2020年教科版高中物理选修3-4模块综合试卷（二）含答案

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1、模块综合试卷模块综合试卷(二二) (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分.15 题为单项选择题，612 题为多项 选择题.全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错或不选的得 0 分.) 1.下列说法正确的是( ) A.电磁波在真空中以光速 c 传播 B.在空气中传播的声波是横波 C.声波只能在空气中传播 D.光需要介质才能传播 答案 A 解析 电磁波可以在真空中传播，且传播速度为光速 c，光为电磁波，A 项对，D 项错；声 波为纵波，可以在固、液、气介质中传播，B、C 项错误. 2.(2019 厦门一中高二下学期期中)下

2、列说法中正确的是( ) A.爱因斯坦认为真空中光速在不同惯性系中相同 B.从接收到的高频振荡电流中分离出所携带的有用信号的过程叫调谐 C.均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播就形成了电磁波 D.激光和自然光都是偏振光 答案 A 3.(2017 北京卷)物理学原理在现代科技中有许多重要应用.例如，利用波的干涉，可将无线电 波的干涉信号用于飞机降落的导航.如图 1 所示， 两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞 机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝.两天线同时都发出波长为 1和 2的无线电 波.飞机降落过程中，当接收到 1和 2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道.下列说法 正确的是(

3、 ) 图 1 A.天线发出的两种无线电波必须一样强 B.导航利用了 1与 2两种无线电波之间的干涉 C.两种无线电波在空间的强弱分布稳定 D.两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合 答案 C 解析 无线电波的干涉与波的强弱无关，故 A 错误；导航利用了 1与 1的干涉、2与 2的 干涉，并不是 1与 2的干涉，故 B 错误；空间中 1的干涉与 2的干涉相互叠加，因为每种 无线电波干涉后强弱分布稳定，故叠加后空间的强弱分布依旧稳定，故 C 正确；因为跑道上 (中垂线)接收 1与 2的信号都保持最强，由于 1与 2不同， 故各自在空间的强弱分布不完全 重合，故 D 错误. 4.(2018 厦门一

4、中高二下学期期中)一列向右传播的简谐横波 t00 时刻的波形如图 2 所示， 波 速 v5 m/s， 从 t5 s 时刻开始扫描质点 A 的振动图像如图所示， 其中最符合实际的是( ) 图 2 答案 D 解析 简谐横波向右传播，由波形平移法可知 t00 时刻质点 A 的振动方向向下.由题图读出 波长 20 m，则周期 T v 20 5 s4 s，因为 t5 s11 4T，所以质点 A 在 t5 s 时刻到达平 衡位置下方，速度方向向下，正向波谷运动，所以从 t5 s 时刻开始扫描质点 A 的振动图像， D 图最符合实际. 5.如图 3 所示，一质量为 M 的木质框架放在水平桌面上，框架上悬挂一

5、劲度系数为 k 的轻质 弹簧， 弹簧下端拴接一质量为 m 的铁球.用手向下拉一小段距离后释放铁球， 铁球便上下做简 谐运动，则( ) 图 3 A.弹簧处于原长时的位置是铁球做简谐运动的平衡位置 B.在小球从最高点向平衡位置运动的过程中，小球的位移逐渐减小，回复力、加速度先减小 后增大 C.若铁球的振动周期恰好等于以铁球平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期，则该铁球的周 期 T2 m k D.若弹簧振动过程的振幅可调，则当框架对地面的压力为零时，弹簧的压缩量为mg k 答案 C 解析 小球处于平衡位置时，其所受的重力大小与弹簧的弹力大小相等，即 mgkx，此时弹 簧处于拉伸状态，故选项 A 错误；

6、振动中的位移指由平衡位置指向振动物体所在位置的有向 线段，因而小球向平衡位置运动时位移逐渐减小，而回复力大小与位移大小成正比，故回复 力也减小， 由牛顿第二定律 aF m得， 加速度也减小， 故选项 B 错误； 单摆周期公式 T2 L g， 根据平衡条件有 kLmg，联立解得 T2 m k，故选项 C 正确；当框架对地面压力为零瞬 间，弹簧对框架向上的作用力等于框架重力 Mg，则轻弹簧处于压缩状态，弹力 FMgkx， 解得弹簧的压缩量为 xMg k ，故选项 D 错误. 6.下列说法正确的是( ) A.单摆的振动周期与其质量无关 B.声波从空气进入水中，波长不变，波速变快 C.光波从空气进入水

