模塊檢測時間：90分鐘總分：100分一、選擇題(本大題共8小題，每小題6分，共48分．其中1～5為單項選擇題，6～8題為多項選擇題，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯或不選的得0分)1．關(guān)于干涉和衍射，正確的說法是(C)A．有的波能發(fā)生干涉現(xiàn)象，有的波能發(fā)生衍射現(xiàn)象B．波具有衍射特性的條件是障礙物的尺寸與波長比較相差不多或小得多C．產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的必要條件之一，就是兩列波的頻率相等D．在干涉圖樣中，振動加強區(qū)域的質(zhì)點，其位移始終保持最大；振動減弱區(qū)域的質(zhì)點，其位移始終保持最小【解析】一切波均能發(fā)生衍射現(xiàn)象，但明顯的衍射現(xiàn)象必須是波的波長比阻礙物尺寸大得多或相差不大．而要發(fā)生干涉現(xiàn)象必須是頻率相同，故A錯誤．所有的波都能發(fā)生衍射，波具有明顯的衍射特性的條件是障礙物的尺寸與波長比較相差不多或小得多．該條件不能說成是波的衍射的條件，故B錯誤．要產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的必要條件之一，就是兩列波的頻率相等，故C正確．在干涉圖樣中，振動加強區(qū)域的質(zhì)點，其振幅保持增大，位移不是始終保持最大，也可能為零；同理振動減弱區(qū)域的質(zhì)點，其振幅卻是始終保持最小，故D錯誤．2．關(guān)于電磁波譜，下列說法中不正確的是(D)A．X射線對生命物質(zhì)有較強的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變B．γ射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高C．在電磁波譜中，無線電波一般可用于通信D．在電磁波譜中，最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是γ射線【解析】X射線具有較強的穿透能力，過量的X射線輻射會引起生物體的病變，故A正確．γ射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高，故B正確．在電磁波譜中，無線電波一般可用于通信，選項C正確．電磁波譜中，最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是無線電波，故D錯誤．3．一振動周期為T，位于x＝0處的波源從平衡位置開始沿y軸正方向做簡諧運動，該波源產(chǎn)生的簡諧橫波沿x軸正方向傳播，波速為v，關(guān)于在x＝eq\f(3vT,2)處的質(zhì)點P，下列說法正確的是(C)A．質(zhì)點P振動周期為T，速度的最大值為vB．若某時刻質(zhì)點P的速度方向沿y軸負方向，則該時刻波源速度方向也沿y軸負方向C．質(zhì)點P開始振動的方向沿y軸正方向D．當P開始振動后，若某時刻波源在波峰，則質(zhì)點P一定在波峰【解析】質(zhì)點P振動周期與O點振動周期相同，也為T.但其振動速度與波速不同．故A錯誤．x＝eq\f(3vT,2)＝eq\f(3,2)λ，P與O是反相點，若某時刻質(zhì)點P的速度方向沿y軸負方向，則該時刻波源速度方向沿y軸正方向，故B錯誤；根據(jù)波的特點，簡諧波傳播過程中，質(zhì)點的起振方向都與波源的起振方向相同，故質(zhì)點P開始振動的方向沿y軸正方向．故C正確．P與O是反相點，故若某時刻波源在波峰，則質(zhì)點P一定在波谷，故D錯誤．4．一束光照射到底面有涂層的平行玻璃磚上表面，經(jīng)下表面反射從玻璃磚上表面射出，光線分為a、b兩束，如圖所示．下列說法正確的是(C)A．在玻璃中a光的傳播速度大于b光的傳播速度B．在真空中用同一裝置進行雙縫干涉實驗，a光的條紋間距大于b光的條紋間距C．a(chǎn)、b光在涂層表面一定不會發(fā)生全反射D．在真空中，遇到障礙物時a光更容易產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象【解析】光路圖如圖所示：在玻璃磚上表面折射時，a光的偏折程度較大，則a光的折射率較大，由v＝eq\f(c,n)知，在玻璃中a光的傳播速度小于b光的傳播速度，故A項錯誤．a(chǎn)光的折射率大，頻率大，波長小；根據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ，在真空中用同一裝置進行雙縫干涉實驗，a光的條紋間距小于b光的條紋間距，故B項錯誤．a(chǎn)、b光在涂層表面的入射角等于在玻璃磚上表面的折射角，a、b光在涂層表面一定不會發(fā)生全反射，故C項正確．