2022高考物理一轮复习模块综合检测二含解析新人教版

高考 - 1 - / 11 模块综合检测(二) (45 分钟 100 分) 1．(20 分)(1)(多选)下列关于光的干涉和衍射说法中正确的是__________。 A．双缝干涉证明光具有波动性，单缝衍射证明光具有粒子性 B．双缝干涉是两束相干光叠加出现的干涉现象；薄膜干涉是一束光经薄膜的前后表面反射后 叠加形成的干涉现象 C．照相机镜头镀有增透膜，其作用是让各种色光都发生干涉相消，增强透射光 D．双缝干涉时，双缝间距越小，干涉条纹间距越大 E．泊松亮斑是衍射现象，证明了光具有波动性 【解析】选 B、D、E。双缝干涉证明光具有波动性，单缝衍射也证明光具有波动性，选项 A 错误；双缝干涉是两束相干光叠加出现的干涉现象；薄膜干涉是一束光经薄膜的前后表面反 射后叠加形成的干涉现象，选项 B 正确；照相机镜头镀有增透膜，增透膜的厚度为绿光在增 透膜内波长的 1 4 ，各种色光的波长不同，不可能让各种色光都发生干涉相消，故 C 错误；根据 Δx＝ l d λ可知，双缝干涉时，双缝间距 d 越小，干涉条纹间距越大，选项 D 正确；泊松亮斑是 衍射现象，证明了光具有波动性，选项 E 正确；故选 B、D、E。 (2)(2020·某某模拟)平衡位置位于原点 O 的波源发出简谐横波在均匀介质中沿水平 x 轴传播， P、Q 为 x 轴上的两个点(均位于 x 轴正向)，P 与 O 的距离为 35 cm，此距离介于一倍波长与 二倍波长之间，已知波源自 t＝0 时由平衡位置开始向上振动，周期 T＝1 s，振幅 A＝5 cm。 当波传到 P 点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过 5 s，平衡位置在 Q 处的质点第一次 处于波峰位置，求： ①P、Q 之间的距离； 高考 - 2 - / 11 ②从 t＝0 开始到平衡位置在 Q 处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过的路 程。 【解析】①由题意，O、P 两点的距离与波长满足： OP＝ 5 4 λ 波速与波长的关系为： v＝ λ T 在 t＝5 s 时间内波传播的路程为 vt， 由题意有： vt＝PQ＋ 1 4 λ 综上解得：PQ＝133 cm ②Q 处的质点第一次处于波峰位置时， 波源运动时间为 t1＝t＋ 5 4 T 波源由平衡位置开始运动，每经过 T 4 ， 波源运动的路程为 A，由题意可知： t1＝25× 1 4 T 故 t1 时间内，波源运动的路程为 s＝25A＝125 cm 答案：①133 cm②125 cm 2．(20 分)(1)(多选)如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度 不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示 的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是( ) 高考 - 3 - / 11 A.干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 B．干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 C．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的 D．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的 E．若使用半径小一些的凸薄透镜，则干涉条纹的间距要变大 【解析】选 A、C、E。由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜，所以形成相干光的反 射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面，故 A 正确，B 错误；由于凸透镜的下表面是圆 弧面，所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的，形成不等间距的干涉条纹，故 C 正确，D 错误； 若使用半径小一些的凸薄透镜，则空气薄膜上的厚度变化更快，则形成的干涉条纹的间距要 变大，故 E 正确。 (2)如图所示，一质量为 mB＝2 kg 的物体 B 放在水平地面上，一劲度系数为 k＝500 N/m 的 轻质弹簧，下端与物体 B 相连，上端与一质量为 mC＝1.5 kg 的物体 C 相连，在 C 的上方放 一物体 D。弹簧呈竖直状态且整体静止不动。现在突然去掉物体 D 后，物体 C 就沿竖直方向 上下做简谐运动，且当物体 C 竖直向上运动到最高点时，物体 B 对地面压力刚好为零。g 取 10 m/s2。试求： 高考 - 4 - / 11 ①C 沿竖直方向上下做简谐运动的振幅； ②物体 D 的质量。 【解析】①设物体 D 的质量为 mD。物体 D 放上之前： 设弹簧的压缩量为 x1， 对物体 C，有 mCg＝kx1① 解得 x1＝0.03 m 物体 D 放上之后：设弹簧又压缩了 x2，对物体 C 和 D 整体， 有(mC＋mD)g＝kx1＋kx2② 当物体 C 运动到最高点时， 设弹簧的伸长量为 x3，对物体 B， 有 mBg＝kx3③ 解得 x3＝0.04 m 设物体 C 在竖直方向做简谐运动的振幅为 A，由简谐运动规律知 A＝x1＋x3＝0.03＋0.04＝0.07 m ②x2＝A＝0.07 m 把 x2 代入②得 mD＝3.5 kg 答案：①0.07 m②3.5 kg 3.(20 分)(1)(数据处理与分析)(2021·某某模拟)①如图所示,在“双缝干涉测量光的波长”实验 中,光具座上放置的光学元件依次为①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥光屏。 ②已知双缝到光屏之间的距离 L=500 mm,双缝之间的距离 d=0.50 mm,单缝到双缝之间的距 高考 - 5 - / 11 离 s=100 mm,某同学在用测量头测量时,调整手轮,在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对 准 A 条亮纹的中心,然后他继续转动,使分划板中心刻线对准 B 条亮纹的中心,前后两次游标卡 尺的读数如图所示。则入射光的波长λ= m(结果保留两位有效数字)。 ③实验中发现条纹太密,难以测量,可以采用的改进办法有。 A.改用波长较长的光(如红光)作为入射光 B.增大双缝间距 C.增大双缝到单缝的距离 D.增大双缝到屏的距离 【解析】①由题图可知,②是滤光片,③是单缝,④是双缝。 ②由Δx= λ可得λ=Δx· = = m ≈6.6×10-7 m。 ③由Δx= λ可知,要使Δx 增大,可改用波长较长的光(如红光)作为入射光,可减小双缝间距,可增 大双缝到屏的距离,故选项 A、D 正确,选项 B、C 错误。 答案:①滤光片 单缝 双缝 ②6.6×10-7③A、D (2)弹簧振子以 O 点为平衡位置，在 B、C 两点间做简谐运动，在 t＝0 时刻，振子从 O、B 间 的 P 点以速度 v 向 B 点运动；在 t＝0.2 s 时刻，振子速度第一次变为－v；在 t＝0.5 s 时，振 高考 - 6 - / 11 子速度第二次变为－v。 ①求弹簧振子的振动周期 T； ②若 B、C 之间的距离为 25 cm，求振子在 4 s 内通过的路程； ③若 B、C 之间的距离为 25 cm，从平衡位置开始计时，写出弹簧振子的位移表达式，并画出 弹簧振子的振动图象。 【解析】①画出弹簧振子简谐运动示意图如图所示。 由对称性可得 T＝0.5×2 s＝1 s ②若 B、C 之间距离为 25 cm，则振幅 A＝ 1 2 ×25 cm＝12.5 cm 振子 4 s 内通过的路程 s＝ 4 1 ×4×12.5 cm＝200 cm。 ③根据 x＝Asin ωt， A＝12.5 cm，ω＝ 2π T ＝2π rad/s 得 x＝12.5sin (2πt) cm 振动图象为 答案：①1 s②200 cm③x＝12.5sin (2πt) cm 高考 - 7 - / 11 4．(20 分)(1)(多选)图甲为一列简谐横波在 t＝0.10 s 时刻的波形图，P 是平衡位置为 x＝1 m 处的质点，Q 是平衡位置为 x＝4 m 处的质点。