7、中，频率不变，波长变短 D.LC 振荡回路电容 C 增大时，振荡频率增大 E.根据相对论，在某个参考系同时发生的两事件，换参考系后可能不是同时发生 答案 ACE 解析 根据 T2 L g可知，单摆的振动周期与其质量无关，选项 A 正确；声波从空气进入 水中，频率不变，波速变大，则波长变长，选项 B 错误；光波从空气进入水中，频率不变， 波速变小，波长变短，选项 C 正确；根据 f 1 2 LC可知，LC 振荡回路电容 C 增大时，振荡 频率减小，选项 D 错误；根据相对论，在一个参考系中同时发生的两事件，在相对于此参考 系运动的别的参考系中观测就可能不是同时发生的，故 E 正确. 7.如图 4

8、 所示，空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一束由红、 蓝两种色光混合而成的细光束， 从空气中以某一角度 (0 90 )入射到第一块玻璃板的上表 面.下列说法正确的是( ) 图 4 A.在第一块玻璃板下表面一定有出射光 B.在第二块玻璃板下表面一定没有出射光 C.第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行 D.第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧 E.第一块玻璃板下表面的两条出射光线中蓝光一定在红光的右侧 答案 ACD 解析 光线从第一块玻璃板的上表面射入，在第一块玻璃板中的上表面的折射角和下表面的 入射角相等，根据光的可逆原理可知，光在第一块玻璃板下

9、表面一定有出射光，同理，在第 二块玻璃板下表面也一定有出射光，A 正确，B 错误；因为光在玻璃板中的上表面的折射角 和下表面的入射角相等，根据光的可逆原理知，下表面的出射光的折射角和开始在上表面的 入射角相等， 即两光线平行， 所以第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行， C 正确；根据光线在玻璃板中发生偏折，由于折射角小于入射角，可知第二块玻璃板下表面 的出射光一定在入射光延长线的左侧，D 正确；蓝光的频率大于红光的频率，所以蓝光的折 射率大于红光的折射率，故玻璃对蓝光的偏折程度大，蓝光在红光的左侧，E 错误. 8.(2018 北京 101 中学高二下学期期中)如图 5 所示，一

10、束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为 互相分离的 a、b、c 三束单色光.比较 a、b、c 三束光，可知( ) 图 5 A.当它们在真空中传播时，c 光的波长最短 B.当它们在玻璃中传播时，c 光的速度最大 C.若它们都从玻璃射向空气，c 光发生全反射的临界角最大 D.对同一双缝干涉装置，c 光干涉条纹之间的距离最小 答案 AD 解析 由题图可知，c 光的偏折程度最大，则 c 光的折射率最大，频率最大，根据 c f知， 在真空中 c 光的波长最短，A 正确；c 光的折射率最大，根据 vc n知，c 光在玻璃中传播的 速度最小，B 错误；根据 sin C1 n知，c 光的折射率最大，则 c 光发生全

11、反射的临界角最小， C 错误；c 光的频率最大，则波长最小，根据 xl d 知，对同一双缝干涉装置，c 光干涉条 纹之间的距离最小，D 正确. 9.有两列频率相同、振动方向相同、振幅均为 A、传播方向互相垂直的平面波相遇发生干涉. 如图 6 所示，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，a 为波谷与波谷相遇点，b、c 为波峰与波 谷相遇点， d 为波峰与波峰相遇点， e、 g 是 a、 d 连线上的两点， 其中 e 为连线的中点， 则( ) 图 6 A.a、d 处的质点振动加强，b、c 处的质点振动减弱 B.从图示时刻经过半个周期，e 处的质点通过的路程为 4A C.从图示时刻经过半个周期，g 处的质

