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

1、單元質(zhì)檢十四 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 光學(xué) 電磁波 相對(duì)論(選修3-4)(時(shí)間:45分鐘滿分:100分)一、多項(xiàng)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(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分)1.關(guān)于對(duì)光學(xué)的性質(zhì)以及相對(duì)論的理解,下列說(shuō)法正確的是()a.狹義相對(duì)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(dòng)的速度在不同慣性系中測(cè)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(guò)一個(gè)狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋2.下列說(shuō)

2、法中正確的是()a.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)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(dòng),其振動(dòng)周期與單擺的擺長(zhǎng)有關(guān)c.振動(dòng)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(shí)間t變化的關(guān)系式為x=0.3sin 8t,位移x的單位為m,時(shí)間t的單位為s,可知彈簧振子的振幅為0.3 m,振動(dòng)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(jiǎn)諧橫波在t=0 s時(shí)刻的波形圖(振動(dòng)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(gè)質(zhì)點(diǎn)。則下列說(shuō)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(shí),質(zhì)點(diǎn)c的速度達(dá)到正向最大值d.在t=0.8 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)c的加速度達(dá)到負(fù)向最大值e.從t=0 s時(shí)刻到t=0.6 s,質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)過(guò)的路程為6a4.(2020重慶八中月考)如圖甲是一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0.2 s時(shí)刻的波形圖像,p是距離原點(diǎn)1.5 m的一個(gè)質(zhì)點(diǎn),q是距離原點(diǎn)2 m的一個(gè)質(zhì)點(diǎn),圖乙是質(zhì)點(diǎn)q的振動(dòng)圖像。下列說(shuō)法正確的是()a.這列簡(jiǎn)諧波的波速為10 m/sb.這列簡(jiǎn)諧波的傳播方向?yàn)?x方向c.0.3 s時(shí)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(guò)的路程x=4 cme.質(zhì)點(diǎn)q的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式y(tǒng)=0.02sin 5t m5.(2020廣西柳州一模)t=0時(shí)刻一列簡(jiǎn)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(gè)質(zhì)點(diǎn)a、b、c此時(shí)刻對(duì)應(yīng)的位置如圖,已知質(zhì)點(diǎn)b在介質(zhì)中振動(dòng)的頻率為5 hz,質(zhì)點(diǎn)c的動(dòng)能正在逐漸增大,且此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)c對(duì)應(yīng)的y軸坐標(biāo)為-2.5 cm,則下列說(shuō)法正確的是()a.t=0時(shí)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(dòng),而且振動(dòng)頻率與質(zhì)點(diǎn)c相同d.從t=0時(shí)刻開始經(jīng)過(guò)0.05 s,質(zhì)點(diǎn)c運(yùn)動(dòng)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(dòng)移動(dòng)的距離小于r2,在移動(dòng)過(guò)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(dòng)移動(dòng)的距離小于r2,在移動(dòng)過(guò)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(yàn)裝置做“用單擺

