專題（90）機(jī)械振動與機(jī)械波 光 電磁波與相對論 單元過關(guān)檢測（解析版）

2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)考點全攻關(guān)專題（90）機(jī)械振動與機(jī)械波光電磁波與相對論單元過關(guān)檢測（解析版）選擇題：本題共8小題，每小題6分，滿分48分。在每小題給出的選項中有多項符合題目要求，全部選對得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。1．下列說法正確的是 ()A.麥克斯韋建立電磁場理論提出光是一種電磁波，并通過實驗驗證了電磁波的存在B.白光通過三棱鏡發(fā)生色散屬于光的折射現(xiàn)象C.通過細(xì)狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋屬于光的衍射現(xiàn)象D.楊氏雙縫干涉實驗中，增大光屏到雙縫間距離，可觀察到干涉條紋間距變小E.當(dāng)偏振光通過受力的塑料或玻璃時，偏振化方向會發(fā)生變化，這一現(xiàn)象可用來檢測應(yīng)力的分布情況【答案】BCE【解析】麥克斯韋建立電磁場理論提出光是一種電磁波，赫茲通過實驗驗證了電磁波的存在，故A項錯誤；一束白光通過三棱鏡后，由于不同的色光的折射率不同，所以會在三棱鏡后形成彩色光帶，屬于光的折射現(xiàn)象，故B項正確；通過一個狹縫觀察日光燈可以看到彩色條紋，是光繞過障礙物傳播的現(xiàn)象，故屬于光的衍射現(xiàn)象，而之所以看到彩色條紋，是由于不同的色光波長不同發(fā)生疊加造成的，故C項正確；依據(jù)雙縫干涉條紋間距Δx=QUOTELdLdλ，增大光屏到雙縫間距離，可觀察到干涉條紋間距變大，故D項錯誤；受力的塑料或玻璃會發(fā)生形變，當(dāng)偏振光通過受力的塑料或玻璃時，偏振化方向會發(fā)生變化，這一現(xiàn)象可用來檢測應(yīng)力的分布情況，故E項正確。2.下列說法正確的是 ()A.圖A中，P、Q是偏振片，M是光屏，當(dāng)P固定不動，緩慢轉(zhuǎn)動Q時，光屏M上的光亮度將會變化，此現(xiàn)象表明光波是橫波B.圖B是雙縫干涉示意圖，若只減小屏到擋板間的距離L，兩相鄰亮條紋間距離將減小C.根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，變化的電場周圍一定能產(chǎn)生電磁波D.利用紅外線進(jìn)行遙感主要是因為紅外線的波長長，容易發(fā)生衍射E.人站在路邊，一輛汽車響著喇叭從人身邊疾馳而過，人聽到喇叭的音調(diào)會由低變高【答案】ABD【解析】只有橫波才能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，所以光的偏振現(xiàn)象表明光是一種橫波，故A正確；根據(jù)雙縫干涉兩相鄰亮條紋的間距Δx與雙縫間距離d及光的波長λ的關(guān)系式Δx=QUOTELdLdλ，可知若只減小屏到擋板間的距離L，兩相鄰亮條紋間距離Δx將減小，故B正確；根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論可知，變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場；均勻變化的電(磁)場只能產(chǎn)生恒定不變的磁(電)場，故C錯誤；波長越長，越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象；利用紅外線進(jìn)行遙感是因為紅外線的波長長，容易發(fā)生衍射，故D正確；根據(jù)多普勒效應(yīng)，若聲波波源遠(yuǎn)離觀察者時，則觀察者接收到的聲波頻率減小，故E錯誤；故選A、B、D。3．一列簡諧橫波從左向右以v＝2m/s的速度傳播，某時刻的波形圖如圖2所示．下列說法中正確的是()A．A處質(zhì)點再經(jīng)過eq\f(3,4)周期將傳播到C點B．B處質(zhì)點正在向上運動C．B處質(zhì)點再經(jīng)過eq\f(1,8)T回到平衡位置D．