阶段评估·模块检测(二)

（二）选修3-4(90分钟100分)1.(4分)分析下列物理现象:(1)“闻其声而不见其人”;(2)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音;(3)当正在鸣笛的火车向着我们疾驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高.这些物理现象分别属于波的()A.衍射、干涉、多普勒效应B.衍射、多普勒效应、干涉C.折射、干涉、多普勒效应D.折射、多普勒效应、干涉【解析】选A.“闻其声而不见其人”是声音的衍射.音叉上有两个发声的波源,声波发生干涉，所以在音叉周围会听到忽强忽弱的声音.鸣笛的火车向着我们驶来时，汽笛声的音调变高是多普勒效应.所以A正确.2.(2010·天津高考)(4分)一列简谐横波沿x轴正向传播，传到M点时波形如图所示，再经0.6s，N点开始振动，则该波的振幅A和频率f为()A.A=1mf=5HzB.A=0.5mf=5HzC.A=1mf=2.5HzD.A=0.5mf=2.5Hz【解析】选D.由图象可以直接读出该波的振幅A=0.5m；经0.6s，N点开始振动，说明波在0.6s内向前传播了6m,所以波的传播速度为v==10m/s，由波的图象可知波长为4m，所以周期为：T==0.4s，由f==2.5Hz知D正确，A、B、C错误.3.(2010·重庆高考)(4分)一列简谐波在两个时刻的波形如图中实线和虚线所示，由图可确定这列波的()A.周期B.波速C.波长D.频率【解析】选C.从波形图上可以读出波长是4m，题中未给出实线波形和虚线波形的时刻，不知道时间差或波的传播方向，因此无法确定波速、周期和频率.4.(4分)弹簧振子做简谐运动，t1时刻速度为v,t2时刻速度也为v，且方向相同.已知(t2-t1)小于周期T，则(t2-t1)(v≠0)()A.可能大于B.可能小于C.一定小于D.可能等于【解析】选A、B.如图所示，弹簧振子在A、A′间做简谐运动，O为平衡位置，C、C′分别是OA和OA′间的关于O点对称的两个位置.根据对称性，C、C′两位置速度大小一定相等，设为v.若C对应t1时刻，C′对应t2时刻，则在C→O→C′的过程中，速度均向右，满足(t2-t1)＜T，则0＜t2-t1＜可以看出，C、C′可无限靠近O，也可分别无限靠近A、A′，即t2-t1可小于也可大于故A、B正确.若C′对应t1时刻，C对应t2时刻，从C′→A′→C′→O→C→A→C的过程中，C′、C的速度满足条件.由图可知＜t2-t1＜T，所以C、D不正确.5.(2010·四川高考)(4分)一列简谐横波沿直线由A向B传播，A、B相距0.45m，如图是A处质点的振动图象.当A处质点运动到波峰位置时，B处质点刚好到达平衡位置且向y轴正方向运动，这列波的波速可能是()A.4.5m/sB.3.0m/sC.1.5m/sD.0.7m/s【解析】选A.波是由A向B传播的，而且在A到达波峰的时刻，B处于平衡位置向上运动，则A、B相距l=nλ+λ，所以根据当n=0时，v=4.5m/s，当n=1时，v=0.9m/s，当n=2时，v=0.5m/s等，正确答案为A.6.(4分)如图所示是一个水平放置的玻璃圆环型小槽，槽内光滑，槽的宽度和深度处处相同，现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0，与此同时，有一变化的磁场垂直穿过玻璃圆环型小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度B的大小跟时间成正比,其方向竖直向下.设小球在运动过程中电荷量不变，那么()A.小球受到的向心力大小不变B.小球受到的向心力大小不断增大C.洛伦兹力对小球做了正功D.小球受到的洛伦兹力逐渐变大【解析】选B、D.由麦克斯韦电磁场理论和楞次定律知，当B增加时，将产生一个与v0同向的电场，因小球带正电，电场将对小球做正功，其速率随时间增大，向心力的大小也随之增大，故B项正确，而A项错误.因B随时间的延长而增大，v也随时间的延长而增大，故所受的洛伦兹力qvB也增大，故D项正确.因洛伦兹力对运动电荷不做功，故C项错误.故应选B、D两项.7.(4分)关于光的性质，下列说法正确的是()A.光在介质中的传播速度大于光在真空中的传播速度B.双缝干涉说明光具有波动性C.光在同种均匀介质中沿直线传播D.光的偏振现象说明光是纵波【解析】选B、C.光在真空中的传播速度最大，A选项错误；干涉和衍射是波的特有现象，所以双缝干涉说明了光具有波动性，B选项正确；光在同种均匀介质中沿直线传播，C选项正确；光的偏振现象说明光是横波，D选项错误.8.(4分)如图所示,一个透明玻璃球的折射率为一束足够强的细光束在过球心的平面内,以45°入射角由真空射入玻璃球后,在玻璃球与真空的交界面处发生多次反射和折射,从各个方向观察玻璃球,能看到从玻璃球内射出的光线的条数是()A.2B.3C.4D.5【解析】选B.如图所示,在第一个入射点A,入射角i=45°,根据n=sini/sinr,n=,解得r=30°.在A点有一条反射光线,反射光线与法线的夹角为45°;A点的折射光线射到玻璃球与真空的交界面B处发生反射和折射,入射角为30°,反射角为30°,折射角为45°,在B点有一条从玻璃球内射出的折射光线;B点反射光线射到玻璃球与真空的交界面C处发生反射和折射,入射角为30°,反射角为30°,折射角为45°,在C处有一条从玻璃球内射出的折射光线;C点的反射光线射到玻璃球与真空的交界面A处发生反射和折射,入射角为30°,反射角为30°,折射角为45°,折射角恰好与第一次的反射光线重合.