2019版物理人教版选修3-4训练：模块综合检测 .docx

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1、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,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分)1简谐运动属于下列哪一种运动()A.匀速运动B.匀变速运动C.非匀变速运动D.机械振动解析：以弹簧振子为例,振子是在平衡位置附近做往复运动,并且平衡位置处合力为零,加速度为零,速度最大。从平衡位置向最大位移处运动的过程中,由F=-kx可知,振子受力是变化的,因此加速度也是变化的,故选项A、B错误,选项C正确。简谐运动是最简单的机械振动,选项D正确。答案：CD2下列对

2、机械波传播速度公式v=f的理解,正确的是 ()A.v=f适用于一切波B.由v=f知,f增大,则波速v也增大C.v、f三个量中,对同一列波来说,在不同介质中传播时保持不变的只有fD.由v=f知,波长为4 m的声波传播速度是波长为2 m的声波传播速度的2倍解析：公式v=f适用于一切波,无论是机械波还是电磁波,选项A正确;波速仅由介质决定,与频率f和波长无关,所以选项B、D错;对同一列波,其频率由波源决定,与介质无关,故选项C正确。故正确选项为A、C。答案：AC3一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

3、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=Asin A2=10 cm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=1.0 s,本题只有选项C正确。答案：C4频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后,其光路如图所示。下列说法正确的是()A.单色光1的波长小于单色光2的波长B.在玻璃

4、中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度C.单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间D.单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角解析：本题考查光的频率、波长、波速以及在同种介质中折射率的大小关系。解答本题的关键在于明确不同频率的单色光在同种介质中的折射率、波速均不同。由题图可知,单色光1的折射率大于单色光2的折射率,可知f1f2,12,在同种介质中v10)。a点的振动规律如图所示。已知波速为v=10 m/s,在t=0.1 s时b的位移为0.05 m,则下列判断可能正确的是()A.波沿x轴正向传播,xb=0.5 mB.波沿x轴正向传播,xb=

5、1.5 mC.波沿x轴负向传播,xb=2.5 mD.波沿x轴负向传播,xb=3.5 m解析：若波沿x轴正向传播,在t=0.1 s时,质点a在平衡位置处,质点b在波峰处,a、b振动的平衡位置的距离x=34+n,所以xb=34+n,当n=0时,xb=1.5 m,故A项错误,B项正确;若波沿x轴负向传播,在t=0.1 s时,a在平衡位置,b在波峰处,a、b振动的平衡位置的距离x=14+n,所以,xb=14+n,当n=1时,xb=2.5 m,故C项正确,D项错误。答案：BC8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

6、,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.均匀变化的电场与其产生的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C错误;根据相对论时空观,时间与空间跟物质的运动状态有关,所以D正确。答案：AD9关于生活中

7、遇到的各种波,下列说法正确的是()A.电磁波可以传递信息,声波不能传递信息B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同解析：电磁波可以传递信息,声波也能传递信息,由此判断A项错误;手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波,B项正确;太阳光中的可见光的传播速度远大于医院“B超”中的超声波的传播速度,C项错误;遥控器发出的红外线波长大于医院“CT”中的X射线波长,故D项错误。答案：B10雷达是利用电磁波来测定物体的位置和速度的设备,它可以向一定方向发射不连续的电磁波,当遇到障碍物时要发生反

8、射。雷达在发射和接收电磁波时,在荧光屏上分别呈现出一个尖形波。某型号防空雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为510-4 s。现在雷达正在跟踪一个匀速移动的目标,某时刻在雷达监视屏上显示的雷达波形如图甲所示,30 s后在同一方向上监视屏显示的雷达波形如图乙所示。已知雷达监视屏上相邻刻线间表示的时间间隔为10-4 s,电磁波在空气中的传播速度为3108 m/s,则被监视目标的移动速度最接近()A.1 200 m/sB.900 m/sC.500 m/sD.300 m/s解析：题图甲时确定目标距雷达的距离为s1=12ct1=123108410-4 m=6104 m题图乙时确定目标距离雷达的距离为s2

9、=12ct2=123108310-4 m=4.5104 m目标的飞行速度为v=s1-s2t=6104-4.510430 m/s=500 m/s。答案：C二、填空题(本题包含2小题,共20分)11(8分)如图所示,“双棱镜干涉”实验装置,其中S为单色光源,A为一个顶角略小于180的等腰三角形棱镜,P为光屏。S位于棱镜对称轴上,屏与棱镜底边平行。调节光路,可在光屏上观察到干涉条纹。这是由于光源S发出的光经棱镜作用后,相当于在没有棱镜时,两个分别位于图S1和S2位置的相干光源所发出的光的叠加(S1和 S2的连线与棱镜底边平行)。已知S1和S2的位置可由其他实验方法确定,类比“双缝干涉测波长”的实验,

10、可以推测出若要利用“双棱镜干涉”测量光源S发出的单色光的波长,需要测量的物理量是、和。解析：“双棱镜干涉”实验与双缝干涉实验原理相同,只不过换了一种形式。答案：S1与S2间的距离S1(或S2)与光屏间的距离 干涉条纹间距 12(12分)如图所示,用某种透光物质制成的直角三棱镜ABC。在垂直AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2,在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像,调整视线方向,直到P1的像,再在观察的这一侧先后插入两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住,记下P3、P4的位置,移去大头针和三棱镜,过P3、P4作直线与AB面相交于D,量出该直线与AB面的夹角为45,