該波的周期T＝0.05sE．C處質(zhì)點再經(jīng)過eq\f(3,4)T將到達(dá)波峰的位置【答案】BDE【解析】在波的傳播過程中，質(zhì)點不隨波傳播，A處質(zhì)點不可能傳播到C點，故A錯誤；波向右傳播，根據(jù)“同側(cè)法”判斷質(zhì)點的振動方向，可知B處質(zhì)點正在向上振動，故B正確；B處質(zhì)點向上振動靠近平衡位置平均速度大，所用時間小于八分之一周期，故C錯誤；T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(10×10－2m,2m/s)＝0.05s，故D正確；由波的傳播方向可判斷C處質(zhì)點正向下運動，經(jīng)過四分之三周期將到達(dá)波峰的位置，E正確．4．下列說法中正確的是()A．簡諧運動的周期與振幅無關(guān)B．變化的電場一定能產(chǎn)生變化的磁場C．太陽光經(jīng)過三棱鏡的兩次折射后，會發(fā)散成彩色光帶D．電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信，也可以通過有線傳輸E．在雙縫干涉實驗中，保持入射光頻率不變，增大雙縫距離，則干涉條紋間距也增大【答案】ACD【解析】簡諧運動的周期由振動系統(tǒng)內(nèi)部因素決定，與振幅無關(guān)，故A正確；根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論可知，均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場，故B錯誤；太陽光經(jīng)過三棱鏡的兩次折射，因為折射率的不同，則會發(fā)散成彩色光帶，故C正確；利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信，電磁波也能通過電纜、光纜傳輸，故D正確；在光的雙縫干涉實驗中，根據(jù)條紋間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ，若只增大雙縫間的距離，則條紋間距變小，故E錯誤．5．在“用單擺測定當(dāng)?shù)刂亓铀俣取钡膶嶒炛校铝凶龇ㄕ_的是 ()A.應(yīng)選擇伸縮性小、盡可能長的細(xì)線作擺線B.用刻度尺測出細(xì)線的長度并記為擺長lC.在小偏角下讓小球在豎直面內(nèi)擺動D.測量擺球周期時，應(yīng)選擇擺球經(jīng)最低點時開始計時，測量50次全振動的時間t，則單擺的周期T=QUOTEt49t49E.多次改變擺線的長度l，測量對應(yīng)的周期T，作T2-L圖象，得到圖象的斜率值約為4【答案】ACE【解析】擺長等于擺線的長度加上擺球的半徑，為減小誤差應(yīng)保證擺線的長短不變，選擇伸縮性小、盡可能長的細(xì)線作擺線，故A項正確；刻度尺測出細(xì)線的長度再加上小球的半徑才是擺長，故B項錯誤；單擺在擺角很小的情況下才做簡諧運動，單擺的擺角不能太大，一般不超過5°，否則單擺將不做簡諧運動，故C項正確；當(dāng)單擺經(jīng)過平衡位置時速度最大，此時開始計時誤差最小，但是要測量n次全振動的時間記為t，再由T=QUOTEtntn求周期，因此單擺的周期T=QUOTEt50t50，故D項錯誤；數(shù)據(jù)處理的時候，通常由線性關(guān)系比較好判斷結(jié)論，故作T2-L圖象，依據(jù)周期公式T=2πQUOTELgLg，那么T2=QUOTE4?2g4?2gL，因此圖象的斜率值k=QUOTE4?2g4?2g，約為46.如圖所示，一列簡諧波沿x軸傳播，實線為t=0時的波形圖，此時P質(zhì)點向y軸負(fù)方向振動；虛線為0.02s(小于1個周期)時的波形圖，則 ()A.波沿x軸正方向傳播B.波速為3.5m/sC.t=0.02s時，x=8cm處質(zhì)點向y軸負(fù)方向振動D.t=0至t=0.08s，質(zhì)點P通過的路程為0.04mE.