6、測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)。(1)組裝好單擺后在擺球自然懸垂的情況下,用米尺測(cè)出擺線長(zhǎng)為l,用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑為d。則單擺擺長(zhǎng)為(用字母l、d表示)。再用秒表記錄單擺n次全振動(dòng)所用的時(shí)間為t,用上述測(cè)得的物理量符號(hào)寫出重力加速度的表達(dá)式g=。(2)為了提高實(shí)驗(yàn)精確度,下列說(shuō)法正確的是(選填字母代號(hào))。a.用塑料球做擺球b.當(dāng)擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)c.把擺球從平衡位置拉開一個(gè)很大的角度后釋放d.測(cè)量一次全振動(dòng)的周期,根據(jù)公式計(jì)算重力加速度g(3)若測(cè)量的重力加速度g值偏小,可能的原因是(選填字母代號(hào))。a.把懸點(diǎn)到擺球下端的長(zhǎng)度記為擺長(zhǎng)b.當(dāng)小球擺到最高點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)c.實(shí)驗(yàn)中誤將擺球經(jīng)過(guò)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(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)松動(dòng),使擺線長(zhǎng)度增加了8.(8分)在“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)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(yàn)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(cè)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(duì)齊時(shí)游標(biāo)卡尺示數(shù),a對(duì)應(yīng)的讀數(shù)為 m,相鄰兩個(gè)亮條紋之間的距離為 m。乙(2)發(fā)生干涉的光波波長(zhǎng)為 m。(3)(多選)下列現(xiàn)象中能夠觀察到的有。(填選項(xiàng)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(dòng)一小段距離后,干涉條紋間距變寬c.換一個(gè)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?lè)y(cè)玻璃棱鏡的折射率”。(1)小顯同學(xué)按實(shí)驗(yàn)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(cuò)誤的是(選填“p3p4”或“p5p6”)。按實(shí)驗(yàn)要求完成光路圖,并標(biāo)出相應(yīng)的符號(hào),所測(cè)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(lái)做實(shí)驗(yàn),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(jì)算題(本題共3小題,共40分)10.(12分)一質(zhì)點(diǎn)a做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),某時(shí)刻開始計(jì)時(shí),其位移和時(shí)間關(guān)系如圖甲所示。由于a質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)形成的簡(jiǎn)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(dòng)過(guò)程中,開始計(jì)時(shí)時(shí)b質(zhì)點(diǎn)正經(jīng)過(guò)平衡位置向上運(yùn)動(dòng),求:(1)從開始計(jì)時(shí),t=0.7510-2 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)a相對(duì)平衡位置的位移;(2)在t=0到t=910-2 s時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)a通過(guò)的路程和相對(duì)平衡位置的位移;(3)該簡(jiǎn)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(cè)量玻璃對(duì)激

10、光的折射率,利用雙縫干涉測(cè)量激光的波長(zhǎng)。(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(zhǎng)方體玻璃磚,激光光斑移至水平光屏上的n點(diǎn)。測(cè)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(cè)量該激光的波長(zhǎng),將激光垂直射向間距為d的雙縫(每個(gè)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?，F(xiàn)使測(cè)量頭的分劃板中心刻線與條紋的中心對(duì)齊,經(jīng)測(cè)量得出5條亮條紋之間的距離為a,求該激光的波長(zhǎng)。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(guò)圓柱體對(duì)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(shí),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(dòng)和機(jī)械波光學(xué)電磁波相對(duì)論(選修34)1.bde狹義相對(duì)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(cuò)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(duì)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(cuò)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(guò)一個(gè)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(yàn)中,若僅將入射光由綠光改為紅光,則波長(zhǎng)變長(zhǎng),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(dòng),其振動(dòng)周期與驅(qū)動(dòng)力的周期相等,與固有周期無(wú)關(guān),與單擺的擺長(zhǎng)無(wú)關(guān),故b錯(cuò)誤

13、;振動(dòng)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(dòng)圖像的橫軸表示時(shí)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(cuò)誤;由x=0.3sin8t可知,彈簧振子的振幅a=0.3m,振動(dòng)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(dòng)方向的關(guān)系,x=0.2m質(zhì)點(diǎn)向y軸負(fù)方向振動(dòng),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(dòng)方向的關(guān)系,質(zhì)點(diǎn)a振動(dòng)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(dòng)方向沿y軸正方向,直接到達(dá)平衡位置,b錯(cuò)誤;波傳

14、到c的距離等于54個(gè)波長(zhǎng),波的周期為0.4s,則t1=0.6s時(shí),質(zhì)點(diǎn)c振動(dòng)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(shí),質(zhì)點(diǎn)c振動(dòng)了34t,質(zhì)點(diǎn)c到達(dá)正向最大位移處,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)c的加速度達(dá)到負(fù)向最大值,c錯(cuò)誤,d正確;從t=0s時(shí)刻到t=0.6s,質(zhì)點(diǎn)a振動(dòng)了1.5t,質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)過(guò)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(zhǎng),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(dòng)圖像,所以當(dāng)t=0.2s時(shí),q點(diǎn)的振動(dòng)方向?yàn)檠刂鴜軸的負(fù)方向。由甲圖可知,這列簡(jiǎn)諧波的傳播方向?yàn)?x方向,所以b錯(cuò)誤;0.3s

