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

模块检测(一)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(每小题4分，共48分)1下列现象中，属于光的衍射的是()A雨后消灭彩虹B通过一个狭缝观看日光灯可看到彩色条纹C海市蜃楼现象D日光照射在肥皂膜上消灭彩色条纹答案B2(2022四川理综，2)电磁波已广泛运用于很多领域下列关于电磁波的说法符合实际的是()A电磁波不能产生衍射现象B常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C依据多普勒效应可以推断遥远天体相对于地球的运动速度D光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同解析衍射现象是波特有的现象，故电磁波能发生衍射现象，A错误；遥控器是通过发出的红外线脉冲信号遥控电视机的，B错误；依据多普勒效应，当天体相对地球运动时，我们接收到来自天体的电磁波频率发生变化，依据其变化可推断遥远天体相对地球的运动速度，C正确；光在真空中的速度是定值，在任何惯性系中测出的数值应相同，D错误答案C3光射到两种不同介质的分界面，分析其后的传播形式可知()A折射现象的消灭表明光是纵波B光总会分为反射光和折射光C折射光与入射光的传播方向总是不同的D发生折射是由于光在不同介质中的传播速度不同解析光是横波，选项A错误；在不同介质的分界面上，当光发生全反射时，光只有入射光和反射光，选项B错误；当光以零入射角入射时，入射光与折射光传播方向相同，选项C错误；选项D正确答案D4如图1所示的4幅明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)则在下面的四幅图中从左到右排列，亮条纹的颜色依次是()图1A红黄蓝紫 B红紫蓝黄 C蓝紫红黄 D蓝黄红紫解析双缝干涉条纹平行等距，且波长越大，条纹间距越大，而红光波长大于蓝光波长，故第一幅图为红光，第三幅图为蓝光；又由于黄光波长比紫光波长大，故第四幅图为黄光的衍射图样，其次幅为紫光的衍射图样答案B5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逝的是绿光B光的双缝干涉试验中，在光屏上的某一位置会时而消灭明条纹时而消灭暗条纹C均匀变化的电场产生均匀变化的磁场向外传播就形成了电磁波D依据相对论可知空间和时间与物质的运动状态有关解析由于绿光的临界角小于红光的临界角，因此增大入射角，绿光先达到临界角，先发生全反射，A正确；在光的双缝干涉试验中，到双缝的光程差等于波长整数倍时，消灭亮纹，而等于半波长的奇数倍时消灭暗纹，因此明、暗条纹位置是确定的，B错误；依据麦克斯韦电磁场和电磁波理论，均匀变化的电场产生恒定的磁场，C错误；依据爱因斯坦的相对论，时空相对性与物体运动速度有关，D正确答案AD6在透亮均匀介质内有一球状空气泡，一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡，A为入射点，之后a、b光分别从C、D点射向介质，如图2所示已知A点的入射角为30 ，介质对a光的折射率na.下列推断正确的是()图2Aa光射出空气泡后相对于射入空气泡前的偏向角为30B在该介质中，光传播速度vavbC光从该介质射向空气发生全反射时，临界角CaCbDa、b光分别通过同一双缝干涉装置时，屏上相邻两干涉条纹的间距xaxb解析光线在A点的入射角为i，折射角分别为ra、rb.由折射定律得：sin ranasin isin 30，得ra45 ，依据光路可逆性和几何学问可知，a光线从C点射出时，入射角和折射角分别等于A点折射角时和入射角，则偏向角为2(rai)2(4530)30，故A正确；在A点可见，a光的偏折角大于b光的偏折角，所以a光的折射率大于b光的折射率，由v得知，在该介质中，a色光的传播速度比b色光的传播速度小，故B错误；由临界角公式sin C得知：a光的偏折角大于b光的偏折角，则a色光的临界角比b色光的临界角小，故C错误；a光的偏折角大于b光的偏折角，则a光的波长小于b光的波长，干涉条纹的间距与波长成正比，可知a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹的间距，即xaxb.