精品人教版高中物理选修3-4习题：模块综合测试卷-含答案

人教版物理教学辅导精品文档模块综合测试卷时间：90分钟分值：100分第Ⅰ卷(选择题共48分)一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分．其中1～8题为单选题，9～12题为多选题)1．下列说法正确的是()A．雨后天空出现彩虹是光的衍射现象B．相对论认为，真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的C．横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期D．电磁波和机械波一样依赖于介质传播【解析】雨后天空出现的彩虹是光的色散现象，A错误；横波传播过程中，质点在平衡位置上下振动，不发生横向移动，C错误；电磁波的传播不需要介质，D错误．【答案】B2．根据爱因斯坦质能方程，不可以说明()A．任何核反应，只要伴随能量的产生，则反应前后各物质的质量和一定不相等B．太阳不断地向外辐射能量，因而太阳的总质量一定不断减小C．虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是不可改变的D．若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量，则地球的质量将不断增大【解析】根据E＝mc2，当物体能量变化时，参加核反应的物质的质量发生变化，故A正确；太阳释放能量，对应的总质量一定减小，故B正确；C错误；当地球向外辐射的能量小于从外界获得的能量时，地球的总能量增加，对应地球的质量也将增加，D正确．【答案】C3．某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果希望把这路程缩短为3光年，则他所乘飞船相对地球的速度为()A．0.5cB．0.6cC．0.8cD．0.9c【解析】由l＝l01－v2c2且ll0＝35，可解得v＝0.8c.【答案】C4.雨后太阳光入射到水中发生色散而形成彩虹．设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是()A．紫光、黄光、蓝光和红光B．紫光、蓝光、黄光和红光C．红光、蓝光、黄光和紫光D．红光、黄光、蓝光和紫光【解析】由于太阳光经过小水滴时，受到两次折射，一次反射，在进入小水滴后就被分解成七色光，这七色光再经过水滴内表面反射进入我们的视角，形成七彩的虹，通过比较第一次折射可以看出，入射角均相同，a光的折射角r最小而d光的折射角r最大，根据其折射率n＝sinisinr知水对a光的折射率最大，而对d光的折射率最小，再由在同种介质中，紫光折射率最大而红光折射率最小可判断只有B选项正确．【答案】B5．据报道，欧洲大型强子对撞机开足马力可以把粒子加速到光速的99.9%，单束粒子能量可达到7万亿电子伏特．下列说法正确的是()A．如果继续对粒子加速，粒子速度可以达到光速B．如果继续对粒子加速，粒子速度可能超过光速C．粒子高速运动时质量大于静止时的质量D．粒子高速运动时质量小于静止时的质量【解析】根据相对论，如果继续对粒子加速，粒子速度不可以达到光速，选项A、B错误．由相对论质量公式可知，粒子高速运动时质量大于静止时的质量，选项C正确D错误．【答案】C6．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力．有人想用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜，他选用的薄膜材料的折射率n＝1.5，所要消除的紫外线的频率ν＝8.1×1014Hz，那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是()A．9.25×10－8mB．1.85×10－7mC．1.23×10－7mD．6.18×10－8m【解析】为了减小紫外线对眼睛的伤害，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射的光叠加后加强，则路程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)应等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍，即2d＝Nλ′(N＝1,2，…)．