2020版高考物理大一輪復習 第十四章 機械振動與機械波 光 電磁波與相對論 本章綜合能力提升練（含解析）教科版

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1、本章綜合能力提升練 一、多項選擇題 1.(2018·河北省衡水中學模擬)關于機械波、電磁波和相對論的下列說法中正確的是(　　) A.機械波和電磁波在介質中的傳播速度僅由介質決定 B.假設火車以接近光速的速度通過站臺，站臺上的旅客觀察到車上的乘客變矮了 C.簡諧機械波傳播時單位時間內經過介質中某點的完全波的個數就是這列波的頻率 D.用光導纖維束傳輸圖像信息利用了光的全反射 E.在真空中傳播的兩列電磁波，頻率大的波長短 答案　CDE 解析　機械波在介質中的傳播速度由介質決定，與波的頻率無關，電磁波在介質中的傳播速度與介質和波的頻率均有關，故A錯誤；火車以接近光速的速度通過站臺時，

2、站臺上的旅客觀察到車上的乘客變瘦了，而不是變矮了，故B錯誤；簡諧波的振動周期與傳播周期相同，故單位時間內經過介質中某點的完全波的個數就是這列簡諧波的頻率，故C正確；光導纖維束是用全反射來傳輸圖像信息的，故D正確；在真空中傳播的兩列電磁波，傳播速度相同，由v＝＝λf知，頻率越大，波長越短，故E正確. 2.(2018·湖北省黃岡中學三模)下列說法正確的是(　　) A.對于同一障礙物，波長越大的光波越容易繞過去 B.白光通過三棱鏡在屏上出現彩色條紋是光的干涉現象 C.紅光由空氣進入水中，波長變長、顏色不變 D.用透明的標準樣板和單色光檢查平面的平整度利用了光的干涉現象 E.不管光源與慣性

3、參考系中的觀察者是否存在相對運動，觀察者觀察到的真空中的光速都是不變的 答案　ADE 解析　對于同一障礙物，波長越大的光波越容易發(fā)生衍射現象，從而繞過障礙物，選項A正確；白光通過三棱鏡在屏上出現彩色條紋是光的色散現象，選項B錯誤；紅光由空氣進入水中，頻率不變，顏色不變，波速減小，則波長變短，選項C錯誤；用透明的標準樣板和單色光檢查平面的平整度利用了光的干涉現象，選項D正確；根據相對論原理可知，不管光源與慣性參考系中的觀察者是否存在相對運動，觀察者觀察到的真空中的光速都是不變的，選項E正確. 3.(多選)下列關于單擺運動的說法中，正確的是(　　) A.單擺的回復力是擺線的拉力與擺球重力的

4、合力提供的 B.單擺的回復力是擺球重力沿運動軌跡切向的分力 C.單擺的周期與擺球質量、振幅無關，與擺長和當地的重力加速度有關 D.單擺做簡諧運動的條件是擺角很小(小于5°) E.在山腳下走時準確的擺鐘移到高山上走時將變快 答案　BCD 解析　單擺的回復力是擺球重力沿運動軌跡切向的分力提供的，A錯誤，B正確；根據單擺的周期公式T＝2π可知，單擺的周期與擺球質量、振幅無關，與擺長和當地的重力加速度有關，C正確；在擺角很小時，單擺近似做簡諧運動，D正確；將擺鐘從山腳移到高山上時，擺鐘所在位置的重力加速度g變小，根據T＝2π可知，擺鐘振動的周期變大，走時變慢，E錯誤. 4.關于振動和波，

5、下列說法正確的是(　　) A.電磁波是縱波 B.單擺擺動時，擺球所需的回復力就是擺球所受的合力 C.波傳播方向上各質點與振源振動周期相同，是因為各質點的振動均可看做在其相鄰的前一質點驅動力作用下的受迫振動 D.做簡諧振動的物體，加速度隨時間的變化規(guī)律符合正(余)弦函數變化規(guī)律 E.向人體內發(fā)射頻率已知的超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測出反射波的頻率就能知道血流的速度，這種方法利用了多普勒效應 答案　CDE 解析　電磁波是橫波，故A錯誤；單擺運動的回復力是重力沿圓弧切線方向的分力，通過平衡位置時，回復力為零，但合力不為零，故B錯誤；波傳播方向上各質點與振源振動周期相同，是

