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

模块综合检测卷4

一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)
1．2001年10月，我国进行了第三次大熊猫普查，首次使用了全球卫星定位系统和卫星红外遥感技术，具体调查了珍稀大熊猫的种群、数量、栖息地周边状况等．红外遥感利用了红外线的(　　)
A．热效应 B．相干性
C．反射性能好 D．波长长、易衍射
2．一物体做受迫振动，驱动力的频率小于该物体的固有频率．当驱动力的频率渐渐增大到肯定数值的过程中，该物体的振幅可能(　　)
A．渐渐增大 B．渐渐减小
C．先渐渐增大，后渐渐减小 D．先渐渐减小，后渐渐增大
3．下列有关光现象的说法正确的是(　　)
A．在光的双缝干涉试验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距肯定变大
B．以相同入射角从水中射向空气，紫光能发生全反射，红光也肯定能发生全反射
C．光照射到一个半径很小的圆板后，在圆板的阴影中心消灭亮斑
D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度
4．在一个LC振荡电路中，线圈的自感系数为L，电容器电容为C，从电容器上电压达到最大值Um开头计时，则有(　　)
A．至少经过π，磁场能达到最大
B．至少经过π，磁场能达到最大
C．在π时间内，电路中的平均电流是
D．在π时间内，电容器放电量为CUm
5．某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x＝Asint，则质点(　　)
A．第1 s末与第3 s末的位移相同
B．第1 s末与第3s末的速度相同
C．3 s末至5 s末的位移方向都相同
D．3 s至5 s末的速度方向都相同
6．一列简谐横波某时刻的波形如图1中的实线所示，经过0.5 s后的波形又如图中的虚线所示．已知波的周期为T，且0.25 s<T<0.5 s，则(　　)

图1
A．当波向＋x方向传播时，波速等于10 m/s
B．不论波向x轴哪一方向传播，在这0.5 s内，x＝1 m处的质点M通过的路程都相等
C．当波沿＋x方向传播时，x＝1 m处的质点M和x＝2.5 m处的质点N在这0.5 s内通过的路程不相等
D．当波向－x方向传播时，经过0.1 s时，质点M的位移肯定为零
7．已知平面简谐波在x轴上传播，原点O的振动图线如图2甲所示，在t时刻的波形图线如图乙所示．则t′＝t＋0.5 s时刻的波形图线可能是图A、B、C、D中的(　　)

图2

8．同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播，某时刻的波形曲线如图3所示，以下说法正确的是(　　)

图3
A．声波在水中波长较大，b是水中声波的波形曲线
B．声波在空气中波长较大，b是空气中声波的波形曲线
C．水中质点振动频率较高，a是水中声波的波形曲线
D．空气中质点振动频率较高，a是空气中声波的波形曲线
9．如图4所示，表示两列同频率相干水波在t＝0时刻的叠加状况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷．已知两列波的振幅均为2 cm，波速为2 m/s，波长0.4 m，E点是B、D连线和A、C连线的交点，下列说法正确的是(　　)

图4
A．A、C两点是振动的减弱点
B．E点是振动加强点
C．B、D两点在该时刻的竖直高度差为4 cm
D．t＝0.05 s时，E点离平衡位置的位移大小为2 cm
10．某棱镜顶角θ＝41.3°，一束白光以较大的入射角从棱镜的一个侧面射入，通过棱镜后从另一个侧面射出，在光屏上形成由红到紫的彩色光带如图5所示．当入射角i渐渐减小到零的过程中彩色光带变化状况是(　　)

图5
A．紫光最先消逝，最终只剩下橙光、红光
B．紫光最先消逝，最终只剩下黄光、橙光和红光
C．红光最先消逝，最终只剩下紫光、靛光、蓝光和绿光
D．红光最先消逝，最终只剩下紫光、靛光和蓝光

二、填空题(本题共2小题，每题10分，共20分)
11．在“用双缝干涉测量光的波长”试验中，将双缝干涉试验仪按要求安装在光具座上(如图6甲)，并选用缝间距d＝0.2 mm的双缝屏．从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l＝700 mm.然后，接通电源使光源正常工作．