所以,从各个方向观察玻璃球,能看到3条从玻璃球内射出的光线.9.(4分)如图所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r，外圆半径为R，R=现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出.设透明柱体的折射率为n，光在透明柱体内传播的时间为t，若真空中的光速为c，则()A.n可能为B.n可能为2C.t可能为D.t可能为【解析】选A、B.光线从A端面右端点C射入，光路如图所示.因为sinθ=可得θ=45°.CE=r,则光线EF与半径为r的圆相切，经两次全反射，由几何关系和题意可知，满足条件的只有此条光线，所以临界角C≤θ=45°.因n=≥故A、B正确；根据光在介质中传播距离s=4r，介质中光速v=光传播时间t=解得t≥故C、D错.10.(4分)目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至1000MHz的范围内.下列关于雷达和电磁波说法正确的是()A.真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3m至1.5m之间B.电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的C.测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离D.波长越短的电磁波，反射性能越强【解析】选A、C、D.真空中电磁波的传播速度为3×108m/s，由v=λf,得λ=λ1==1.5m,λ2==0.3m,所以A正确；只有周期性变化的电场或磁场才能产生电磁波，B错误；测出电磁波从发射到接收的时间，由s=vt求出传播距离，进而求出雷达和目标的距离，C正确；波长越短的电磁波，遇到障碍物越不容易发生衍射现象，因此反射性能越强，D正确.11.(4分)关于爱因斯坦质能方程，下列说法中正确的是()A.E=mc2中的E是物体以光速c运动的动能B.E=mc2是物体的核能C.E=mc2是物体各种形式能的总和D.由ΔE=Δmc2知在核反应中，亏损的质量Δm转化成能量ΔE放出【解析】选D.爱因斯坦的质能方程E=mc2，只是说明物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的正比关系.物体的能量增大了，质量也增大；能量减小了，质量也减小.因此，A、B、C三项说法均错，只有D项说法正确.12.(4分)某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果希望把这段路程缩短为3光年，则他所乘的飞船相对地球的速度为()A.0.5cB.0.6cC.0.8cD.0.9c【解析】选C.由l=v==0.8c，故只有C正确.13.(8分)(1)在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中,两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示.测量方法正确的是_____(选填“甲”或“乙”).(2)实验时,若摆球在垂直纸面的平面内摆动,为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数,在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻与某一自动记录仪相连(如图a所示)，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图b所示,则该单摆的振动周期为_____.若保持悬点到小球顶点的绳长不变,改用直径是原小球直径2倍的另一个小球进行实验,则该单摆的周期将____(选填“变大”、“不变”或“变小”)，图b中的Δt将_____(选填“变大”、“不变”或“变小).【解析】本题考查游标卡尺和单摆的相关知识.(1)根据游标卡尺的测量原理,应将待测物体正确地放在测脚中，如题图乙所示;(2)单摆1个周期要遮光两次,其周期为:T=(t1+2t0)-t1=2t0;单摆周期与小球质量大小无关,但若改用直径变为原小球直径的2倍的另一个小球,其摆长变长,周期变大,同时遮光时间Δt也会变大.答案：(1)乙(2)2t0变大变大14.(2010·江苏高考)(8分)(1)激光具有相干性好，平行度好，亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛.下面关于激光的叙述正确的是______A.激光是纵波B.频率相同的激光在不同介质中的波长相同C.两束频率不同的激光能产生干涉现象D.利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离(2)如图甲所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10-7m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10-7m.则在这里出现的应是______(选填“明条纹”或“暗条纹”).