(浙江新高考专用版)2019-2020学年高中物理 模块综合试卷(一)教案 新人教版选修3-4

模块综合试卷(一)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1．(多选)(2018·“超级全能生”联考)下列选项关于高中物理教材上插图(如图1所示)的说明正确的是( )图1A．图甲中弯曲的有机玻璃棒能导光说明有机玻璃的折射率小于周围空气的折射率B．图乙中电子表的液晶显示用到了偏振光C．图丙中全息照片的拍摄利用了光的干涉原理D．图丁中的彩色条纹是白光的双缝干涉条纹答案BCD解析根据全反射条件，有机玻璃应为光密介质，折射率大于空气，选项A错误；电子表的液晶显示利用了光的偏振原理，选项B正确；全息照相利用了光的干涉，选项C正确；亮条纹间距几乎相等，是白光的双缝干涉图样，选项D正确．2.(多选)(2018·金华一中上学期高二第二次段考)如图2所示，下列一些现象或理论，说法正确的是( )图2A．介质的折射率越大，光在其中传播的速度也越大B．光从空气射入玻璃的入射角越大，光线的偏折角度就越大C．火车鸣笛进站时，站台上的乘客听到的声音频率比实际频率要高D．图中一正一倒的“高”字分别是光经过竖直的玻璃砖折射与全反射产生的答案 BCD解析 根据n ＝c v 可知，介质的折射率越大，光在其中传播的速度越小，故A 错误；光从空气射入玻璃，折射率一定，入射角越大，则光线的偏折角度越大，故B 正确；根据多普勒效应可知，当波源和观察者间距变小，观察者接收到的频率一定比波源频率高，故C 正确；光线经过竖直的玻璃砖折射与全反射可形成如题图所示的图象，故D 正确．3.(多选)(2018·温州“十五校联合体”高二第一学期期末)如图3所示为实验室中一单摆的共振曲线，由共振曲线可知( )图3A ．则该单摆的摆长约为1mB ．共振时单摆的振幅为12cmC ．若增大摆球的质量，则单摆的固有频率将增大D ．若增大摆球的质量，则单摆的固有频率将减小答案 AB4．(2018·诸暨牌头中学高二上学期期中)某一物体在某行星表面所受重力是在地球表面时的16倍，在地球上走得很准的摆钟搬到该行星上，分针走一圈所用时间实际是( )A ．15minB ．30minC ．3hD ．4h答案 A解析 由题意可知，该行星的重力加速度g ′＝16g ，根据单摆的周期公式T ＝2πl g可知，该行星上单摆的周期是地球上周期的14，所以此钟的分针走一圈所经历的时间实际上是地球上分针走一圈所经历时间的14，即为14h ＝15 min ，故选A. 5．(多选)(2017·绍兴稽阳联考)图4甲为一列简谐横波在t ＝2s 时的波形图，图乙为介质中平衡位置在x ＝0.5m 处的质点的振动图象，P 是平衡位置为x ＝1m 的质点．下列说法正确的是( )图4A ．波速为0.5m/sB ．波的传播方向沿x 轴负方向C ．0～2s 时间内，P 运动的路程为8cmD ．当t ＝7s 时，P 恰好经平衡位置向＋y 方向运动答案 AC解析 从题图中可得波长λ＝2 m ，周期T ＝4 s ，由公式v ＝λT，得v ＝0.5 m/s ，选项A 正确；t ＝2 s 时，x ＝0.5 m 处的质点向下运动，故波的传播方向沿x 轴正方向，选项B 错误；0～2 s 时间内，经过半个周期，P 运动的路程为2A ＝8 cm ，选项C 正确；当t ＝7 s 时，P 恰好经平衡位置向－y 方向运动，选项D 错误．6.如图5所示，将半圆形玻璃砖放在竖直面内，它左方有较大的光屏P ，线光源S 可沿玻璃砖圆弧移动，它发出的光束总是射向圆心O .若S 从图中A 向B 处移动，在P 上先看到七色光带，以后各色光陆续消失．则此七色光带从上到下的排列顺序以及最早消失的光是( )图5A ．红光→紫光，红光B ．紫光→红光，红光C ．红光→紫光，紫光D ．紫光→红光，紫光答案 D解析 从红光到紫光频率逐渐增大，在玻璃中的折射率也逐渐增大，从玻璃中射出偏离原来的方向的角度便逐渐增大，因此从上到下的排列顺序为紫光→红光．