2023年高考物理大一輪復(fù)習(xí)第14章機械振動機械波光電磁波與相對論章末檢測

2023年高考物理大一輪復(fù)習(xí)第14章機械振動機械波光電磁波與相對論章末檢測PAGEPAGE1十四機械振動機械波光電磁波與相對論(時間：45分鐘總分值：90分)1．(1)(5分)(多項選擇)關(guān)于光現(xiàn)象及其應(yīng)用，以下說法正確的有()A．全息照片用激光來拍攝，主要是利用了激光與物光的相干性高的特點B．通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋，這是光的偏振現(xiàn)象C．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，在鏡頭前加一個偏振片可以減小玻璃外表反射光的強度D．當觀察者向靜止的聲源運動時，觀察者接收到的聲波頻率低于聲源的頻率E．一束單色光由空氣射入玻璃，這束光的速度變慢，波長變短(2)(10分)某機械橫波在某時刻的波形圖如下圖，波沿x軸正方向傳播，質(zhì)點P與坐標原點O的水平距離為0.32m，從此時刻開始計時．①假設(shè)波速大小為2m/s，那么至少間隔多長時間重復(fù)出現(xiàn)波形圖？②假設(shè)質(zhì)點P經(jīng)0.8s第一次到達正向最大位移，求波速大?。奂僭O(shè)質(zhì)點P經(jīng)0.4s到達平衡位置，求波速大?。馕觯?1)全息照片用激光來拍攝，利用了激光與物光的相干性高的特點，A正確；通過手指間的縫隙觀察日光燈，可看到彩色條紋，這是光的衍射現(xiàn)象，B錯誤；照相機鏡頭前加偏振片可以減小玻璃外表反射光的強度，從而使玻璃后的影像清晰，C正確；當觀察者向靜止的聲源運動時，接收到的聲波的頻率將高于聲源的頻率，故D錯誤；光從空氣射入玻璃中，其頻率f不變，又由n＝eq\f(c,v)得速度v變小，再由v＝λf得λ變小，故E正確．(2)①由圖可知，波長λ＝0.8m，根據(jù)題意，T＝eq\f(λ,v)代入數(shù)據(jù)解得周期T＝0.4s②波沿x軸正方向傳播，質(zhì)點P第一次到達正向最大位移時，波傳播了Δx＝0.32m－0.2m＝0.12m波速v＝eq\f(Δx,Δt)＝0.15m/s③波沿x軸正方向傳播，質(zhì)點P第一次到達平衡位置時，波傳播了Δx＝0.32m，由周期性可知波0.4s內(nèi)傳播的可能距離xn＝(0.32＋eq\f(0.8,2)n)m(n＝0,1,2，…)波速v＝(0.8＋n)m/s(n＝0,1,2，…)答案：(1)ACE(2)①0.4s②0.15m/s③v＝(0.8＋n)m/s(n＝0,1,2，…)2．(1)(5分)(多項選擇)2015年12月30日在新疆阿克陶縣發(fā)生3.3級地震，震源深度7km.如果該地震中的簡諧橫波在地球中勻速傳播的速度大小為4km/s，如下圖，波沿x軸正方向傳播，某時刻剛好傳到N處，那么()A．從波源開始振動到波源遷移到地面需要1.75s時間B．波的周期為0.015sC．從波傳到N處開始計時，經(jīng)過t＝0.03s位于x＝240m處的質(zhì)點加速度最小D．圖示時刻，波的圖象上M點的速度沿y軸負方向，經(jīng)過一段極短時間動能減小E．圖示時刻，波的圖象上除M點外與M點勢能相等的質(zhì)點有7個(2)(10分)某探究小組的同學(xué)利用直角三棱鏡做光學(xué)實驗，直角三棱鏡的截面如下圖，棱鏡的折射率為eq\r(2)，α＝30°，BC邊長度為a.P為垂直于直線BCO的光屏．現(xiàn)有一寬度等于AB邊長度的平行單色光束垂直射向AB面，sin75°＝eq\f(\r(2),4)＋eq\f(\r(6),4)，cos75°＝eq\f(\r(6),4)－eq\f(\r(2),4).求：①光線從AC面射出時的折射角；②在光屏P上被折射光線照亮的光帶的寬度．解析：(1)波上質(zhì)點并不隨波遷移，選項A錯誤；由題意可知該波的周期為T＝eq\f(60m,4km/s)＝0.015s，從波傳到x＝120m處開始計時，經(jīng)過t＝0.03s，波剛好傳到x＝240m處，位于x＝240m處的質(zhì)點在平衡位置，加速度最小，選項B、C正確；由“上下坡〞法可得，題圖所示時刻，M點的速度沿y軸負方向，正在向平衡位置運動，速度增大，那么動能增大，選項D錯誤；由簡諧運動的對稱性可得除M點外與M點勢能相等的質(zhì)點有7個，選項E正確．