2022高考物理一輪復(fù)習(xí)單元練十四機(jī)械振動和機(jī)械波光學(xué)電磁波相對論選修3_4含解析

1、單元質(zhì)檢十四 機(jī)械振動和機(jī)械波 光學(xué) 電磁波 相對論(選修3-4)(時間:45分鐘滿分:100分)一、多項選擇題(本題共6小題,每小題6分,共36分。在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)1.關(guān)于對光學(xué)的性質(zhì)以及相對論的理解,下列說法正確的是()a.狹義相對性原理指出,力學(xué)規(guī)律在任何參考系中都是相同的b.照相機(jī)鏡頭的偏振濾光片可使水下影像清晰c.光在真空中運(yùn)動的速度在不同慣性系中測得的數(shù)值可能不同d.由紅光和綠光組成的一束光束從水中射向空氣,如果入射角逐漸增大,水面上首先消失的是綠光e.通過一個狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋2.下列說

2、法中正確的是()a.在光的雙縫干涉實(shí)驗中,若僅將入射光由綠光改為紅光,則干涉條紋間距變寬b.單擺在周期性外力作用下做受迫振動,其振動周期與單擺的擺長有關(guān)c.振動圖像和波的圖像中,橫坐標(biāo)所反映的物理意義是不同的d.電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生,若波源的電磁振蕩停止,空間的電磁波隨即消失e.某彈簧振子的位移x隨時間t變化的關(guān)系式為x=0.3sin 8t,位移x的單位為m,時間t的單位為s,可知彈簧振子的振幅為0.3 m,振動周期為0.25 s3.(2020四川遂寧模擬)如圖為一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0 s時刻的波形圖(振動剛傳到x=0.2 m處)。已知該波的周期為0.4 s、振幅為a,a、

3、b、c為沿波傳播方向上的幾個質(zhì)點(diǎn)。則下列說法中正確的是()a.質(zhì)點(diǎn)c的起振方向向y軸負(fù)方向b.質(zhì)點(diǎn)a比質(zhì)點(diǎn)b先回到平衡位置c.在t=0.6 s時,質(zhì)點(diǎn)c的速度達(dá)到正向最大值d.在t=0.8 s時,質(zhì)點(diǎn)c的加速度達(dá)到負(fù)向最大值e.從t=0 s時刻到t=0.6 s,質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)過的路程為6a4.(2020重慶八中月考)如圖甲是一列簡諧橫波在t=0.2 s時刻的波形圖像,p是距離原點(diǎn)1.5 m的一個質(zhì)點(diǎn),q是距離原點(diǎn)2 m的一個質(zhì)點(diǎn),圖乙是質(zhì)點(diǎn)q的振動圖像。下列說法正確的是()a.這列簡諧波的波速為10 m/sb.這列簡諧波的傳播方向為+x方向c.0.3 s時p的速度正在增大,加速度正在減小d.t=0.

4、4 s到t=0.6 s質(zhì)點(diǎn)p通過的路程x=4 cme.質(zhì)點(diǎn)q的簡諧運(yùn)動的表達(dá)式y(tǒng)=0.02sin 5t m5.(2020廣西柳州一模)t=0時刻一列簡諧橫波在某彈性介質(zhì)中波形圖如圖所示,介質(zhì)中的三個質(zhì)點(diǎn)a、b、c此時刻對應(yīng)的位置如圖,已知質(zhì)點(diǎn)b在介質(zhì)中振動的頻率為5 hz,質(zhì)點(diǎn)c的動能正在逐漸增大,且此時刻質(zhì)點(diǎn)c對應(yīng)的y軸坐標(biāo)為-2.5 cm,則下列說法正確的是()a.t=0時刻質(zhì)點(diǎn)a的加速度最大b.該波沿x軸正方向傳播c.質(zhì)點(diǎn)a、b做受迫振動,而且振動頻率與質(zhì)點(diǎn)c相同d.從t=0時刻開始經(jīng)過0.05 s,質(zhì)點(diǎn)c運(yùn)動的路程為5 cme.質(zhì)點(diǎn)c的初相位為-66.(2020甘肅蘭州一中期中)如圖所