因为紫光的临界角最小，所以最早消失的是紫光．故正确选项为D.7.(多选)(2018·温州新力量联盟高二第一学期期末)如图6所示，S 1、S 2是振动情况完全相同的两个机械波波源，振幅为A .a 、b 、c 三点分别位于S 1、S 2连线的中垂线上，且ab ＝bc .某时刻a 点是两列波的波峰相遇点，c 点是两列波的波谷相遇点．则( )图6A ．a 处质点的位移始终为2A ，c 处质点的位移始终为－2AB ．b 处质点的振幅为2AC ．如果两列波振幅不同，则相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强D ．这两列波形成的图样叫干涉图样答案 BD8．(多选)(2017·浙江4月选考)一列向右传播的简谐横波，当波传到x ＝2.0m 处的P 点时开始计时，该时刻波形如图7所示．t ＝0.9s 时观测到质点P 第三次到达波峰位置．下列说法正确的是( )图7A ．波速为0.5m/sB ．经1.4s 质点P 运动的路程为70cmC ．t ＝1.6s 时，x ＝4.5m 处的质点Q 第三次到达波谷D ．与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率一定为2.5Hz答案 BCD解析 根据同侧法可知，起振方向为竖直向上．P 点第三次到达波峰即(2＋14)T ＝0.9s ，T ＝0.4s ，所以波速v ＝λT＝5m/s ，所以A 选项错误.1.4s 相当于3.5个周期，每个周期路程为20cm ，所以B 正确．经过t ＝4.5－25s ＝0.5s ，波传到质点Q ，再经过2.75T 即1.1s 后Q 第三次到达波谷，选项C 正确．要发生干涉现象，另外一列波的频率一定与该波相同，即频率一定为2.5Hz ，选项D 正确．9．(多选)(2018·浙江名校协作体期末)两列简谐横波在同种介质中沿x 轴相向传播，如图8所示是两列波在t ＝0时的各自波形图．实线波A 向右传播，周期为T A .虚线波B 向左传播．已知实线波的振幅为10cm ，虚线波的振幅为5cm.则下列说法正确的是( )图8A ．虚线波B 遇到障碍物时更容易发生明显的衍射现象B ．实线波和虚线波的频率之比为2∶3C ．两列波在相遇区域内会发生干涉现象D ．t ＝T A 时，x ＝5m 处的质点的位移为10cm答案 AD解析 由题图可知，虚线波B 的波长大于实线波A 的波长，则虚线波B 遇到障碍物时更容易发生明显的衍射现象，选项A 正确；因λA ＝4 m ，λB ＝6 m ，且两列波的波速相同，根据f ＝v λ可知实线波和虚线波的频率之比为3∶2，选项B 错误；两列波的频率不同，则两列波相遇时不会发生干涉现象，选项C 错误；t ＝T A 时，两波均向前传播4 m ，此时x ＝5 m 处的质点由实线波引起的位移为10 cm ，由虚线波引起的位移为零，则此时此质点的位移为10 cm ，选项D 正确．10.(2018·湖州高二下学期期末)将某种透明材质的三棱镜置于水中，△ABC 为其截面，其中∠A ＝∠B ＝72°，一束由a 、b 单色光组成的复色光从水中以角度i 射入三棱镜再从三棱镜射出，光路如图9所示，则( )图9A ．该材质相对水是光密介质B ．单色光在该材质中传播速度小于在水中传播速度C ．增大入射角，AC 界面射出时a 光先消失D ．减小入射角，AC 界面射出时b 光先消失答案 C解析 由光路图可知，光线在水中的入射角小于在介质中的折射角，可知该材质相对水是光疏介质，选项A 错误；因水相对该材料是光密介质，则单色光在该材质中传播速度大于在水中传播速度，选项B 错误；a 光在界面AB 上的折射角大于b 光，可知a 光的折射率较大，根据sin C ＝1n可知，a 光的临界角较小，则增大入射角i ，AC 界面射出时a 光先消失，减小入射角i ，两单色光都不会消失，选项C 正确，D 错误．二、非选择题(本题共6小题，共60分)11．(6分)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图10甲所示．