1、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
2、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，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x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衡水模拟)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t0时由平衡位置开始向上振动，周期T1 s，振幅A5 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
3、第一次处于波峰位置，求：P、Q之间的距离；从t0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】由题意，O、P两点的距离与波长满足：OP波速与波长的关系为： v在t5 s时间内波传播的路程为vt，由题意有： vtPQ综上解得：PQ133 cmQ处的质点第一次处于波峰位置时，波源运动时间为t1tT波源由平衡位置开始运动，每经过，波源运动的路程为A，由题意可知： t125T故t1时间内，波源运动的路程为s25A125 cm答案：133 cm125 cm2(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
4、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()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
5、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mB2 kg的物体B放在水平地面上，一劲度系数为k500 N/m的轻质弹簧，下端与物体B相连，上端与一质量为mC1.5 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：C沿竖直方向上下做简谐运动的振幅；物体D的质量。【解析】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
6、，对物体C，有mCgkx1解得x10.03 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(mCmD)gkx1kx2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mBgkx3 解得x30.04 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Ax1x30.030.040.07 mx2A0.07 m 把x2代入得mD3.5 kg答案：0.07 m3.5 kg3.(20分)(1)(数据处理与分析)(2021昆明模拟)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光源、遮光筒、光屏。已知双缝到光屏之间的距离L=500 mm,双缝之间的距离d
7、=0.50 mm,单缝到双缝之间的距离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=m(结果保留两位有效数字)。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】由题图可知,是滤光片,是单缝,是双缝。由x=可得=x= m6.610-7 m。由x=可知,要使x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
8、缝到屏的距离,故选项A、D正确,选项B、C错误。答案:滤光片单缝双缝6.610-7A、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t0时刻，振子从O、B间的P点以速度v向B点运动；在t0.2 s时刻，振子速度第一次变为v；在t0.5 s时，振子速度第二次变为v。求弹簧振子的振动周期T；若B、C之间的距离为25 cm，求振子在4 s内通过的路程；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】画出弹簧振子简谐运动示意图如图所示。由对称性可得T0.52 s1 s若B、C之间距离为25 cm，则振幅A25 cm12.5
9、 cm振子4 s内通过的路程s412.5 cm200 cm。根据xA sin t，A12.5 cm，2 rad/s得x12.5sin (2t) cm振动图象为答案：1 s200 cmx12.5sin (2t) cm4(20分)(1)(多选)图甲为一列简谐横波在t0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置为x1 m处的质点，Q是平衡位置为x4 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 sB该波的传播速度为40 m/sC该波沿x轴负方向传播Dt0.10 s时，质点Q的速度方向向下E从t0.10 s到t0.25 s，质点P通过的路程为30 cm【解析】选B、C、D。
10、由图乙知该波的周期是0.20 s，故A错误。由图甲知波长8 m，则波速为：v m/s40 m/s，故B正确。在t0.10 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t0.10 s到0.25 s经过的时间为t0.15 sT，由于t0.10 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3A30 cm，故E错误。(2)(2020丽江模拟)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
11、离为R(R为玻璃砖的半径),真空中的光速为c,求:该玻璃砖的折射率;光从O1传到N所用的时间。【解析】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=。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: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x3 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/sB实线波和虚线波的频率之比为23C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
12、衡位置x4.5 m处的质点位于y15 cm处【解析】选A、C、E。实线波的频率为2.50 Hz，波长16 m，则波速v1f15 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16 m，虚线波的波长29 m，由vf可知，实线波和虚线波的频率之比为f1f22132，故B错误；图示时刻平衡位置x3 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x4.5 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
13、、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a1.0 m、密度为木0.8103 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b1.6 m，竖直池塘壁足够高。池塘水深为h 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，密度为水1.0103 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木V木g水V排g又V木a3，V排L1a2解得木块没入水中的长度L10.8 m由几何关系知折射角满足tan 故s1h tan 1.1 m即s10.6 m，s2bs11.0 m由n，知cos 由几何关系知tan 解得H0.75 m答案：0.75 m