2020版高考物理總復習 模塊綜合檢測（含解析）（選修3-4）

模塊綜合檢測(時間:90分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共12小題,每小題4分,共48分.在每小題給出的選項中,有多個選項正確,全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯或不選的得0分)1.下列說法正確的是(ACE)A.泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象,玻璃中的氣泡看起來特別明亮是光的全反射現(xiàn)象B.在電磁波接收過程中,使聲音信號或圖像信號從高頻電流中還原出來的過程叫調(diào)制C.一簡諧橫波以速度v沿x軸正方向傳播,t=0時傳播到坐標原點,此質(zhì)點正從平衡位置以速度v0向下振動,已知質(zhì)點的振幅為A,振動角速度為,則x軸上橫坐標為處質(zhì)點的振動方程為y=-Asin (t-)(t)D.在光的雙縫干涉實驗中,若僅將入射光由綠光改為紅光,則干涉條紋間距變窄E.真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的,與光源、觀察者間的相對運動沒有關(guān)系解析:泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象,玻璃中的氣泡看起來特別亮是光發(fā)生了全反射的緣故,選項A正確;在電磁波接收過程中,使聲音信號或圖像信號從高頻電流中還原出來的過程叫解調(diào),選項B錯誤;波由坐標原點傳播到x=處所需時間為,故x=處的質(zhì)點的起振時刻為,質(zhì)點的起振方向向下,則x=處質(zhì)點的振動方程為y=-Asin (t-)(t),選項C正確;在光的雙縫干涉實驗中,若僅將入射光由綠光改為紅光,則干涉條紋間距變寬,選項D錯誤;由光速不變原理知真空中的光速在不同的慣性參考系中都 是相同的,與光源、觀察 者間的相對運動沒有關(guān)系,選項E正確.2.下列五幅圖分別對應五種說法,其中正確的是(BCE)A.圖A中,若勻速拉動木板的速度較大,則由圖像測得簡諧運動的周期較大B.由圖B可知,系統(tǒng)的固有頻率為f0C.圖C中頻率相同的兩列波疊加,使某些區(qū)域的振動加強,某些區(qū)域的振動減弱,這種現(xiàn)象叫做波的干涉D.圖D中泊松亮斑是小孔衍射形成的圖樣E.圖E中若簡諧波的波速為200 m/s,從圖示時刻開始質(zhì)點a經(jīng)0.01 s通過的路程為0.4 m解析:演示簡諧運動的圖像實驗中,若勻速拉動木板的速度較大,會導致圖像的橫坐標變大,但對應的時間仍不變,簡諧運動的周期與單擺的固有周期相同,選項A錯誤;由圖B可知當驅(qū)動力的頻率f跟固有頻率f0相同時,才出現(xiàn)共振現(xiàn)象,振幅才最大,距固有頻率f0相差越大,振幅越小,選項B正確;頻率相同的兩列波疊加,使某些區(qū)域的振動加強,某些區(qū)域的振動減弱,這種現(xiàn)象叫做波的干涉,選項C正確;泊松亮斑是光繞過圓形擋板后衍射形成的圖樣,選項D錯誤;由圖E可知,該波的波長是4 m,則周期T= s=0.02 s,從圖示時刻開始,質(zhì)點a經(jīng) 0.01 s,即半個周期,a恰好到達負的最大位移處,通過的路程為0.4 m,選項E正確.3.一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,周期為T.在t=0時的波形如圖所示,波上有P,Q兩點,其縱坐標分別為yP=2 cm,yQ=-2 cm,下列說法正確的是(ABE)A.P點的振動形式傳到Q點需要B.P,Q在振動過程中,位移的大小總相等C.