2018版高考物理模块检测卷五 选修3－4 Word版含解析

这是一份2018版高考物理模块检测卷五 选修3－4 Word版含解析，共12页。试卷主要包含了选择题Ⅰ，选择题Ⅱ，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题Ⅰ(本题共13小题，每小题3分，共39分．每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分)
1．对简谐运动的回复力公式F＝－kx的理解，正确的是( )
A．k只表示弹簧的劲度系数
B．式中的负号表示回复力总是负值
C．位移x是相对平衡位置的位移
D．回复力不随位移变化，只随时间变化
答案 C
解析 位移x是相对平衡位置的位移；F＝－kx中的负号表示回复力总是与振动物体的位移方向相反．
2．我国南宋时的程大昌在其所著的《演繁露》中叙述道；“凡风雨初霁(雨后转晴)，或露之未晞(干)，其余点缀于草木枝之末，日光入之，五色俱足，闪烁不定，是乃日之光品著色于光，而非雨露有所五色也”．这段文字记叙的现象是光的( )
A．反射 B．干涉 C．色散 D．衍射
答案 C
3．蝉的家族中的高音歌手是一种被称做“双鼓手”的蝉．它的身体两侧有大大的环形发声器官，身体的中部是可以内外开合的圆盘．圆盘开合的速度很快，抖动的蝉鸣就是由此发出的．某同学围绕蝉歇息的树干走了一圈，听到忽高忽低的蝉鸣声，以下说法中错误的是( )
A．这种现象属于声波的衍射现象
B．这种现象属于声波的干涉现象
C．身体两侧有大大的环形发声器官可以看做是相干波源
D．蝉发出的两列声波的传播速度一定相同
答案 A
解析 “听到忽高忽低的蝉鸣声”说明这是声波的干涉现象，选项A错误，B正确；身体两侧的发声器官可以看做是相干波源，选项C正确；因波速由介质决定，故选项D正确．
4.如图1所示，弹簧振子在B、C两点间做简谐运动，B、C间距为12 cm，O是平衡位置，振子从C点第一次运动到B点的时间为0.5 s，则下列说法中正确的是( )
图1
A．该弹簧振子的周期为1 s
B．该弹簧振子的频率为2 Hz
C．该弹簧振子的振幅为12 cm
D．振子从O点出发第一次回到O点的过程就是一次全振动
答案 A
解析 振子从C点第一次运动到B点的时间为0.5 s，故该弹簧振子的周期为1 s，故A正确；该弹簧振子的周期为1 s，故该弹簧振子的频率为f＝eq \f(1,T)＝1 Hz，故B错误；B、C间距为12 cm，故该弹簧振子的振幅为6 cm，故C错误；振子从O点出发到第一次回到O点的过程是一次全振动的一半，故D错误．
5．质点做简谐运动，其x－t关系如图2所示．以x轴正向为速度v的正方向，该质点的v－t关系是( )
图2
答案 B
解析 在t＝0时刻，质点的位移最大，速度为0，则下一时刻质点应向下运动，故选项A、C错误；在t＝eq \f(T,4)时刻，质点的位移为0，速率最大，故选项B正确，选项D错误．
6．如图3为某质点的振动图象，由图象可知( )
图3
A．质点的振动方程为x＝2sin 50πt(cm)
B．在t＝0.01 s时质点的速度为负向最大
C．P时刻质点的振动方向向下
D．从0.02 s至0.03 s质点的位移增大，速度减小
答案 D
解析 由题图可知，质点振动方程为x＝2sin (50πt＋π)(cm)＝－2sin 50πt(cm)；t＝0.01 s时质点速度为零；P时刻质点振动方向向上；在0.02 s至0.03 s，质点离开平衡位置，位移增大，速度减小，故选项D正确．
7．一束复色光由空气斜射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b.已知a光的频率小于b光的频率，下列光路图正确的是( )
答案 D
解析 两种单色光射入玻璃砖时的折射角小于入射角，据此可排除选A、B；已知a光的频率小于b光的频率，那么a光在玻璃砖中的折射率较小，入射角相同时，折射角较大，选项D正确．
8．a、b两种单色光组成的光束从空气进入介质时，其折射光束如图4所示．则关于a、b两束光，下列说法正确的是( )
图4
A．介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率
B．a光在介质中的速度大于b光在介质中的速度
C．a光在真空中的波长大于b光在真空中的波长
D．光从介质射向空气时，a光的临界角大于b光的临界角
答案 A
解析 根据折射率的定义n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)，因入射角相等，a光的折射角较小，则a光的折射率较大，故A正确；由公式v＝eq \f(c,n)分析可知，a光在介质中的速度较小，故B错误；光的折射率越大，其频率越大，波长越短，则a光在真空中的波长较短，故C错误；根据临界角公式sin C＝eq \f(1,n)分析知，a光的折射率大，临界角小，故D错误．
9.如图5所示，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方．一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光在光屏上呈现七色光带．若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，观察到各色光在光屏上陆续消失．在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是( )
图5
A．减弱，紫光 B．减弱，红光
C．增强，紫光 D．增强，红光
答案 C
解析 由临界角公式sin C＝eq \f(1,n)可知，当增大入射角时，紫光先发生全反射，紫光先消失，且当入射光的入射角逐渐增大时，折射光强度会逐渐减弱，反射光强度会逐渐增强，故应选C.