5、示,o為半圓形玻璃磚的圓心,p為平行于直徑mn的光屏。一細(xì)束白光從q點(diǎn)垂直于mn射入玻璃磚,從玻璃磚的圓弧面射出后,打到p上,得到由紅到紫的彩色光帶。已知玻璃磚的半徑為r,qm=r2,保持入射光和p的位置不變。下列判斷正確的是()a.光屏上彩色光帶的右端為紫色b.光屏上彩色光帶的左端為紅色c.若只使玻璃磚沿直徑方向向右移動移動的距離小于r2,在移動過程中,屏上紫光最先消失d.若只使玻璃磚沿直徑方向向左移動移動的距離小于r2,在移動過程中,屏上紫光最先消失e.若光從o點(diǎn)入射,最先到達(dá)p的是紫光二、填空題(本題共3小題,共24分)7.(8分)(2020福建莆田高三月考)用如圖所示實(shí)驗裝置做“用單擺

6、測定重力加速度”的實(shí)驗。(1)組裝好單擺后在擺球自然懸垂的情況下,用米尺測出擺線長為l,用游標(biāo)卡尺測量擺球直徑為d。則單擺擺長為(用字母l、d表示)。再用秒表記錄單擺n次全振動所用的時間為t,用上述測得的物理量符號寫出重力加速度的表達(dá)式g=。(2)為了提高實(shí)驗精確度,下列說法正確的是(選填字母代號)。a.用塑料球做擺球b.當(dāng)擺球經(jīng)過平衡位置時開始計時c.把擺球從平衡位置拉開一個很大的角度后釋放d.測量一次全振動的周期,根據(jù)公式計算重力加速度g(3)若測量的重力加速度g值偏小,可能的原因是(選填字母代號)。a.把懸點(diǎn)到擺球下端的長度記為擺長b.當(dāng)小球擺到最高點(diǎn)時開始計時c.實(shí)驗中誤將擺球經(jīng)過平衡

7、位置49次數(shù)為50次d.擺線上端未牢固地系于懸點(diǎn),在振動過程中出現(xiàn)松動,使擺線長度增加了8.(8分)在“用雙縫干涉測量光的波長”實(shí)驗中某同學(xué)將所有器材安裝在如圖甲所示的光具座上,已知實(shí)驗中選用縫間距d=0.2 mm的雙縫,屏與雙縫之間的距離l=0.60 m。然后接通電源使光源正常工作。甲(1)已知測量頭主尺的分度值是毫米,游標(biāo)卡尺為10分度。圖乙為分劃板中心刻線與明條紋1和明條紋6對齊時游標(biāo)卡尺示數(shù),a對應(yīng)的讀數(shù)為 m,相鄰兩個亮條紋之間的距離為 m。乙(2)發(fā)生干涉的光波波長為 m。(3)(多選)下列現(xiàn)象中能夠觀察到的有。(填選項前的字母)a.將濾光片由藍(lán)色換成紅色,干涉條紋間距變寬b.將單

8、縫向雙縫移動一小段距離后,干涉條紋間距變寬c.換一個兩縫間距較大的雙縫片,干涉條紋間距變窄d.去掉濾光片后,干涉現(xiàn)象消失9.(8分)小顯和小濤同學(xué)“用插針法測玻璃棱鏡的折射率”。(1)小顯同學(xué)按實(shí)驗步驟,先在紙上插下兩枚大頭針p1、p2,然后在玻璃棱鏡的另一側(cè)插下另外兩枚大頭針,如圖甲所示。則插針一定錯誤的是(選填“p3p4”或“p5p6”)。按實(shí)驗要求完成光路圖,并標(biāo)出相應(yīng)的符號,所測出的玻璃棱鏡的折射率n=。(2)小濤同學(xué)突發(fā)奇想,用兩塊同樣的玻璃直角三棱鏡abc來做實(shí)驗,兩者的ac面是平行放置的,如圖乙所示。插針p1、p2的連線垂直于ab面,若操作正確的話,則在圖乙中右邊的插針應(yīng)該是(選

