高中物理第十四章機械振動與機械波光電磁波與相對論章末自測卷

章末自測卷(第十四章)(限時：45分鐘)一、單項選擇題1.如圖1甲所示，水平的光滑桿上有一彈簧振子，振子以O點為平衡位置，在a、b兩點之間做簡諧運動，其振動圖象如圖乙所示，取Ox方向為正方向.由振動圖象可以得知()圖1A.振子的振動周期等于t1B.在t＝0時刻，振子的位置在a點C.在t＝t1時刻，振子的速度為零D.從t1到t2，振子正從O點向b點運動答案D解析由題圖振動圖象可知振子的振動周期為2t1，選項A錯誤；在t＝0時刻，振子的位移為零，所以振子應該在平衡位置O，選項B錯誤；在t＝t1時刻，振子在平衡位置O，該時刻振子速度最大，選項C錯誤；從t1到t2，振子的位移沿正向在增加，所以振子正從O點向b點運動，選項D正確.2.一束單色光經(jīng)空氣射入玻璃，這束光的()A.速度變小，波長變短 B.速度不變，波長變短C.頻率增大，波長變長 D.頻率不變，波長變長答案A3.一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚，O點為該玻璃磚截面的圓心，下圖能正確描述其光路的是()答案A解析光從玻璃磚射向空氣時，如果入射角大于臨界角，則發(fā)生全反射；如果入射角小于臨界角，則在界面處既有反射光線，又有折射光線，但折射角應大于入射角，選項A正確，C錯誤.當光從空氣射入玻璃磚時，在界面處既有反射光線，又有折射光線，且入射角大于折射角，選項B、D錯誤.4.(2016·北京理綜·14)下列說法正確的是()A.電磁波在真空中以光速c傳播B.在空氣中傳播的聲波是橫波C.聲波只能在空氣中傳播D.光需要介質(zhì)才能傳播答案A5.(2015·四川理綜·2)平靜湖面?zhèn)鞑ブ涣兴娌?橫波)，在波的傳播方向上有相距3m的甲、乙兩小木塊隨波上下運動，測得兩小木塊每分鐘都上下30次，甲在波谷時，乙在波峰，且兩木塊之間有一個波峰.這列水面波()A.頻率是30Hz B.波長是3mC.波速是1m/s D.周期是0.1s答案C解析由題意知T＝eq\f(60,30)s＝2s，f＝eq\f(1,T)＝0.5Hz，A、D錯誤；eq\f(3,2)λ＝3m，則λ＝2m，B錯誤；v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(2,2)m/s＝1m/s，所以C正確.6.如圖2甲所示，彈簧振子以O點為平衡位置，在A、B兩點之間做簡諧運動.取向右為正方向，振子的位移x隨時間t的變化圖象如圖乙所示，下列說法正確的是()圖2A.t＝0.8s時，振子的速度方向向左B.t＝0.2s時，振子在O點右側(cè)6cm處C.t＝0.4s和t＝1.2s時，振子的加速度完全相同D.t＝0.4s到t＝0.8s的時間內(nèi)，振子的速度逐漸減小答案A解析從t＝0.8s時起，再過一段微小時間，振子的位移為負值，因為取向右為正方向，故t＝0.8s時，速度方向向左，A正確；由題圖乙得振子的位移x＝12sineq\f(5π,4)tcm，故t＝0.2s時，x＝6eq\r(2)cm，故B錯誤；t＝0.4s和t＝1.2s時，振子的位移方向相反，加速度方向相反，C錯誤；t＝0.4s到t＝0.8s的時間內(nèi)，振子的位移逐漸變小，故振子逐漸靠近平衡位置，其速度逐漸變大，故D錯誤.二、多項選擇題7.(2018·吉林通化調(diào)研)接近光速飛行的飛船和地球上各有一只相同的銫原子鐘，飛船和地球上的人觀測這兩只鐘的快慢，下列說法正確的有()A.飛船上的人觀測到飛船上的鐘較快B.飛船上的人觀測到飛船上的鐘較慢C.地球上的人觀測到地球上的鐘較快D.地球上的人觀測到地球上的鐘較慢答案AC解析由相對論知識Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\f(v,c)2))知，Δt＞Δτ.則地面上的人觀察飛船上的時間進程比地面上慢，即地球上的人觀測到地球上的鐘較快，同理可知，飛船上的人觀測到飛船上的鐘較快，A、C正確，B、D錯誤.8.把一平行玻璃板壓在另一個平行玻璃板上，一端用薄片墊起，構(gòu)成空氣劈尖，讓單色光從上方射入，如圖3所示.這時可以看到明暗相間的條紋.