新人教版高中物理选修3-4 模块综合试题及答案2

1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 ，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 nan b，又 n ，故 van b；根据 sinC 可知， a 光的临界角sin1sin2 cv 1n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 .1sin(90° ) 1cos答案：(1)增大不能能增大减小(2)a1cos2 (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2一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 ，频率为 f，则f ，v ，联立得 fv cn cn从波形图上读出波长 4× 107 m，代入数据解得 f5×10 14 Hz.答案：5×10 14 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、S 2 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 cmB50 cmC35 cm D10 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ld时， 增 长， x 增大(2)波 1 和 2 的周期均 为 1 s，它们的波长为： 1 2vT20 cm.由于BP 2，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1230 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 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 ，3AB 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 sinsin 3在OBC 中， sinR sin2R·cos可得 30°， 60°，所以 CDRsin R.32答案： R325 (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 4.0 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4vPf P vSf S 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x vPt x vS(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 ft1S 1P代入数据得 x 40 km.答案：40 km6 (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 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 v m/s T 0.80.42 m/s.(2)波沿 x 轴正方向传播， x0.32 m0.2 m0.12 mp 点恰好第一次达到正向最大位移波速 v m/s0.3 m/s.xt 0.120.4(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(0.32 n)m(n0,1,2,3， )25可能波速 v m/s(0.8n) m/s(n0,1,2,3，)xt 0.32 0.82n0.4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”)6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 T2 t0；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 2 可知，周期变大；当小球直径变大时，挡光时间增加，即 tlg变大. 答案：(1)乙(2)2t 0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7(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，14一束蓝光从 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R2.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，3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，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