9、填“p3p4”“p3p6”“p5p4”或“p5p6”)。三、計算題(本題共3小題,共40分)10.(12分)一質(zhì)點(diǎn)a做簡諧運(yùn)動,某時刻開始計時,其位移和時間關(guān)系如圖甲所示。由于a質(zhì)點(diǎn)振動形成的簡諧橫波沿x正方向傳播,在波的傳播方向所在的直線上有一質(zhì)點(diǎn)b,b與a的距離為0.5 m,如圖乙所示。在波動過程中,開始計時時b質(zhì)點(diǎn)正經(jīng)過平衡位置向上運(yùn)動,求:(1)從開始計時,t=0.7510-2 s時質(zhì)點(diǎn)a相對平衡位置的位移;(2)在t=0到t=910-2 s時間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)a通過的路程和相對平衡位置的位移;(3)該簡諧橫波傳播的速度。11.(14分)(2020湖南懷化一模)某物理小組利用激光束測量玻璃對激

10、光的折射率,利用雙縫干涉測量激光的波長。(1)如圖所示,在水平面上方適當(dāng)位置固定激光光源,使其發(fā)射與水平面成30角斜向下的激光,在水平光屏上m點(diǎn)呈現(xiàn)一小光斑。放入一塊平行于水平面的長方體玻璃磚,激光光斑移至水平光屏上的n點(diǎn)。測得玻璃磚厚度為d=3 cm,mn=b=2 cm。根據(jù)以上信息,求該玻璃磚的折射率n;(2)為測量該激光的波長,將激光垂直射向間距為d的雙縫(每個縫的寬度很窄,寬度可忽略),在雙縫后面距離為l處的光屏上可以觀察到干涉條紋。現(xiàn)使測量頭的分劃板中心刻線與條紋的中心對齊,經(jīng)測量得出5條亮條紋之間的距離為a,求該激光的波長。12.(14分)(2020遼寧錦州月考)一透明材料制成的圓

11、柱體的上底面中央有一球形凹陷,凹面與圓柱體下底面可透光,表面其余部分均涂有遮光材料,過圓柱體對稱軸線的截面如圖所示。o點(diǎn)是球形凹陷的球心,半徑oa與og夾角=120。平行光沿軸線方向向下入射時,從凹面邊緣a點(diǎn)入射的光線經(jīng)折射后,恰好由下底面上c點(diǎn)射出。已知ab=fg=1 cm,bc=3 cm,oa=2 cm。(1)求此透明材料的折射率;(2)撤去平行光,將一點(diǎn)光源置于球心o點(diǎn)處,求下底面上有光出射的圓形區(qū)域的半徑(不考慮側(cè)面的反射光及多次反射的影響)。參考答案單元質(zhì)檢十四機(jī)械振動和機(jī)械波光學(xué)電磁波相對論(選修34)1.bde狹義相對性原理指出,力學(xué)規(guī)律在任何“慣性”參考系中都是相同的,故a錯誤

12、;照相機(jī)鏡頭的偏振濾光片阻礙其他反射光的進(jìn)入,使得所拍影像清晰,故b正確;由相對論知光在真空中的傳播速度在不同的慣性參考系中數(shù)值不變,故c錯誤;由紅光和綠光組成的一束光束從水中射向空氣,由于綠光的折射率較大,由全反射臨界角公式可知綠光的全反射臨界角較小,如果入射角逐漸增大,水面上首先消失的是綠光,故d正確;通過一個狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋屬于單縫衍射,故e正確。2.ace光的雙縫干涉實(shí)驗中,若僅將入射光由綠光改為紅光,則波長變長,由條紋間距公式x=ld可知,干涉條紋間距變寬,故a正確;單擺在周期性外力作用下做受迫振動,其振動周期與驅(qū)動力的周期相等,與固有周期無關(guān),與單擺的擺長無關(guān),故b錯誤

