2019版高考物理一輪復(fù)習 第十五章 機械振動與機械波 光 電磁波與相對論章末綜合測試.doc

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第十五章 機械振動與機械波 光 電磁波與相對論 章末綜合測試(十五) (時間：60分鐘　分數(shù)：100分) 一、選擇題(本題共10小題，每小題6分．在每小題給出的四個選項中，第1～4題只有一項符合題目要求，第5～10題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．(2017上海十三校二次聯(lián)考)從牛頓到愛因斯坦，物理學理論發(fā)生了跨越式發(fā)展，下列敘述中與愛因斯坦相對論的觀點不符合的是(　　) A．高速運動中的尺子變長 B．高速運動中的時鐘變慢 C．高速運動中的物體質(zhì)量變大 D．光速是自然界中速度的極限 解析：A　根據(jù)狹義相對論的尺縮效應(yīng)，在尺子長度方向上運動的尺子比靜止的尺子短，當速度接近光速時，尺子縮成一個點，故A錯誤．根據(jù)狹義相對論，運動的鐘比靜止的鐘走得慢，故B正確．根據(jù)狹義相對論的基本結(jié)論，質(zhì)量并不是獨立的，而是與運動狀態(tài)相關(guān)的，速度越大，質(zhì)量越大，故C正確．根據(jù)相對論可知，光速是自然界中速度的極限，故D正確． 2.(多選)如圖所示，O1O2是半圓柱形玻璃體的對稱面和紙面的交線，A、B是關(guān)于O1O2軸等距且平行的兩束不同單色細光束，從玻璃體右方射出后的光路圖如圖所示．MN是垂直于O1O2放置的光屏，沿O1O2方向不斷左右移動光屏，可在光屏上得到一個光斑P，根據(jù)該光路圖，下列說法正確的是(　　) A．該玻璃體對A光的折射率比對B光的折射率小 B．在真空中，A光的波長比B光的波長長 C．在該玻璃體中，A光比B光的速度大 D．A光的頻率比B光的頻率高 E．A光從空氣進入該玻璃體后，其頻率變高 解析：ABC　B光的偏折程度比A光大，則B光的折射率大于A光的折射率，說明B光的頻率較高，由c＝λf知，A光的波長較長，故A、B正確，D錯誤；根據(jù)v＝，A光的折射率較小，則A光在玻璃體中的速度較大，故C正確；光由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時頻率不變，故E錯誤． 3.(2017上海楊浦調(diào)研)如圖所示，把酒精燈放在肥皂液膜前，從薄膜上可看到明暗相間的條紋，能解釋這一現(xiàn)象產(chǎn)生原因的是示意圖(圖中實線、虛線為光照射到薄膜上時，從膜的前后表面分別反射形成的兩列波)(　　) 解析：C　肥皂液膜上薄下厚，故A、B錯誤；波峰與波峰、波谷與波谷疊加的點，出現(xiàn)明條紋，波峰與波谷疊加的點，出現(xiàn)暗條紋，故C正確、D錯誤． 4．(2017北京東城期末)如圖1所示，一個有固定轉(zhuǎn)動軸的豎直圓盤轉(zhuǎn)動時，固定在圓盤上的小圓柱帶動一個T形支架在豎直方向運動，T形支架的下面系著一個由彈簧和小球組成的振動系統(tǒng)．圓盤靜止時，讓小球做簡諧運動，其振動圖象如圖所示．圓盤勻速轉(zhuǎn)動時，小球做受迫振動．小球振動穩(wěn)定時，下列說法正確的是(　　) A．小球振動的固有頻率是4 Hz B．小球做受迫振動的周期一定是4 s C．圓盤轉(zhuǎn)動周期在4 s附近時，小球振幅顯著增大 D．