下面關(guān)于條紋的說法中正確的是()圖3A.干涉條紋是光在空氣尖劈膜的前后兩表面反射形成的兩列光波疊加的結(jié)果B.干涉條紋中的暗條紋是上述兩列反射光的波谷與波谷疊加的結(jié)果C.將上玻璃板平行上移，條紋向著劈尖移動D.觀察薄膜干涉條紋時，應在入射光的另一側(cè)答案AC9.明代學者方以智在《陽燧倒影》中記載：“凡寶石面凸，則光成一條，有數(shù)棱則必有一面五色”，表明白光通過多棱晶體折射會發(fā)生色散現(xiàn)象.如圖4所示，一束復色光通過三棱鏡后分解成兩束單色光a、b，下列說法不正確的是()圖4A.若增大入射角i，則b光先消失B.在該三棱鏡中a光波長小于b光C.a光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，b光不能發(fā)生D.若a、b光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應，則a光的遏止電壓低答案ABC解析如圖所示，設b光折射角為α，在右界面的入射角為β，根據(jù)幾何關(guān)系有：α＋β＝∠A，根據(jù)折射定律n＝eq\f(sini,sinα)，增大入射角i，折射角α增大，β減小，而β增大才可能使b光發(fā)生全反射，故A錯誤；由光路圖可知，a光的折射率小于b光的折射率(na<nb)，則a光的波長大于b光的波長(λa>λb)，故B錯誤；光是一種橫波，橫波都能發(fā)生偏振現(xiàn)象，與光的頻率無關(guān)，故C錯誤；根據(jù)光電效應方程可知，最大初動能Ek＝hν－W0，再根據(jù)動能定理：－eUc＝0－Ek，即遏止電壓Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，由于逸出功W0相同，所以入射光的頻率越大，遏止電壓就越大，又na<nb，則a光的頻率小于b光的頻率(νa<νb)，a光的遏止電壓小于b光的遏止電壓，故D正確.10.一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t時刻波形圖如圖5中的實線所示，此時波剛好傳到P點，t＋0.6s時刻的波形如圖中的虛線所示，a、b、c、P、Q是介質(zhì)中的質(zhì)點，則下列說法正確的是()圖5A.這列波的波速可能是50m/sB.質(zhì)點a在這段時間內(nèi)通過的路程一定小于30cmC.質(zhì)點c在這段時間內(nèi)通過的路程可能為60cmD若周期T＝0.8s，則在t＋0.8s時刻，質(zhì)點Q速度最大答案AC解析由題圖波形圖可知波長λ＝40m，且0.6s＝nT＋eq\f(3,4)T(n＝0,1,2，…)，解得周期T＝eq\f(2.4,4n＋3)s(n＝0,1,2，…)，當n＝0時，T＝0.8s，波速v＝eq\f(λ,T)＝50m/s，選項A正確.由傳播方向沿x軸正方向可知質(zhì)點a在t時刻向上運動，當n＝0時，T＝0.8s，則質(zhì)點a在0.6s內(nèi)通過的路程小于30cm，當n＝1,2,3…時，質(zhì)點a在0.6s內(nèi)通過的路程大于30cm，選項B錯誤.若n＝1，則T＝eq\f(12,35)s，波傳播到c點所用時間為eq\f(1,4)T,0.6s＝eq\f(7T,4)，則0.6s內(nèi)質(zhì)點c振動的時間為eq\f(7,4)T－eq\f(1,4)T＝eq\f(3,2)T，故在這段時間內(nèi)質(zhì)點c通過的路程為6A＝60cm，選項C正確.若T＝0.8s，在t＋0.8s時刻，質(zhì)點Q位于正向最大位移處，速度為零，選項D錯誤.三、非選擇題11.在“用雙縫干涉測光的波長”的實驗中，實驗裝置如圖6所示.圖6(1)某同學以線狀白熾燈為光源，對實驗裝置進行調(diào)節(jié)并觀察了實驗現(xiàn)象后，總結(jié)出以下幾點：A.燈絲與單縫和雙縫必須平行放置B.干涉條紋與雙縫垂直C.干涉條紋的疏密程度與單縫寬度有關(guān)D.干涉條紋的間距與光的波長有關(guān)以上幾點中，你認為正確的是________.