13、;振動圖像和波的圖像中,橫坐標(biāo)所反映的物理意義是不同的,振動圖像的橫軸表示時間,而波的圖像的橫軸表示各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置,c正確;電磁波波源的電磁振蕩停止,波源不再產(chǎn)生新的電磁波,但空間中的電磁波仍可繼續(xù)傳播,d錯誤;由x=0.3sin8t可知,彈簧振子的振幅a=0.3m,振動周期t=2=28=0.25s,e正確。3.ade根據(jù)波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)的振動方向的關(guān)系,x=0.2m質(zhì)點(diǎn)向y軸負(fù)方向振動,則質(zhì)點(diǎn)c的起振方向向y軸負(fù)方向,a正確;根據(jù)波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)的振動方向的關(guān)系,質(zhì)點(diǎn)a振動方向沿y軸正方向,先到達(dá)位移最大處,然后再回到平衡位置,質(zhì)點(diǎn)b振動方向沿y軸正方向,直接到達(dá)平衡位置,b錯誤;波傳

14、到c的距離等于54個波長,波的周期為0.4s,則t1=0.6s時,質(zhì)點(diǎn)c振動了14t,而質(zhì)點(diǎn)c起振方向向下,質(zhì)點(diǎn)c到達(dá)負(fù)向最大位移處,速度為零,在t=0.8s時,質(zhì)點(diǎn)c振動了34t,質(zhì)點(diǎn)c到達(dá)正向最大位移處,此時質(zhì)點(diǎn)c的加速度達(dá)到負(fù)向最大值,c錯誤,d正確;從t=0s時刻到t=0.6s,質(zhì)點(diǎn)a振動了1.5t,質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)過的路程為6a,e正確。4.ade由題意可知t=0.4s,=4m,則由波速與波長,周期的關(guān)系可得v=t=10m/s,所以a正確;由題意可知,乙圖為q點(diǎn)的振動圖像,所以當(dāng)t=0.2s時,q點(diǎn)的振動方向為沿著y軸的負(fù)方向。由甲圖可知,這列簡諧波的傳播方向為-x方向,所以b錯誤;0.3s

15、時這列波向左傳播了x=vt=1m,即此時p點(diǎn)正在遠(yuǎn)離平衡位置向下振動,所以可知此時p點(diǎn)的速度在減小,加速度在增大,所以c錯誤;由題意可知t=0.4s時,p點(diǎn)正在靠近平衡位置向上振動;當(dāng)t=0.6s時,p點(diǎn)正在靠近平衡位置向下振動,所以可知,在這段時間內(nèi),p點(diǎn)通過的路程為x=2cm+2cm+(2-2)cm=4cm,所以d正確;由題意可知a=0.02m,=2t=5,即質(zhì)點(diǎn)q的簡諧運(yùn)動的表達(dá)式y(tǒng)=0.02sin5tm,所以e正確。5.acet=0時刻質(zhì)點(diǎn)a在波峰,位移最大,加速度最大,a正確;質(zhì)點(diǎn)c的動能正在逐漸增大,一定向平衡位置運(yùn)動,正在向上運(yùn)動,波沿x軸負(fù)方向傳播,b錯誤;除振源外的所有質(zhì)點(diǎn)都

16、做受迫振動,振動頻率都等于振源的振動頻率,c正確;質(zhì)點(diǎn)b在介質(zhì)中振動的頻率為5hz,則波的周期是0.2s,質(zhì)點(diǎn)c從波谷運(yùn)動到波峰的時間為0.1s,路程為10cm,平均速度設(shè)為v,則從t=0時刻開始經(jīng)過0.05s,質(zhì)點(diǎn)c運(yùn)動的路程一定大于5cm,因為這段時間內(nèi)的平均速度大于v,d錯誤;由y=asin(t+),y=-2.5cm,a=5cm,t=0,解得=-6,e正確。6.abc光線垂直mn入射,射到曲面上,各種色光的入射角相等,由于紫光的折射率最大,通過玻璃磚后偏折程度最大,則光屏上彩色光帶的左端為紅色,右端為紫色,選項a、b正確;使玻璃磚沿直徑方向向右移動的過程中,入射角增大,因為紫光的折射率最