圓盤轉(zhuǎn)動周期在4 s附近時，小球振幅顯著減小 解析：C　從振動圖象可以看出小球的固有周期為4 s，故固有頻率為0.25 Hz，A錯；小球在受迫振動時的頻率決定手圓盤轉(zhuǎn)動的頻率，B錯；圓盤轉(zhuǎn)動周期與小球的固有周期相同時，振幅最大，C對D錯． 5．下列說法正確的是(　　) A．泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，玻璃中的氣泡看起來特別明亮是光的全反射現(xiàn)象 B．在電磁波接收過程中，使聲音信號或圖象信號從高頻電流中還原出來的過程叫調(diào)制 C．一簡諧橫波以速度v沿x軸正方向傳播，t＝0時傳播到坐標原點，此質(zhì)點的振幅為A，振動角頻率為ω，則x軸上橫坐標為λ處質(zhì)點的振動方程為y＝－A sin ω(t－) D．在光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光由綠光改為紅光，則干涉條紋間距變窄 E．真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源、觀察者間的相對運動沒有關(guān)系 解析：ACE　在電磁波接收過程中，使聲音信號或圖象信號從高頻電流中還原出來的過程叫解調(diào)，B錯；在光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光由綠光改為紅光，則干涉條紋間距變寬，D錯． 6.如圖所示，一束由兩種色光混合的復(fù)色光沿PO方向射向一上下表面平行的厚玻璃平面鏡的上表面，得到三束反射光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，則(　　) A．光束Ⅰ仍為復(fù)色光，光束Ⅱ、Ⅲ為單色光，且三束光一定相互平行 B．增大α角且α≤90，光束Ⅱ、Ⅲ會遠離光束Ⅰ C．在此玻璃中光束Ⅱ的折射率比光束Ⅲ的折射率大 D．減小α角且α>0，光束Ⅲ可能會從上表面消失 解析：AC　Ⅰ為直接反射的光，為復(fù)色光，Ⅱ、Ⅲ兩束光經(jīng)玻璃的下表面反射和玻璃的上表面折射形成，如圖所示，由光路圖知光束Ⅱ在玻璃中的偏折程度比光束Ⅲ的偏折程度大，光束Ⅱ的折射率比光束Ⅲ的大，光束Ⅱ、Ⅲ為單色光，由光路可逆可知，三束光彼此平行，A、C正確；當α＝90時，反射光與入射光重合，因此當α增大時，Ⅱ、Ⅲ光束靠近光束Ⅰ，B錯誤；由于光路可逆，因此只要光能從上表面射入，則一定能以原角度從上表面射出，不會發(fā)生全反射，D錯誤． 7．一列簡諧橫波，沿x軸正方向傳播，傳播速度為10 m/s，在t＝0時刻的波形圖如圖所示，則下列說法正確的是(　　) A．此時x＝1.25 m處的質(zhì)點正在做加速度減小的加速運動 B．x＝0.7 m處的質(zhì)點比x＝0.6 m處的質(zhì)點先運動到波峰的位置 C．x＝0處的質(zhì)點再經(jīng)過0.05 s可運動到波峰的位置 D．x＝0.3 m處的質(zhì)點再經(jīng)過0.08 s可運動至波峰的位置 E．x＝1 m處的質(zhì)點在做簡諧運動，其振動方程為y＝0.4sin(10πt) m 解析：ACD　波沿x軸正方向傳播，由題圖可知x＝1.25 m處質(zhì)點振動方向向下，向平衡位置運動，所以加速度減小，速度增大，A正確．x＝0.7 m與x＝0.6 m兩處質(zhì)點振動方向向下，遠離平衡位置，所以x＝0.6 m處質(zhì)點應(yīng)先運動到波峰的位置，B錯誤．T＝＝ s＝0.2 s,0.05 s＝，由題圖可知x＝0處的質(zhì)點振動方向向上，經(jīng)過到達波峰，C正確．