10．如图6所示，明暗相间的条纹是红光和蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样，下列说法正确的是( )
图6
A．a光是红光
B．在同一种玻璃中a光的速度小于b光的速度
C．b光的光子能量较高
D．当a和b以相同入射角从玻璃射入空气时，若a刚好能发生全反射，则b也一定能发生全反射
答案 B
解析 根据双缝干涉相邻条纹间距公式Δx＝eq \f(l,d)λ可得在其他条件不变的情况下，相干光的波长越大，条纹间距越大，由题图可知a光的波长小于b光的波长，那么a光是蓝光，b是红光，且b光的光子能量较低，故A、C错误；因a光的波长小于b光的波长，则a光的频率大于b光的频率，那么a光的折射率大于b光的折射率，根据v＝eq \f(c,n)，知在玻璃中，a光的速度小于b光的速度，故B正确；当a和b以相同入射角从玻璃射入空气时，因a光的临界角小，若a刚好能发生全反射，则b一定不会发生全反射，故D错误．
11．一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图7中的实线所示，t＝0.02 s时刻的波形如图中虚线所示，若该波的周期T大于0.02 s，则该波的传播速度可能是( )
图7
A．2 m/s B．3 m/s C．4 m/s D．5 m/s
答案 B
解析 由题图知波长λ＝8 cm，若因T>0.02 s，波向右传播，则eq \f(1,4)T＝0.02 s，得T＝0.08 s，波速v＝eq \f(λ,T)＝eq \f(8 cm,0.08 s)＝1 m/s；若波向左传播，则eq \f(3,4)T＝0.02 s，得T＝eq \f(0.08,3) s，波速v＝eq \f(λ,T)＝eq \f(8 cm,\f(0.08,3) s)＝3 m/s，选项B正确．
12．现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成．夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目．这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的，反光膜内均匀分布着一层直径为10 μm的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为eq \r(3)，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射——反射——折射后恰好和入射光线平行，如图8所示，那么第一次入射的入射角应是( )
图8
A．15° B．30° C．45° D．60°
答案 D
解析 作光路图如图所示，设入射角为θ，折射角为α，则θ＝2α，n＝eq \f(sin θ,sin α)＝eq \f(2sin αcs α,sin α)，cs α＝eq \f(n,2)＝eq \f(\r(3),2)，α＝30°，所以θ＝60°.故选项D正确．
13．如图9所示，某同学将一枚大头针从一边长为6 cm的正方形不透光的轻质薄板正中心垂直于板插入，制作成了一个测定液体折射率的简单装置．他将该装置放在某种液体液面上，调整大头针插入深度，当插入液体中深度为4 cm时，恰好无论从液面上方任何方向都看不到液体中的大头针，则该液体的折射率为( )
图9
A.eq \f(5,3) B.eq \f(4,3) C.eq \f(5,4) D.eq \f(3,4)
答案 A
解析 要恰好在液面上各处均看不到大头针，要求光线射到薄板边缘界面处时恰好发生全反射，设临界角为C.由临界角与折射率的关系得：sin C＝eq \f(1,n)①
由几何关系得：sin C＝eq \f(r,\r(r2＋h2))＝eq \f(3,\r(32＋42))＝eq \f(3,5)②
联立①②式可得：n＝eq \f(5,3)
二、选择题Ⅱ(本题共3小题，每小题2分，共6分．每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的．全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分)
14．如图10所示，列车上安装一个声源，发出一定频率的乐音．当列车与观察者都静止时，观察者记住了这个乐音的音调．在以下情况中，观察者听到这个乐音的音调比原来降低的是( )
图10
A．观察者静止，列车向他驶来
B．观察者静止，列车离他驶去
C．列车静止，观察者靠近列车
D．列车静止，观察者远离列车
答案 BD
解析 当波源和观察者相对远离时，观察者接收到的频率小于声源发出的频率，B、D正确，A、C错误．
15．下列说法正确的是( )
A．赫兹预言了电磁波的存在并用实验加以证实
B．与平面镜相比，全反射棱镜的反射率最大，几乎可达100%
C．单摆在驱动力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关
