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1、模塊檢測(一)
(時(shí)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)
1.下列現(xiàn)象中,屬于光的衍射的是( )
A.雨后出現(xiàn)彩虹
B.通過一個(gè)狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋
C.海市蜃樓現(xiàn)象
D.日光照射在肥皂膜上出現(xiàn)彩色條紋
答案 B
2.下列關(guān)于電磁波的說法中正確的是( )
A.電磁波只能在真空中傳播
B.電場隨時(shí)間變化時(shí)一定產(chǎn)生電磁波
C.做變速運(yùn)動(dòng)的電荷會(huì)在空間產(chǎn)生電磁波
D.麥克斯韋第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在
解析 電磁波既可以在真空中傳播,也可以在其它介質(zhì)中傳播,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;做變速運(yùn)動(dòng)的電荷對應(yīng)變化的電場,激發(fā)磁場,
2、相當(dāng)于變化的電流,產(chǎn)生變化的磁場,產(chǎn)生電磁波,選項(xiàng)C正確;電磁波的存在首先由赫茲實(shí)驗(yàn)證實(shí),選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
答案 C
3.下列選項(xiàng)與多普勒效應(yīng)有關(guān)的是( )
A.科學(xué)家用激光測量月球與地球間的距離
B.醫(yī)生利用超聲波探測病人血管中血液的流速
C.技術(shù)人員用超聲波探測金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡
D.交通警察向車輛發(fā)射超聲波并通過測量發(fā)射波的頻率確定車輛行進(jìn)的速度
解析 多普勒效應(yīng)是指波源和觀察者發(fā)生相對移動(dòng),而使兩者間的位置發(fā)生變化,使觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化.
答案 BD
4.關(guān)于下列光學(xué)現(xiàn)象,說法正確的是( )
A.水中藍(lán)光的傳播速度比紅光快
B.光從空氣射入玻
3、璃時(shí)可能發(fā)生全反射
C.在岸邊觀察前方水中的一條魚,魚的實(shí)際深度比看到的要深
D.分別用藍(lán)光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),用紅光時(shí)得到的條紋間距更寬
解析 藍(lán)光的頻率大于紅光的頻率,所以n藍(lán)>n紅,又因v=,所以v藍(lán)
4、N點(diǎn),如圖1所示,已知NA>NB.則下列說法正確的是( )
A.真空中a光的傳播速度小于b光的傳播速度
B.真空中a光的頻率小于b光的頻率
C.在玻璃中,a光的波長小于b光的波長
D.光從玻璃進(jìn)入空氣中,a光全反射的臨界角小于b光全反射的臨界角
解析 從空氣進(jìn)入玻璃,A、B兩束光的入射角相同,設(shè)入射角為α,設(shè)A、B的折射角分別為β1和β2,則tanβ1=,tanβ2=,已知AN>BN,所以β1>β2,根據(jù)折射率n=可知折射率na<nb,從空氣進(jìn)入玻璃時(shí),全反射的臨界角sinC=,可知a光全反射的臨界角大于b光全反射的臨界角,選項(xiàng)D錯(cuò).真空中所有光傳播速度相同都等于3.0×108m/
5、s,選項(xiàng)A錯(cuò).根據(jù)頻率越高,折射率越大,可知a光的頻率小于b光的頻率,選項(xiàng)B對.頻率越高波長越短,所以a光的波長大于b光的波長,選項(xiàng)C錯(cuò).
答案 B
6.光射到兩種不同介質(zhì)的分界面,分析其后的傳播形式可知( )
A.折射現(xiàn)象的出現(xiàn)表明光是縱波
B.光總會(huì)分為反射光和折射光
C.折射光與入射光的傳播方向總是不同的
D.發(fā)生折射是因?yàn)楣庠诓煌橘|(zhì)中的傳播速度不同
解析 光是橫波,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在不同介質(zhì)的分界面上,當(dāng)光發(fā)生全反射時(shí),光只有入射光和反射光,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;當(dāng)光以零入射角入射時(shí),入射光與折射光傳播方向相同,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確.
答案 D
圖2
7.如圖2所示,從
6、點(diǎn)光源S發(fā)出的一束細(xì)白光以一定的角度入射到三棱鏡的表面,經(jīng)過三棱鏡的折射后發(fā)生色散現(xiàn)象,在光屏的ab間形成一條彩色光帶.下面的說法中正確的是( )
A.在三棱鏡中a側(cè)光的傳播速率大于b側(cè)光的傳播速率
B.b側(cè)光更容易產(chǎn)生衍射現(xiàn)象
C.若改變白光的入射角,在屏上最先消失的是b側(cè)光
D.通過同一雙縫干涉裝置產(chǎn)生的干涉條紋的間距Δya>Δyb
解析 根據(jù)色散形成的光譜可知fa>fb,λa<λb,所以b側(cè)光更容易產(chǎn)生衍射,B正確;na>nb,根據(jù)n=可知va<vb,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)sinC=可知b側(cè)光的臨界角大,a側(cè)光更容易發(fā)生全反射,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)Δy=λ可知,Δya<Δyb,故選
7、項(xiàng)D錯(cuò)誤.
