2020-2021学年高中物理 模块素养评价 教科版选修3-4

1、2020-2021学年高中物理 模块素养评价 教科版选修3-42020-2021学年高中物理 模块素养评价 教科版选修3-4年级：姓名：- 12 -模块素养评价 (90分钟100分)一、选择题(本大题共10小题,每小题5分,共50分)1.(多选)(2020乐山高二检测)有两个简谐运动的振动方程分别是:x1=3sin(100t+),x2=5sin(100t+),下列说法正确的是()a.它们的振幅相同b.它们的周期相同c.它们的相位差恒定d.它们的振动步调一致【解析】选b、c。依据两个振动方程我们知道:第一个简谐运动的振幅为3;频率为1=2f=100,则f1=50 hz;初相为。第二个简谐运动的振

2、幅为5,频率为2=2f=100,则f2=50 hz;初相为。所以,选项a错,b对;由于它们的振动周期相同所以它们的相位差为-,有确定的值,故选项c正确。选项d不对。2.如图所示,人眼隔着偏振片b、a去看一只电灯泡s,一束透射光都看不到,那么,以下说法中正确的是()a.使a和b同时转过90,能够看到透射光b.单使b转过90过程中,看到光先变亮再变暗c.单使b转过90过程中,看到光逐渐变亮d.单使a转动时,始终看不到透射光【解析】选c。当两个偏振片的透振方向垂直时看不到透射光,当两个偏振片的透振方向平行时透射光最强,故选c。3.(多选)利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度。如图(a)所示,现使透明标

3、准板m和待检工件n间形成一楔形空气薄层,并用单色光照射,可观察到如图(b)所示的干涉条纹,条纹的弯曲处p和q对应于a和b处,下列判断中正确的是()a.n的上表面a处向上凸起b.n的上表面b处向上凸起c.条纹的c、d点对应处的薄膜厚度相同d.若减小薄片的厚度,则干涉条纹间距会增大【解析】选b、c、d。薄膜干涉是等厚干涉,即明条纹处空气膜的厚度相同。条纹的c、d点在同一条纹上,所以c、d点对应处的薄膜厚度相同,从弯曲的条纹可知,a处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同,可知a处凹陷,b处检查平面右边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同,可知b处凸起,故a错误,b正确;由图可知,条纹间距

4、相等,则条纹的c、d点对应处的薄膜厚度也相同,故c正确;当减小薄片的厚度,即减小空气薄层的宽度,导致同级的光程差的间距变大,则干涉条纹间距会增大,故d正确。4.光线由空气透过半圆形玻璃砖,再射入空气的光路图中,正确的是(玻璃的折射率为1.5)()a.图乙、丙、丁b.图乙、丁c.图乙、丙d.图甲、丙【解析】选b。题图甲、乙,光由空气进入玻璃,由光疏介质进入光密介质,应有12,乙正确,甲错误;题图丙、丁,光由玻璃进入空气中,sin csin 45,即c45,即入射角大于临界角,应发生全反射,丙错误,丁正确。5.(2020泸州高二检测)如图所示,在水面下同一深度并排紧挨着放置分别能发出红光、黄光、蓝

5、光和紫光的四个灯泡,一人站在这四盏灯正上方离水面有一定距离处观察,他感觉离水面最近的那盏灯发出的光是()a.红光b.黄光c.蓝光d.紫光【解析】选d。如图所示,从空气中观察灯泡时,灯泡p发出的光经水面折射后进入人的眼睛,折射光线的延长线交于p点,p就是灯p的虚像,p的位置比实际位置p离水面的距离要近些。当入射角较小时,p的位置在p的正上方,有:sin=,sin=,n=竖直向下看时,d接近于零,故n=,即:h=h因紫光的折射率最大,故紫光的视深最小。6.平衡位置处于坐标原点的波源s在y轴上振动,产生频率为50 hz的简谐横波向x轴正、负两个方向传播,波速均为100 m/s。平衡位置在x轴上的p、

6、q两个质点随波源振动着, p、q的x轴坐标分别为xp=3.5 m、xq=-3 m。当s位移为负且向-y方向运动时,p、q两质点的()a.位移方向相同、速度方向相反b.位移方向相同、速度方向相同 c.位移方向相反、速度方向相反d.位移方向相反、速度方向相同【解析】选d。该波的波长= m=2 m,xp=3.5 m=+,xq=3 m=+,此时p、q两质点的位移方向相反,但振动方向相同,选项d正确。7.如图所示为一列在均匀介质中沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图,波速为4 m/s。图中a、b、c、d、e、f、g、h各质点中()a.沿y轴正方向速率最大的质点是db.沿y轴正方向加速度最大的质点是