該波的頻率為6.25Hz【答案】ACE【解析】根據(jù)t=0時刻，P質(zhì)點向y軸負(fù)方向振動，由圖可得：波向右傳播，故A項正確；根據(jù)波向右傳播，由兩時刻的波形圖可得：波速v=QUOTE1cm0.02s1cm0.02s=0.5m/s，故B項錯誤；根據(jù)波向右傳播可得：虛線所示波形圖x=8cm處質(zhì)點向下振動，故C項正確；質(zhì)點振動周期T=QUOTE=QUOTE8cm0.5m/s8cm0.5m/s=0.16s，那么t=0至t=0.08s，質(zhì)點P振動時間為0.08s=QUOTE1212T，故質(zhì)點P通過的路程為2A=2cm=0.02m，故D項錯誤；由周期T=0.16s可得：頻率f=QUOTE1T1T=7、下列說法正確的是 ()世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號A.紅光由空氣進(jìn)入水中，波長變短，顏色不變B.質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向總是互相垂直的C.白光通過三棱鏡后在屏上出現(xiàn)彩色條紋是光的一種干涉現(xiàn)象D.光導(dǎo)纖維內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射E.—彈簧振子做簡諧運動，周期為T，若Δt=QUOTET2T2，則在t時刻和(t+Δt)時刻彈簧的長度可能相等【答案】ADE【解析】紅光的頻率不隨介質(zhì)的變化而變化，由空氣進(jìn)入水中速度減小，根據(jù)λ=QUOTEvfvf可知波長變短，顏色不變，A正確；機(jī)械波分縱波和橫波，橫波中質(zhì)點的振動方向和波傳播方向垂直，而縱波中，質(zhì)點的振動方向和傳播方向在一條直線上，B錯誤；白光通過三棱鏡后在屏上出現(xiàn)彩色條紋是光的色散現(xiàn)象，C錯誤；光導(dǎo)纖維內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射，D正確；根據(jù)對稱性，相隔半個周期振子的位移關(guān)于平衡位置對稱，即回復(fù)力大小相同，故彈簧的長度可能相等，比如在t時刻時，振子正好位于平衡位置，再經(jīng)過半個周期后，振子又回到平衡位置，E正確。8、如圖甲所示，B、C和P是同一水平面內(nèi)的三個點，沿豎直方向振動的橫波Ⅰ在介質(zhì)中沿BP方向傳播，P與B相距40cm，B點的振動圖象如圖乙所示；沿豎直方向振動的橫波Ⅱ在同一介質(zhì)中沿CP方向傳播，P與C相距50cm，C點的振動圖象如圖丙所示。在t=0時刻，兩列波同時分別經(jīng)過B、C兩點，兩列波的波速都為20cm/s，兩列波在P點相遇，則以下說法正確的是 ()A.兩列波的波長均為20cmB.P點的振幅為10cmC.4.5s時P點在平衡位置且向下振動D.波遇到40cm的障礙物將發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象E.P點為加強(qiáng)點，振幅為70cm【答案】A、C、E【解析】由圖知，兩列波的周期都是T=1s，由v=QUOTE得，波長λ=vT=0.2×1m=0.2m=20cm，故A項正確；PC-PB=50cm-40cm=10cm=0.1m=0.5λ，而t=0時刻兩波的振動方向相反，則P是振動加強(qiáng)的點，振幅等于兩波振幅之和，即為70cm，故B項錯誤，E項正確；波從C傳到P的時間為t1=QUOTEPCvPCv=QUOTE0.50.20.50.2s=2.5s，波從B傳到P的時間為t2=QUOTEPBvPBv=QUOTE0.40.20.40.2s=2s，在t=2.5s時刻，兩波疊加，質(zhì)點40cm>20cm的障礙物，將不能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，故D項錯誤。二、非選擇題（本題共6小題，滿分52分）9．（6分）在雙縫干涉實驗中，分別用紅色和綠色的激光照射同一雙縫，在雙縫后面的屏幕上，紅光的干涉條紋間距Δx1與綠光的干涉條紋間距Δx2相比，Δx1____Δx2(填“＞”“＝”或“＜”)．若實驗中紅光的波長為630nm，雙縫與屏幕的距離為1.00m，測得第1條到第6條亮條紋中心間的距離為10.5mm，則雙縫之間的距離為________mm.