11、则该透光物质的折射率n=,并在图中正确地画出完整的光路图。解析：折射率的测定原理是依据折射定律n=sin 1sin 2,利用插针法将光在介质中的传播路线确定,从而测出相应的入射角1和折射角2,求解出n值。而插针法便是利用它挡住物体(大头针)的像,用P3挡住P1、P2的像是为了确定入射光线,用P4挡住P3和P1、P2的像是为了确定出射光线。由题给条件可画出如图所示的完整光路图,且1=45,2=30,所以n=sin 1sin 2=sin45sin30=2212=2。答案：被P2的像挡住P3和P1、P2的像2光路图见解析三、计算题(本题包含4小题,共40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的

12、演算步骤。只写出最后答案的不得分。有数值计算的题,答案中必须写明数值和单位)13(8分)几个登山运动员登上一座地图上没有标明高度的山峰。他们只带了一些轻质细绳子、钢卷尺、可当作停表用的手表,山顶上还有形状不规则的石子和矮树,他们知道地球半径为R0,海平面处的重力加速度为g0。请根据以上条件,为他们设计测量山峰海拔的方法。(1)写出操作步骤和直接测量的物理量(物理量用字母符号表示)。(2)推导出用以上直接测出的物理量表示山峰海拔的计算式(要求写出推导过程)。解析：(1)用细绳和石子做一个单摆悬挂在树上,用钢卷尺量出摆长l1,用手表测出摆动周期T1,改变摆长至l2,测出摆动周期T2。(2)据T=2

13、lg得T12=42l1gT22=42l2g-得山顶的重力加速度g=42(l1-l2)T12-T22。因为地面的重力加速度g0=GMR02,山顶的重力加速度g=GM(R0+h)2由上述两式可得h=R02g0(T12-T22)l1-l2-R0。答案：见解析14(10分)如图所示,在某一均匀介质中,A、B是振动情况完全相同的两个波源,其简谐运动表达式均为x=0.1sin(20t) m,介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4 m和5 m,两波源形成的简谐横波分别沿AP、BP方向传播,波速都是10 m/s。(1)求简谐横波的波长。 (2)P点的振动是加强还是减弱?解析：(1)设简谐波的波速为v,波长为

14、,周期为T,根据题意知=20,则T=2=0.1 s由波速、波长和周期的关系式得v=T则该简谐波的波长为=vT=1 m。(2)两波源的振动情况完全相同,AP间距恰好为4个波长,BP间距恰好为5个波长,P点到两波源的距离之差恰好是一个波长,是波长的整数倍,该点振动加强。答案：(1)1 m(2)加强15(10分)一列正弦横波在x轴上传播,a、b是x轴上相距sab=6 m的两质点,t=0时,b点正好振动到最高点,而a点恰好经过平衡位置向上运动,已知这列波的频率为25 Hz。(1)设a、b在x轴上的距离小于一个波长,求出该波的波速。(2)设a、b在x轴上的距离大于一个波长,试求出该波的波速,若波速为40

15、 m/s,求波的传播方向。解析：(1)因a、b在x轴上的距离小于一个波长,若波的传播方向从a到b,则a和b两质点应位于如图所示的a1和b1两位置。即sab=341=6 m,1=8 m,此时的波速v1=1f=200 m/s。若波的传播方向从b到a,则a和b两质点应分别位于图中a2和b1两位置。sab=142=6 m,2=24 m,此时的波速v2=2f=600 m/s。(2)因a、b在x轴上的距离大于一个波长,若波向右传播,a质点若位于图中a1的位置,则b质点可位于b2,b3,此时,sab=34右+n右=6 m(n=1,2,3,),右=244n+3 m。向右传播的波速v右=右f=6004n+3 m

16、/s(n=1,2,3,)。若波向左传播,a质点若位于图中a2的位置,则b质点可位于b2,b3,此时,sab=14左+n左=6 m,左=244n+1 m。向左传播的波速v左=左f=6004n+1 m/s(n=1,2,3,)。依题意,若波速为40 m/s时,设该波向左传播,应有6004n+1 m/s= 40 m/s,n=72,无整数解,故不可能向左。设波向右传播,有6004n+3 m/s=40 m/s,n=3,故可以判定当波速为40 m/s时,波传播的方向是由左向右,即由a到b。答案：(1)若波由a到b传播,v1=200 m/s若波由b到a传播,v2=600 m/s。(2)若波由a到b传播,v=6

17、004n+3 m/s(n=1,2,3,)若波由b到a传播,v=6004n+1 m/s(n=1,2,3,)若波速为40 m/s,波由a到b传播。16(12分)如图所示,一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体,O点为球心;下半部是半径为R、高为2R的圆柱体,圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入,该光线与OC之间的距离为0.6R。已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)。求该玻璃的折射率。解析：如图所示,根据光路的对称性和可逆性,与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行。这样,从半球面射入的折射光线,将从圆柱体底面中心C点反射。设光线在半球面的入射角为i,折射角为r。由折射定律有sin i=nsin r由正弦定理有sinr2R=sin(i-r)R由几何关系,入射点的法线与OC的夹角为i。由题设条件和几何关系有sin i=LR式中L是入射光线与OC的距离。由式和题给数据得sin r=6205由式和题给数据得n=2.051.43。答案：1.43