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高中物理选修3-4 模块综合试题
(时间60分钟，满分100分)
1．(8分) (1)机械波和电磁波都能传递能量，其中电磁波的能量随波的频率的增大而________；波的传播及其速度与介质有一定的关系，在真空中机械波是________传播的，电磁波是________传播的(填“能”、“不能”或“不确定”)；在从空气进入水的过程中，机械波的传播速度将________，电磁波的传播速度将________．(填“增大”、“减小”或“不变”)
(2)如图1所示复合光经过半圆形玻璃后分成a、b两束光，比较a、b两束光在玻璃砖中的传播速度va________vb；入射光线由AO转到BO，出射光线中________最先消失；若在该光消失时测得AO与BO间的夹角为α，则玻璃对该光的折射率为________．
解析：(1)电磁波的能量随波的频率的增大而增大；电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，而机械波不能在真空中传播；从空气进入水的过程中，机械波的传播速度增大，而电磁波的传播速度减小．
sinθ1c1
(2)由折射率n＝sinθ知na＞nb，又n＝v，故va＜nb；根据sinC＝n可知，a光的临界
2角较小，当入射光线由AO转到BO时，出射光线中a最先消失．玻璃对a光的折射率11
n＝＝cosα. sin(90°－α)
答案：(1)增大 不能 能 增大 减小 1
(2)＜ a cosα 2．(8分)麦克斯韦在1865年发表的《电磁场的动力学理论》一文中揭示了电、磁现象与光的内在联系及统一性，即光是电磁波．
一单色光波在折射率为1.5的介质中传播，某时刻电场横波图象如图2所示，求该光波
1
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的频率．
解析：设光在介质中的传播速度为v，波长为λ，频率为f，则 vccf＝λ，v＝n，联立得f＝nλ
从波形图上读出波长λ＝4×107 m，
－
代入数据解得f＝5×1014 Hz. 答案：5×1014 Hz
3．(8分)(1)如图3所示是双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏．用绿光从左边照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹．则：
①减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离将________； ②增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离将________；
③将绿光换为红光，干涉条纹间的距离将________．(填“增大”、“不变”或“减小”) (2)如图4甲所示，横波1沿BP方向传播，B质点的振动图象如图乙所示；横波2沿CP方向传播，C质点的振动图象如图丙所示．两列波的波速都为20 cm/s.P质点与B质点相距40 cm，P质点与C质点相距50 cm，两列波在P质点相遇，则P质点振幅为( )
A．70 cm B．50 cm C．35 cm D．10 cm
lλ
解析：(1)由Δx＝d可知，当d减小，Δx将增大；当l增大时，Δx增大；当把绿光换为红光时，λ增长，Δx增大．
(2)波1和2的周期均为1 s，它们的波长为：λ1＝λ2＝vT＝20 cm.由于BP＝2λ，CP＝2.5λ.t＝0时刻B质点的位移为0且向上振动，经过2.5T波1传播到P质点并引起P质点振1
动2T，此时其位移为0且振动方向向下；t＝0时刻C质点的位移为0且向下振动，经过2.5T波2刚好传到P质点，P质点的位移为0且振动方向也向下；所以两列波在P质点引起的振动是加强的，P质点振幅为两列波分别引起的振幅之和，为70 cm，A正
2
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确．
答案：(1)①增大 ②增大 ③增大 (2)A
4．(8分)如图5所示是一个透明圆柱的横截面，其半径为R，折射率是3，AB是一条直径．今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体．若一条入射光线经折射后恰经过B点，则这条入射光线到AB的距离是多少？
解析：设光线P经折射后经过B点，光路如图所示．
sinα
根据折射定律n＝sinβ＝3 sinβsinα
在△OBC中，R＝2R·cosβ 可得β＝30°，α＝60°， 3所以CD＝Rsinα＝2R. 3
答案：2R
5．(8分)某实验室中悬挂着一弹簧振子和一单摆，弹簧振子的弹簧和小球(球中间有孔)都套在固定的光滑竖直杆上．某次有感地震中观察到静止的振子开始振动4.0 s后，单摆才开始摆动．此次地震中同一震源产生的地震纵波和横波的波长分别为10 km和5.0 km，频率为1.0 Hz.假设该实验室恰好位于震源的正上方，求震源离实验室的距离． 解析：设地震纵波和横波的传播速度分别为vP和vS，则
vP＝fλP ① vS＝fλS ② 式中，f为地震波的频率，λP和λS分别表示地震纵波和横波的波长．设震源离实验室的
3
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距离为x，纵波从震源传播到实验室所需时间为t，则
x＝vPt ③ x＝vS(t＋Δt) ④ 式中，Δt为摆B开始摆动的时刻与振子A开始振动的时刻之间的时间间隔．由①②③④式得： x＝11 λS－λPfΔt
代入数据得x＝40 km. 答案：40 km
6．(8分)机械横波某时刻的波形图如图6所示，波沿x轴
正方向传播，质点p的坐标x＝0.32 m．从此时刻开始计时．
(1)若每间隔最小时间0.4 s重复出现波形图，求波速． (2)若p点经0.4 s第一次达到正向最大位移，求波速． (3)若p点经0.4 s到达平衡位置，求波速．
λ0.8
解析：(1)依题意，周期T＝0.4 s，波速v＝T＝0.4 m/s ＝2 m/s.
(2)波沿x轴正方向传播，Δx＝0.32 m－0.2 m＝0.12 m．p点恰好第一次达到正向最大位Δx0.12
移．波速v＝Δt＝0.4 m/s＝0.3 m/s.
(3)波沿x轴正方向传播，若p点恰好第一次到达平衡位置则Δx＝0.32 m，由周期性可λ
知波传播的可能距离Δx＝(0.32＋2n)m(n＝0,1,2,3，?)
0.80.32＋2nΔx
可能波速v＝Δt＝ m/s＝(0.8＋n) m/s(n＝0,1,2,3，?)． 0.4答案：(1)2 m/s (2)0.3 m/s (3)(0.8＋n) m/s(n＝0,1,2,3，?)
7．(7分) (1)在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图7甲、乙所示．测量方法正确的是________(选填“甲”或“乙”)．
4
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