模块综合检测
(分值：100分 时间：90分钟)
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分，第1－6小题只有一项符合题目要求，第7－10小题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分)
1．下列说法中正确的是( )
A．机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，这是因为它们都可以在真空中传播
B．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场
C．站在地面上的人观察一根相对地面沿杆长方向高速运动的杆，他发现杆的长度比杆静止时的长度小
D．狭义相对论的两个假设之一是真空中的光速在不同惯性参考系中是不相同的
【解析】 机械波不能在真空中传播，A错；均匀变化的电场(磁场)产生恒定的磁场(电场)，B错；由光速不变原理可知D错误．
【答案】 C
2．一列简谐横波以1 m/s的速率沿绳子由A向B传播，质点A、B间的水平距离x＝3 m，如图1甲所示．若t＝0时，质点A刚从平衡位置开始向上振动，其振动图象如图乙所示．则B点的振动图象为选项中的( )
图1
【解析】 该波由A传到B所需时间为t＝＝3 s，所以质点B在t＝3 s时才开始振动，且振动情况重复质点A的振动，即起振方向为由平衡位置向上振动．故选B.
【答案】 B
3．如图2所示，半径为R的圆形偏振片P的透振方向为竖直方向，一束横截面半径略小于R的平行自然光正对着偏振片P照射后射到屏上，现以光的传播方向OO′为轴将偏振片P旋转90°，则在偏振片P旋转的过程中( )
图2
A．屏上出现圆形亮斑，亮度不变
B．屏上出现圆形亮斑，亮度逐渐变暗
C．屏上出现随偏振片P旋转的亮条纹，且亮度不变
D．屏上出现随偏振片P旋转的亮条纹，且亮度变暗
【解析】 自然光在平面内的振动分布是均匀的，在P旋转过程中亮度是不变的，屏上出现圆形亮斑．
【答案】 A
4．光线从折射率为的介质中射向空气，如果入射角为60°时，如图所示光路可能的是( )
【解析】 先根据sin C＝求出临界角为45°，由于入射角等于60°，大于临界角，则必定发生全反射，因此只有反射光线而无折射光线．
【答案】 C
5．如图3所示，直角三角形ABC为一透明介质制成的三棱镜截面，且∠BAC＝30°，有一束平行光线垂直射向AC面，已知这种介质的折射率为n＞2，则( )
图3
A．可能有光线垂直AB边射出
B．光线只能从BC边垂直射出
C．光线只能从AC边垂直射出
D．一定既有光线垂直BC边射出，又有光线垂直AC边射出
【解析】 因为n＞2，而sin C＝，所以sin C＜，C＜30°，射到AB边的入射角i＝30°，发生了全反射，此光线反射到AC边的入射角i＝60°，再次发生全反射而垂直射到BC边上射出，同理，从AB边反射到BC边上的光，再次全反射后垂直于AC边射出．
【答案】 D
6．(2010·福建高考)一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图4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4
A．2 m/s B．3 m/s
C．4 m/s D．5 m/s
【解析】 因波的周期T大于0.02 s，当简谐波沿x轴正方向传播时，＝t＝0.02 s，T＝0.08 s，λ＝0.08 m，则波速v＝＝1 m/s；当简谐波沿x轴的负方向传播时，T＝t＝0.02 s，T＝ s，波速v＝＝3 m/s，B对．
【答案】 B
7．下列说法中正确的是( )
A．X射线穿透物质的本领比γ射线更强
B．红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变
C．狭义相对论认为物体的质量与其运动状态有关
D．观察者相对于频率一定的声源运动时，接收到的声波的频率可能发生变化
【解析】 γ射线的穿透本领最强，故A错；红光由空气进入水中时，波长变短，故B错．
【答案】 CD
8．下列有关光现象的说法中正确的是( )
A．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的干涉现象
B．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变窄
C．光纤通信应用了光的全反射原理
D．光的偏振现象说明光是一种纵波
【解析】 太阳光照射下的油膜出现的彩色花纹是从油膜上下两个表面反射出来的光线干涉的结果，故A正确；在双缝干涉实验中，得到的条纹间距Δx＝λ，若仅将入射光由绿光改为红光，光的波长λ变大，则条纹间距Δx变宽，故B项错误；光纤通信是利用全反射来传递光信号的，故C项正确；光波是电磁波，是横波，故D项错误．