12、点加速向平衡位置运动 D.从图示时刻经过四分之一周期，d 处的质点振幅恰好为零 答案 ABC 解析 由题意可知两列波满足发生干涉的条件，a、d 两点分别为波谷与波谷叠加和波峰与波 峰叠加，属于振动加强点，而 b、c 两点为波峰与波谷叠加，属于振动减弱点，选项 A 正确； 由题图可知，e、g 均为振动加强点，题图所示时刻，e 点处在平衡位置，经过半个周期后，e 处质点通过的路程为 4A，选项 B 正确；题图所示时刻 g 处质点加速向平衡位置振动，半个 周期后加速向平衡位置运动，选项 C 正确；质点振动的振幅为偏离平衡位置的最大距离，是 一定值，不会发生变化，所以 d 处质点的振幅为 2A，选项

13、D 错误. 10.如图 7 所示为一列沿 x 轴传播的简谐横波，实线为 t0 时刻的波形图，虚线为 t0.2 s 时 刻的波形图.已知该波的波速是 v0.8 m/s，则下列说法正确的是( ) 图 7 A.这列波的波长为 10 cm B.这列波的周期为 0.15 s C.这列波可能沿 x 轴正方向传播 D.在 t0 时刻，x4 cm 处的质点速度沿 y 轴负方向 答案 BD 解析 由题图可知，这列波的波长为 12 cm，选项 A 错误；由 v T得，这列波的周期 T v 0.12 0.8 s0.15 s，选项 B 正确；t0.2 s11 3T，由题图可知，波沿 x 轴负方向传播，选项 C 错 误

14、；由“同侧法”知，在 t0 时刻，x4 cm 处质点的速度沿 y 轴负方向，选项 D 正确. 11.在均匀介质中坐标原点 O 处有一波源做简谐运动， 其表达式为 y5sin ( 2t)， 它在介质中形 成的简谐横波沿 x 轴正方向传播，某时刻波刚好传播到 x12 m 处，波形图像如图 8 所示， 则( ) 图 8 A.此后再经 6 s 该波传播到 x24 m 处 B.M 点在此后第 3 s 末的振动方向沿 y 轴正方向 C.波源开始振动时的运动方向沿 y 轴负方向 D.此后 M 点第一次到达 y3 m 处所需时间是 2 s 答案 AB 解析 根据简谐运动的表达式可知，波的周期 T2 2 2 s

15、4 s，由题图可知波长 8 m， 故波速 v T2 m/s，则再经过 6 s，波传播的距离为 xvt12 m，该波传到 x24 m 处，选 项 A 正确；M 点在此时振动方向沿 y 轴负方向，则此后第 3 s 末，即经过了3 4T，该点的振动 方向沿 y 轴正方向，选项 B 正确；因波刚传到 x12 m 处时，质点向 y 轴正方向振动，故波 源开始振动时的运动方向沿 y 轴正方向，选项 C 错误；M 点第一次到达 y3 m 位置时， 所需的时间小于T 22 s，选项 D 错误. 12.甲、乙两列横波在同一介质中分别从波源 M、N 两点沿 x 轴相向传播，波速为 2 m/s，振 幅相同；某时刻的

16、图像如图 9 所示，则( ) 图 9 A.甲、乙两波的起振方向相反 B.甲、乙两波的频率之比为 32 C.再经过 3 s，平衡位置在 x7 m 处的质点振动方向向下 D.再经过 3 s，两波源间(不含波源)有 5 个质点位移为零 答案 ABD 解析 根据题意，甲波向右传播，起振方向向下，乙波向左传播，起振方向向上，故选项 A 正确；由题图可知甲波波长为 4 m，周期为：T甲2 s，频率为：f甲1 2 Hz，乙波波长为 6 m， 周期为：T乙3 s，频率为：f乙1 3 Hz，故选项 B 正确；再经过 3 s，甲波波谷到达 x7 m 处，乙波是平衡位置与波峰之间某一振动到达 x7 m 处，所以该质