6、因為各質點的振動均可看做在其相鄰的前一質點驅動力作用下的受迫振動，故C正確；做簡諧振動的物體，受到的合外力與位移成正比，由其振動方程可知，其速度和加速度兩物理量隨時間的變化規(guī)律均符合正(余)弦函數變化規(guī)律，故D正確；測出反射波的頻率就能知道血流的速度，是利用多普勒效應原理，故E正確. 5.(2019·安徽省阜陽市模擬)下列說法中正確的是(　　) A.機械波在某種介質中傳播，若波源的頻率增大，其傳播速度就一定增大 B.肥皂泡在陽光下呈現彩色條紋是由光的干涉現象形成的 C.在波的干涉中，振動加強點的位移不一定始終最大 D.電磁波在真空中傳播時，其傳播方向與電場強度、磁感應強度的方向均相同

7、 E.在雙縫干涉實驗中，其他條件不變，僅用紅光代替黃光作為入射光可增大干涉條紋的間距 答案　BCE 解析　機械波的傳播速度只與介質有關，與頻率無關，所以A錯誤；肥皂泡在陽光下呈現彩色條紋屬于薄膜干涉，所以B正確；在波的干涉中，振動加強點的位移隨時間變化，只是振幅最大，所以C正確；電磁波是橫波，電磁波在真空中自由傳播時，其傳播方向與電場強度、磁感應強度的方向均垂直，所以D錯誤；因為紅光波長比黃光長，干涉條紋的間距與波長成正比，在雙縫干涉實驗中，用紅光代替黃光作為入射光可增大干涉條紋的間距，所以E正確. 6.(2018·福建省泉州市模擬三)下列說法正確的是(　　) A.波的圖像表示介質中

8、“某個質點”在“無數個時刻”的位移 B.當波源與觀察者相互遠離時，觀察到的波頻率變小 C.肥皂泡呈現彩色條紋是光的折射現象造成的 D.狹義相對論認為，在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的 E.a、b兩束光照射同一雙縫干涉裝置，在屏上得到a光的相鄰亮條紋間距比b光的小，則水對a光的折射率比b光的大 答案　BDE 解析　波的圖像表示介質中“各個質點”在“某個時刻”的位移，選項A錯誤；根據多普勒效應可知，當波源與觀察者相互遠離時，觀察到的波頻率變小，選項B正確；肥皂泡呈現彩色條紋是光的干涉現象造成的，選項C錯誤；狹義相對論認為，在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的，選項D

9、正確；a、b兩束光照射同一雙縫干涉裝置，在屏上得到a光的相鄰亮條紋間距比b光的小，根據Δx＝λ，則a的波長較短，頻率較大，則水對a光的折射率比b光的大，選項E正確. 7.下列說法正確的是(　　) A.在真空中傳播的電磁波，頻率越大，波長越長 B.讓藍光和綠光通過同一雙縫干涉裝置，綠光形成的干涉條紋間距較大 C.光纖通信、全息照相及醫(yī)用纖維式內窺鏡都是利用了光的全反射原理 D.要確定雷達和目標的距離需要測出電磁波從發(fā)射到被雷達接收的時間t，再根據x＝c·求解距離 E.拍攝玻璃櫥窗內的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片以減弱玻璃反射光的影響 答案　BDE 解析　根據λ＝，在真空中傳