(2)當測量頭中的分劃板中心刻線對齊某條紋的中心時，手輪上的示數(shù)如圖7甲所示，該讀數(shù)為________mm.圖7(3)如果測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上，如圖乙所示.則在這種情況下來測量干涉條紋的間距Δx時，測量值________實際值.(填“大于”“小于”或“等于”)答案(1)D(2)0.697(3)大于12.(2015·新課標全國Ⅰ·34(2))甲、乙兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿x軸正向和負向傳播，波速均為v＝25cm/s.兩列波在t＝0時的波形曲線如圖8所示.求：圖8(1)t＝0時，介質(zhì)中偏離平衡位置位移為16cm的所有質(zhì)點的x坐標；(2)從t＝0開始，介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為－16cm的質(zhì)點的時間.答案(1)x＝(50＋300n)cm(n＝0，±1，±2，±3，…)(2)0.1s解析(1)兩列波的振幅均為8cm，故偏離平衡位置位移為16cm的質(zhì)點應為兩列波的波峰相遇處的質(zhì)點.根據(jù)波形圖可知，甲、乙的波長分別為λ乙＝60cm，λ甲＝50cm則甲、乙兩列波的波峰x坐標分別為x甲＝(50＋k1×50)cm(k1＝0，±1，±2，±3，…)x乙＝(50＋k2×60)cm(k2＝0，±1，±2，±3，…)綜上分析，所有波峰和波峰相遇的質(zhì)點x坐標應為x＝(50＋300n)cm(n＝0，±1，±2，±3，…)(2)偏離平衡位置位移為－16cm對應為兩列波的波谷相遇.t＝0時，兩列波波谷間的x坐標之差Δx＝(50＋eq\f(2n1＋1,2)×60)－(50＋eq\f(2n2＋1,2)×50)(cm)整理可得Δx＝10(6n1－5n2)＋5(cm)，式中n1、n2均為整數(shù)波谷之間最小的距離為Δx′＝5cm兩列波相向傳播，相對速度為2v＝50cm/s所以出現(xiàn)偏離平衡位置位移為－16cm的最短時間t＝eq\f(Δx′,2v)＝0.1s.13.(2017·安徽江南十校聯(lián)考)如圖9所示，等腰直角三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面，O為BC邊的中點，位于O點處的點光源在透明介質(zhì)內(nèi)向各個方向發(fā)射光線，其中從AC邊上的D點射出的光線平行于BC，從E點射出的光線垂直BC向上.已知BC邊長為2L.求：圖9(1)該光在介質(zhì)中發(fā)生全反射的臨界角θ.(2)DE的長度x.(可能用到sin15°＝eq\f(\r(2－\r(3)),2)或tan15°＝2－eq\r(3))答案(1)45°(2)eq\f(\r(6),3)L解析(1)由幾何關(guān)系可知，題圖中∠ODE＝60°，故光線OD在AC面上的入射角為30°，折射角為45°.根據(jù)光的折射定律有n＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)由sinθ＝eq\f(1,n)知θ＝45°(2)由eq\f(lOD,sin45°)＝eq\f(L,sin120°)解得lOD＝eq\f(\r(6),3)L由幾何關(guān)系可知，光線OE在AC面上的折射角為45°，根據(jù)光的折射定律有，OE光線在AC面上的入射角為30°，故題圖中∠OEC＝60°，則△ODE為等邊三角形得x＝lOD＝eq\f(\r(6),3)L.14.如圖10所示，有一玻璃圓柱體，橫截面半徑為R＝10cm，長為L＝100cm.一點光源在玻璃圓柱體中心軸線上的A點，與玻璃圓柱體左端面距離d＝4cm，點光源向各個方向發(fā)射單色光，其中射向玻璃圓柱體、從左端面中央半徑為r＝8cm圓面內(nèi)射入的光線恰好不會從柱體側(cè)面射出.光速為c＝3×108m/s；求：圖10(1)玻璃對該單色光的折射率；(2)該單色光通過玻璃圓柱體的最長時間.答案(1)eq\f(3,5)eq\r(5)(2)6×10－9s解析(1)由題意可知，光線AB從圓柱體左端面