17、点应该向上振动，选项 C 错误；此时除了波源还有 x9 m 处、x78 m 处、x6 m 处、x45 m 处、x23 m 处质点位移为零，故选项 D 正确. 二、非选择题(本题共 6 小题，共 52 分) 13.(6 分)(2018 西安中学高二下学期期中)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，调节分划 板的位置，使分划板的中心刻线对齐某条亮条纹的中心且计数 1，此时螺旋测微器的示数如 图 10 甲所示；转动手轮，使分划线向一侧移动，数到第 4 条亮条纹时，使分划板的中心刻线 对齐第 4 条亮条纹的中心，此时螺旋测微器的示数如图乙所示.已知双缝间距 d2.0 mm，双 缝到屏的距离 L1.00

18、m，则甲图所示读数为_ mm，乙图所示读数为_ mm， 被测光波的波长为_ m. 图 10 答案 1.330(2 分) 1.960(2 分) 4.210 7(2 分) 14.(8 分)用单摆测定重力加速度的实验装置如图 11 所示. 图 11 (1)测出悬点 O 至小球球心的距离(摆长)L 及单摆完成 n 次全振动所用的时间 t， 则重力加速度 g _(用 L、n、t 表示). 图 12 (2)用多组实验数据作出 T2L 图像，也可以求出重力加速度 g，已知三位同学作出的 T2L 图线的示意图如图 12 中的 a、b、c 所示，其中 a 和 b 平行，b 和 c 都过原点，图线 b 对应的 g

19、值最接近当地重力加速度的值.则相对于图线b， 下列分析正确的是_(选填选项前的字母). A.出现图线 a 的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长 L B.出现图线 c 的原因可能是误将 49 次全振动记为 50 次 C.图线 c 对应的 g 值小于图线 b 对应的 g 值 D.图线 a 对应的 g 值大于图线 b 对应的 g 值 (3)某同学测出不同摆长时对应的周期 T，作出 T2L 图线，如图 13 所示，再利用图线上任意 两点 A、B 的坐标(x1，y1)、B(x2，y2)，可求得 g_.若该同学测摆长时漏加了小球半 径，而其他测量、计算均无误，也不考虑实验误差，则用上述方法算得的

20、g 值和真实值相比 是_的(选填“偏大”“偏小”或“不变”). 图 13 答案 (1)4n 22L t2 (2 分) (2)B(2 分) (3)4 2x 2x1 y2y1 (2 分) 不变(2 分) 解析 (1)单摆的周期： Tt n， 由单摆周期公式： T2 L g可知， 重力加速度： g 42L T2 4n 22L t2 . (2)由题图可知，对图线 a，当 L 为零时 T2不为零，所测摆长偏小，可能是把摆线长度作为摆 长，即把悬点到摆球上端的距离作为摆长，故 A 错误；根据单摆的周期公式 T2 L g得， T24 2L g ，根据数学知识可知，T2L 图像的斜率 k4 2 g .若实验中

21、误将 49 次全振动记为 50 次，则周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏大，图线的斜率 k 偏小，故 B 正确； 图线 c 对应的斜率小于图线 b 对应的斜率，图线 a 与图线 b 的斜率相等，由 g4 2 k 可知，图 线 c 对应的 g 值大于图线 b 对应的 g 值，图线 a 对应的 g 值等于图线 b 对应的 g 值，故 C、 D 错误. (3)根据单摆的周期公式 T2 L g得，T 24 2L g ， T2L 图像的斜率：k4 2 g y2y1 x2x1， 可得重力加速度：g4 2x 2x1 y2y1 ； 若该同学测摆长时漏加了小球半径，而其他测量、计算均无误，也不考虑实验误

22、差，(x2x1) 不变，则 T2L 图像的斜率不变，所测重力加速度 g 不变，即算得的 g 值和真实值相比是不 变的. 15.(8 分)(2018 深圳乐而思联考)位于坐标原点处的振源产生了一列沿 x 轴正方向传播的横波， 当 x5 m 处的质点 b 刚好起振时，振动方向沿 y 轴负方向，此时位于 x2 m 处的质点 a 刚 好位于波峰，从该时刻开始计时，经过 t0.2 s 质点 a 第二次位于波峰.已知该简谐横波的波 长为 4 m，振幅为 A2 cm. (1)该简谐横波的波速多大？ (2)从计时开始 x9 m 处的质点 c 需经过多长时间第一次位于波峰？在该过程中 x9 m 处的 质点 c