在內(nèi),P點通過的路程為20 cmD.經(jīng)過,Q點回到平衡位置E.在相等時間內(nèi),P,Q兩點通過的路程相等解析:由圖看出,P,Q兩點所對應的平衡位置間的距離等于半個波長,因簡諧橫波傳播過程中,在一個周期內(nèi)傳播一個波長,則P點的振動形式傳到Q點需要半個周期,P,Q兩點的振動情況總是相反,所以在振動過程中,它們的位移大小總是相等,故選項A,B正確;若圖示時刻P點在平衡位置或最大位移處,在T內(nèi),P點通過的路程為s=5A=5×4 cm=20 cm,而實際上圖示時刻,P點不在平衡位置或最大位移處,所以在T內(nèi),P點通過的路程不是20 cm,故選項C錯誤;圖示時刻,Q點向下運動,速度減小,所以從圖示位置運動到波谷的時間大于,再從波谷運動到平衡位置的時間為,所以經(jīng)過T,Q點沒有回到平衡位置,故選項D錯誤;由于P,Q兩點的振動步調(diào)總是相反,所以在相等時間內(nèi),P,Q兩點通過的路程相等,故選項E正確.4.某同學漂浮在海面上,雖然水面波正平穩(wěn)地以1.8 m/s的速率向著海灘傳播,但他并不向海灘靠近.該同學發(fā)現(xiàn)從第1個波峰到第10個波峰通過身下的時間間隔為15 s.下列說法正確的是(ACE)A.水面波是一種機械波B.該水面波的頻率為6 HzC.該水面波的波長為3 mD.水面波沒有將該同學推向岸邊,是因為波傳播時能量不會傳遞出去E.水面波沒有將該同學推向岸邊,是因為波傳播時振動的質(zhì)點并不隨波遷移解析:水面波是由水面的水機械振動形成的;九個波峰傳播時間為15 s,則波的周期T= s= s,即頻率f=0.6 Hz;由v=f得= m=3 m;由于波向外傳播時振動質(zhì)點并不隨波遷移,因此水面波不會將該同學推向岸邊.故選項A,C,E正確.5.由波源S形成的簡諧橫波在均勻介質(zhì)中向左、右傳播.波源振動的頻率為20 Hz,波速為16 m/s.已知介質(zhì)中P,Q兩質(zhì)點位于波源S的兩側(cè),且P,Q和S的平衡位置在一條直線上,P,Q的平衡位置到S的平衡位置之間的距離分別為15.8 m、14.6 m,P,Q開始振動后,下列判斷正確的是(BDE)A.P,Q兩質(zhì)點運動的方向始終相同B.P,Q兩質(zhì)點運動的方向始終相反C.當S恰好通過平衡位置時,P,Q兩點也正好通過平衡位置D.當S恰好通過平衡位置向上運動時,P在波峰E.當S恰好通過平衡位置向下運動時,Q在波峰解析:根據(jù)題意可得T= s=0.05 s,v=16 m/s,故波長為=vT=0.8 m,找P點關(guān)于S點的對稱點P',根據(jù)對稱性可知P'和P的振動情況完全相同,P',Q兩點相距x=(-)=,為半波長的整數(shù)倍,所以兩點為反相點,故P',Q兩點振動方向始終相反,即P,Q兩點振動方向始終相反,選項A錯誤,B正確;P點距離S點x=19,當S恰好通過平衡位置向上振動時,P點在波峰,同理Q點相距S點x'=18,當S恰好通過平衡位置向下振動時,Q點在波峰,選項C錯誤,D,E正確.6.一列沿著x軸正方向傳播的橫波,在t=0時刻的波形如圖(甲)所示,圖(甲)中某質(zhì)點的振動圖像如圖(乙)所示.下列說法正確的是(ABD)A.圖(乙)表示質(zhì)點L的振動圖像B.該波的波速為0.5 m/sC.t=8 s時質(zhì)點M的位移為零D.在4 s內(nèi)K質(zhì)點所經(jīng)過的路程為3.2 mE.質(zhì)點L經(jīng)過1 s沿x軸正方向移動0.5 m解析:如果圖(乙)是L點的振動圖像,由圖(乙)知,t=0時刻質(zhì)點L經(jīng)過平衡位置向上振動,由圖(甲),根據(jù)波形的平移法得知,波沿x軸正方向傳播,故A正確.