 4 s到达平衡位置，求波速* 解析：(1)依题意，周期T0* 4 s，波速vm/s 2 m/s* (2)波沿x轴正方向传播，x0* 32 m0* 2 m0* 12 m* p点恰好第一次达到正向最大位移* 波速vm/s0* 3 m/s* (3)波沿x轴正方向传播，若p点恰好第一次到达平衡位置则x0* 32 m，由周期性可知波传播的可能距离x(0* 32n)m(n0,1,2

8、,3，)可能波速vm/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“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图7甲、乙所示* 测量方法正确的是_(选填“甲”或“乙”)* (2)实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，如图8甲所示* 光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t变化图线如图乙所示，则该单摆的振动周期为_* 若保

9、持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将_(填“变大”、“不变”或“变小”)，图乙中的t将_(填“变大”、“不变”或“变小”)* 解析：(1)小球应放在测脚下部位置，图乙正确* (2)小球摆动到最低点时，挡光使得光敏电阻阻值增大，从t1时刻开始，再经两次挡光完成一个周期，故T2t0；摆长为摆线加小球半径，若小球直径变大，则摆长增加，由周期公式T2可知，周期变大；当小球直径变大时，挡光时间增加，即t变大* 答案：(1)乙(2)2t0变大变大8* (8分)20世纪80年代初，科学家发明了硅太阳能电池* 如果在太空设立太阳能卫星电站，可24 h发电，且

10、不受昼夜气候的影响* 利用微波电能转换装置，将电能转换成微波向地面发送，太阳能卫星电站的最佳位置在离地1100 km的赤道上空，此时微波定向性最好* 飞机通过微波区不会发生意外，但微波对飞鸟是致命的* 可在地面站附近装上保护网或驱逐音响，不让飞鸟通过* (地球半径R6400 km)(1)太阳能电池将实现哪种转换_* A* 光能微波 B* 光能热能C* 光能电能 D* 电能微波(2)微波是_* A* 超声波 B* 次声波C* 电磁波 D* 机械波(3)飞机外壳对微波的哪种作用，使飞机安全无恙_* A* 反射 B* 吸收 C* 干涉 D* 衍射(4)微波对飞鸟是致命的，这是因为微波的_* A* 电

11、离作用 B* 穿透作用C* 生物电作用 D* 热效应解析：(1)太阳能电池实现光能与电能的转换，C对，A、B、D错* (2)微波是某一频率的电磁波，C对，A、B、D错* (3)飞机外壳可以反射微波，使飞机安全，A对，B、C、D错* (4)微波是频率很高的电磁波，在生物体内可引起热效应，由于太阳能卫星电站的功率很大，产生的热量足以将鸟热死* 答案：(1)C(2)C(3)A(4)D9* (9分) (1)下列说法中正确的是_* A* 水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由光的衍射造成的B* 根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的电场周围一定可以产生变化的磁场C* 狭义相对论认为：不论光源与观察者做

12、怎样的相对运动，光速都是一样的D* 在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，测量单摆周期应该从小球经过最大位移处开始计时，以减小实验误差 (2)如图9所示，一个半径为R的透明球体放置在水平面上，一束蓝光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出，最后射到水平面上的C点* 已知OA，该球体对蓝光的折射率为* 则它从球面射出时的出射角_；若换用一束红光同样从A点射向该球体，则它从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比，位置_(填“偏左”、“偏右”或“不变”)* (3)一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为2 s，t0时刻的波形如图10所示* 该列波的波速是_m/s；质点a平衡位置的坐标xa2* 5 m

13、，再经_s它第一次经过平衡位置向y轴正方向运动* 解析：(1)水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是薄膜干涉的结果，A错；均匀变化的电场周围产生的磁场是恒定的，B错；根据狭义相对论的光速不变原理知，C正确；对D项，为减小实验误差，测量单摆周期应从小球经过平衡位置处开始计时，D错* (2)设ABO，由sin得30，由n，得60设红光从球面射出时的出射角为sinn蓝sin30，sinn红sin30由于n蓝n红，故，所以红光从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比，位置偏右* (3)因为T2 s，4 m，所以v2 m/s质点a第一次经过平衡位置向y轴正方向运动所经过的时间ts0* 25 s*

14、答案：(1)C(2)60偏右(3)20* 2510* (8分)有一种示波器可以同时显示两列波形* 对于这两列波，显示屏上横向每格代表的时间间隔相同* 利用此种示波器可以测量液体中的声速，实验装置的一部分如图11所示：管内盛满液体，音频信号发生器所产生的脉冲信号由置于液体内的发射器发出，被接收器所接收* 图12所示为示波器的显示屏* 屏上所显示的上、下两列波形分别为发射信号与接收信号* 若已知发射的脉冲信号频率为f2000 Hz，发射器与接收器的距离为x1* 30 m，求管内液体中的声速* (已知所测声速应在13001600 m/s之间，结果保留两位有效数字)解析：设脉冲信号的周期为T，从显示的

15、波形可以看出，图12中横向每一分度(即两条长竖线间的距离)所表示的时间间隔为t 其中T 对比图12中上、下两列波形，可知信号在液体中从发射器传播到接收器所用的时间为t(t)(2n1* 6)，其中n0,1,2 液体中的声速为v 联立式，代入已知条件并考虑到所测声速应在13001600 m/s之间，得v1* 4103 m/s* 答案：1* 4103 m/s* 11* (10分)在桌面上有一个倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图13所示，有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合，已知玻璃的折射率为1

16、* 5，则光束在桌面上形成的光斑半径是多少？解析：当光线到达玻璃圆锥的侧面时，根据几何关系，相对于玻璃和空气的界面，入射角为60，因光线在玻璃中发生全反射的临界角的正弦值sinC，而sinisin60，故光线在侧面发生全反射，然后垂直射向另一侧面，并射出圆锥* 如图所示，由几何关系可知，ABC为等边三角形，ACD也为等边三角形，故光束在桌面上形成的光斑半径为2r* 答案：2r12* (10分)如图14所示，一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速大小为0* 3 m/s，P点的横坐标为96 cm，从图中状态开始计时，求： (1)经过多长时间，P质点开始振动，振动时方向如何？(2)经过多长时间，P质点

17、第一次到达波峰？(3)以P质点第一次到达波峰开始计时，作出P点的振动图象(至少画出1* 5个周期)解析：(1)开始计时时，这列波的最前端的质点坐标是24 cm，根据波的传播方向，可知这一点沿y轴负方向运动，因此在波前进方向的每一个质点开始振动的方向都是沿y轴负方向运动，故P点开始振动时的方向是沿y轴负方向，P质点开始振动的时间是ts2* 4 s* (2)波形移动法：质点P第一次到达波峰，即初始时刻这列波的波峰传到P点，因此所用的时间是ts3* 0 s* (3)由波形图知，振幅A10 cm，T0* 8 s，由P点自正向最大位移开始的振动图象如图所示* 答案：(1)2* 4 s沿y轴负方向(2)3* 0 s(3)见解析图