(2)①光線在AB面上折射前方向不變，射到AC面上的入射角i＝30°如圖甲所示，折射角為r，根據(jù)折射定律有eq\r(2)sin30°＝sinr得r＝45°②如圖乙所示，可畫出折射光線在光屏上的光帶寬度等于CE∠EAC＝45°，∠ECA＝30°，AC＝2在△AEC中，根據(jù)正弦定理有eq\f(CE,sin45°)＝eq\f(AC,sin105°)解得CE＝(2eq\r(3)－2)a答案：(1)BCE(2)①45°②(2eq\r(3)－2)a3．(1)(5分)如圖甲所示，在光滑的斜面上有一滑塊，一勁度系數(shù)為k的輕彈簧上端與滑塊相鄰，下端與斜面上的固定擋板連接，在彈簧與擋板間有一力傳感器(壓力顯示為正值，拉力顯示為負值)，能將各時刻彈簧中的彈力數(shù)據(jù)實時傳送到計算機，經(jīng)計算機處理后在屏幕上顯示出F－t圖象，現(xiàn)用力將滑塊沿斜面壓下一段距離，放手后滑塊將在光滑斜面上做簡諧運動，此時計算機屏幕上顯示出如圖乙所示的圖象．①滑塊做簡諧運動的回復(fù)力是由________________提供的；②由圖乙所示的F－t圖象可知，滑塊做簡諧運動的周期為________s；③結(jié)合F－t圖象的數(shù)據(jù)和題目中條件可知，滑塊做簡諧運動的振幅為________．(2)(10分)一賽艇停在平靜的水面上，賽艇前端有一標記P離水面的高度為h1＝0.6m，尾部下端Q略高于水面，賽艇正前方離賽艇前端s1＝0.8m處有一浮標，如下圖，一潛水員在浮標前方s2＝3.0m處下潛到深度為h2時，看到標記剛好被浮標擋住，此處看不到船尾端Q；繼續(xù)下潛Δh＝2.0m，恰好能看見Q、eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(水的折射率n＝\f(4,3)))，求：①深度h2②賽艇的長度l(可用根式表示)解析：(1)對滑塊進行受力分析，回復(fù)力指物塊所受力的合力；由F－t圖象分析滑塊的周期；根據(jù)胡克定律求出彈簧的伸長量和壓縮量，中間位置為平衡位置，從而可以求出振幅．①對滑塊進行受力分析，滑塊的合力為：彈簧的彈力和重力沿斜面的分力的合力，合力提供回復(fù)力；②由圖可以看出周期為0.4s；③根據(jù)胡克定律：F1＝kx，F(xiàn)2＝kx′振幅d＝eq\f(x＋x′,2)＝eq\f(F1＋F2,2k)(2)解決光學(xué)問題的關(guān)鍵要掌握全反射的條件、折射定律n＝eq\f(sini,sinr)、臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)、光速公式v＝eq\f(c,n)，運用幾何知識結(jié)合解決這類問題．①設(shè)過P點光線，恰好被浮標擋住時，入射角、折射角分別為：α、β那么：sinα＝eq\f(s1,\r(s\o\al(2,1)＋h\o\al(2,1)))，sinβ＝eq\f(s2,\r(s\o\al(2,2)＋h\o\al(2,2)))，n＝eq\f(sinα,sinβ)，由①②③得：h2＝4m②潛水員和Q點連線與法線之間的夾角剛好為臨界角C，那么：sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(3,4)cotC＝eq\f(h2＋Δh,s1＋s2＋l)由④⑤得：l＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(24\r(7),7)－3.8))m答案：(1)①彈簧的彈力和重力沿斜面的分力的合力②0.4③eq\f(F1＋F2,2k)(2)①h2＝4m②l＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(24\r(7),7)－3.8))m4．(1)(5分)(多項選擇)如下圖，實線表示兩個相干波源S1、S2發(fā)出的波的波峰位置，設(shè)波的周期為T1，波長為λ，波的傳播速度為v，以下說法正確的選項是________．A．圖中的a點為振動減弱點的位置B．圖中的b點為振動加強點的位置C．波源S1的波經(jīng)過干預(yù)之后波的性質(zhì)完全改變D．v＝λTE．從圖中時刻開始，波源S1的波峰傳播到a、b位置的最短時間均為eq\f(T,2)(2)(10分)某同學(xué)做“測定玻璃的折射率〞實驗時，用他測得的多組入射角i與折射角r作出sini－sinr的圖象，如圖甲所示．①求該玻璃的折射率n；②他再取用該種玻璃制成的直角三棱鏡，入射光的方向垂直于斜邊，如圖乙所示；那么角θ在什么范圍內(nèi)，入射光經(jīng)過兩次全反射又從斜邊射出．解析：(1)由圖可知，a質(zhì)點是波峰與波谷相遇，為振動減弱點的位置，A正確；b點到兩波源的距離相等，是波峰與波峰相遇處、波谷與波谷相遇處，為振動加強點的位置，B正確；波源S1的波經(jīng)過干預(yù)之后波的性質(zhì)不變，C錯誤；v＝eq\f(λ,T)，D錯誤；波在同一均勻介質(zhì)中是勻速傳播的，從圖中時刻，波源S1的波峰到a、b平衡位置的距離都是半個波長，所以波源S1的波峰傳播到a、b位置的最短時間均為eq\f(T,2)，E正確．