由圖(甲)讀出波長=2 m,由圖(乙)讀出周期T=4 s,則該波的波速v=0.5 m/s,故B正確.t=8 s=2T,所以t=8 s時質(zhì)點M的位移與開始時的位移相同,為負向最大值,故C錯誤.T=4 s,所以在4 s內(nèi)K質(zhì)點所經(jīng)過的路程為4倍的振幅,為3.2 m,故D正確.橫波中,各質(zhì)點振動的方向與波的傳播方向垂直,所以不可能沿x軸的方向運動,故E錯誤.7.下列說法中正確的是(ACE)A.圖(甲)是一束復色光進入水珠后傳播的示意圖,其中a束光在水珠中傳播的速度一定大于b束光在水珠中傳播的速度B.圖(乙)是一束單色光進入平行玻璃磚后傳播的示意圖,當入射角i逐漸增大到某一值后不會再有光線從bb'面射出C.圖(丙)是雙縫干涉示意圖,若只減小屏到擋板間的距離l,兩相鄰亮條紋間距離將減小D.圖(丁)是用干涉法檢測工件表面平整程度時得到的干涉圖樣,彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是凸起的E.圖(戊)中的M,N是偏振片,P是光屏.當M固定不動緩慢轉(zhuǎn)動N時,光屏P上的光亮度將會發(fā)生變化,此現(xiàn)象表明光波是橫波解析:(甲)圖中a束光折射角大,折射率小,根據(jù)v=知a束光在水珠中的傳播速度大,選項A正確;(乙)圖中,光束在aa'面的折射角等于在bb'面的入射角,bb'面的入射角一定小于臨界角,不會發(fā)生全反射,選項B錯誤;(丙)圖中,根據(jù)x=,若只減小l,則x減小,選項C正確;(丁)圖中的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是凹陷的,選項D錯誤;光波的偏振現(xiàn)象,表明光波為橫波,選項E正確.8.在透明均勻介質(zhì)內(nèi)有一球狀空氣泡,一束包含a,b兩種單色光的細光束從介質(zhì)射入氣泡,A為入射點,之后a,b光分別從C,D點射向介質(zhì),如圖所示.已知A點的入射角為30°,介質(zhì)對a光的折射率na=.下列判斷正確的是(ACE)A.在空氣中,光的波長a<bB.在該介質(zhì)中,光傳播速度va>vbC.a光射出空氣泡后相對于射入空氣泡前的偏向角為30°D.光從該介質(zhì)射向空氣發(fā)生全反射時,臨界角Ca>CbE.a,b光分別通過同一雙縫干涉裝置時,屏上的條紋間距xa<xb解析:由A點的折射可知,a光的偏折角大于b光的偏折角,a光的折射率大于b光的折射率,則a光的頻率大于b光的頻率,根據(jù)c=f得,在真空中,光的波長a<b,故A正確;由v=得在該介質(zhì)中,a光的傳播速度比b光的傳播速度小,即va<vb,故B錯誤;設(shè)光線在A點的入射角為i,折射角分別為ra,rb,由折射定律得,sin ra=nasin i=sin 30°,解得,ra=45°,根據(jù)光路可 逆性和幾何知識可知,a光線從C點射出時,入射角和折射角分別等于A點 折射時折射角和入射角,則偏向角為=2(ra-i)=2×(45°-30°)=30°,故C正確;由臨界角公式sin C=,因a光的折射率大于b光的折射率,則a光的臨界角比b光的臨界角小,即Ca<Cb,故D錯誤;a光的波長小于b光的波長,根據(jù)x=,知雙縫干涉條紋的間距xa<xb,故E正確.9.下列說法中正確的是(ABD)A.振源的振動頻率越高,則波傳播一個波長的距離所用的時間越短B.1905年愛因斯坦提出的狹義相對論是以狹義相對性原理和光速不變原理這兩條基本假設(shè)為前提的C.調(diào)諧是電磁波發(fā)射應該經(jīng)歷的過程,調(diào)制是電磁波接收應該經(jīng)歷的過程D.寒冷的冬天,當人們在火爐旁烤火時,人的皮膚正在接受紅外線帶來的溫暖E.