【答案】 AC
9．(2011·海南高考)一列简谐横波在t＝0时的波形图如图5所示．介质中x＝2 m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y＝10sin(5πt)cm.关于这列简谐波，下列说法正确的是( )
图5
A．周期为4.0 s B．振幅为20 cm
C．传播方向沿x轴正向 D．传播速度为10 m/s
【解析】 由y＝10sin(5πt)cm可知振幅A＝10 cm，角频率ω＝5 π，则振动周期也即波的周期T＝＝0.4 s，A、B皆错误．仍从上式可知t＝0时质点P经过平衡位置向y轴正方向振动，结合该时刻波形图可知波沿x轴正方向传播，波长λ＝4 m，则波速v＝＝10 m/s，C、D正确．
【答案】 CD
图6
10．(2011·北京高考)如图6所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以( )
A．减小S1与S2的间距
B．减小双缝屏到光屏的距离
C．将绿光换为红光
D．将绿光换为紫光
【解析】 由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知：减小S1与S2的间距d，Δx将增大，故A项正确；减小双缝屏到光屏的距离L，Δx将减小，B项错误；红光波长大于绿光，λ变大，Δx将变大，C项正确；紫光波长小于绿光，λ变小，Δx将变小，D项错误．
【答案】 AC
二、非选择题(本题共5小题，共50分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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．)
11.
图7
(10分)(2012·江苏高考)(1)如图7所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧．旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是________．
A．A、B均不变
B．A、B均有变化
C．A不变，B有变化
D．A有变化，B不变
图8
(2)“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D.在插入第四个大头针D时，要使它______．图8是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a、a′是描在纸上的玻璃砖的两个边．根据该图可算得玻璃的折射率n＝________.(计算结果保留两位有效数字)
【解析】 (1)白炽灯光包含各方向的光，且各个方向的光强度相等，所以旋转偏振片P时各方向透射光强度相同，故A点光的强度不变；白炽灯光经偏振片P后为偏振光，当Q旋转时，只有与P的偏振方向一致时才有光透过Q，因此B点的光强有变化，选项C正确．
(2)确定出射光线时应使D挡住C和A、B的像，作图如图所示，以O为圆心、OO′为半径作圆交AB于E点，根据n＝得n＝，测量EF和O′P长度得n＝1.8.(1.6～1.9均正确，方法亦有多种)
【答案】 (1)C (2)挡住C及A、B的像 1.8(1.6～1.9都算对)
12．(8分)(2012·全国新课标)一简谐横波沿x轴正向传播，t＝0时刻的波形如图9(a)所示，x＝0.30 m处的质点的振动图线如图(b)所示，该质点在t＝0时刻的运动方向沿y轴________(填“正向”或“负向”)．已知该波的波长大于0.30 m，则该波的波长为________ m.
图9
【解析】 依据振动图象描述的是同一质点不同时刻的运动特征可知t＝0时刻质点运动方向沿y轴正向．因为横波沿x轴正向传播且波长大于0.30 m，则0.3 m＝λ，解得λ＝0.8 m．(对应P点)
【答案】 正向 0.8
13．(10分)如图10所示，半圆玻璃砖的半径R＝10 cm，折射率为n＝，直径AB与屏幕MN垂直并接触于A点．激光a以入射角i＝30°射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在水平屏幕MN上出现两个光斑，求两个光斑之间的距离L.
图10
【解析】 画出光路图如图所示，设折射角为r，根据折射定律n＝，解得：r＝60°
由几何知识得，△OPQ为直角三角形，所以两个光斑PQ之间的距离L＝PA＋AQ＝Rtan 30°＋解得：L＝ cm.
【答案】 cm
14．(10分)(2013·海口一中检测)如图11为一列横波某时刻的波形图，已知该波沿＋x方向连续传播，传播速度为2 m/s.