D．在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用衍射法检查平面的平整程度
答案 BC
解析 赫兹用实验证实了电磁波的存在，但预言电磁波存在的是麦克斯韦，选项A错误；平面镜有折射，而全反射棱镜在全反射时没有折射，故选项B正确；受迫振动的频率只与驱动力的频率有关，故选项C正确；检查平面的平整程度的原理是光的干涉，选项D错误．
16．如图11甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图象．则由图可知( )
图11
A．质点振动的周期T＝0.2 s
B．波速v＝20 m/s
C．因一个周期质点运动0.8 m，所以波长λ＝0.8 m
D．从该时刻起经过0.15 s，波沿x轴的正方向传播了3 m
答案 ABD
解析 由题图甲读出波长λ＝4 m，由题图乙读出周期T＝0.2 s，波速v＝eq \f(λ,T)＝20 m/s.故A、B正确，C错误．由题图乙可知x＝2 m处的质点开始时向下振动，结合甲图知简谐波沿x轴正方向传播，经过0.15 s，传播距离s＝vt＝20×0.15 m＝3 m，故D正确．
第Ⅱ卷
三、非选择题(本题共7小题，共55分)
17．(5分)某同学在“研究单摆周期与摆长的关系”的实验中进行了如下的操作：
(1)用游标尺上有10个小格的游标卡尺测量摆球的直径如图12甲所示，可读出摆球的直径为________ cm.把摆球用细线悬挂在铁架台上，测量摆线长，通过计算得到摆长L.
图12
(2)用秒表测量单摆的周期．当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为n＝1，单摆每经过最低点记一次数，当数到n＝60时秒表的示数如图乙所示，该单摆的周期是T＝________ s(结果保留三位有效数字)．
答案 (1)2.06 (2)2.28
解析 (1)摆球的直径为d＝20 mm＋6×eq \f(1,10) mm＝20.6 mm＝2.06 cm.
(2)秒表的读数为t＝60 s＋7.4 s＝67.4 s，根据题意t＝eq \f(60－1,2)T＝eq \f(59,2)T，所以周期T＝eq \f(2t,59)＝2.28 s.
18．(5分)利用插针法可以测量半圆柱形玻璃砖的折射率．实验方法如下：如图13，在白纸上作一直线MN，并作出它的一条垂线AB，将半圆柱形玻璃砖(底面的圆心为O)放在白纸上，使它的直边与直线MN对齐，在垂线AB上竖直插两枚大头针P1和P2，然后在半圆柱形玻璃砖的右侧插上适量的大头针，可以确定光线P1P2通过玻璃砖后的光路，从而求出玻璃的折射率．实验室中提供的器材除了半圆柱形玻璃砖、木板和大头针外，还有量角器等．
图13
(1)为了确定光线P1P2通过玻璃砖后的光路，在玻璃砖的右侧最少应插________枚大头针．
(2)请在半圆柱形玻璃砖的右侧估计所插大头针的可能位置，并用“×”表示，作出光路图．为了计算折射率，应该测量的量(图上标出)有____________________，计算折射率的公式是________．
答案 (1)1
(2)光路图如图 入射角i和折射角r n＝eq \f(sin r,sin i)
解析 (1)由题图分析可知，在玻璃砖的右侧最少插一枚大头针即可确定光路．
(2)光在圆弧面上D点发生折射，法线为OD直线，测出入射角i和折射角r，折射率n＝eq \f(sin r,sin i).
19．(6分)如图14所示，在“用双缝干涉测量单色光的波长”实验中，某同学准备的实验仪器包括以下元件：
A．白炽灯；B.单缝；C.毛玻璃屏；D.双缝；E.遮光筒；
F．红色滤光片；G.凸透镜；(其中双缝和光屏连在遮光筒上)．
图14
(1)把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是：A、____、____、____、____、E、C.
(2)把测量头的分划板中心刻线与某亮条纹对齐，并将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时15等分的游标卡尺位置如图15甲所示，其读数为________mm，继续转动测量头，使分划板中心刻线与第7条亮条纹中心对齐，此时游标卡尺位置如图乙所示，其读数为________mm.
图15
(3)若已知双缝间距为0.2 mm，测得双缝到屏的距离为70.00 cm，则所测红光波长为________．
答案 (1)G F B D (2)19.8 30.3 (3)5×10－7 m
解析 (1)该实验中各元件的作用分别是：A.白炽灯——光源；B.单缝——产生相干光；C.毛玻璃屏——呈现能观察的像；D.双缝——作为产生干涉现象的两个波源；E.遮光筒——避免外界光线干扰，便于观察；F.红色滤光片——将白炽灯的其他色光过滤掉，只剩下红光；G.凸透镜——将光源的发散光束汇聚，产生放大的效果．所以正确的排列顺序是AGFBDEC.