因此，膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的12.紫外线在真空中的波长是λ＝cv＝3.7×10－7m，在膜中的波长是λ′＝λn＝2.47×10－7m，故膜的厚度至少是1.23×10－7m.【答案】C7．如图所示，简谐横波a沿x轴正方向传播，简谐横波b沿x轴负方向传播，波速都是10m/s，振动方向都平行于y轴．t＝0时刻，这两列波的波形如图所示．下列选项是平衡位置在x＝2m处的质点从t＝0开始在一个周期内的振动图象，其中正确的是()【解析】沿着波的传播方向，“上坡下，下坡上”，则两列波上平衡位置x＝2m处的质点在t＝0时刻都沿y轴正方向振动，由T＝λv可知两列波的周期相同，则两列波的波峰同时到达x＝2m处，此时x＝2m处的质点的位移为3cm，由图可知，选项B正确．【答案】B8.两束平行的细激光束，垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图所示．已知光线1沿直线穿过玻璃，它的入射点是O；光线2的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于P点．已知玻璃截面的圆半径为R，OA＝R2，OP＝3R，光在真空中的传播速度为c.据此可知()A．光线2在圆弧面的入射角为45°B．玻璃材料的折射率为3C．光线1在玻璃中传播速度为c2D．光线1在玻璃中传播时间为3R2c【解析】作出光路图如图所示，设光线2沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为B，入射角设为θ1，折射角设为θ2，由sinθ1＝OAOB＝12得θ1＝30°，A错误．因OP＝3R，由几何关系知BP＝R，故折射角θ2＝60°，由折射定律得玻璃的折射率n＝sinθ2sinθ1＝sin60°sin30°＝3，B正确．由n＝cv解得光线1在玻璃中传播速度为c3，传播时间为t＝Rv＝3Rc，C、D错误．【答案】B9．如图所示，虚线和实线分别为甲乙两个弹簧振子做简谐运动的图象，已知甲乙两个振子质量相等，则()A．甲乙两振子的振幅分别为2cm、1cmB．甲、乙两个振子的相位差总为πC．前2秒内甲乙两振子的加速度均为正值D．第2秒末甲的速度最大，乙的加速度最大【解析】两振子的振幅A甲＝2cm，A乙＝1cm，A对；两振子的频率不相等，相位差为一变量，B错；前2秒内，甲的加速度为负值，乙的加速度为正值，C错；第2s末甲在平衡位置，速度最大，乙在最大位移处，加速度最大，D对．【答案】AD10．关于波动，下列说法正确的是()A．各种波均会发生偏振现象B．用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可看到彩色条纹C．声波传播过程中，介质中质点的运动速度等于声波的传播速度D．已知地震波得纵波速度大于横波速度，此性质可用于横波的预警【解析】只有横波才能发生偏振现象，故A错误；用白光做单缝衍射与双缝干涉，都可以观察到彩色条纹，故B正确；声波在传播过程中，介质中质点的速度并不等于声波的传播速度，故C错误；已知地震波的纵波波速大于横波波速，此性质可用于横波的预警，故D正确．【答案】BD11．在O点有一波源，t＝0时刻开始向上振动，形成向右传播的一列横波，t1＝4s时，距离O点3m的A点第一次达到波峰；t2＝7s时，距离O点4m的B点第一次达到波谷，则以下说法正确的是()A．该横波的波长为2mB．该横波的周期为4sC．该横波的波速为1m/sD．距离O点5m的质点第一次开始向上振动的时刻为6s末【解析】根据题意分析：由Δx＝vΔt，得v4－T4＝3，v7－34T＝4.(v为波速，T为周期)解得v＝1m/s，T＝4s，故B、C两项正确，λ＝vT＝4m，A项错误，距离O点为5m的质点第一次开始向上振动的时刻为t＝Δxv＝5s，D项错误．【答案】BC12．在坐标原点的波源S产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v＝40m/s，已知t＝0时，波刚好传播到x＝40m处，如图所示．在x＝800m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是()A．波源S开始振动时方向沿y轴正方向B．该波的波长为25m，周期为0.5sC．x＝400m处的质点在t＝9.375s时处于波峰位置D．