图11
(1)求波上质点P的振动周期并画出从该时刻计时开始的振动图象；
图12
(2)如图12所示，在探究共振现象的实验中发现：当作用在装置上MN间的驱动力的频率与上述横波的频率相同时，MN间五个单摆中D摆恰好发生共振．现测得D摆摆线长l＝99.6 cm.摆球的直径d＝0.8 cm，求当地重力加速度g.(结果取2位有效数字)
【解析】 (1)由图象可以看出：λ＝4 m.
T＝＝ s＝2 s.
由于t＝0时刻P点向上振动，则P点的振动图象如图所示：
(2)由T＝2π得：g＝
又L＝l＋
联立可得：g＝ m/s2＝9.9 m/s2.
【答案】 见解析
15．(12分)(2013·福州一中检测)如图13所示，实线和虚线分别是沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0和t＝0.06 s时刻的波形图．已知在t＝0时刻，x＝1.5 m处的质点向y轴正方向运动．
(1)判断该波的传播方向；
(2)求该波的最小频率；
(3)若3T
图13
【解析】 (1)该波向右传播．
(2)由图知t＝Tmax＝0.06 s得Tmax＝0.08 s，则fmin＝＝12.5 Hz.
(3)若3Tv＝＝×15 m/s＝75 m/s.
【答案】 (1)向右传播 (2)12.5 Hz (3)75 m/s
模块高考热点透视
模块
内容
高考回顾
鲁科选修3|4
机械振动
2013·安徽理综T21，江苏单科T12B
2012·北京理综T17，重庆理综T14
2011·重庆理综T17，福建理综T19(1)，上海单科T5，江苏单科T12B(3)
机械波
2013·福建理综T16，北京理综T15，四川理综T5
2012·安徽理综T15，福建理综T13，浙江理综T16，四川理综T19，天津理综T7，全国T20，全国课标T34(1)，海南单科T18(1)，山东理综T37(1)，江苏单科T17(1)
2011·全国T21，北京理综T16，浙江理综T17，四川理综T16，海南单科T18(1)，全国课标T34(1)，上海单科T24，山东理综T37(1)
光的折射、全反射
2013·新课标ⅠT34(2)，新课标ⅡT34(2)，北京理综T14，重庆理综T11(2)，山东理综T37(2)
2012·北京理综T14，天津理综T6，重庆理综T21(1)，江苏单科T12B(2)，浙江理综T21，全国课标T34(2)，山东理综T37(2)，海南单科T18(2)
2011·全国T16，福建理综T14，安徽理综T15，天津理综T9(3)，四川理综T15，全国课标T34(2)，海南单科T18(2)，浙江理综T17，山东理综T37(2)，重庆理综T18
光的干涉衍射及偏振
2012·全国T16，江苏单科T12B(1)，福建理综T19(1)
2011·天津理综T6，北京理综T14
电磁波、相对论
2013·四川理综T1，浙江理综T14，江苏单科T12(2)
2012·浙江理综T20
2011·江苏单科T12B(1)
机械振动、机械波
本热点命题形式为选择或计算．难度中等或偏易，命题知识点多数是波的图像及波的特性，用振动图象描述运动，单摆或弹簧振子模型中相关物理量的变化是高考的重点热点．
(2013·四川高考)图1是一列简谐横波在t＝1.25 s时的波形图，已知c位置的质点比a位置的晚0.5 s起振，则图2所示振动图像对应的质点可能位于( )
图1 图2
A．aC．c【解析】 由c位置的质点比a位置的晚0.5 s起振可知，波沿x轴正方向传播，由波的图像知，a、c相距半个波长，故＝0.5 s，周期T＝1 s，故在t＝1.25 s内波沿传播方向传播的距离Δx＝λ.故t＝0时的波形图和各质点的振动方向如图所示。由题中y－t图像知t＝0，质点沿y轴正方向振动，故振动图像对应的质点可能位于O与a之间或d与e之间．故选项D正确．选项A、B、C错误．
【答案】 D
图3
1．一质点做简谐运动的振动图象如图3所示．
(1)该质点振动的振幅是________cm，周期是________s，初相是________．
(2)写出该质点做简谐运动的表达式，并求出当t＝1 s时质点的位移．
【解析】 (1)由质点的振动图象可得A＝8 cm，T＝0.2 s，φ＝.