图6
①已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数x1＝1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示，此时图丙(b)中游标尺上的读数x2＝______mm；
②利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx＝________mm；这种色光的波长λ＝________nm.
12．某同学利用一半圆柱形玻璃砖用插针法测量玻璃的折射率，如图7中的半圆是描出的玻璃砖主截面的位置，O为圆心，P1、P2、P3、P4是该同学插下的四个针的位置．
(1)请你完成测量玻璃折射率的光路．
(2)在只有一对三角板(带刻度)，没有量角器的状况下，要测量出玻璃的折射率，试在图中画出所需的线段，标出相关字母，并作适当的说明．
(3)此玻璃砖的折射率n＝________.

图7
三、计算题(本题共4小题，第13题、14题各8分，第15题、16题各12分，共40分)
13．如图8，一块涂有炭黑的玻璃板，质量为2 kg，在恒力F的作用下，由静止开头竖直向上运动，一个装有水平振针的振动频率为5 Hz的固定电动音叉在玻璃板上画出了图示曲线，量得OA＝1 cm、OB＝4 cm、OC＝9 cm.求外力F的大小(g＝10 m/s2，不计阻力)．

图8

14．如图9所示为一光导纤维，AB之间距离为s，使一光脉冲信号从光导纤维中间入射，射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射，由A点传输到B点所用时间为t，求光导纤维所用材料的折射率．

图9

15.如图10所示为波源O振动1.5 s时沿波的传播方向上部分质点振动的波形图．已知波源O在t＝0时开头沿y轴负方向振动，t＝1.5 s时它正好其次次到达波谷．问：

图10
(1)何时x＝5.4 m的质点第一次到达波峰？
(2)从t＝0开头至x＝5.4 m的质点第一次到达波峰这段时间内，波源通过的路程是多少？

16. 如图11所示，一等腰直角三棱镜，放在真空中，AB＝AC.在棱镜侧面AB左方有一单色光源S，从S发出的光线SD以60°入射角从AB侧面中点射入，当它从侧面AC的中点射出时，出射光线与棱镜侧面AC间的夹角为30°.