答案 B
圖3
8.如圖3所示,只含紅光和紫光的復(fù)色光束PO,沿半徑方向射入空氣中的玻璃半圓柱后,如果只被分成OA和OB兩光束沿圖示方向射出,則( )
A.OA為紅光,OB為紫光
B.OA為紫光,OB為紅光
C.OA為紅光,OB為復(fù)色光
D.OA為紫光,OB為復(fù)色光
解析 OB為反射光,故OB應(yīng)為復(fù)色光;而折射后只有一束光線,故有一種色光發(fā)生了全反射;而紅光與紫光相比較,紫光的臨界角較小,故紫光發(fā)生了全反射,故OA應(yīng)為紅光,選項(xiàng)C正確.
答案 C
9.如圖4所示為一列沿x軸正方向傳播的簡諧波在某個(gè)時(shí)刻的波形圖,下列關(guān)于該列波的說法中正確的是( )
8、圖4
A.該簡諧波的振幅是4cm
B.質(zhì)點(diǎn)P此時(shí)正向上運(yùn)動(dòng)
C.質(zhì)點(diǎn)P此時(shí)正向下運(yùn)動(dòng)
D.質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)的振幅是2cm
解析 該簡諧波的振幅為4cm,所以選項(xiàng)A正確;波正沿x軸正方向傳播,由此可確定質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)方向向上,選項(xiàng)B正確,C錯(cuò)誤;對于簡諧波中的每一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)規(guī)律相同,所以振幅相同,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
答案 AB
10.一個(gè)質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象如圖5所示,下列敘述中正確的是( )
圖5
A.質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率為4Hz
B.在10s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的路程為20cm
C.在5s末,質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)的相位為π
D.t=1.5s和t=4.5s兩時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移大小相等,都是cm
解析 由
9、振動(dòng)圖象可直接得到周期T=4s,頻率f==0.25Hz,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;一個(gè)周期內(nèi)做簡諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的路程是4A,10s為2.5個(gè)周期,故質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的路程為10A=20cm,選項(xiàng)B正確;由題圖知位移與時(shí)間的關(guān)系為x=Asin (ωt+φ0)=2sint (cm).當(dāng)t=5s時(shí),其相位ωt+φ0=×5=π,故C錯(cuò)誤;在1.5s和4.5s兩時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)位移相同,其大小x=Asin135°=A=cm,故D正確.
答案 BD
11.
圖6
如圖6,a、b、c、d是均勻媒質(zhì)中x軸上的四個(gè)質(zhì)點(diǎn).相鄰兩點(diǎn)的間距依次為2m、4m和6m,一列簡諧橫波以2m/s的波速沿x軸正向傳播,在t=0時(shí)刻到達(dá)質(zhì)點(diǎn)a
10、處,質(zhì)點(diǎn)a由平衡位置開始豎直向下運(yùn)動(dòng),t=3s時(shí)a第一次到達(dá)最高點(diǎn).下列說法正確的是( )
A.在t=6s時(shí)刻波恰好傳到質(zhì)點(diǎn)d處
B.在t=5s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)c恰好到達(dá)最高點(diǎn)
C.質(zhì)點(diǎn)b開始振動(dòng)后,其振動(dòng)周期為4s
D.在4s
11、大位移處,再經(jīng)2s,c質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到正向最大位移處,所以4s<t<6s時(shí),c質(zhì)點(diǎn)由負(fù)向最大位移處向正向最大位移處運(yùn)動(dòng),所以D選項(xiàng)正確.
答案 ACD
12.一列簡諧橫波沿直線傳播,該直線上平衡位置相距9m的a、b兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖7所示,下列描述該波的圖象可能正確的是( )
圖7
解析 由振動(dòng)圖象可知,在t=0時(shí),質(zhì)點(diǎn)a處在波峰位置,質(zhì)點(diǎn)b處在平衡位置且向下運(yùn)動(dòng).當(dāng)簡諧橫波沿直線由a向b傳播,則有λ+nλ=9,所以λ=m(n=0,1,2,3,…),其波長可能值為12m,選項(xiàng)C正確;當(dāng)簡諧橫波沿直線由b向a傳播,則有λ+nλ=9,所以λ=(n=0,1,2,3,…),其波長可能值為
12、4m,選項(xiàng)A正確.
答案 AC
二、填空題(本題共3小題,共18分)
圖8
13.(6分)如圖8所示,某同學(xué)用插針法測定一半圓形玻璃磚的折射率.在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線,并讓入射光線過圓心O,在玻璃磚(圖中實(shí)線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3,使P3擋住P1、P2的像,連接OP3.圖中MN為分界面,虛線半圓與玻璃磚對稱,B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點(diǎn),AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點(diǎn).
(1)設(shè)AB的長度為l1,AO的長度為l2,CD的長度為l3,DO的長度為l4,為較方便地表示出玻璃磚的折射率,需用刻度尺測量________,則
13、玻璃磚的折射率可表示為________.
(2)該同學(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時(shí)針轉(zhuǎn)過一小角度,由此測得玻璃磚的折射率將________(填“偏大”、“偏小”或“不變”).