(2)甲图中游标尺上第8条线与主尺刻度对齐，读数为19 mm＋eq \f(1,10)×8 mm＝19.8 mm；乙图中游标尺上第3条线与主尺刻度对齐，读数为30 mm＋eq \f(1,10)×3 mm＝30.3 mm.
(3)在双缝干涉现象中，条纹间距Δx＝eq \f(l,d)λ，由(2)可知，条纹间距为Δx＝eq \f(30.3－19.8,6) mm＝1.75 mm，所以λ＝eq \f(d,l)Δx＝eq \f(0.2 mm,700 mm)×1.75 mm＝5×10－7 m.
20．(9分)如图16所示为一列横波在某时刻的波动图象，此波中d质点到达波谷的时间比e质点早0.05 s.
图16
(1)求此列波的传播方向和波速是多大？
(2)Δt＝1.5 s内a质点通过的路程是多少？
(3)画出从图示时刻起x＝3 m处质点的振动图象．
答案 (1)沿x轴向右传播 20 m/s (2)1.5 m (3)如解析图所示
解析 (1)由题意知，图示时刻质点d向下振动，所以波向右传播．周期T＝4×0.05 s＝0.2 s
波速v＝eq \f(λ,T)＝eq \f(4,0.2) m/s＝20 m/s
(2)Δt＝1.5 s＝7.5T，故在此时间内质点a通过的路程为30A＝150 cm＝1.5 m.
(3)图示时刻x＝3 m处的质点位于平衡位置且向下振动，则从图示时刻起x＝3 m处质点的振动图象如图所示．
21．(10分)如图17甲所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时的波形图，知波速v＝2 m/s，质点P、Q相距3.2 m．则：
图17
(1)在图乙中画出质点Q的振动图象(至少画出一个周期)；
(2)从t＝0到Q点第二次振动到波谷的这段时间内质点P通过的路程．
答案 (1)见解析图 (2)0.22 m
解析 (1)图象如图所示
(2)从t＝0到质点Q第二次到达波谷所需时间
t＝eq \f(Δx,v)＋T＝eq \f(3.2＋0.4－0.8,2) s＋0.8 s＝2.2 s
(或由质点Q的振动图象得质点Q在t＝2.2 s时第二次到达波谷)
在这2.2 s内质点P经历t＝eq \f(2.2,0.8)T＝2eq \f(3,4)T
因而通过的路程为s＝2eq \f(3,4)×4A＝22 cm＝0.22 m.
图18
22．(10分)(2016·余姚市联考)为了测定等腰玻璃三棱镜的折射率，如图18所示，我们测出了等腰玻璃三棱镜ABC的顶角为30°，让激光由空气垂直AB面进入棱镜，由AC面进入空气中，我们又测出了其折射光线与入射光线之间的夹角为30°.已知光在真空中速度为3.0×108 m/s，请回答下列问题：
(1)请作出光路图；
(2)求棱镜的折射率；
(3)光在这种玻璃中的传播速度．
答案 (1)见解析图 (2)eq \r(3)
(3)eq \r(3)×108 m/s
解析 (1)光路图如图所示．
(2)由图得，入射角i＝30°，折射角r＝60°，由光的折射定律得n＝eq \f(sin 60°,sin 30°)，
解得n＝eq \r(3)
(3)根据公式v＝eq \f(c,n)可得v＝eq \r(3)×108 m/s.
23．(10分)为从军事工事内部观察外面的目标，在工事壁上开一圆柱形孔，如图19所示．设工事壁厚d＝20eq \r(3) cm，孔的直径L＝20 cm，孔内嵌入折射率n＝eq \r(3)的玻璃砖．
图19
(1)嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少？
(2)要想使外界180°范围内的景物全被观察到，应嵌入至少多大折射率的玻璃砖？
答案 (1)120° (2)2
解析 (1)光路图如图所示，由折射定律得n＝eq \f(sim θ1,sim θ2).
由几何关系得sin θ2＝eq \f(L,\r(L2＋d2))
由以上两式解得θ1＝60°，θ2＝30°
则视野的最大张角为θ＝2θ1＝120°
(2)为使外界180°范围内的景物全被观察到，则当θ1＝90°时，θ2＝30°应是光线在该玻璃砖中的临界角，即sin 30°＝eq \f(1,n′).
解得玻璃砖的折射率应为n′＝2.