(2)ω＝＝10π rad/s，
质点做简谐运动的表达式为x＝8 sin(10πt＋)cm.
当t＝1 s时，x＝8 cm.
【答案】 (1)8 0.2 (2)见解析
图4
2．简谐横波在某时刻的波形图象如图4所示，由此图可知( )
A．若质点a向下运动，则波是从左向右传播的
B．若质点b向上运动，则波是从左向右传播的
C．若波从右向左传播，则质点c向下运动
D．若波从右向左传播，则质点d向上运动
【解析】 方法一：用“特殊点法”来分析．
对于简谐横波来说，当波向右传播时，左边的质点靠近波源，因此，左边质点先振动，右边质点跟着左边的质点振动．
若质点a向下运动，说明质点a是跟着右边的质点运动，则此波是从右向左传播，选项A错误．同理，选项B正确．
若波从右向左传播，则左边的质点跟着右边的质点运动，质点c应向上运动，选项C错误．同理，选项D正确．
方法二：用“微平移法”来分析．
设这列波是从左向右传播的，则在相邻的一小段时间内，这列波的形状向右平移一小段距离，如图虚线所示．因此，所有的质点从原来的实线的位置沿y轴方向运动到虚线的位置，即质点a向上运动，质点b也向上运动，由此可知选项A、B中B是正确的．类似地，可以判定选项D是正确的．
【答案】 BD
3．如图5甲所示为某波动在t＝10 s时的图象，图乙为x＝10 cm处P点的振动图象．根据图示信息回答下列问题．
甲t＝10 s时的波动图象
乙P点的振动图象
图5
(1)该波动的振幅、波长、周期、频率是多少？
(2)波向哪个方向传播？速度是多少？
(3)在图6中画出x＝20 cm处Q点的振动图象．
图6
【解析】 (1)由图甲和图乙可知该波动的振幅A＝15 cm，波长λ＝40 cm，周期T＝20 s，频率f＝0.05 Hz.
(2)由图乙可知t＝10 s时质点P在平衡位置且向y轴负方向运动，再结合图甲可判知波向x轴正方向传播．波速v＝＝2 cm/s.
(3)由图甲可知t＝10 s时，质点Q在正向最大位移处，又其振动周期T＝20 s，振幅A＝15 cm，可画出它的振动图象如下图所示．
【答案】 见解析
光学
高考对本热点考查时试题难度不会太大，计算题可能以折射定律和全反射相结合出题，涉及做光路图和几何关系的计算；实验题和光路作图题的考查概率很高．其中光的折射定律，不同光的折射率、全反射问题，光的干涉、光的衍射仍然是出题的热点．
(2013·山东高考)如图7所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入，已知棱镜的折射率，n＝，AB＝BC＝8 cm，OA＝2 cm，∠OAB＝60°.
图7
(1)求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向．
(2)第一次的出射点距C________cm.