(1)以白炽灯为光源，对实验装置进行了调节并观察实验现象后，总结出以下几点，你认为正确的是________．A ．单缝和双缝必须平行放置B ．各元件的中心可以不在遮光筒的轴线上C ．双缝间距离越大呈现的干涉条纹越密D ．将滤光片移走则无干涉现象产生(2)当测量头中的分划板中心刻线第一次对齐A 条纹中心时，游标卡尺的示数如图丙所示，第二次分划板中心刻线对齐B 条纹中心时，游标卡尺的示数如图戊所示，已知双缝间距为0.5mm ，从双缝到屏的距离为1m ，则图戊中游标卡尺的示数为____________mm ，所测光波的波长为________m ．(保留三位有效数字)(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图己所示，则在这种情况下来测量干涉条纹的间距Δx 时，测量值________实际值．(填“大于”“小于”或“等于”)图10答案 (1)AC (2分) (2)16.7 (1分) 6.63×10－7 (1分) (3)大于 (2分)解析 (1)单缝和双缝必须平行放置才能观察到明显的干涉条纹．故A 正确；各元件的中心必须在遮光筒的轴线上，故B 错误；干涉条纹的间距公式为Δx ＝l dλ，那么双缝间距离越大，则干涉条纹间距越小，故C 正确；去掉滤光片，干涉现象不消失，光屏上出现彩色的干涉条纹，故D 错误．(2)题图丙中游标卡尺的主尺读数为11 mm ，游标尺读数为0.1×4 mm＝0.4 mm ，所以最终读数为11.4 mm.题图戊中游标卡尺的主尺读数为16 mm ，游标尺读数为0.1×7 mm＝0.7 mm ，所以最终读数为16.7 mm.相邻干涉条纹的中心间距为：Δx ＝16.7－11.44 mm ＝1.325 mm.根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝ldλ得：λ＝Δxdl＝1.325×10－3×0.5×10－31m≈6.63×10－7 m.(3)如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，条纹间距测量值Δx偏大，则波长测量值偏大．12．(8分)(2017·台州市选考科目教学质量评估)(1)在实验室进行“用双缝干涉测量光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、凸透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜(目镜)．如图11所示，其中M、N、P三个光学元件最合理的排列依次为________．图11A．滤光片、单缝、双缝B．双缝、滤光片、单缝C．单缝、双缝、滤光片D．滤光片、双缝、单缝(2)某同学在“插针法测定玻璃折射率”实验中按照如图12所示进行如下操作：图12①先在白纸上画出一条直线aa′代表两种介质的界面，过aa′上的O点画出界面的法线，并画一条线段AO作为入射光线；②把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的一条长边跟aa′对齐，用笔以玻璃砖的另一条长边为尺画直线bb′，作为另一界面；③在线段AO上间隔一定的距离，竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像被P2挡住．在观察的这一侧间隔一定距离，依次插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像和P3；④移去大头针和玻璃砖，连接P3、P4所在位置画直线，作为折射光线，其与玻璃砖下表面(界面)交于一点O′，过O′点画出界面的法线，然后用量角器分别测量出入射角θ1与折射角θ2.以上操作中存在严重错误的有________(填操作序号)．答案 (1)A (2)②④ (每空4分)解析 (1)为了获取单色的线光源，光源后面应放置滤光片、单缝，单缝形成的相干线光源经过双缝产生干涉现象，因此，M 、N 、P 三个光学元件依次为：滤光片、单缝、双缝，选项A 正确．