图乙为质点 Q 的振动图象。下列说法正确的 是( ) A．该波的周期是 0.10 s B．该波的传播速度为 40 m/s C．该波沿 x 轴负方向传播 D．t＝0.10 s 时，质点 Q 的速度方向向下 E．从 t＝0.10 s 到 t＝0.25 s，质点 P 通过的路程为 30 cm 【解析】选 B、C、D。由图乙知该波的周期是 0.20 s，故 A 错误。由图甲知波长λ＝8 m，则 波速为：v＝ λ T ＝ 8 0.2 m/s＝40 m/s，故 B 正确。在 t＝0.10 s 时，由乙图知质点 Q 正向下运动， 根据波形平移法可知该波沿 x 轴负方向传播，故 C、D 正确。该波沿 x 轴负方向传播，此时 P 点正向上运动。从 t＝0.10 s 到 0.25 s 经过的时间为Δt＝0.15 s＝ 3 4 T，由于 t＝0.10 s 时刻质点 P 不在平衡位置或波峰、波谷 处，所以质点 P 通过的路程不是 3A＝30 cm，故 E 错误。 (2)(2020·某某模拟)如图所示的圆表示一圆柱形玻璃砖的截面,O 为其圆心,MN 为直径。一束 高考 - 8 - / 11 平行于 MN 的光线沿 PO1 方向从 O1 点射入玻璃砖,在玻璃砖内传到 N 点。已知 PO1 与 MN 之间的距离为 R(R 为玻璃砖的半径),真空中的光速为 c,求: ①该玻璃砖的折射率; ②光从 O1 传到 N 所用的时间。 【解析】①光路图如图所示,据几何关系可得 sini= = i=2r 据折射定律 n= 解得 n= 。 ②据几何关系可得 O1N= R 光从 O1 传播到 N 所需的时间 t= v= 解得 t= 。 答案:① ② 高考 - 9 - / 11 5．(20 分)(多选)(1)两列在同一介质中的简谐横波沿相反方向传播，某时刻两列波相遇，如图 所示，其中实线波的频率为 2.50 Hz，图示时刻平衡位置 x＝3 m 处的质点正在向上振动。则 下列说法正确的是( ) A.两列波的波速均为 15 m/s B．实线波和虚线波的频率之比为 2∶3 C．实线波沿 x 轴正方向传播，虚线波沿 x 轴负方向传播 D．两列波在相遇区域发生干涉现象 E．图示时刻平衡位置 x＝4.5 m 处的质点位于 y＝－15 cm 处 【解析】选 A、C、E。实线波的频率为 2.50 Hz，波长λ1＝6 m，则波速 v＝λ1f＝15 m/s， 故 A 正确；介质决定波速，两列波传播速度大小相同，由题图可知，实线波的波长λ1＝6 m， 虚线波的波长λ2＝9 m，由 v＝λf 可知，实线波和虚线波的频率之比为 f1∶f2＝λ2∶λ1＝3∶2， 故 B 错误；图示时刻平衡位置 x＝3 m 处的质点正在向上振动，根据波动规律可知，实线波沿 x 轴正方向传播，则虚线波沿 x 轴负方向传播，故 C 正确；由于实线波和虚线波的频率不相等， 故两列波在相遇区域不会发生稳定的干涉现象，故 D 错误；图示时刻平衡位置 x＝4.5 m 的质 点，实线波和虚线波两列波单独引起的位移分别为－15 cm、0，由波的叠加可知，合位移为 －15 cm，故 E 正确。故选 A、C、E。 (2)如图所示，棱长为 a＝1.0 m、密度为ρ木＝0.8×103 kg/m3 的正方体木块浮于池塘平静水 面上并保持静止，右侧面与竖直池塘壁平行且相距 b＝1.6 m，竖直池塘壁足够高。池塘水深 为 h＝ 22 15 m，一小鱼(可视为质点)躲在木块中心正下方池底，已知水的折射率 n＝ 4 3 ，密度为ρ 高考 - 10 - / 11 水＝1.0×103 kg/m3，则该小鱼能看到右侧池塘壁水面以上部分的最大高度 H 为多少？ 【解析】题中各量如图所示，对木块 由平衡条件得ρ木 V 木 g＝ρ水 V 排 g 又 V 木＝a3，V 排＝L1a2 解得木块没入水中的长度 L1＝0.8 m 由几何关系知折射角θ满足 tan θ＝ a 2 h1 ＝ a 2 h－L1 ＝ 3 4 故 a 2 ＋s1＝htan θ＝1.1 m 即 s1＝0.6 m，s2＝b－s1＝1.0 m 由 n＝ cos α sin θ ，知 cos α＝ 4 5 由几何关系知 H s2 ＝tan α 高考 - 11 - / 11 解得 H＝0.75 m 答案：0.75 m