照相機等的鏡頭涂有一層增透膜,其厚度應為入射光在真空中波長的;拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時,往往在鏡頭前加一個偏振片以增加透射光的強度解析:由T=可知,振源的振動頻率越高,則波傳播一個波長的距離所用的時間越短,A正確;1905年愛因斯坦提出的狹義相對論是以狹義相對性原理和光速不變原理這兩條基本假設(shè)為前提的,B正確;調(diào)制是發(fā)射過程中應有的過程,而在接收時要進行調(diào)諧,C錯誤;寒冷的冬天,當人們在火爐旁烤火時,人的皮膚正在接受紅外線帶來的溫暖,D正確;增透膜可以使光線更多地進入鏡頭;而偏振片的作用是為了減少反射光的干擾,E錯誤.10.下列說法正確的是(CDE)A.一根長為L的長桿相對觀察者以速度v運動時,觀察者測得的長度為LB.光的偏振現(xiàn)象說明了光是一種電磁波C.無線電波的發(fā)射能力與頻率有關(guān),頻率越高發(fā)射能力越強D.一個單擺在海平面上的振動周期為T,那么將其放在某高山之巔,其振動周期一定變大E.利用紅外攝影可以不受天氣(陰雨,大霧等)的影響,因為紅外線比可見光波長長,更容易繞過障礙物解析:只有當沿著 桿長方向,相對觀察 者以速度v運動時,觀察者測得的長度為L,故A錯誤;光的偏振現(xiàn)象說明了光是橫波,故B錯誤;無線電波的發(fā)射能力與頻率成正比,頻率越高發(fā)射能力越強,故C正確;單擺的周期公式T=2,將其放在某高山之巔,重力加速度變小,其振動周期一定變大,故D正確;因為紅外線比可見光波長長,更容易發(fā)生衍射,則容易繞過障礙物,故E正確.11.如圖所示,一水平長繩上系著一個彈簧和小球組成的振動系統(tǒng),小球振動的固有頻率為2 Hz,現(xiàn)在長繩兩端分別有一振源P,Q同時開始以相同振幅A上下振動一段時間,某時刻兩個振源在繩上形成的波形如圖所示,兩列波先后間隔一段時間經(jīng)過彈簧振子所在位置,觀察到小球先后出現(xiàn)了兩次振動,小球第一次振動時起振方向向上,且振動并不顯著,而小球第二次發(fā)生了顯著的振動,則以下說法正確的是(ADE)A.由P振源產(chǎn)生的波先到達彈簧處B.由Q振源產(chǎn)生的波先到達彈簧處C.兩列波可能形成干涉D.由Q振源產(chǎn)生的波的波速接近4 m/sE.繩上會出現(xiàn)振動位移大小為2A的點解析:P振源起振方向向上,Q振源起振方向向下,小球第一次振動時起振方向向上,故由P振源產(chǎn)生的波先到達彈簧處,A正確,B錯誤;機械波的波速相同(由介質(zhì)決定),波長不同,故頻率不同,不會形成干涉,C錯誤;Q晚到達彈簧振子處,且小球產(chǎn)生顯著的振動,根據(jù)共振的條件,Q的振動頻率接近2 Hz,波速v=f=4 m/s,故D正確;兩列波頻率不同,不會干涉,可以疊加,根據(jù)波的疊加原理,兩列波相遇時,繩上會出現(xiàn)振動位移大小為2A的點,故E正確.12.一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,在t時刻和(t+0.2 s)時刻,在x軸上(-3 m,3 m)區(qū)間的波形完全相同,如圖所示.并且圖中M,N兩質(zhì)點在t時刻的位移均為,下列說法中正確的是(ACE)A.該波的最小波速為20 m/sB.在(t+0.1 s)時刻,x=-2 m處的質(zhì)點位移一定是aC.從t時刻起,x=2 m處的質(zhì)點比x=2.5 m的質(zhì)點先回到平衡位置D.從t時刻起,在質(zhì)點M第一次到達平衡位置時,質(zhì)點N恰好到達波峰E.