2020-2021学年高二物理教科版选修3-4模块综合检测卷1-Word版含解析.docx

综合检测卷
(时间：90分钟　满分：100分)
一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共40分，全部选对的得4分，选对但不全的得2分)
1．下列有关物理学史，不符合事实的是(　　)
A．麦克斯韦建立了电磁场理论并预言了电磁波的存在
B．伽利略认为，力学规律在任何惯性系中都是相同的
C．赫兹首先捕获到了电磁波
D．牛顿发觉了单摆周期公式
答案　D
解析　依据物理学史可知，惠更斯首先确定了单摆的周期公式，选项D错误．
2．弹簧振子做简谐运动时，以下说法正确的是(　　)
A．振子通过平衡位置时，回复力肯定为零
B．振子做减速运动，加速度却在增大
C．振子向平衡位置运动时，加速度方向与速度方向相反
D．振子远离平衡位置运动时，加速度方向与速度方向相反
答案　ABD
解析　依据回复力的计算公式：F＝－kx，x＝0，则F＝0，选项A正确；振子做减速运动时，速度减小，加速度增大，选项B正确；振子向平衡位置运动时，速度指向平衡位置，加速度指向平衡位置，方向相同，选项C错误；振子远离平衡位置运动时，速度指向最大位移，加速度指向平衡位置，方向相反，选项D正确．
3．关于机械振动和机械波，下列说法正确的是(　　)
A．单摆做简谐运动的周期，随振幅增大而增大
B．物体做受迫振动的频率与物体的固有频率无关
C．机械波在传播过程中，质点的振动速度和波速肯定相同
D．简谐横波的波峰与波谷在振动方向上的距离肯定是质点振幅的两倍
答案　BD
解析　单摆做简谐运动的周期与振幅无关，选项A错误；物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关，选项B正确；机械波在传播过程中，质点的振动速度与波的传播速度无关，选项C错误；依据波的特点可知，选项D正确．
4．下列有关光现象的说法中正确的是(　　)
A．同种介质中，光波长越短，传播速度越大
B．薄膜干涉条纹可以看作是等厚线
C．眼睛直接观看全息照片可以看到立体图像
D．宇航员驾驶一艘接近光速的宇宙飞船飞行时，他不能感知自身质量的增大
答案　BD
解析　同种介质中，光的波长越短，频率越大，介质对光的折射率越大，光的传播速度越小，选项A错误；对于同一条薄膜干涉条纹来说，从薄膜前后表面反射光的路程差是相同的，对应的薄膜厚度相同，选项B正确；全息照片要用激光才能观看，选项C错误；对于宇航员来说，他感觉不到自身质量的增大，选项D正确．
5．以下说法正确的是(　　)
A．光的偏振现象说明光是横波
B．电磁波是电子运动产生的
C．地面上静止的人观看一条沿自身长度方向高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小
D．激光具有单色性好、方向性强、亮度高等特点，是进行全息照相的抱负光源
答案　ACD
解析　只有横波才有偏振，纵波没有偏振，选项A正确；电磁波是周期性变化的电磁场产生的，选项B错误；依据尺缩效应可知，选项C正确；依据激光的特点和应用可知，选项D正确．
6．如图1所示，a、b两束不同的单色光平行地从空气射入水中，发生折射，α>β，则下述结论正确的是(　　)

图1
A．水对光束a的折射率较小
B．光束b在水中的速度较小
C．光束a的频率较大
D．若从水中射向空气，光束a的临界角比光束b的临界角大
答案　ABD
解析　由折射定律n＝可得，水对b光的折射率较大，光束b的频率较大，光在水中的传播速度为：v＝，可得光束b在水中的传播速度较小，依据临界角公式sin C＝可得光束a的临界角较大．
7．如图2所示为演示简谐振动的沙摆，已知摆长为l，沙筒的质量为m，沙子的质量为M，M≫m，沙子渐渐下漏的过程中，摆的周期为(　　)

图2
A．周期不变 B．先变大后变小
C．先变小后变大 D．渐渐变大
答案　B
解析　在沙摆摇摆、沙子渐渐下漏的过程中，摆的重心渐渐下降，即摆长渐渐变大，当沙子下漏到肯定程度后，摆的重心又重新上移，即摆长变小，由周期公式可知，沙摆的周期先变大后变小，故选B.
8．(2022·山东·38(1))一列简谐横波沿直线传播．以波源O由平衡位置开头振动为计时零点，质点A的振动图像如图3所示，已知O、A的平衡位置相距0.9 m，以下推断正确的是(　　)