若波源S向x轴负方向运动，则接收器接收到的波的频率将小于2Hz【解析】因为t＝0时刻波刚好传至x＝40m处，该处质点的振动方向沿y轴负方向，而波动中所有点的起振方向均相同，所以波源S开始振动时方向沿y轴负方向，选项A错误；从波形图可看出波长为20m，所以选项B错误；波峰传到x＝400m处所需时间Δt＝Δx/v＝9.375s，选项C正确；该波的频率f＝v/λ＝2Hz，若波源S向x轴负方向运动，将远离接收器，则接收到的频率将小于2Hz，选项D正确．【答案】CD第Ⅱ卷(非选择题共52分)二、实验题(本题有2小题，共15分，请将答案写在题中的横线上)13．(6分)用如图所示的装置测定玻璃的折射率．在光具盘的中央固定一个半圆形的玻璃砖，使二者的圆心重合，使激光束从玻璃圆弧一侧入射并垂直直径平面通过圆心O射出玻璃砖，记下入射光束在光具盘上所对应位置的刻度，以圆心O为轴逆时针缓慢转动光具盘，同时观察直径平面一侧出射光线的变化：出射光线不断向下偏转并越来越暗，直到刚好看不到出射光线为止，并记下这时入射光线在光具盘上位置的刻度，光具盘上两次刻度之间的夹角θ就是光束从玻璃射向空气的____________．玻璃的折射率表达式n＝________.【解析】入射光线始终沿弧面的垂直面，故射入玻璃后方向不变，此时为四线合一(入射光线、反射光线、折射光线、法线)．从玻璃中射入空气的折射光线刚好消失时，光线恰在玻璃内发生全反射，即θ为临界角．即：sinC＝sinθ＝1n，所以n＝1sinθ.【答案】临界角1sinθ14．(9分)将一单摆装置竖直挂于某一深度h(未知)且开口向下的小筒中(单摆的下部分露于筒外)，如图甲所示，将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放，设单摆振动过程中悬线不会碰到筒壁，如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端口到摆球球心的距离为l，并通过改变l而测出对应的周期T，再以T2为纵轴、l为横轴作出函数关系图象，那么就可以通过此图象得出小筒的深度h和当地的重力加速度g.(1)利用单摆测重力加速度时，为了减小误差，我们利用秒表来测量单摆多次全振动的时间，从而求出振动周期．除了秒表之外，现有如下工具，还需的测量工具为________．A．天平B．毫米刻度尺C．螺旋测微器(2)如果实验中所得到的T2－L关系图象如图乙所示，那么真正的图象应是a、b、c中的________．(3)由图象可知，小筒的深度h＝________m，当地的g＝________m/s2.(4)某次秒表计时得的时间如图丙所示，则总时间为________s.【解析】(1)为了测量出周期，需要秒表，为测量长度的改变需要刻度尺，故还需要的测量工具为B.(2)根据单摆的周期公式，T＝2πLg得T2＝4π2Lg＝4π2l＋hg，显然若以l为自变量，则当地l＝0时T20，所以真正的图象是a.(3)由(2)的分析可以确定，筒的深度为0.30m，a图象的斜率为k＝4π2g＝1.200.30，所以当地的重力加速度为9.86m/s2.(4)66.3s对于秒表读数，应注意小表盘上的每格是1min，大表盘上每小格是0.1s.【答案】(1)B(2)a(3)0.309.86(4)66.3三、计算题(本题有3小题，共37分，解答应写出必要的文字说明﹑方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15.(12分)在研究材料A的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法．A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个透明的平行板B，B与A上表面平行，在它们之间形成一厚度均匀的空气膜．现在用波长为λ的单色光垂直照射，同时对A缓慢加热，在B上方观察到B板的亮度发生周期性变化．当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升高到t2时，亮度再一次回到最亮．(1)在B板上方观察到的亮暗变化是由哪两个表面的反射光叠加形成的？(2)温度由t1升高到t2时，A的高度升高多少？【解析】(1)A、B间为空气薄膜，在B板上方观察到的亮暗变化，是由B的下表面反射的光和A的上表面反射的光叠加产生的．(2)当温度为t1时，设空气薄膜厚度为d1，此时最亮说明，2d1＝kλ当温度为t2时，设空气薄膜厚度为d2，此时再一次最亮说明，2d2＝(k－1)λ得d1－d2＝λ2故温度由t1升高到t2，A的高度升高λ2.【答案】(1)见解析(2