10、播的電磁波速度相同，頻率越大，波長越短，選項A錯誤；綠光的波長大于藍光，讓藍光和綠光通過同一雙縫干涉裝置，根據Δx＝λ可知，綠光形成的干涉條紋間距較大，選項B正確；光纖通信及醫(yī)用纖維式內窺鏡都是利用了光的全反射原理，全息照相利用的是光的干涉原理，選項C錯誤；要確定雷達和目標的距離需要測出電磁波從發(fā)射到被雷達接收的時間t，再根據x＝c·求解距離，選項D正確；拍攝玻璃櫥窗內的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片以減弱玻璃反射光的影響，選項E正確. 8.(2018·陜西省寶雞市質檢二)如圖1所示，△OMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面，a、b兩束可見單色光從空氣垂直射入棱鏡底面MN(兩束光關于OO′對稱)

11、，在棱鏡側面OM、ON上反射和折射的情況如圖所示，下列說法正確的是(　　) 圖1 A.若光束從玻璃棱鏡中射向空氣，則光束b容易發(fā)生全反射 B.在玻璃棱鏡中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度 C.若保持b光入射點位置不變，將光束b順時針旋轉，則NO面可能有光線射出 D.用a、b光在同樣的裝置做“雙縫干涉”實驗，a光的條紋間距大 E.用a、b光照射同一狹縫，b光的衍射現象更明顯 答案　ACD 解析　由光路圖看出，b光束在NO面上發(fā)生了全反射，而a光束在MO面上沒有發(fā)生全反射，而入射角相同，說明b光的臨界角小于a光的臨界角，由sinC＝分析得知，玻璃對a光束的折射率小于對b光束的

12、折射率，a光的頻率小于b光的頻率，由v＝得知，在玻璃棱鏡中a光的傳播速度比b光的傳播速度大，由c＝λf知，a光波長大于b光的波長，則用同樣的裝置做“雙縫干涉”實驗時，根據Δx＝λ知，a光的條紋間距大，故A、D正確，B錯誤；保持b光入射點位置不變，將光束b順時針旋轉，則入射角減小，故NO面可能有b光線射出，故C正確；因a光波長大于b光的波長，故兩光照射同一狹縫，波長越大，衍射現象越明顯，故E錯誤. 9.(2018·湖北省武漢市二月調研)波速均為1m/s的兩列簡諧橫波，分別從波源x＝0、x＝12m處沿x軸相向傳播，t＝0時的波形圖如圖2所示.下列說法正確的是(　　) 圖2 A.兩列波的頻

13、率均為0.25Hz B.t＝0.2s時，兩列波相遇 C.兩列波相遇過程中，x＝5m處和x＝7m處的質點振動加強 D.t＝3s時，x＝6m處的質點位移達到最大值 E.當波源從x＝0處沿x軸正方向運動時，在x＝12m處的觀察者觀察到該簡諧橫波的頻率變大 答案　ADE 解析　兩列波的波長均為λ＝4 m，由v＝λf得f＝＝0.25 Hz，故A正確；t＝＝s＝2s時，兩列波相遇，故B錯誤；兩列波相遇過程中，x＝5m處和x＝7m處的質點，振動減弱，故C錯誤；兩列波的周期為T＝＝4s，t＝2s時，兩列波在x＝6m處相遇，x＝6m處質點向下振動，再經過1s＝，即t＝3s時，該質點到達波谷，位移達到

14、最大值，故D正確；當波源從x＝0處沿x軸正方向運動時，波源與x＝12m處的觀察者間的距離縮短，產生多普勒效應，則知在x＝12m處的觀察者觀察到該簡諧橫波的頻率變大，故E正確. 10.(2018·福建省龍巖市一模)圖3甲為一列簡諧橫波在t＝0時的波動圖像，圖乙為該波中x＝2m處質點P的振動圖像，下列說法正確的是(　　) 圖3 A.該波沿x軸負方向傳播 B.波速為4m/s C.再過1.0s，質點P沿傳播方向移動4m D.t＝2.5s時，質點P恰好通過平衡位置 E.質點P的振動方程為：y＝0.2sin2πt (cm) 答案　BDE 解析　由振動圖像上t＝0時刻讀出P點的速度方向