該列波在傳播過程中遇到寬度為d=3 m的狹縫時會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象解析:由題意知,0.2 s=nT(n=1,2,3,),傳播速度v=20n m/s,所以該波的最小波速為20 m/s,故A正確;當n=2時,T=0.1 s,在(t+0.1 s)時刻,x=-2 m處的質(zhì)點位移是-a,故B錯誤;由t時刻波形圖知,x=2 m處的質(zhì)點在波谷沿y軸正方向振動,x=2.5 m的質(zhì)點沿y軸負方向振動,所以x=2 m處的質(zhì)點先回到平衡位置,故C正確;由于質(zhì)點的振動是非勻變速運動,所以當質(zhì)點M第一次到達平衡位置時,質(zhì)點N還沒有到達波峰,故D錯誤;該波的波長大于狹縫的尺寸,故能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,所以E正確.二、非選擇題(共52分)13. (8分)某同學測量玻璃磚的折射率,準備了下列器材:激光筆、直尺、刻度尺、一面鍍有反射膜的平行玻璃磚.如圖所示,直尺與玻璃磚平行放置,激光筆發(fā)出的一束激光從直尺上O點射向玻璃磚表面,在直尺上觀察到A,B兩個光點,讀出OA間的距離為20.00 cm,AB間的距離為6.00 cm,測得圖中直尺到玻璃磚上表面距離d1=10.00 cm,玻璃磚厚度d2=4.00 cm.則玻璃的折射率n=,光在玻璃中傳播速度v= m/s(光在真空中傳播速度c=3.0×108 m/s,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字). 解析: 作出光路圖如圖所 示,根據(jù)幾何知識 可得入射角i=45°,由于AB之間的距離等于CE之間 的距離, 所以折 射角r=37°,故折射率n=1.2,故v=2.5×108 m/s.答案:1.22.5×108評分標準:每空4分.14.(8分)在“用雙縫干涉測光的波長”的實驗中,實驗裝置如圖(甲)所示.(1)某同學以線狀白熾燈為光源,對實驗裝置進行調(diào)節(jié)并觀察了實驗現(xiàn)象后,總結(jié)出以下幾點,正確的是. A.燈絲與單縫和雙縫必須平行放置B.干涉條紋與雙縫垂直C.干涉條紋的疏密程度與單縫寬度有關(guān)D.干涉條紋的間距與光的波長有關(guān)(2)當測量頭中的分劃板中心刻線對齊某條紋的中心時,手輪上的示數(shù)如圖(乙)所示,該讀數(shù)為 mm. (3)如果測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上,如圖(丙)所示.則在這種情況下來測量干涉條紋的間距x時,測量值(填“大于”“小于”或“等于”)實際值. 解析:(1)為了得到相干光源燈絲與單縫和雙縫必須平行放置,A正確;干涉條紋與雙縫平行,B錯誤;干涉條紋的間距x=與單縫寬度無關(guān),C錯誤,D正確.(2)手輪的讀數(shù)為0.5 mm+20.0×0.01 mm=0.700 mm.(3)條紋與分劃板中心刻線不平行時,實際值x實=x測cos ,為條紋與分劃板間的夾角,故x實<x測.答案:(1)AD(2)0.700(3)大于評分標準:(1)問2分(2)(3)問各3分.15.(8分)波源S的振動圖像如圖(甲)所示,由此產(chǎn)生的簡諧波向右傳播,已知波上兩點S,P相距1.5 m,如圖(乙)所示,波速v=6 m/s.(1)作出t=0.25 s時S,P間的波形圖;(2)求在t=0到t=0.5 s內(nèi),P點運動的路程.解析: (1)由圖(甲)可知該波的周期為T=0.2 s(1分)所以該波的波長=vT=1.2 m,又=1波由S點傳到P點用時t1=0.25 s(1分)則當t=0.25 s時,P點開始振動(向下振動),SP間的波形圖如圖所示.