7、bc.经过t=0.5 s质点d将向右移动2 md.经过t=2.5 s,质点d的位移是0.2 m【解析】选a。在平衡位置的质点速率最大,又从传播方向可以判断,质点d向上振动,质点h向下振动,所以a项正确;在最大位移处的质点加速度最大,加速度的方向与位移方向相反,b质点的加速度方向向下,b项错误;质点只能在平衡位置两侧上下振动,并不随波迁移,c项错误;波传播的周期t=1 s,经过t=2.5 s=2.5t,质点d仍位于平衡位置,所以位移为0,d项错误。8.(多选)抗击新冠肺炎疫情的战斗中,中国移动携手“学习强国”推出了武汉实景24小时直播,通过5g超高清技术向广大用户进行九路信号同时直播武汉城市实况

8、,全方位展现镜头之下的武汉风光,共期武汉“复苏”。5g是“第五代移动通信技术”的简称,其最显著的特征之一为具有超高速的数据传输速率。5g信号一般采用3.31096109 hz频段的无线电波,而现行第四代移动通信技术4g的频段范围是1.881092.64109 hz,则()a.5g信号比4g信号所用的无线电波在真空中传播得更快b.5g信号相比于4g信号更不容易绕过障碍物,所以5g通信需要搭建更密集的基站c.空间中的5g信号和4g信号不会产生干涉现象d.5g信号是横波,4g信号是纵波【解析】选b、c。任何电磁波在真空中的传播速度均为光速,故传播速度相同,故a错误;5g信号的频率更高,波长更短,故相

9、比4g信号不易发生衍射现象,则5g通信需要搭建更密集的基站,故b正确;5g信号和4g信号的频率不同,则它们相遇不能产生稳定的干涉现象,故c正确;电磁波均为横波,故5g信号和4g信号都是横波,故d错误;故选b、c。9.(多选)图中所示,ox轴沿水平方向,oy轴沿竖直向上方向。在x0,y0的矩形区域内存在某种分布范围足够广的介质。其折射率只随着y的变化而变化。有两束细光来a、b入射到介质表面,沿如图所示的路径传播。下列判断正确的是()a.此介质的折射率随着y的增大而增大b.介质对光a的折射率比对光b的折射率大c.产生海市蜃楼现象与上述现象的光学原理类似d.细光束a在继续传播的过程中可能会发生全反射

10、【解析】选c、d。介质的折射率随着y的变化而变化,由图知,y一定时,入射角小于折射角,则知此介质的折射率随着y的增大而减小,故a错误。由光线的偏折程度知介质对光a的折射率比对光b的折射率小,故b错误;海市蜃楼发生时空气折射率随高度的增大而减小,与此介质折射率的变化相似,故c正确。光从光密介质进入光疏介质,可能发生全反射,故d正确。10.(多选)(2020广元高二检测)图1中的b超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波,遇到人体组织会产生不同程度的反射,探头接收到的超声波信号由计算机处理,从而形成b超图像。图2为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像,t=0时刻波恰好传到质点m。已知此超声波

11、的频率为1107 hz。下列说法正确的是()a.血管探头发出的超声波在血管中的传播速度为1.4103 m/sb.t=1.2510-7 s时质点m运动到横坐标x=3.510-4 m处c.01.2510-7 s内质点m运动的路程为2 mmd.t=1.510-7 s时质点n恰好处于波谷【解析】选a、c、d。由题图2知波长=1410-2 mm=1.410-4 m,由v=f得波速v=1.410-4 m1107 hz=1.4103 m/s,选项a正确;质点m只会上下振动,不会随波迁移,选项b错误;质点m振动的周期t=110-7 s,由于=,质点m在01.2510-7 s内运动的路程l=4a=2 mm,选项

12、c正确;t=1.510-7 s时波传播的距离l=1.4103 m/s1.510-7 s=2.110-4 m=2110-2 mm,波谷恰好传到n位置,故选项d正确。二、实验题(本大题共2小题,共13分)11.(6分)英国物理学家托马斯杨第一次在实验室用图1所示的实验装置观察到光的干涉现象。图中m为光源,n是有一个小孔的屏,o是有两个非常靠近大小相同的小孔的屏,两小孔与n上小孔的距离相同;p为像屏。(1)该实验设置o屏的目的是 。(2)呈现在p屏上的光的干涉图样应该是图2中的(选填“甲”或“乙”)。【解析】(1)在干涉实验中,两光的频率需相同,则o屏的作用是得到相干光源。(2)因为干涉图样应与双孔

