新人教版高中物理选修34模块综合试题及答案2.docx

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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间的夹角为α，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na＞nb，又n＝

，故va＜nb；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）＜　a　

2*（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λ，频率为f，则

f＝

，v＝

，联立得f＝

从波形图上读出波长λ＝4×10－7m，

代入数据解得f＝5×1014Hz*

答案：

5×1014Hz

3*（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：

①减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离将________；

②增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离将________；

③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质点的振动图象如图丙所示*两列波的波速都为20cm/s*P质点与B质点相距40cm，P质点与C质点相距50cm，两列波在P质点相遇，则P质点振幅为（　　）

A*70cm　　　　　　　B*50cm

C*35cmD*10cm

解析：

（1）由Δx＝

可知，当d减小，Δx将增大；当l增大时，Δx增大；当把绿光换为红光时，λ增长，Δx增大*

（2）波1和2的周期均为1s，它们的波长为：

λ1＝λ2＝vT＝20cm*由于BP＝2λ，CP＝2*5λ*t＝0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；t＝0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70cm，A正确*

答案：

（1）①增大　②增大　③增大　

（2）A

4*（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β＝30°，α＝60°，

所以CD＝Rsinα＝

R*

答案：

R

5*（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*某次有感地震中观察到静止的振子开始振动4*0s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10km和5*0km，频率为1*0Hz*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

vP＝fλP①

vS＝fλS②

式中，f为地震波的频率，λP和λS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

x＝vPt③

x＝vS（t＋Δt）④

式中，Δt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①②③④式得：

x＝

代入数据得x＝40km*

答案：

40km

6*（8分）机械横波某时刻的波形图如图6所示，波沿x轴正方向传播，质点p的坐标x＝0*32m*从此时刻开始计时*

（1）若每间隔最小时间0*4s重复出现波形图，求波速*

（2）若p点经0*4s第一次达到正向最大位移，求波速*

（3）若p点经0*4s到达平衡位置，求波速*

解析：

（1）依题意，周期T＝0*4s，波速v＝

＝

m/s

＝2m/s*

（2）波沿x轴正方向传播，Δx＝0*32m－0*2m＝0*12m*p点恰好第一次达到正向最大位移*波速v＝

＝

m/s＝0*3m/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Δx＝0*32m，由周期性可知波传播的可能距离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）2m/s　

（2）0*3m/s

（3）（0*8＋n）m/s（n＝0,1,2,3，…）

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Δt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T＝2t0；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T＝2π

可知，周期变大；当小球直径变大时，挡光时间增加，即Δt

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24h发电，且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1100km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R＝6400km）

（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）D

9*（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β＝________；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2s，t＝0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xa＝2*5m，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＝θ，由sinθ＝

得θ＝30°，由n＝

，得β＝60°设红光从球面射出时的出射角为β′

sinβ＝n蓝sin30°，sinβ′＝n红sin30°

由于n蓝＞n红，故β′＜β，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T＝2s，λ＝4m，

所以v＝

＝2m/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Δt＝

＝

s＝0*25s*

答案：

（1）C　

（2）60°　偏右　（3）2　0*25

10*（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f＝2000Hz，发射器与接收器的距离为x＝1*30m，求管内液体中的声速*（已知所测声速应在1300～1600m/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Δt＝

①

其中T＝

②

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＝（Δt）（2n＋1*6），其中n＝0,1,2…③

液体中的声速为v＝

④

联立①②③④式，代入已知条件并考虑到所测声速应在1300～1600m/s之间，得v＝1*4×103m/s*

答案：

1*4×103m/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*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sini＝sin60°＝

＞

，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：

2r

12*（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*3m/s，P点的横坐标为96cm，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24cm，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

t＝

＝

s＝2*4s*

（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

t′＝

s＝3*0s*

（3）由波形图知，振幅A＝10cm，T＝

＝0*8s，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*4s　沿y轴负方向　

（2）3*0s　（3）见解析图