鲁科版高中物理选修3-4模块综合测评.docx

唐玲

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模块综合测评

(时间：60分钟 满分：90分)1.(1)(5分)(填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分)关于振动和波动，下列说法正确的是( )

A．单摆做简谐运动的周期与摆球的质量有关

B．部队过桥不能齐步走而要便步走，是为了避免桥梁发生共振现象

C．在波的干涉中，振动加强的点位移不一定始终最大

D．各种波均会发生偏振现象

E．我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的波长变长，可以判断该星球正在离我们远去

(2)(10分)在水面上放置一个足够大的遮光板，板上有一个半径为a的圆孔，圆心的正上方h处放一个点光源S，在水面下深H处的底部形成半径为R的圆形光亮区域(图1中未画出)．测得a＝8 cm，h＝6 cm，H＝24 cm，R＝26 cm，求水的折射率．

图1

【解析】 (1)由T＝2πlg知，A错误．为防止桥的固有频率与人正步走的频率接近，发生共振，故要求便步走，B正确．振动加强点的振幅加大，但仍处于振动之中，位移在不停变化，C正确．偏振是横波特有的现象，D错误．由唐玲 多普勒效应知E正确．

(2)根据光路图，可知

sin i＝aa2＋h2＝0.8

sin r＝R－aR－a2＋H2＝0.6

由折射定律得n＝sin isin

r得n＝43

【答案】 (1)BCE (2)43

2．(1)(5分)(填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分)

如图2为一列沿x轴正方向传播的简谐横波的部分波形图．若该波波速v＝40 m/s，在t＝0时刻波刚好传播到x＝13 m处，下列关于波在t＝0.45 s时的运动情况分析，其中正确的是( )

图2

【导学号：78510079】

A．该波x＝9 m处的质点的位移为－5 cm

B．该波x＝11 m处的质点的位移为5 cm

C．该波x＝11 m处的质点速度方向沿y轴负向

D．该波刚好传播到x＝31 m处

E．该波刚好传播到x＝18 m处

(2)(10分)如图3所示为某种透明介质的截面图，△AOC为等腰直角三角形，唐玲 BC为半径R＝12 cm的四分之一圆弧，AB与水平屏幕MN垂直并接触于A点．一束红光射向圆心O，在AB分界面上的入射角i＝45°，结果在水平屏幕MN上出现两个亮斑．已知该介质对红光的折射率为n＝233，求两个亮斑与A点间的距离．

图3

【解析】 (1)据图象可知λ＝8 m．根据λ＝vT可得波的周期为T＝λv＝0.2

s，所以在t＝0.45 s时，已传播了214个周期，据波的周期性特点，可将t＝0时的波形图向右移14λ，即可得t＝0.45 s时的波形图，则x＝9 m处的质点的位移为－5 cm，x＝11 m处的质点的位移为0，A正确，B错误．x＝11 m处的质点沿y轴负方向运动，故C正确．t＝0时刻，该波传播到13 m处，在t＝0.45 s时间内又传播x′＝v·214·T＝18 m，故t＝0.45 s时波传播到31 m处，所以D正确，E错误．

(2)由题意可知，光路如图所示．折射光斑为P1，设折射角为r，根据折射定律n＝sin rsin i，可得sin r＝63，由几何知识可得tan r＝RAP1，解得AP1＝62 cm，反射光斑为P2，由几何知识可得△OAP2为等腰直角三角形，解得AP2＝12 cm.

【答案】 (1)ACD (2)62 cm 12 cm

3．(1)(5分)(填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分)如图4甲为一列简谐横波在某唐玲 一时刻的波形图，图4乙为介质中x＝2 m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象．下列说法正确的是(

)

图4

A．这列波的传播方向是沿x轴正方向

B．这列波的传播速度是20 m/s

C．经过0.15 s，质点P沿x轴的正方向传播了3 m

D．经过0.1 s，质点Q的运动方向沿y轴正方向

E．经过0.35 s，质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离

(2)(10分)如图5所示是一种折射率n＝3的棱镜．现有一束光线沿MN方向射到棱镜的AB面上，入射角的大小i＝60 °，求：

图5

①光在棱镜中传播的速率；

②画出此束光线进入棱镜后又射出棱镜的光路图，要求写出简要的分析过程．

【解析】 (1)由质点P的振动图象可知，该波向x轴正方向传播，A正确；v＝λT＝40.2 m/s＝20 m/s，B正确；质点不随波迁移，C错；经过0.1 s＝12T，唐玲 质点Q的运动方向沿y轴负方向，故D错；经过0.35 s＝134T，质点P到达波峰，而质点Q在波谷以上某处且在x轴下方，故E正确．

(2)①光在棱镜中传播的速率v＝cn＝3×108 m/s＝1.73×108 m/s

②由折射率n＝sin 60°sin r得：AB面上的折射角r＝30°.