答案 (1)l1和l3 n= (2)偏大
14.(6分)某同學(xué)在做“用單擺測重力加速度”實(shí)驗(yàn)中,先測得擺線長為101.00cm,擺球直徑為2.00cm,然后用秒表記錄了單擺振動(dòng)50次所用的時(shí)間為101.5s.則
(1)他測得的重力加速度g=________m/s2(π=3.14).
(2)他測得的g值偏小,可能的原因是________.(選填選項(xiàng)前面的字母)
A.測擺線長時(shí)擺線拉得過緊
B.
14、擺線上端未牢固地系于懸點(diǎn),振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng),使擺線長度增加了
C.開始計(jì)時(shí),秒表過遲按下
D.實(shí)驗(yàn)中誤將49.5次全振動(dòng)數(shù)為50次
解析 (1)單擺的擺長為:L=L線+=1.02m,單擺運(yùn)動(dòng)的周期為:T==s=2.03s,根據(jù)單擺的周期公式得T=2π,代入數(shù)據(jù)解得重力加速度為:g≈9.76m/s2.
(2)由單擺的周期公式得:T=2π,解得重力加速度為:g==,測得的g值偏小,可能是n、L測量偏小,也可能是t測量偏大造成的,選項(xiàng)B正確.
答案 (1)9.76 (2)B
15.(6分)在觀察光的雙縫干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中:
(1)將激光束照在如圖9所示的雙縫上,在光屏上觀察到的現(xiàn)象是下圖中
15、的( )
圖9
(2)換用間隙更小的雙縫,保持雙縫到光屏的距離不變,在光屏上觀察到的條紋寬度將________;保持雙縫間隙不變,減小雙縫到光屏的距離,在光屏上觀察到的條紋寬度將________(均選填“變寬”、“變窄”或“不變”).
解析 (1)雙縫干涉圖樣是平行且等寬的明暗相間的條紋,A圖正確;(2)根據(jù)Δy=λ知,雙縫間的距離d減小時(shí),條紋間距變寬;當(dāng)雙縫到光屏的距離l減小時(shí),條紋間距變窄.
答案 (1)A (2)變寬 變窄
三、計(jì)算題(本題共3小題,共34分)
16.(10分)圖10為一列橫波在某時(shí)刻的波動(dòng)圖象,此波中d質(zhì)點(diǎn)到達(dá)波谷的時(shí)間比e質(zhì)點(diǎn)早0.05s.
16、
圖10
(1)求此列波的傳播方向和波速是多大?
(2)Δt=1.5s內(nèi)a質(zhì)點(diǎn)通過的路程是多少?
(3)畫出從圖示時(shí)刻起x=3m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象.
解析 (1)由題意知,圖示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)d向下振動(dòng),所以波沿x軸向右傳播.周期T=4×0.05s=0.2s
波速v==m/s=20 m/s
(2)Δt=1.5s=7.5T,故在此時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)a通過的路程為30A=150cm=1.5m.
(3)圖示時(shí)刻x=3m處的質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置且向下振動(dòng),則從圖示時(shí)刻起x=3m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖所示.
答案 (1)沿x軸向右傳播 20m/s
(2)1.5m (3)見解析圖
17.(12分)如
17、圖11所示是一透明的圓柱體的橫截面,其半徑為R,折射率是,AB是一條直徑.今有一束平行光沿AB方向射向圓柱體,試求離AB多遠(yuǎn)的入射光線經(jīng)折射后經(jīng)過B點(diǎn)?
圖11
解析 設(shè)一光線經(jīng)折射后恰好經(jīng)過B點(diǎn),光路圖如圖所示
由折射定律知n==
由幾何關(guān)系可得α=2β
由以上兩式可得:α=60°,β=30°
所以CD=Rsinα=R
答案 R
18.(12分)
圖12
半徑為R的固定半圓形玻璃磚的橫截面如圖12所示,O點(diǎn)為圓心,OO′為直徑MN的垂線.足夠大的光屏PQ緊靠在玻璃磚的右側(cè)且與MN垂直.一束復(fù)色光沿半徑方向與OO′成θ=30°角射向O點(diǎn),已知復(fù)色光包含有折射率從n1=到n2=的光束,因而光屏上出現(xiàn)了彩色光帶.
(1)求彩色光帶的寬度;
(2)當(dāng)復(fù)色光入射角逐漸增大時(shí),光屏上的彩色光帶將變成一個(gè)光點(diǎn),求θ角至少為多少?
解析 (1)由折射定律n1= n2=
代入數(shù)據(jù),解得β1=45°,β2=60°
故彩色光帶的寬度為
Rtan45°-Rtan30°=(1-)R
(2)當(dāng)所有光線均發(fā)生全反射時(shí),光屏上的彩色光帶消失,反射光束將在PN上形成一個(gè)光點(diǎn).即此時(shí)折射率為n1的單色光在玻璃表面上恰好發(fā)生全反射,故
sinC==
即入射角θ=C=45°
答案 (1)(1-)R (2)45°
9