图3
A．波长为1.2 m
B．波源起振方向沿y轴正方向
C．波速大小为0.4 m/s
D．质点A的动能在t＝4 s时最大
答案　AB
9．如图4所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点，已知入射方向与边AB的夹角为θ＝30°，E、F分别为边AB、BC的中点，则(　　)

图4
A．该棱镜的折射率为
B．光在F点发生全反射
C．光从空气进入棱镜，波长变小
D．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行
答案　AC
解析　在E点作出法线可知入射角为60°，折射角为30°，光在AB边发生折射可得棱镜的折射率为：n＝＝，选项A正确；由临界角计算公式sin C＝＝，由几何学问可得，光射到BC边上的入射角为30°，入射角小于临界角，不会发生全反射，选项B错误；由公式λ介＝可知，选项C正确；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到E点的光束平行，选项D错误．
10．如图5甲所示为一列简谐横波在t＝20 s时的波形图，如图乙所示是这列波中P点的振动图像，那么该波的传播速度和传播方向是(　　)

图5
A．v＝25 m/s，向左传播
B．v＝50 m/s，向左传播
C．v＝25 m/s，向右传播
D．v＝50 m/s，向右传播
答案　B
解析　从题图乙看出质点振动的周期为：T＝2 s，从题图甲看出波的波长为：λ＝100 m，波传播的速度为：v＝＝ m/s＝50 m/s.t＝20 s时质点P的振动状况与t＝0 s时的振动状况相同，质点P的位移为零，速度方向向上，从题图甲可以得出，质点P在20 s时的速度方向向上，波向左传播，选项B正确．
二、试验题(本大题共2小题，共20分)
11．(10分)某同学在做“用单摆测重力加速度”的试验中，先测得摆线长为101.00 cm，摆球直径为2.00 cm，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为101.5 s．则：
(1)他测得的重力加速度g＝________ m/s2；
(2)他测得的g值偏小，可能的缘由是________．(填选项前面的字母)
A．测摆线长时摆线拉得过紧
B．摆线上端未坚固地系于悬点，振动中消灭松动，使摆线长度增加了
C．开头计时，秒表过迟按下
D．试验中误将49.5次全振动数为50次
答案　(1)9.76　(2)B
解析　(1)单摆的摆长为：l＝l线＋＝1.02 m，单摆运动的周期为：T＝＝ s＝2.03 s，依据单摆的周期公式得：T＝2π，代入数据解得重力加速度为：g≈9.76 m/s2.
(2)由单摆的周期公式得：T＝2π，解得重力加速度为：g＝＝，测得的g值偏小，可能是n、l测量偏小，也可能是t测量偏大造成的，选项B正确．
12．(10分)某学校开展争辩性学习，某争辩小

图6
组的同学依据所学的光学学问，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图6所示．在一个圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF，在半径OA上垂直盘面插下两枚大头针P1、P2，并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观看P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好拦住P1、P2的像，同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要依据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：
(1)若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为________．
(2)图中P3、P4两位置________所对应的折射率的值大？
(3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应为________．
答案　(1)　(2)P4　(3)1
解析　(1)依据折射定律n＝，题中θ1＝60°，θ2＝∠AOF＝30°，所以n＝＝.
(2)图中P4对应的入射角大于P3所对应的入射角，所以P4对应的折射率大．
(3)因A、O、K在一条直线上，入射角等于折射角，所以K处对应的折射率应为1.
三、计算题(本大题共4小题，共40分．要有必要的文字说明或解题步骤，有数值计算的要注明单位)
13．(8分)渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位．已知某超声波频率为1.0×105 Hz，某时刻该超声波在水中传播的波的图像如图7所示．

图7
(1)从该时刻开头计时，画出x＝7.5×10－3 m处质点做简谐运动的振动图像．(至少画出一个周期)
(2)现测得超声波信号从渔船到鱼群来回一次所用时间为4 s，求鱼群与渔船间的距离．(忽视船和鱼群的运动)
答案　(1)见解析图　(2)3 000 m
解析　(1)该波的周期为T＝＝1.0×10－5 s，由波的图像知，此时x＝7.5×10－3 m处的质点位于负的最大位移处，所以，从该时刻开头计时，该质点的振动图像如图所示．