故D错误答案A7如图3所示，只含红光和紫光的复色光束PO，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后，假如只被分成OA和OB两光束沿图示方向射出，则()图3AOA为红光，OB为紫光BOA为紫光，OB为红光COA为红光，OB为复色光DOA为紫光，OB为复色光解析OB为反射光，故OB应为复色光；而折射后只有一束光线，故有一光发生了全反射；而红光与紫光相比较，紫光的临界角要小，故紫光发生了全反射，故OA应为红光，选项C正确答案C8已知在单摆a完成10次全振动的时间内，单摆b完成了6次全振动，两摆长之差为1.6 m，则两单摆长la与lb分别为()Ala2.5 m，lb0.9 m Bla0.9 m，lb2.5 mCla2.4 m，lb4.0 m Dla4.0 m，lb2.4 m解析该题考查的是单摆的周期公式设两个单摆的周期分别为Ta和Tb，由题意10Ta6Tb，得TaTb610.依据单摆周期公式T2，可知lT2，由此得lalbTT36100.则la1.6 m0.9 m，lb1.6 m2.5 m.答案B9. 如图4所示，从点光源S发出的一细束白光以肯定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带下面的说法中正确的是()图4Aa侧是红色光，b侧是紫色光B在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长C三棱镜对a侧光的折射率小于对b侧光的折射率D在三棱镜中a侧光的传播速度大于b侧光的传播速度解析由于玻璃对各色光的折射率不同，导致色散的形成，玻璃对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小，据n可知a侧为紫光，b侧为红光，在真空中，红光的波长大于紫光的波长，由n可以求出，在三棱镜中，红光的传播速度大于紫光的传播速度答案B10如图5所示，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点相邻两点的间距依次为2 m、4 m和6 m，一列简谐横波以2 m/s的波速沿x轴正向传播，在t0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开头竖直向下运动，t3 s时a第一次到达最高点下列说法正确的是()图5A在t6 s时刻波恰好传到质点d处B在t5 s时刻质点c恰好到达最高点C质点b开头振动后，其振动周期为4 sD在4 st6 s的时间间隔内质点c向上运动E当质点d向下运动时，质点b肯定向上运动解析当t6 s时，由xvt12 m，波刚好传播到距a点12 m的d点，所以A选项正确；当波传到c质点时所需时间为t13 s，由题意知T3 s，所以T4 s，c质点又振动2 s，回到平衡位置向上运动，所以B选项错误；T4 s，各质点振动的周期均为4 s，所以C选项正确；t13 s时，c质点刚开头向下振动，又经1 s，c质点运动到负向最大位移处，再经2 s，c质点运动到正向最大位移处，所以4 st6 s时，c质点由负向最大位移处向正向最大位移处运动，所以D选项正确；b、d距离为10 m，波长vT8 m，所以bd1，当d向下运动时b可能向下运动，也可能向上运动，所以E选项错误答案ACD11图6甲为一列简楷横波在t0时的波形图，图乙为波上A质点的振动图像，则()图6A该列波的波速为25 cm/sB该列波沿x轴正方向传播C在0.2 s0.3 s内，质点A振动的能量渐渐增大D从该时刻起，经0.1 s质点A运动到x0.4 m处解析由图像知：T0.4 s，0.4 m，则波速为v m/s1 m/s故A错误；由图乙知：t0时刻质点A正通过平衡位置向下振动，依据波形的平移法可知该列波沿x轴正方向传播故B正确；简谐波传播过程中，质点A振动的能量不变，故C错误；简谐波传播过程中，质点A只在其平衡位置四周上下振动，不随波向前移动，故D错误答案B12一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距9 m的a、b两质点的振动图像如图7所示，下列描述该波的图像可能正确的是()图7解析该波若是由a向b传播，则需满足n9 m(n0、1、2、3)即的值可能为36 m、m、4 m该波若是由b向a传播，则满足n9 m(n0、1、2、3)即的值可能为12 m、 m、 m综上所述该波的图像可能为A、C.答案AC二、填空题(每小题6分，共18分)13如图8所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3拦住P1、P2的像，连接OP3.