b光的波長較長，波動性較強，遇到障礙物時b光更容易產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，故D項錯誤．5．我國地震臺網(wǎng)正式測定：2017年10月19日09時15分在山西臨汾市襄汾縣(北緯35.95度，東經(jīng)111.54度)發(fā)生3.0級地震，震源深度5千米．地震波既有橫波，也有縱波，某監(jiān)測站截獲了一列沿x軸負方向傳播的地震橫波，在ts與(t＋0.2)s兩個時刻x軸上－3km～3km區(qū)間內(nèi)的波形圖分別如圖中實線和虛線所示，則下列說法正確的是(B)A．x＝1.5km處質(zhì)點離開平衡位置的最大距離是2AB．該地震波最小波速為5km/sC．從波源開始振動到波源遷移到地面最長需要經(jīng)過1s時間D．從t時刻開始計時，x＝2km處的質(zhì)點比x＝1.5km處的質(zhì)點后回到平衡位置【解析】x＝1.5km處質(zhì)點離開平衡位置的最大距離是A，選項A錯誤；由波形圖可知：nT＋eq\f(1,4)t＝0.2s(n＝0，1，2，…)，則T＝eq\f(0.8,4n＋1)s，當n＝0時，周期最大，則Tmax＝0.8s，該地震波最小波速為vmin＝eq\f(λ,Tmax)＝eq\f(4km,0.8s)＝5km/s，選項B正確；機械波傳播時，波源不隨波遷移，選項C錯誤；t時刻，x＝2km處的質(zhì)點將要向下振動，x＝1.5km處的質(zhì)點向上振動，則從t時刻開始計時，x＝2km處的質(zhì)點比x＝1.5km處的質(zhì)點先回到平衡位置，選項D錯誤．6．如圖所示，一輕彈簧上端懸于頂壁，下端掛一物體，在A、B之間做簡諧運動，其中O點為它的平衡位置，物體在A時彈簧處于自然狀態(tài)，若v、x、F、a、Ek、Ep分別表示物體運動到某一位置的速度、位移、回復(fù)力、加速度、動能和系統(tǒng)的勢能，則(BC)A．物體在從O點向A點運動過程中，v、Ep減小而x、a增大B．物體在從B點向O點運動過程中，v、Ek增大而x、F、Ep減小C．物體運動到平衡位置兩側(cè)的對稱點時，v、x、F、a、Ek、Ep的大小均相同D．物體運動到平衡位置兩側(cè)的對稱點時，v、x、F、a、Ek的大小均相同，Ep的大小不同【解析】物體在從O點向A點運動過程中，物體離開平衡位置，v減小、Ep增大，x、a增大，故A錯誤．物體在從B點向O點運動過程中，物體靠近平衡位置，v、Ek增大而x、F、Ep減小，故B正確．根據(jù)對稱性可知，當物體運動到平衡位置兩側(cè)的對稱點時，v、x、F、a、Ek、Ep的大小均相同，故C正確，D錯誤．7．如圖是水面上兩列頻率相同的波在某時刻的疊加情況，以波源S1、S2為圓心的兩組同心圓弧分別表示同一時刻兩列波的波峰(實線)和波谷(虛線)；S1的振幅A1＝4cm，S2的振幅A2＝3cm，則下列說法正確的是(ACD)A．質(zhì)點A、D在該時刻的高度差為14cmB．再過半個周期，質(zhì)點B、C是振動加強點C．質(zhì)點C的振幅為1cmD．質(zhì)點C此刻以后將向下振動【解析】由圖象可知，D點為兩波谷相遇的點應(yīng)該是振動加強點，此時A點在加強后的最高點，D點在加強后的最低點，由合成疊加關(guān)系可知A、D質(zhì)點在該時刻的高度差為14cm，選項A正確；由于兩波的頻率相等，疊加后會形成穩(wěn)定的干涉圖象，所以A、D點始終是加強點，B、C點始終是減弱點，選項B錯誤；質(zhì)點C為減弱點，振幅為兩振幅之差，為1cm，選項C正確；由題意可知此時質(zhì)點C將向下振動，選項D正確．8．振源S在O點做沿豎直方向的簡諧運動，頻率為10Hz，t＝0時刻向右傳播的簡諧橫波如圖所示(向左傳播的簡諧橫波圖中未畫出)．則以下說法正確的是(ABD)A．該橫波的波速大小為20m/sB．t＝0時，x＝1m處的質(zhì)點振動方向向上C．t＝0.175s時，x＝－1m處的質(zhì)點處在波峰位置D．傳播過程中該橫波遇到小于2m的障礙物或小孔都能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象【解析】從圖中可知波長λ＝2m，故波速為v＝λf＝20m/s，A正確；波向右傳播，根據(jù)走坡法可知，t＝0時，x＝1m處的質(zhì)點向上振動，B正確；由T＝eq\f(1,f)＝0.1s，則t＝0.175s為又經(jīng)過了1eq\f(3,4)T，x＝－1m處的質(zhì)點處于波谷，C錯誤；因為波長為2m，所以傳播過程中波只有遇到小于2m或與2m相差不大的障礙物或小孔都能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，D正確．