由几何关系得：BC面上的入射角θ＝45°

全反射临界角sin C＝13＜22

则光在BC面上发生全反射，光线垂直AC射出．

光路如图所示

【答案】 (1)ABE (2)①1.73×108 m/s ②见解析

4．(1)(5分)(填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分)关于波的干涉、衍射等现象，下列说法正确的是( )

【导学号：78510080】

A．有的波只能发生干涉现象，有的波只能发生衍射现象

B．产生干涉现象的必要条件之一，就是两列波的频率相等

C．能观察到明显的衍射现象的条件是障碍物的尺寸与波长比较相差不多或比波长更小

D．在干涉图样中，振动加强区域的质点，其位移始终保持最大；振动减弱区域的质点，其位移始终保持最小

E．当观测者靠近波源时，接收到的波的频率会大于波源的振动频率

(2)(10分)一列简谐波在某时刻的图象如图6所示，波沿x轴方向传播，经Δt＝0.7 s，质点b第二次出现在波峰上，求此波的传播速度． 唐玲

图6

【解析】 (1)干涉、衍射是波共有的特性，所以A错误．干涉需要满足两波频率相同、波源性质相同的条件，B正确．当满足d≤λ时，可产生明显的衍射现象，C正确．在干涉图样中，位移随时间时刻发生变化，D错误．在多普勒效应中，观测者与波源相对靠近时，接收到的波的频率大于波源的振动频率，E正确．

(2)当波沿x轴正向传播时，此刻b点沿＋y方向运动，经54T第二次到达波峰，所以有：54T＝0.7 s，T＝0.56 s，所以波速为v＝λT＝7.1 m/s.

当波沿x轴负向传播时，此刻b点沿－y方向运动，经74T第二次到达波峰，所以有：74T＝0.7 s，T＝0.4 s，所以波速为v＝λT＝10 m/s.

【答案】 (1)BCE (2)沿x轴正向传播时为7.1 m/s，沿x轴负向传播时为10 m/s

5．(1)(5分)(填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分)在以下各种说法中，正确的是( )

A．一单摆做简谐运动，摆球相继两次通过一同位置时的速度必相同

B．机械波和电磁波本质上不相同，但它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象

C．横波在传播过程中，相邻的波峰通过同一质点所用的时间为一个周期

D．变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场

E．相对论认为：真空中的光速大小在不同惯性参考系中都是相同的

(2)(10分)如图7所示是一列横波在某一时刻的波形图，图象中x轴的正方向表示波的传播方向，y轴表示质点相对平衡位置的位移．已知波速为v＝32 m/s，试求： 唐玲

图7

①波长λ是多少？

②周期T是多少？

③画出T2后的波形图，并用文字说明：B、D两点的振动如何？

【解析】 (1)因速度是矢量具有方向性，经过同一位置时速度大小相同而方向不一定相同，A错．反射、折射、干涉和衍射现象是波的特性，B正确．波动周期等于质点的振动周期，C正确．均匀变化的电场产生恒定的磁场，D错．由相对论可知E正确．

(2)①由图可以看出，波长λ＝8 m.

②根据v＝λT可得：

T＝λv＝832 s＝0.25 s

③波向前传播半个波长后，质点A、C分别在正最大位移和负最大位移处，速度为零；质点B在平衡位置，沿y轴正方向运动；质点D在平衡位置，沿y轴负方向运动．波的图象如图所示．

【答案】 (1)BCE (2)①8 m ②0.25 s ③见解析

6．(1)(5分)(填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分)下列说法正确的是( )

【导学号：78510081】

A．在干涉现象中，振动加强点的位移总比减弱点的位移要大

B．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关

C．变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场

D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的唐玲 强度

E．地面附近有一高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到的火箭长度要比火箭上的人观察到的要短一些

图8

(2)(10分)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图8所示，介质中质点P、Q分别位于x＝2 m、x＝4 m处．从t＝0时刻开始计时，当t＝15 s时质点Q刚好第4次到达波峰．

①求波速．

②写出质点P做简谐运动的表达式(不要求推导过程)．

【解析】 (1)干涉现象中，振动加强点的位移时刻发生变化，某一瞬间可能为0，所以A错误．受迫振动的周期与驱动力的周期相等，与单摆摆长无关，B正确．由麦克斯韦电磁场理论知，C正确．镜头前加偏振片，是为了消除玻璃的反射光，D错误．由狭义相对论尺缩原理l＝l01－vc2可知高速飞行的火箭长度变短，E正确．

(2)①设简谐横波的波速为v，波长为λ，周期为T，由图象知，λ＝4 m．由题意知

t＝3T＋34T①

v＝λT②

联立①②式，代入数据得v＝1 m/s

②质点P做简谐运动的表达式为

y＝0.2sin(0.5 πt)m

【答案】 (1)BCE (2)①1 m/s ②y＝0.2×sin(0.5πt) m