(2分)(2)在00.5 s內(nèi)P點振動的時間t2=t-t1=0.25 s(2分)運動的路程為x=×4A=5A=25 cm.(2分)答案:(1)見解析圖(2)25 cm16.(8分)一條長直光導纖維的長度l=15 km,內(nèi)芯的折射率n=1.6,在內(nèi)芯與包層的分界面發(fā)生全反射的臨界角C=60°,一細光束從左端面中點射入內(nèi)芯,試求:(1)為使射入的光在內(nèi)芯與包層的界面恰好發(fā)生全反射,光在左端面的入射角為多少?(2)若從左端射入的光能夠不損失地傳送到右端,則光在光導纖維內(nèi)傳輸?shù)臅r間最長和最短各為多少?(真空中光速c=3.0×108 m/s;取sin 37°=0.60,cos 37°=0.80;結(jié)果取兩位有效數(shù)字)解析:(1)設(shè)光從左端面射入時 的入 射角為,折射 角為,則=90°-C=30°(1分)由折射定律得n=,(1分)則sin =nsin =1.6sin 30°=0.8,解得=53°.(1分)(2)光在內(nèi)芯的傳播速度v=,當光射向左端面的入射角為0°時,光傳輸?shù)臅r間最短,最短時間tmin=8.0×10-5 s,(2分)當光射到芯層與包層分界面的入射角等于臨界角C時,光傳輸?shù)臅r間最長,此時光傳播的路程s=(2分)則最長時間tmax=9.2×10-5 s.(1分)答案:(1)53°(2)9.2×10-5 s8.0×10-5 s17. (10分)如圖所示是某種 透明物質(zhì)制成 的直角三棱鏡ABD,光在透明物質(zhì)中的傳播 速度為2.4×108 m/s,一束光線在紙面內(nèi)垂直AB面射入棱鏡,發(fā)現(xiàn)光線剛好不能從AD面射出,光在真空中傳播速度為3.0×108 m/s,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,求:(1)透明物質(zhì)的折射率和直角三棱鏡A的大小;(2)光線從BD面首次射出時的折射角.(結(jié)果可用的三角函數(shù)表示)解析:(1)由折射率與光速間的關(guān)系n=解出透明物質(zhì)的折射率n=1.25,(1分)由題意可知,光線從AB面垂直射入,恰好在AD面發(fā)生全反射,光線從BD面射出,光路圖如圖所示.(1分)設(shè)該透明物質(zhì)的臨界角為C,由幾何關(guān)系可知sin C=(2分)解得C=A=53°.(2分)(2)由幾何關(guān)系知=37°(2分)由折射定律知n=,解得sin =.(2分)答案:(1)1.2553°(2)sin =18.(10分)如圖所示實線是一列簡諧橫波在t1=0時刻的波形,虛線是這列波在t2=0.5 s時刻的波形.(1)若這列波的周期T符合:3T<t2-t1<4T,求波沿x軸正方向傳播,波速多大;若波沿x軸負方向傳播,波速多大;(2)若波速大小為74 m/s,波速方向如何.解析:(1)波沿x軸正方向傳播時,傳播距離x滿足x=k+(k=0,1,2,3,)(1分)由t=,波速v=知傳播時間滿足t=kT+T(k=0,1,2,3,)(1分)由3T<t2-t1<4T,可知k=3,故t=3T+T,解得T= s,(1分)由波形圖知=8 m,解得v=54 m/s.(1分)波沿x軸負方向傳播時,傳播距離x滿足x=k+(k=0,1,2,3,),(1分)由波速v=,知傳播時間滿足t=kT+T(k=0,1,2,3,)(1分)由3T<t2-t1<4T,可知k=3,故t=3T+T,解得T= s,(1分)由=8 m,解得v=58 m/s.(1分)(2)波速大小為74 m/s時,波在t時間內(nèi)傳播的距離為x=vt=74×0.5 m=37 m=4+,所以波沿x軸負方向傳播.(2分)答案:見解析- 12 -