17、大,則臨界角最小,所以紫光最先發(fā)生全反射,光屏上紫光最先消失,選項c正確;與上相反,使玻璃磚沿直徑方向向左移動時,入射角減小,因為當(dāng)入射角大于等于臨界角,才會發(fā)生全反射,所以各種色光都不會發(fā)生全反射,選項d錯誤;若光從o點(diǎn)垂直入射,當(dāng)經(jīng)過第二個折射面時,正好與該入射點(diǎn)處的切線垂直,因此第二次折射光線的傳播方向不變,各種色光將到達(dá)o點(diǎn)正對的點(diǎn),選項e錯誤。7.答案(1)l+d24n22(l+d2)t2(2)b(3)d解析(1)單擺擺長為擺線的長度加擺球的半徑,故單擺擺長為l=l+d2,由題意知,單擺n次全振動所用的時間為t,故其單擺的周期為t=tn,由單擺周期公式t=2lg,可得到重力加速度的表

18、達(dá)式g=42lt2=42(l+d2)tn2=4n22(l+d2)t2。(2)為了提高實(shí)驗精確度,小球應(yīng)選用密度比較大的,故a錯誤;為了提高實(shí)驗精確度,需要當(dāng)擺球經(jīng)過平衡位置時開始計時,故b正確;用單擺測重力加速度的實(shí)驗中,只有在一個比較小的角度下擺動才可以看成簡諧振動,才可以用單擺的周期公式進(jìn)行計算,所以實(shí)驗時應(yīng)當(dāng)把擺球從平衡位置拉開一個較小的角度后釋放,故c錯誤;在測量單擺的周期時,不能用測量一次全振動的時間作為單擺的周期,應(yīng)當(dāng)用統(tǒng)計規(guī)律去測量其周期,再根據(jù)公式計算重力加速度g,故d錯誤。(3)由單擺周期公式t=2lg可知g=42lt2,如果把懸點(diǎn)到擺球下端的長度記為擺長,將增大l,會得到重

19、力加速度值偏大,故a錯誤;如果以小球擺到最高點(diǎn)時開始計時,將會導(dǎo)致時間的測量誤差過大,并且不能確定周期是偏大還是偏小,故無法確定重力加速度值是偏大還是偏小,故b錯誤;實(shí)驗中誤將擺球經(jīng)過平衡位置49次數(shù)為50次,會使得周期t偏小,從而得到重力加速度值偏大,故c錯誤;實(shí)驗中擺線上端未牢固地系于懸點(diǎn),在振動過程中出現(xiàn)松動,使擺線長度增加了,可知擺長的測量值偏小,使重力加速度值偏小,故d正確。8.答案(1)0.019 41.810-3(2)610-7(3)ac解析(1)a游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為19mm,游標(biāo)尺讀數(shù)為0.4mm,因此游標(biāo)卡尺讀數(shù)為19mm+0.4mm=19.4mm=0.0194m,同理可得b

20、的讀數(shù)為0.0284m。因此條紋間距為x=0.0284-0.01945m=1.810-3m。(2)根據(jù)=xdl代入數(shù)據(jù)得=610-7m。(3)根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式x=ld可知,將濾光片由藍(lán)色換成紅色,頻率將減小,波長變長,則干涉條紋間距變寬,故a正確;根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式x=ld可知,將單縫向雙縫移動一小段距離后,干涉條紋間距不變,故b錯誤;根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式x=ld,換成一個兩縫之間距離較大的雙縫,干涉條紋間距變窄,故c正確;去掉濾光片后,通過單縫和雙縫的光變成白色光,白色光通過雙縫后,仍能發(fā)生干涉現(xiàn)象,故d錯誤。9.答案(1)p5p6如圖所示:sin1sin2(2)p5p6解析(1)光線經(jīng)三棱鏡折射后應(yīng)該偏向底邊,故插針一定錯誤的是p5p6;光路如圖:根據(jù)光的折射定律:n=sin1sin2。(2)根據(jù)光路圖可知,經(jīng)過p1p2的光線經(jīng)兩塊玻璃磚的分界處后向下偏,然后射入右