(2)步骤②中不应以玻璃砖的长边为尺，画出玻璃砖的另一个界面bb ′，可用大头针标注位置；或用尺顶住玻璃砖长边，移去玻璃砖，然后画直线；步骤④中应以P 3、P 4的连线与bb ′的交点O ′和aa ′上的入射点O ，作出玻璃砖中的光线OO ′作为折射光线．13.(10分)如图13所示，一个立方体玻璃砖的边长为a ，折射率n ＝1.5，立方体中心有一个小气泡，为使从立方体外面各个方向都看不到小气泡，必须在每个面上都贴一张纸片，则每张纸片的最小面积为多少？图13答案 πa 25 解析 设纸片的最小半径为r ，玻璃砖的临界角为C ，如图所示，则(1分)sin C ＝1n ，r ＝a 2tan C ，(4分) 解得r ＝a 2n 2－1＝55a ，(2分) 则最小面积S ＝πr 2＝πa 25.(3分) 14．(10分)图14中的实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线．经0.2s 后，其波形如图中虚线所示．设该波的周期T 大于0.2s.图14(1)由图中读出波的振幅和波长；(2)如果波向右传播，波速是多大？波的周期是多大？答案 (1)10cm 0.24m (2)0.9m/s 415s 解析 (1)由题图可知，振幅A ＝10cm ，波长λ＝0.24m ；(4分)(2)波向右传播，传播距离为0.18m ，故波速为：v ＝Δx t ＝0.180.2m/s ＝0.9m/s.(2分) 波在一个周期内匀速平移一个波长，故34T ＝t .(2分) 故周期：T ＝43t ＝43×0.2s＝415s ．(2分) 15.(12分)一半圆柱形透明物体横截面如图15所示，底面AOB 镀银(图中粗线)，O 表示半圆截面的圆心，一束光线在横截面内从M 点入射，经过AB 面反射后从N 点射出．已知光线在M 点的入射角为30°，∠MOA ＝60°，∠NOB ＝30°.已知sin15°＝6－24.试求：图15(1)光线在M 点的折射角；(2)透明物体的折射率．(计算结果可用根式表示)答案 (1)15° (2)6＋22解析 (1)如图所示，透明物体内部的光路为折线MPN ，Q 、M 点相对于底面EF 对称，Q 、P 和N 三点共线．设在M 点处，光的入射角为i ，折射角为r ，∠OMQ ＝α，∠PNF ＝β.根据题意有α＝30°①(2分)由几何关系得，∠PNO ＝∠PQO ＝r ，于是β＋r ＝60°②(2分)由光的反射定律可推知α＋r ＝β③(2分)由①②③式得r ＝15°④(2分)(2)根据折射定律有sin i ＝n sin r ⑤(2分)由④⑤式得n ＝6＋22.(2分)16．(14分)如图16所示为一列简谐横波在t ＝0时刻的图象．此时质点P 的运动方向沿y 轴负方向，且当t ＝0.35s 时质点P 恰好从t ＝0时开始第2次到达y 轴正方向最大位移处．求：图16(1)该简谐横波的波速v 的大小和方向如何；(2)从t ＝0至t ＝1.2s ，质点Q 运动的路程L 是多少；(3)当t ＝1s 时，质点Q 相对于平衡位置的位移的大小是多少．答案 见解析解析 (1)此时质点P 的运动方向沿y 轴负方向，所以此波沿x 轴负方向传播，在t 1＝0到t 2＝0.35s 这段时间里，质点P 恰好第2次到达y 轴正方向最大位移处，则有(1＋34)T ＝0.35s ，(3分) 解得T ＝0.2s ，(1分)由题图可得简谐波的波长为λ＝0.4m ，(1分)则波速为：v ＝λT ＝0.40.2m/s ＝2m/s ；(1分) (2)从t ＝0至t ＝1.2s ，质点Q 恰经过了6个周期，由于振幅A ＝5cm ，(3分)所以质点Q 运动的路程为：L ＝4A ×6＝4×5×6cm＝120cm ＝1.2m ；(2分)(3)当t ＝1s ＝5T 时，质点Q 经过5个周期后恰好回到t ＝0时刻的位置，则相对于平衡位置的位移大小为x ＝2.5cm.(3分)。