23、运动的总路程为多大？ 答案 (1)20 m/s (2)0.35 s 6 cm 解析 (1)由题意知该简谐横波周期为 T0.2 s(1 分) 波速为 v T 4 0.2 m/s20 m/s(2 分) (2)由 t0 时刻到 x9 m 处的质点 c 第一次位于波峰，该简谐横波向右传播的距离为 s(9 2) m7 m(1 分) 则 t1s v 7 20 s0.35 s(1 分) 在上述时间内，x9 m 处的质点 c 的振动时间为 t20.35 s95 20 s0.15 s(1 分) 0.15 s3 4T，质点 C 由平衡位置开始起振， 因此 x9 m 处的质点 c 通过的路程为 s路423 4 cm

24、6 cm.(2 分) 16.(8 分)(2019 南阳市期末)如图 14 所示，AOB 是由某种透明物质制成的1 4圆柱体的横截面(O 为圆心)，其折射率为 2.今有束平行光以 45 的入射角射向柱体的 OA 平面，这些光线中有一部 分不能从柱体的AB 面上射出，设凡射到OB 面的光线全部被吸收，不考虑OA 面的反射.求： 图 14 (1)光线从透明物质射向真空时发生全反射的临界角； (2)圆柱体 AB 面上有射出光线的部分占 AB 面的几分之几？ 答案 (1)45 (2)1 2 解析 (1)由公式 sin C1 n，(2 分) 得临界角为：C45 (1 分) (2)从 O 点射入的光线，折射

25、角为 ，根据折射定律有：nsin 45 sin ，(1 分) 解得：30 (1 分) 设从某位置 P 入射的光线，折射到 AB 弧面上 Q 点时，入射角恰等于临界角 C，如图所示 PQO 中由几何关系可得 180 90 C15 ，(1 分) 所以有射出光线的区域对应的圆心角为： 90 45 (1 分) 有射出光线的部分占 AB 面的45 90 1 2(1 分) 17.(10 分)(2018 西南名校联盟联考)一列简谐横波在某介质中传播经过a、b 两点，a、b 两点的平 衡位置相距3 m，如图15 所示，图中实线表示a 点的振动图像，虚线表示b 点的振动图像. 图 15 (1)写出质点 b 的振

26、动方程； (2)求该简谐横波的传播速度. 答案 见解析 解析 (1)由题图可得，质点 b 的振幅 A2 cm(1 分) 周期 T0.4 s，2 T 5 rad/s(1 分) 则质点 b 的振动方程为 y2sin 5t (cm)(2 分) (2)由题图可知，对于质点 a，当 y1 cm 时，t0.若由质点 a 向质点 b 传播，可得 12n3(n0,1,2)(1 分) 36 112n (m)(n0,1,2)(1 分) 波速 v T 90 112n (m/s)(n0,1,2)(1 分) 若由质点 b 向质点 a 传播，可得 11 12 n3(n0,1,2)(1 分) 36 1112n (m)(n0

27、,1,2)(1 分) 波速 v T 90 1112n (m/s)(n0,1,2)(1 分) 18.(12 分)如图 16 所示， 玻璃球冠的折射率为 3， 其底面镀银， 底面的半径是球半径的 3 2 倍； 在过球心 O 且垂直于底面的平面(纸面)内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的 M 点， 该光线的延长线恰好过底面边缘上的 A 点，求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方 向的偏角. 图 16 答案 150 解析 设图中 N 点为光线在球冠内底面上的反射点，光线的光路图如图所示.设光线在 M 点 的入射角为 i、 折射角为 r， 在 N 点的入射角为 i， 反射角为 i， 玻璃折射率为 n.由于OAM 为等边三角形， 则 i60 (2 分) 由折射定律有 sin insin r 代入题给条件 n 3得 r30 (2 分) 作底面在 N 点的法线 NE，由于 NEAM，有 i30 根据反射定律，有 i30 (2 分) 由几何关系知MANMON，故有 MNOii60 (2 分) 由式得 i30 (2 分) 于是ENO 为反射角， ON 为反射光线.这一反射光线经球面再次折射后不改变方向.所以，经 一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角 180 i150 .(2 分)