(2)由波形图读出波长λ＝15×10－3 m
由波速公式得
v＝λf①
鱼群与渔船的距离为x＝vt②
联立①②式，代入数据得x＝3 000 m
14．(10分)如图8所示，一光束包含两种不同频率的单色光，从空气射向两面平行玻璃砖的上表面，玻璃砖下表面有反射层，光束经两次折射和一次反射后，从玻璃砖上表面分为a、b两束单色光射出．下列说法正确的是(　　)

图8
A．a光的频率小于b光的频率
B．用同一装置进行双缝干涉试验，a光的条纹间距小于b光的条纹间距
C．出射光束a、b肯定相互平行
D．a、b两色光从同种玻璃射向空气时，a光发生全反射的临界角大
(2)一列简谐横波沿x轴传播，P为x＝1 m处的质点，振动传到P点开头计时，P点的振动图像如图9甲所示，图乙为t＝0.6 s时的波的图像．求：

图9
①该简谐横波的传播方向及波源的初始振动方向；
②波的传播速度．
答案　(1)BC　(2)①波沿x轴负方向传播　波源初始振动方向沿y轴负方向　②10 m/s
解析　(2)②由波的图像乙知λ＝4 m
由振动图像甲知T＝0.4 s
所以v＝＝10 m/s
15．(11分)(1)如图10所示，在某一均匀介质中，A、B是振动状况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为x＝0.1sin(20πt) 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.

图10
①求简谐横波的波长．
②P点是振动________(填“加强”或“减弱”)点．
(2)如图11所示，ABCD是始终角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入．已知棱镜的折射率n＝，AB＝BC＝8 cm，OA＝2 cm，∠OAB＝60°.

图11
①求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向．
②第一次的出射点距C________cm.
答案　(1)①1 m　②加强　(2)①见解析　②
解析　(1)①设简谐波的波速为v，波长为λ，周期为T，由题意知
T＝0.1 s
由波速公式v＝
代入数据得λ＝1 m
②P点距离两波源的路程差为PB－PA＝1 m＝λ，故P点是振动加强点．
(2)①设发生全反射的临界角为C，由折射定律得
sin C＝
代入数据得C＝45°

光路图如图所示，由几何关系可知光线在AB边和BC边的入射角均为60°，均发生全反射．设光线在CD边的入射角为α，折射角为β，由几何关系得α＝30°，小于临界角，光线第一次射出棱镜是在CD边，由折射定律得
n＝
代入数据得β＝45°
②设光线与AB边、BC边和CD边的交点分别为E、F、G
由几何关系，得CF＝AE＝
CG＝CF·tan α
两式联立，解得CG＝ cm
即第一次的出射点距C cm
16．(11分)(1)关于简谐运动与机械波的下列说法中，正确的是(　　)
A．同一单摆，在月球表面简谐振动的周期大于在地球表面简谐振动的周期
B．受迫振动的振幅与它的振动频率无关
C．在同一种介质中，不同频率的机械波的传播速度不同
D．在波的传播过程中，质点的振动方向总是与波的传播方向垂直
(2)如图12所示，

图12
一截面为直角三角形的玻璃棱镜ABC，∠A＝30°，一条光线以45°的入射角从AC边上的D点射入棱镜，光线垂直BC边射出．求玻璃的折射率，画出光在玻璃棱镜中的传播路线．
答案　(1)AB　(2)见解析
解析　(1)月球表面的重力加速度比地球表面的小，所以同一单摆在月球表面简谐振动的周期比地球表面的大；受迫振动的振幅与其振动频率无关；介质中的波速只由介质打算；纵波中质点的振动方向与波的传播方向相同．选项C、D错误，A、B正确．
(2)由题意可作出光由AC面射入，从BC面射出的传播路线如图所示

由几何关系可知，光线进入AC面的折射角为30°
AB面的入射角为60°
对光在AC面的折射，由折射定律可知n＝＝
sin C＝
则临界角为C＝45°
因此，AB面无光线射出．