15、沿y軸正方向，則由波動圖像判斷出波沿x軸正方向傳播，故A錯誤；由波動圖像讀出波長λ＝4m，由振動圖像讀出周期T＝1s，則波速為v＝＝m/s＝4 m/s，故B正確；質點不會隨波遷移，只會在平衡位置附近振動，故C錯誤；因t＝2.5s＝2T＋T，故質點P在t＝2.5s的位置與在t＝0.5s的位置相同，即質點P恰好通過平衡位置向下運動，故D正確；由波動圖像知振幅A＝0.2 cm，角速度ω＝＝2πrad/s，故點P的振動方程為y＝Asinωt＝0.2sin2πt (cm)，故E正確. 二、非選擇題 11.(2018·重慶市上學期期末抽測)如圖4所示，實線是一列簡諧橫波在t1時刻的波形圖，虛線是這列簡

16、諧橫波在t2＝(t1＋0.2s)時刻的波形圖. 圖4 (1)若波速為35m/s，請你判斷質點M在t1時刻的振動方向； (2)在t1～t2這段時間內，如果M通過的路程為1m，請你判斷波的傳播方向，并計算波速. 答案　(1)y軸負方向 (2)x軸正方向　25m/s 解析　(1)0.2s內，波傳播的距離Δx＝v·Δt＝7m＝λ＋λ Δt＝T＋T 可知t1時刻質點M向y軸負方向振動 (2)因為Δx′＝1m＝5A 所以Δt′＝1T′ t1時刻質點M向＋y方向振動，簡諧橫波向＋x方向傳播. v′＝＝＝25m/s. 12.(2018·湖南省株洲市第二次質檢)如圖5，三角形ABC

17、為一直角三棱鏡的橫截面，有一細光束從BC邊的中點射入三棱鏡，且入射方向垂直于BC，該光束從AB邊射出時傳播方向與AC邊平行.已知BC邊長度為d，光在真空中傳播速度為c，若不考慮AB邊的反射，求光在棱鏡中傳播的速率及此光束從AB邊射出時與AC邊的距離. 圖5 答案　c　d 解析　不考慮AB邊的反射，細光束通過棱鏡的光路圖如圖所示： 由幾何關系知，光在AB邊折射時，入射角i2＝30° 折射角r2＝60° 根據折射定律有 n＝＝ 又光速與折射率的關系為n＝ 故光在棱鏡中的傳播速率為v＝c 圖中AO1＝d 在等腰三角形△O2AO1中，O2到AC的距離為s＝tan30°＝d

18、. 13.(2019·福建省龍巖市模擬)如圖6所示，一不透明的圓柱形容器內裝滿折射率為的透明液體，容器底部正中央O點處有一點光源S，平面鏡MN與水平底面成45°角放置.若容器高為2dm，底面半徑為(1＋) dm，OM＝1dm.在容器中央正上方離液面1dm處水平放置一足夠長的刻度尺，求光源S發(fā)出的光線經平面鏡反射后，照射到刻度尺的長度.(不考慮容器側壁和液面的反射) 圖6 答案　(1＋) dm 解析　作出邊界光路.當光線沿OM入射到平面鏡時，發(fā)生反射，光線照射到刻度尺，此點為所求長度的最右端.當射到平面鏡上的光線經折射照射到刻度尺的最左端時，根據對稱性，作出平面鏡反射的光路. 作圖找出光源S在平面鏡中的像點S′，連接S′M延長交直尺于H點，由題可知：光線SM的入射角為45°，根據反射定律可知反射角等于45°，MH沿豎直方向.連接S′P，根據對稱性得S′M＝OM＝1dm， 在直角三角形PRS′中，RS′＝dm，PR＝3dm， 由幾何知識得r＝30°，由折射定律可得：n＝ 解得sini＝，i＝45°，故刻度尺上被照亮的范圍為：QH＝1dm＋dm＝(1＋) dm. 9