图11
(1)画出光路图；
(2)若该单色光在真空中的光速为c，求此单色光在此三棱镜中的光速．

期末检测 答案

1．D　[红外遥感利用了红外线波长长，易发生衍射而绕过障碍物的特点．故选项D正确．]
2．AC　[当驱动力频率等于固有频率时，做受迫振动的物体发生共振现象，振幅最大．由于没有说明驱动力频率最终的状况，因此A、C选项都有可能．]
3．AC　[由λ红>λ紫，由Δx＝知，A项对．紫光的临界角比红光的临界角小，因而以相同的入射角入射，紫光发生全反射，红光不肯定发生全反射，B错．由光的衍射原理可知C对．镜头前加偏振片是为了减弱反射光．D错．]
4．BCD　[LC振荡电路周期T＝2π，电容器电压最大时，开头放电，经π时间，放电结束，此时电容器电量为零，电路中电流最大，磁场最强，磁场能最大．由于Q＝CU，所以电容器放电量Q＝CUm，由I＝，所以I＝，得I＝.]
5．AD　[由x＝Asint知t＝1 s末和t＝3 s末时位移相同，但速度大小相同，方向相反，3 s末至5 s末位移方向变化，速度方向不变，故选A、D.]
6．AC　[由图象读出λ＝4 m，由于0.25 s<T<0.5 s，所以T<0.5 s<2T，假如波向＋x方向传播(将实线波形向右平移1λ而得到虚线波形)，应有0.5＝1T，所以T＝0.4 s，v＝＝10 m/s，选项A正确；在这0.5 s内，质点M通过路程sM＝5A＝10 cm，由于质点N在最终时间内越过了平衡位置，其平均速度较大，使得质点N通过的路程sN>5A，选项C正确；假如波向－x方向传播(将实线波形向左平移1λ而得到虚线波形)，应有0.5＝1T，所以T＝ s，在这0.5 s内，质点M通过的路程sM′＝7A＝14 cm，明显sM≠sM′，选项B错误；波向－x方向传播时，选项D中的时间t＝0.1 s并非的整数倍，质点M的位移不行能为零，故A、C正确．]
7．CD　[从图甲可读出该波的周期是0.4 s．由于波沿x轴传播，可能是向右传或是向左传．当向右传时，在t′＝t＋0.5 s的波形将如D图所示，向左传时，如C图所示．波形的推断应依据图乙，经t＋0.5 s即经过T时的波形，也就是图乙波形再经过的变化．答案为C、D.]
8．A
9．AB　[图中B、D均为振动加强的点，E位于B、D的连线上，故也是振动加强点，而A、C两点为波峰与波谷相遇，故是振动减弱点．图中所示时刻，B点偏离平衡位置－4 cm，而D点偏离平衡位置4 cm，故二者竖直高度差为8 cm，再过0.05 s，两列波的波峰恰在E点相遇，故E点偏离平衡位置的距离将达到4 cm.]
10．A　[屏上的彩色光带最上端为红色，最下端为紫色，当入射角i减小时，使光线在棱镜右侧面的入射角变大，因紫光临界角最小，所以紫光最先达到临界角，在棱镜右侧面发生全反射，紫光首先在屏上消逝．当入射角i＝0时，光线在棱镜右侧面的入射角i′＝θ，这时仅剩下橙光和红光未达到临界角而射出，到达光屏，所以A正确．]
11．①15.02　②2.31　6.6×102
解析　①主尺读数为15 mm，游标尺读数为1×0.02 mm＝0.02 mm二者相加即可．
②由于图中数字标记的是暗条纹，首先应依据暗条纹所标数字给亮条纹也标明条数，若图乙的(a)图中的中心刻线所对亮条纹记为第1条，则图丙的(a)图中，中心刻线所对亮纹为n＝7，则Δx＝＝2.31 mm，光的波长λ＝＝6.6×102 nm.
12．(1)提示：连接P1、P2即为入射光线，连接P3、P4为出射光线，分别交玻璃砖于O1、O2，连接O1、O2即为光在玻璃中传播的路径．如图所示．

(2)用三角板量取O1O2的长度，并在O1P1连线上量取相等的长度O1C，分别过O2、C作法线AB的垂线AO2、BC.
(3)
13．24 N
解析　振动周期T＝ s＝0.2 s，图中OA、OB、BC三段运动时间均为t＝× s＝0.1 s．玻璃板的运动为匀变速运动．设其加速度为a，则
a＝×10－2 m/s2＝2 m/s2，
由牛顿其次定律得F＝mg＋ma＝24 N.
14.
解析　光信号由A点进入光导纤维后，沿AO方向照射到O点，此时入射角α恰好等于临界角，设光在此介质中的速度为v，则沿水平方向的速度为vsin α，沿水平方向传播的距离为s.
设介质的折射率为n，则有：
sin α＝
n＝
t＝
由以上三式解得：n＝
15．(1)11.7 s　(2)1.95 m
解析　(1)由于λ＝60 cm＝0.6 m，t＝1T，所以T＝4t/5＝1.2 s．v＝＝0.5 m/s，波传至x＝5.4 m的质点需时间t1＝＝10.8 s，该质点起振方向与波源相同，故需t2＝T＝0.9 s第一次到达波峰，所以t′＝t1＋t2＝11.7 s.
(2)s路＝4At′/T＝4×0.05×11.7÷1.2＝1.95 m.
16．(1)见解析图　(2)c

解析　(1)光路图如图所示．
(2)由折射定律，光线在AB面上折射时有
n＝ ①
在AC面上出射时，n＝ ②
由几何关系，γ＝90°－30°＝60°，α＋β＝90° ③
联立解得α＝β＝45°
折射率n＝＝ ④
单色光在棱镜中的光速v＝＝c.