图中MN为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点图8(1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，为较便利地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量_，则玻璃砖的折射率可表示为_(2)该同学在插大头针P3前不当心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将_(填“偏大”、“偏小”或“不变”)解析(1)依据几何学问得，入射角的正弦sini，折射角的正弦sinr，又BOOC，则折射率为n.故需要测量的量有l1和l3；(2)该同学在插大头针P3前不当心将玻璃砖以0为圆心顺时针转过一个小角度，折射光线将顺时针转动，而作图时仍以MN为边界，AD为法线，则入射角不变，折射角减小，由折射率公式得n可知，测得玻璃砖的折射率将偏大答案(1)l1和l3(2)偏大14在“用单摆测定重力加速度”的试验中(1)测摆长时，若正确测出悬线长l和摆球直径d，则摆长为_；(2)测周期时，当摆球经过_位置时开头计时并计数1次，测出经过该位置N次(约60100次)的时间为t，则周期为_(3)此外，请你从下列器材中选用所需器材，再设计一个试验，粗略测出重力加速度g，并参照示例填写下表(示例的方法不能再用)A天平B刻度尺C弹簧秤D电磁打点计时器E带夹子的重锤F纸带G导线若干H铁架台I低压沟通电源J低压直流电源G小车K螺旋测微器M斜面(高度可调 ，粗糙程度均匀)所选器材(只填器材序号)简述试验方法(不要求写出具体步骤)示例B、D、E、F、G、H、I安装仪器，接通电源，让纸带随重锤竖直下落用刻度尺测出所需数据，处理数据，得出结果试验设计答案(1)l(2)平衡，(3)所选器材简述试验方法试验设计A、C、E用弹簧秤称出带夹子的重锤的重力大小G，再用天平测出其质量m，则gG/m.或试验设计B、D、F、G、I、K、M安装仪器，接通电源，让纸带随小车一起沿斜面下滑用刻度尺测出所需数据转变斜面高度再测一次利用两次数据，由牛顿其次定律算出结果.15.在观看光的双缝干涉现象的试验中：(1)将激光束照在如图9所示的双缝上，在光屏上观看到的现象是下图中的()图9(2)换用间隙更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上观看到的条纹宽度将_；保持双缝间隙不变，减小双缝到光屏的距离，在光屏上观看到的条纹宽度将_(以上空格均选填“变宽”、“变窄”或“不变”)解析(1)双缝干涉图样是平行且等宽的明暗相间的条纹，A图正确；(2)依据x知，双缝间的距离d减小时，条纹间距变宽；当双缝到光屏的距离l减小时，条纹间距变窄答案(1)A(2)变宽变窄三、计算题(共3小题，共34分)16(10分)图10为一列横波在某时刻的波动图像，此波中d质点到达波谷的时间比e质点早0.05 s.图10(1)求此列波的传播方向和波速是多大？(2)t1.5 s内a质点通过的路程是多少？(3)画出从图示时刻起x3 m处质点的振动图像解析(1)由题意知，图示时刻质点d向下振动，所以波向右传播周期T40.05 s0.2 s波速v m/s20 m/s(2)t1.5 s7.5T，故在此时间内质点a通过的路程为30A150 cm1.5 m.(3)图示时刻x3 m处的质点位于平衡位置且向下振动，则从图示时刻起x3 m处质点的振动图像如右图所示答案(1)沿x轴向右传播20 m/s(2)1.5 m(3)如解析图所示17(12分) 如图11所示是一透亮的圆柱体的横截面，其半径为R，折射率是，AB是一条直径今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体，试求离AB多远的入射光线经折射后经过B点？图11解析设一光线经折射后恰好经过B点，光路图如图所示由折射定律知n由几何关系可得2由以上两式可得：60，30所以CDRsin R答案R18(12分)如图12所示，用折射率为压的透亮物质做成内外半径分别为a0.10 m、b0.20 m的空心球，内表面涂上能完全吸光的物质，不考虑光在介质内部传播时的反射光线当平行光射向此球时有一部分光经过球的折射能从球右侧射出，求这部分平行入射光束的横截面积图12解析各角度符号如图中所示，先考虑从圆心正上方射入的光线光从透亮介质射向空气时的临界角为C，有sinC，可得C45可认为当光恰好从圆的最高点射入透亮介质，其入射角为90，折射角为.由折射定律可得n，解得45故此光线为能射入透亮介质并能从右侧射出的光线的一个临界条件当入射平行光折射进入透亮介质后并恰好与内表面相对时有sin，则30此光可从球的右侧射出由n，得45由对称性可知，当平行光射向此球时有一部分光经过球的折射能从球右侧射出，这部分平行入射光束的横截面积Snb2n(bsin)2可得S0.062 8 m2答案见解析