x＝0.3 m處的質(zhì)點與x＝2.3 m處的質(zhì)點同時到達波峰，x＝2.3 m處的質(zhì)點經(jīng)t＝ s＝0.08 s到達波峰，所以D正確．x＝1 m處質(zhì)點的振動方程為y＝0.4sin(10πt＋π) m，E錯誤． 8.如圖所示，一玻璃磚的橫截面為正三角形，正三角形的邊長為l，AO為三角形的中線．現(xiàn)有a、b兩束不同頻率的可見細光束垂直于BC邊從真空射入該三角形玻璃磚，入射時兩束光到O點的距離相等，兩束光經(jīng)玻璃磚折射后相交于中線AO的右側(cè)P處，則以下判斷正確的是(　　) A．在真空中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度 B．在真空中，a光波長小于b光波長 C．a(chǎn)、b兩束光在玻璃磚中傳播時的頻率與在真空中傳播時的頻率相同 D．a(chǎn)光通過玻璃磚的時間小于b光通過玻璃磚的時間 E．若a、b兩束光從同一介質(zhì)射入真空中，則a光發(fā)生全反射的臨界角小于b光發(fā)生全反射的臨界角 解析：BCE　光在真空中的傳播速度均為光速c，所以選項A錯誤；由題意可知，玻璃磚對a光的折射率na大于對b光的折射率nb，所以a光的頻率νa大于b光的頻率νb，a光在真空中傳播時的波長λa＝小于b光在真空中傳播的波長λb＝，選項B正確；當光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，光的頻率保持不變，選項C正確；a光在玻璃磚中的傳播速度大小va＝小于b光在玻璃磚中的傳播速度大小vb＝，又因為a、b兩束光在該玻璃磚中傳播的距離相等，所以ta>tb，選項D錯誤；當a、b兩束光從同一介質(zhì)射入真空中時，由na>nb，sin C＝可知，a光發(fā)生全反射的臨界角小于b光發(fā)生全反射的臨界角，選項E正確． 9．(多選)(2017東北三校聯(lián)考)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，已知周期T＝0.2 s，t＝0時刻的波形如圖所示，波上有P、Q兩質(zhì)點，其縱坐標分別為yP＝2 cm，yQ＝－2 cm，下列說法中正確的是(　　) A．該波波速為10 m/s B．在0.25 s內(nèi)，P點通過的路程為20 cm C．P點振動比Q點超前半個周期 D．P、Q在振動的過程中，位移的大小總相等 E．在相等的時間內(nèi)，P、Q兩質(zhì)點通過的路程不相等 解析：ACD　由v＝＝ m/s＝10 m/s，可知A正確．從t＝0時刻開始，P點0.05 s內(nèi)通過的路程小于4 cm，而0.2 s內(nèi)通過的路程為44 cm＝16 cm，所以0.25 s內(nèi)通過的路程小于20 cm，B錯誤．t＝0時刻P、Q關(guān)于平衡位置對稱，振動方向相反，結(jié)合題圖可知P點振動比Q點超前半個周期，C正確．振動相差半個周期的兩點總是關(guān)于平衡位置對稱，位移大小相等，所以D正確．振動相差半個周期的P、Q兩點速度總是大小相等，方向相反，所以相等時間內(nèi)，通過的路程相等，故E錯誤． 10．某橫波在介質(zhì)中沿x軸傳播，圖甲為t＝0.25 s時的波面圖，圖乙為P點(x＝1.5 m處的質(zhì)點)的振動圖象，則下列說法正確的是(　　) A．該波向右傳播，波速為2 m/s B．質(zhì)點L與質(zhì)點N的運動方向總相反 C．t＝0.75 s時，質(zhì)點M處于平衡位置，并正在往正方向運動 D．t＝1.25 s時，質(zhì)點K向右運動了2 m 解析：ABC　根據(jù)題圖可知，周期T＝2 s，波長λ＝4 m，波速v＝＝2 m/s.