现改用波长为6.30×10-7m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将______(选填“变宽”、“变窄”或“不变”).(3)如图乙所示，一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上面的A点射出.已知入射角为i，A与O相距l，介质的折射率为n，试求介质的厚度d.【解析】(1)选D.激光是一种光，是横波，A错误；频率相同的激光在不同介质中的波长不同，B错误；两束频率不同的激光不能产生干涉现象，C错误；利用激光平行度好的特点可以测距离，D正确.(2)由=1.5可知，波程差是半波长的奇数倍，是暗条纹.由Δx=可知，λ变大，Δx变大，条纹间距变宽.(3)设折射角为r,由折射定律n=和几何关系l＝2dtanr.联立可解得厚度d=答案：(1)D(2)暗条纹变宽(3)15.(8分)(1)如图所示是双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏.用绿光从左边照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹.则：①减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离将_____；②增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离将______；③将绿光换为红光，干涉条纹间的距离将_____.(选填“增大”、“不变”或“减小”)(2)如图甲所示，横波1沿BP方向传播，质点B的振动图象如图乙所示；横波2沿CP方向传播，C质点的振动图象如图丙所示.两列波的波速都为20cm/s.P质点与B质点相距40cm，P质点与C质点相距50cm，两列波在P质点相遇，则P质点振幅为()A.70cmB.50cmC.35cmD.10cm【解析】(1)由Δx=可知，当d减小时，Δx将增大；当l增大时，Δx增大；当把绿光换为红光时，λ变长，Δx增大.(2)选A.波1和2的周期均为1s，它们的波长为：λ1=λ2=vT=20cm.由于BP=2λ,CP=2.5λ,t=0时刻B质点的位移为0且向上振动，经过2.5T波1传播到P质点并引起P质点振动T，此时其位移为0且振动方向向下；t=0时刻C质点的位移为0且向下振动，经过2.5T波2刚好传到P质点，P质点的位移为0且振动方向也向下；所以两列波在P质点引起的振动是加强的，P质点振幅为两列波分别引起的振幅之和，为70cm，A正确.答案：(1)①增大②增大③增大(2)A16.(9分)(1)有以下说法：A.在“探究单摆的周期与摆长的关系”实验中，为减小偶然误差，应测出单摆做n次全振动的时间t,利用T=求出单摆的周期B.如果质点所受的合外力总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动C.变化的磁场一定会产生变化的电场D.图甲振荡电路中的电容器正处于放电状态E.X射线是比紫外线频率低的电磁波F.只有波长比障碍物的尺寸小的时候才会发生明显的衍射现象G.在同种均匀介质中传播的声波，频率越高，波长越短其中正确的是______.(2)如图乙所示，一束平行单色光由空气斜射入厚度为h的玻璃砖，入射光束与玻璃砖上表面夹角为θ，入射光束左边缘与玻璃砖左端距离为b1，经折射后出射光束左边缘与玻璃砖的左端距离为b2，可以认为光在空气中的传播速度等于真空中的光速c.求：光在玻璃砖中的传播速度v.【解析】(1)单摆n次全振动的时间为t，则周期T=A正确.做简谐运动的质点，所受回复力应满足F=-kx，B错误.若磁场是均匀变化的，产生的电场是恒定的，C错误.由图甲磁场方向可知电流方向，可得电容器正处于放电状态，D正确.X射线的频率比紫外线的频率高，E错误.只有波长比障碍物的尺寸大的时候才会发生明显的衍射现象，F错误.在同种均匀介质中传播的声波波速相同，由v=λf知频率越高，波长越短，G正确.(2)由光的折射定律得又n=由几何关系得sini=cosθsinr=由以上各式可得v=答案：(1)A、D、G(2)17.(2010·海南高考)(9分)如图为某一报告厅主席台的平面图，AB是讲台，S1、S2是与讲台上话筒等高的喇叭，它们之间的相互位置和尺寸如图所示.报告者的声音放大后经喇叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫.为了避免啸叫，话筒最好摆放在讲台上适当的位置.在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消.已知空气中声速为340m/s,若报告人声音的频率为136Hz，问讲台上这样的位置有多少个？【解析】声频f=136Hz的声波的波长是λ=式中v=340m/s是空气中的声速.(2分)在图中，O是AB的中点，P是OB上任一点.将表示为式中k为整数，当k=0,2,4,…时，从两个喇叭传来的声波因干涉而加强；当k=1,3,5,…时，从两个喇叭传来的声波因干涉而相消.由此可知，O是干涉加强点；(4分)对于B点，所以，B点也是干涉加强点.因而O、B之间有两个干涉相消点，由对称性可知，AB上有4个干涉相消点.(3分)18.(2010·山东高考)(10分)(1)渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位.已知某超声波频率为1.0×105Hz，某时刻该超声波在水中传播的波动图象如图所示.①从该时刻起