【答案】＞0.3【解析】雙縫干涉條紋間距Δx＝eq\f(l,d)λ，紅光波長較長，所以紅光的雙縫干涉條紋間距較大，即Δx1＞Δx2.相鄰條紋間距Δx＝eq\f(10.5mm,5)＝2.1mm＝2.1×10－3m，根據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ可得d＝eq\f(lλ,Δx)＝0.3mm.10．（6分）某同學(xué)測量玻璃磚的折射率，準(zhǔn)備了下列器材：激光筆、直尺、刻度尺、一面鍍有反射膜的平行玻璃磚．如圖所示，直尺與玻璃磚平行放置，激光筆發(fā)出的一束激光從直尺上O點射向玻璃磚表面，在直尺上觀察到A、B兩個光點，讀出OA間的距離為20.00cm，AB間的距離為6.00cm，測得圖中直尺到玻璃磚上表面距離d1＝10.00cm，玻璃磚厚度d2＝4.00cm.該玻璃的折射率n＝________，光在該玻璃中傳播速度v＝________m/s(光在真空中傳播速度c＝3.0×108m/s，結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)．【答案】1.22.5×108【解析】作出光路圖如圖所示，根據(jù)幾何知識可得入射角i＝45°，設(shè)折射角為r，則tanr＝eq\f(3,4)，故折射率n＝eq\f(sini,sinr)≈1.2，故v＝eq\f(c,n)＝2.5×108m/s.11．（10分）如圖所示，MN為一列簡諧波的質(zhì)點的平衡位置，質(zhì)點a、b間距離為1m，a、c間距離為3m，(λ>3m)，當(dāng)a點在正向最大位移(規(guī)定向上為正)時，b和c都在平衡位置，經(jīng)過0.05s時發(fā)現(xiàn)a在平衡位置而b到達(dá)負(fù)向最大位移，c到達(dá)正向最大位移。①求波長。②波速的可能值有哪些？【答案】①4m②波向左傳時，波速為(80n+20)m/s，n=0，1，2，3…；若波向右傳時，波速為(80n+60)m/s，n=0，1，2，3…【解析】①由題給條件知b、c兩質(zhì)點振動情況總相反，二者之間距離可為波長的QUOTEn+12n+2m=QUOTEn+12n+12λ，n=0，1，但由于λ>3m，所以n只能取0得到λ=4m②若波向左傳時，有t=QUOTEn+14n+14T=0.05s，n=0，1，波速為v=QUOTE=(80n+20)m/s，n=0，1，2，3…若波向右傳時，有t=QUOTEn+34n+34T=0.05s，n=0，1，波速為v=QUOTE=(80n+60)m/s，n=0，1，2，3…12．（10分）簡諧橫波沿x軸傳播，M、N是x軸上兩質(zhì)點，如圖甲是質(zhì)點N的振動圖象．圖乙中實線是t＝3s時刻的波形圖象，質(zhì)點M位于x＝8m處，虛線是再過Δt時間后的波形圖象．圖中兩波峰間距離Δx＝7.0m．求：(1)波速大小和方向；(2)時間Δt．【答案】見解析【解析】(1)由題圖知T＝6s，λ＝8m則波速大小為：v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4,3)m/st＝3s時，質(zhì)點N向下振動，故波沿x軸負(fù)方向傳播(2)由題意知，時間Δt＝nT＋eq\f(Δx,v)＝(6n＋eq\f(21,4))s，(n＝0,1,2,3…)13.（10分）如圖所示，由某種透明物質(zhì)制成的直角三棱鏡ABC，∠A＝30°，AB長為2m，且在AB外表面鍍有水銀．一束與BC面成45°角的光線從BC邊的中點D射入棱鏡．已知棱鏡對該光的折射率n＝eq\r(2).求光線從AC面射出棱鏡的位置和在該位置對應(yīng)的折射角．【答案】距C點eq\f(\r(3),4)m處0°【解析】由折射定律可知：n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\r(2)，解得r＝30°由幾何關(guān)系可知，光線在AB面的入射角等于30°，所以光線在AB面發(fā)生反射后，垂直AC面射出棱鏡，即光線射出棱鏡時的折射角為0°射出點到C點的距離xCE＝eq\f(BC,2)