(2)①由圖甲可計算出該玻璃的折射率為n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(1,0.5)＝2.②光的傳播方向如下圖，欲使入射光在上側(cè)直角邊發(fā)生全反射，須sinθ＞sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,2)解得：θ＞30°又當光線行進至右側(cè)直角邊時，入射角為90°－θ，欲使入射光在該邊發(fā)生全反射，須sin(90°－θ)＞sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,2).解得：θ＜60°所以θ的范圍為：30°＜θ＜60°答案：(1)ABE(2)①n＝2②30°＜θ＜60°5．(1)(5分)(多項選擇)一列簡諧橫波沿x軸傳播．圖中(甲)圖是t＝0時刻的波形，且x＝4.0m處質(zhì)點剛好起振．(乙)圖是x＝4.0m處質(zhì)點經(jīng)t＝1.0s后的位移時間圖象．以下說法中不正確的選項是()A．該波6.0m處的質(zhì)點，第一次到達波峰的時間為3.0sB．該波6.0m處的質(zhì)點，第一次到達波谷的時間為6.0sC．該波上的E、F兩質(zhì)點同時到達波峰位置和平衡位置D．該波沿x軸負方向傳播E．該波x＝1.0m處的質(zhì)點從圖示時刻起歷時3.0s通過6.0cm的路程(2)(10分)如下圖，在MN的下方足夠大的空間是玻璃介質(zhì)，其折射率n＝eq\r(3)，玻璃介質(zhì)的上邊界MN是屏幕．玻璃中有一個正三角形空氣泡，其邊長l＝40cm，頂點與屏幕接觸于C點，底邊AB與屏幕平行．一束激光a垂直于AB邊射向AC邊的中點O，結(jié)果在屏幕MN上出現(xiàn)兩個光斑.①求兩個光斑之間的距離L.②假設(shè)任意兩束相同的激光同時垂直于AB邊向上射入空氣泡，求屏幕上相距最遠的兩個光斑之間的距離．解析：(1)由圖甲可知λ＝4m，由x＝4.0m處質(zhì)點1s后位于最大位移處可知波的周期T＝0.4s，v＝eq\f(λ,T)＝10m/s，那么波2s后到達6.0m處，該質(zhì)點再經(jīng)過1s到達波峰，A正確；6.0m處的質(zhì)點從波峰到波谷的時間為2s，即第一次到達波谷的時間為5s，B錯誤；質(zhì)點從平衡位置到最大位移的過程中速度一直減小，所以質(zhì)點E回到平衡位置的時間大于F點到最大位移處的時間，C錯誤；根據(jù)t＝0時刻x＝4.0m處質(zhì)點剛好起振，證明波向右傳播，D錯誤；該波x＝1.0m處的質(zhì)點從圖示時刻起歷時3.0s通過6.0cm的路程，E正確．(2)①畫出光路圖如圖甲所示．在界面AC，入射角i＝60°，由折射定律eq\f(sini,sinr)＝n解得折射角r＝30°由光的反射定律得反射角θ＝60°由幾何關(guān)系得，△ODC是邊長為eq\f(1,2)l的正三角形，△OEC為等腰三角形，且CE＝OC＝eq\f(l,2)那么兩個光斑之間的距離L＝DC＋CE＝40cm.②作出入射點在A、B的光線的光路圖，如圖乙所示，由圖可得屏幕上相距最遠的兩個光斑之間的距離PQ＝2l＝80cm答案：(1)BCD(2)①40cm②80cm6．(1)(5分)如下圖，含有a、b兩種單色光的一細光束，沿半徑方向從真空射入橫截面為半圓形的透明介質(zhì)中．a(chǎn)、b兩種單色光從介質(zhì)中射出時方向如下圖．那么a、b兩種單色光在介質(zhì)中的折射率n1∶n2＝________，兩種單色光在介質(zhì)中的速度v1∶v2＝________.(2)(10分)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t＝0時刻的波形如下圖，P質(zhì)點此時的位移為10cm，振幅為20cm.P質(zhì)點再經(jīng)過eq\f(1,15)s第一次到達波峰，求：①P質(zhì)點的位移y與時間t的函數(shù)關(guān)系；②該簡諧橫波的波速．解析：(1)設(shè)入射角為i，根據(jù)折射定律得n1＝eq\f(sin60°,sini)n2＝eq\f(sin45°,sini)那么eq\f(n1,n2)＝eq\f(sin60°,sin45°)＝eq\f(\r(6),2)；由v＝eq\f(c,n)得兩種單色光在介質(zhì)中的速度v1∶v2＝2∶eq\r(6)(2)①P質(zhì)點的位移y