根據(jù)題圖乙可知，t＝0.25 s時刻，P點正向上運動，再結(jié)合題圖甲可知，該波向右傳播，選項A正確；質(zhì)點L與質(zhì)點N相距半個波長，它們的運動方向總相反，選項B正確；t＝0.25 s時，質(zhì)點M從波谷位置向上運動，再經(jīng)過0.5 s＝，即在t＝0.75 s時，質(zhì)點M處于平衡位置，并正在向正方向運動，選項C正確；各質(zhì)點只在平衡位置上下做簡諧運動，并不隨波遷移，選項D錯誤． 二、非選擇題(本題共3小題，共40分．第11題10分，第12、13題每題各15分．寫出規(guī)范的解題步驟或文字說明，只有結(jié)果不得分) 11.如圖所示，波源S從平衡位置y＝0處開始豎直向上振動(y軸的正方向)，振動周期為T＝0.01 s，產(chǎn)生的簡諧波向左、右兩個方向傳播，波速均為v＝80 m/s.經(jīng)過一段時間后，P、Q兩點開始振動，已知SP＝1.2 m，SQ＝2.6 m，則此波的頻率為________ Hz，波長為________m，當Q開始振動時，質(zhì)點P已振動了________個周期． 解析：由T＝0.01 s，f＝得f＝ Hz＝100 Hz，λ＝vT＝800.01 m＝0.8 m．波源S起振的方向豎直向上，則波傳到P、Q兩點時，P、Q的起振方向均豎直向上，因SP＝1.2 m＝1λ，SQ＝2.6 m＝3λ可見，當Q開始振動時，質(zhì)點P已振動了1T. 答案：100　0.8　1 12.如圖所示為一種透明材料做成的柱狀體的橫截面，其中AB為半徑為R的四分之一圓周，O為圓心，OBCD為邊長為R的正方形，一單色光可以從圓弧AB上各點沿半徑方向射入，透明材料對該單色光的折射率為n＝，求光在AD界面發(fā)生全反射的光線從CD界面上射出的寬度以及從CD界面射出的光線與CD界面的最小夾角． 解析：光沿半徑方向射入，照射到圓心O點，如圖，當sin α＝，即α＝60時，光恰好在O點發(fā)生全反射照射到CD界面上的E點，β＝α＝60，則θ＝30(3分) DE＝ODtan θ＝R(3分) α增大時，β增大，θ減小，光不會在CD界面發(fā)生全反射，DE段為光線射出的寬度(3分) 由折射定律得n＝(3分) 當θ最大為30時，sin γ最大值為，則從CD界面射出的光線與界面的最小夾角為－arcsin(3分) 答案：－arcsin 13.如圖所示，一束截面為圓形(半徑R＝1 m)的平行紫光垂直射向一半徑也為R的玻璃半球的平面，經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個圓形亮區(qū)．屏幕S至球心的距離為D＝(＋1) m，不考慮光的干涉和衍射，試問： (1)若玻璃半球?qū)ψ瞎獾恼凵渎蕿閚＝，請你求出圓形亮區(qū)的半徑． (2)若將題干中紫光改為白光，在屏幕S上形成的圓形亮區(qū)的邊緣是什么顏色？ 解析：(1)如圖，紫光剛要發(fā)生全反射時的臨界光線射在屏幕S上的E點，E點到亮區(qū)中心G的距離r就是所求最大半徑．設(shè)紫光臨界角為C，由全反射的知識有sin C＝(2分) 由幾何知識可知： AB＝Rsin C＝(2分) OB＝Rcos C＝R(1分) BF＝ABtan C＝(1分) GF＝D－(OB＋BF) ＝D－(1分) ＝(1分) 所以有rm＝GE＝AB＝D－nR＝1 m．(2分) (2)由于白色光中紫光的折射率最大，臨界角最小，故在屏幕S上形成的圖形亮區(qū)的邊緣應(yīng)是紫光．(5分) 答案：(1)1 m　(2)紫色