【解析】 (1)设发生全反射的临界角为C，由折射定律得
sin C＝④
代入数据得
C＝45°⑤
光路图如图所示，由几何关系可知光线在AB边和BC边的入射角均为60°，均发生全反射。设光线在CD边的入射角为α，折射角为β，由几何关系得α＝30°，小于临界角，光线第一次射出棱镜是在CD边，由折射定律得
n＝⑥
代入数据得
β＝45°⑦
(2) cm
【答案】 (1)光线与CD成45°角 (2)
4．有关光的干涉和衍射，下列说法正确的是( )
A．无论用什么色光做双缝干涉实验，中央一定是亮纹
B．用白光做双缝干涉实验时，得到的彩色亮纹中最靠近中央的是红光
C．用白光做单缝衍射实验时，得到的彩色亮纹中偏离中央最远的是红光
D．涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色，是由于增透膜增强了对紫光的透射
【解析】 因为中央到双缝的光程差恒为零，所以中央位置始终是亮纹，故A正确；因为双缝干涉实验中屏上干涉条纹的间距与入射光波长成正比，白光中的紫光波长最短，所以得到的彩色条纹中最靠近中央的是紫光，故B错；白光中红光的波长最长，对同样的单缝，红光的衍射现象最明显，得到的中央亮纹最宽，所以彩色亮纹中偏离中央最远的是红光，故C对；照相机镜头涂的增透膜，通常是针对人眼最敏感的绿光设计的，使从镜头反射的绿光干涉相消，而对太阳光中红光和紫光并没有显著削弱，所以看上去呈淡紫色，并不是增强了对紫光的透射，故D错．
【答案】 AC
图8
5．如图8所示把玻璃砖放在木板上，下面垫一白纸，在白纸上描出玻璃砖的两个边a和a′.然后在玻璃砖的一侧插两个大头针A、B，AB的延长线与直线a的交点为O.眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使B把A挡住．如果在眼睛这一侧再插第三个大头针C，使它把A、B都挡住，插第四个大头针D，使它把前三个都挡住，那么后两个大头针就确定了从玻璃砖射出的光线．在白纸上描出光线的径迹，要计算玻璃砖的折射率需要测量的物理量是图中的________；为了减小实验误差，入射角应________．(填“大些”或小些)
【解析】 根据n＝分析可知，要计算玻璃砖的折射率需要测量α和β；因角度大一些，测量误差就会小一些，故入射角应大些．
【答案】 α和β 大些
6．如图9甲所示，是一种折射率n＝1.5的棱镜，用于某种光学仪器中．现有一束光线沿MN方向射到棱镜的AB面上，入射角的大小i＝arcsin 0.75，求：
(1)光在棱镜中传播的速率；
(2)画出此束光线射出棱镜后的方向，要求写出简要的分析过程．(不考虑返回到AB和BC面上的光线)
甲 乙
图9
【解析】 (1)光在棱镜中传播的速率：
v＝＝ m/s＝2×108 m/s.
(2)由折射率n＝得，AB面上的折射角γ＝30°，
由几何关系得，BC面上的入射角θ＝45 °，
全反射临界角C＝arcsin＜45°，
故光在BC面上发生全反射，光路如图乙所示．
【答案】 (1)2×108 m/s (2)如图乙所示
电磁波 相对论
纯粹的电磁场，电磁波的题目很少，常以电磁波内容为背景，联系生产、生活、科技来考查波的传播和能量，考查电磁波波速、波长、频率关系．试题难度容易，以选择题形式出现．
(2013·四川高考)下列关于电磁波的说法，正确的是( )
A．电磁波只能在真空中传播
B．电场随时间变化时一定产生电磁波
C．做变速运动的电荷会在空间产生电磁波
D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
【解析】 电磁波的传播不需要介质，真空、空气以及其他介质都能传播电磁波，选项A错误；根据麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的电场产生稳定的磁场，只有不均匀变化的电场或不均匀变化的磁场才能产生电磁波，选项B错误；做变速运动的电荷会产生变化的电场，故选项C正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，选项D错误．
【答案】 C
7．(多选)关于电磁波和电磁场，下列叙述正确的是( )
A．均匀变化的电场在它的周围空间产生均匀变化的磁场
B．电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且与波的传播方向垂直
C．电磁波和机械波一样依赖于介质传播
D．只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波
【解析】 该题考查了电磁场和电磁波的基础知识．根据麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的电场在它的周围空间产生稳定的磁场，故选项A是错误的．因电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且与波的传播方向垂直，所以电磁波是横波，故选项B是正确的．电磁波可以在真空中传播，故选项C是错误的．只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就在周期性变化的电场周围产生同频率变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生同频率变化的电场，这样由近及远传播，形成了电磁波，故选项D是正确的．
【答案】 BD
8．下列说法中正确的是( )
A．X射线穿透物质的本领比γ射线更强
B．在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调谐
C．同一列声波在不同介质中传播速度不同，光波在不同介质中传播速度相同
D．爱因斯坦狭义相对论指出：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
【解析】 该题考查了电磁波和相对论的内容．所有射线中，γ射线的穿透本领最强，选项A错误；使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，选项B错误；光波在不同介质中传播速度也不同，选项C错误；只有选项D正确．
【答案】 D
课件35张PPT。机械振动、机械波 光学 电磁波 相对论