15、時(shí)這列波向左傳播了x=vt=1m,即此時(shí)p點(diǎn)正在遠(yuǎn)離平衡位置向下振動(dòng),所以可知此時(shí)p點(diǎn)的速度在減小,加速度在增大,所以c錯(cuò)誤;由題意可知t=0.4s時(shí),p點(diǎn)正在靠近平衡位置向上振動(dòng);當(dāng)t=0.6s時(shí),p點(diǎn)正在靠近平衡位置向下振動(dòng),所以可知,在這段時(shí)間內(nèi),p點(diǎn)通過(guò)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(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式y(tǒng)=0.02sin5tm,所以e正確。5.acet=0時(shí)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(dòng)能正在逐漸增大,一定向平衡位置運(yùn)動(dòng),正在向上運(yùn)動(dòng),波沿x軸負(fù)方向傳播,b錯(cuò)誤;除振源外的所有質(zhì)點(diǎn)都

16、做受迫振動(dòng),振動(dòng)頻率都等于振源的振動(dòng)頻率,c正確;質(zhì)點(diǎn)b在介質(zhì)中振動(dòng)的頻率為5hz,則波的周期是0.2s,質(zhì)點(diǎn)c從波谷運(yùn)動(dòng)到波峰的時(shí)間為0.1s,路程為10cm,平均速度設(shè)為v,則從t=0時(shí)刻開始經(jīng)過(guò)0.05s,質(zhì)點(diǎn)c運(yùn)動(dòng)的路程一定大于5cm,因?yàn)檫@段時(shí)間內(nèi)的平均速度大于v,d錯(cuò)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(guò)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(xiàng)a、b正確;使玻璃磚沿直徑方向向右移動(dòng)的過(guò)程中,入射角增大,因?yàn)樽瞎獾恼凵渎首?/p>

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(xiàng)c正確;與上相反,使玻璃磚沿直徑方向向左移動(dòng)時(shí),入射角減小,因?yàn)楫?dāng)入射角大于等于臨界角,才會(huì)發(fā)生全反射,所以各種色光都不會(huì)發(fā)生全反射,選項(xiàng)d錯(cuò)誤;若光從o點(diǎn)垂直入射,當(dāng)經(jīng)過(guò)第二個(gè)折射面時(shí),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(duì)的點(diǎn),選項(xiàng)e錯(cuò)誤。7.答案(1)l+d24n22(l+d2)t2(2)b(3)d解析(1)單擺擺長(zhǎng)為擺線的長(zhǎng)度加擺球的半徑,故單擺擺長(zhǎng)為l=l+d2,由題意知,單擺n次全振動(dòng)所用的時(shí)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(yàn)精確度,小球應(yīng)選用密度比較大的,故a錯(cuò)誤;為了提高實(shí)驗(yàn)精確度,需要當(dāng)擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí),故b正確;用單擺測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)中,只有在一個(gè)比較小的角度下擺動(dòng)才可以看成簡(jiǎn)諧振動(dòng),才可以用單擺的周期公式進(jìn)行計(jì)算,所以實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)把擺球從平衡位置拉開一個(gè)較小的角度后釋放,故c錯(cuò)誤;在測(cè)量單擺的周期時(shí),不能用測(cè)量一次全振動(dòng)的時(shí)間作為單擺的周期,應(yīng)當(dāng)用統(tǒng)計(jì)規(guī)律去測(cè)量其周期,再根據(jù)公式計(jì)算重力加速度g,故d錯(cuò)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(zhǎng)度記為擺長(zhǎng),將增大l,會(huì)得到重

19、力加速度值偏大,故a錯(cuò)誤;如果以小球擺到最高點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí),將會(huì)導(dǎo)致時(shí)間的測(cè)量誤差過(guò)大,并且不能確定周期是偏大還是偏小,故無(wú)法確定重力加速度值是偏大還是偏小,故b錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)中誤將擺球經(jīng)過(guò)平衡位置49次數(shù)為50次,會(huì)使得周期t偏小,從而得到重力加速度值偏大,故c錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)中擺線上端未牢固地系于懸點(diǎn),在振動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)松動(dòng),使擺線長(zhǎng)度增加了,可知擺長(zhǎng)的測(cè)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(zhǎng)變長(zhǎng),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(dòng)一小段距離后,干涉條紋間距不變,故b錯(cuò)誤;根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式x=ld,換成一個(gè)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(guò)單縫和雙縫的光變成白色光,白色光通過(guò)雙縫后,仍能發(fā)生干涉現(xiàn)象,故d錯(cuò)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(cuò)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(guò)p1p2的光線經(jīng)兩塊玻璃磚的分界處后向下偏,然后射入右