13、平行,则乙图样是正确的。答案:(1)获得相干光源(或产生频率相同的两束光)(2)乙12.(7分)(1)实验室有一梯形玻璃砖,某同学想用“插针法”测定玻璃的折射率。玻璃砖有4个光学面a、b、c、d,如图1所示,其中a、c两面相互平行,实验中该同学对入射面和出射面的认识正确的是。a.只能选用a、c两面b.可以选用a、b两面c.不能选用b、d两面(2)该同学在选用a、c两面进行实验时,正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图2所示。此玻璃的折射率计算式为n= (用图中的 1、 2表示)。【解析】(1)应用插针法测玻璃的折射率时,在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针p1、p2,透过玻璃砖观察大头针p1

14、、p2的像,调整视线方向,直到p2挡住p1的像;再在观察的这一侧插两枚大头针p3、p4,使p3挡住p1、p2的像,p4挡住p3及p1、p2的像,记下p3、p4的位置,由图1所示玻璃砖可知,实验时可以用a、c两面,或用a、b两面,或用a、d两面,或用b、d两面进行实验,故b正确,a、c错误;故选b。(2)由图2所示可知,玻璃的折射率:n=。答案:(1)b(2)【加固训练】用三棱镜做测定玻璃折射率的实验,先在白纸上放好三棱镜,在棱镜的一侧插上两枚大头针p1和p2,然后在棱镜的另一侧观察,调整视线使p1的像被p2挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针p3、p4,使p3挡住p1、p2的像,p4挡住p3

15、、p1和p2的像,在纸上标出大头针的位置和三棱镜的轮廓如图所示。(1)在图中画出所需的光路。(2)为了测出三棱镜玻璃的折射率,需要测量哪些物理量?在图中标出它们。(3)计算折射率的公式是n=。【解析】本题考查用插针法测折射率的应用及数据处理。(1)如图所示,画出过p1、p2的入射光线交ac面于o,画出通过p3、p4的出射光线交ab面于o,则光线oo为在三棱镜中的折射光线。(2)在所画的图上标明入射角i和折射角r,或用刻度尺测出线段ef、oe、gh、og的长度。(3)n=或n=。答案:(1)见解析图(2)入射角i和折射角r或线段ef、oe、gh、og的长度(见解析图)(3)或三、计算题(本大题共

16、4小题,共37分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)13.(8分)如图所示,一个三棱镜的截面为等腰直角abc,a为直角。此截面所在平面内的光线沿平行于bc边的方向射到ab边,进入棱镜后直接射到ac边上,并刚好能发生全反射。求棱镜材料的折射率。【解析】如图所示,在ab面上,设入射角为i,i=45,折射角为,则n=(2分)在ac面上,由几何知识可知,此时入射角i=90-(2分)n=(2分)由解得n=(2分)答案:14.(9分)(2020攀枝花高二检测)一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形如图甲所示,a、b、p和q是介质中的四个质点:t=0时刻波刚好传播到b点,质点a的

17、振动图像如图乙所示,求:(1)该波的传播速度;(2)从t=0到t=1.6 s,质点p通过的路程;(3)经过多长时间质点q第二次到达波谷。【解析】(1)由题图乙知,质点的振动周期为t=0.8 s,(1分)由题图甲知,波长=20 m,(1分)则波速为:v= m/s=25 m/s。(1分)(2)振幅为2 m;则由t=0到1.6 s时,质点p通过的路程为: s=24a=16 m;(3分)(3)质点p、q平衡位置之间的距离为:l=85 m-10 m=75 m;(1分)由l=vt,解得:t=3 s(2分)即经过3 s时间质点q第一次到达波谷,经过3.8 s时间质点第二次到达波谷。答案:(1)25 m/s(

18、2)16 m(3)3.8 s15.(10分)(2017全国卷)一直桶状容器的高为2l,底面是边长为l的正方形;容器内装满某种透明液体,过容器中心轴dd、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料,其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源,已知由液体上表面的d点射出的两束光线相互垂直,求该液体的折射率。【解析】设液体的折射率为n,依题意作出光路图如图: 据折射定律有nsin2=sin(2分)nsin1=sin(2分)依题意有+=90(1分)据几何关系有:sin1=(2分)sin2=(2分)联立解得n=1.55(1分)答案:1.5516.(10分) 甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播,波速均为25 cm/s,两列波在t=0时的波形曲线如图中实线和虚线所示。求:(1)t=0时,介质中偏离平衡位置位移为16 cm的所有质点的x坐标。(2)从t=0开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16 cm的质点的时间。【解析】(1)根据两列波的振幅都为8 cm,偏离平衡位置位移