二、填空題(每空2分，共12分)9．在“用雙縫干涉測光的波長”的實驗中，請按照題目要求回答下列問題：(1)如圖所示，甲、乙兩圖都是光的條紋形狀示意圖，其中干涉圖樣是__甲__．(2)將下表中的光學(xué)元件放在圖丙所示的光具座上組裝成“用雙縫干涉測光的波長”的實驗裝置，并用此裝置測量紅光的波長.元件代號ABCDE元件名稱光屏雙縫白光光源單縫透紅光的濾光片將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，各光學(xué)元件的排列順序應(yīng)為__EDBA__．(填寫元件代號)(3)已知該裝置中雙縫間距d＝0.25mm，雙縫到光屏的距離L＝0.70m，分劃板的中心刻線對準第1條亮紋的中心時，手輪上的讀數(shù)x1＝2.897mm，對準第4條亮紋中心時，手輪上的讀數(shù)x2如圖丁所示，則x2＝__8.575__mm，相鄰兩條亮紋間的距離Δx＝__1.893__mm.(4)求得的波長值是__676__nm.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)(5)若改用頻率較高的單色光照射，得到的干涉條紋間距將__變小__(填“變大”“不變”或“變小”)．【解析】(1)雙縫干涉條紋特點是等間距、等寬度、等亮度；衍射條紋特點是中間寬兩邊窄、中間亮、兩邊暗，且不等間距；根據(jù)此特點知甲圖是干涉條紋．(2)為獲取單色線光源，白色光源后面要有濾光片、單縫、雙縫．所以各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為：EDBA.(3)對準第1條時讀數(shù)為2.897mm，對準第4條時讀數(shù)為：x2＝8.5mm＋0.01×7.5mm＝8.575mm.(4)根據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ，可得λ＝eq\f(dΔx,L).由以上數(shù)據(jù)可知相臨兩條亮條紋間距為Δx＝eq\f(8.575－2.897,3)mm＝1.893mm.代入數(shù)據(jù)λ＝eq\f(dΔx,L)＝eq\f(1.893×10－3×0.25×10－3,0.7)m＝676nm.(5)根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ知，頻率變高，波長變短，則干涉條紋間距變小．三、計算題(本大題共3個小題，共40分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)10．(12分)甲、乙兩列完全相同的橫波分別從波源A、B兩點沿x軸相向傳播，t＝0時的波形圖象如圖所示，如果兩列波的波速都是10m/s，求：(1)甲、乙兩列波的頻率各是多少；(2)第幾秒末兩列波相遇？相遇時C、D兩點間有哪些點位移最大．【解析】(1)由圖知：λ＝4m，又因v＝10m/s，所以由f＝eq\f(v,λ)得f＝eq\f(10,4)Hz＝2.5Hz，故甲、乙兩列波的頻率均為2.5Hz.(2)設(shè)經(jīng)t時刻兩波相遇，則2vt＝4m，所以t＝eq\f(4,2×10)s＝0.2s，又因T＝eq\f(1,f)＝eq\f(1,2.5)s＝0.4s，故波分別向前傳播eq\f(λ,2)相遇．此時兩列波的圖象如圖中的虛線所示．故C、D間有x＝5m和x＝7m處的點位移最大．11．(12分)如圖所示，半圓玻璃磚的半徑R＝10cm，折射率為n＝eq\r(3)，直徑AB與屏幕垂直并接觸于B點．激光a在玻璃磚中以入射角i＝30°射向半圓玻璃磚的圓心O，結(jié)果在屏幕MN上出現(xiàn)兩個光斑．求兩個光斑之間的距離L.【解析】畫出光路圖設(shè)折射角為r，根據(jù)折射定律n＝eq\f(sinr,sini)解得r＝60°由幾何知識得，△OPQ為直角三角形，所以兩個光斑PQ之間的距離L＝PB＋BQ＝Rtan60°＋Rtan30°解得L＝eq\f(40\r(3),3)cm≈23.1cm12．(16分)某種透明材料制成的空心球體外徑是內(nèi)徑的2倍，其過球心的某截面(紙面內(nèi))如圖所示．一束單色光(紙面內(nèi))從外球面上A點入射，入射角為i＝45°時，光束經(jīng)折射后恰好與內(nèi)球面相切．(1)求該透明材料的折射率；(2)欲使光束從A點入射后，恰好在內(nèi)球面上發(fā)生全反射，則應(yīng)將入射角變?yōu)槎嗌俣龋俊窘馕觥?1)如圖，設(shè)光束經(jīng)折射后到達內(nèi)球面上B點，在A點，由題意知，入射角i＝45°，折射角r＝∠BAO.由幾何關(guān)系有：sinr＝eq\f(BO,AO)＝0.5，由折射定律有：n＝eq\f(sini,sinr)，代入數(shù)據(jù)解得：n＝eq\r(2).(2)