新高考人教物理一輪作業(yè)章末檢測卷（十四）機械振動與機械波光電磁波與相對論

章末檢測卷(十四)機械振動與機械波光電磁波與相對論(滿分：100分時間：60分鐘)一、選擇題(共8小題，每小題6分，共48分。1～5題只有一個選項正確，6～8題有多個選項正確，全選對得6分，選對但不全得3分)1．(2021·湖北邯鄲高三檢測)隨著通信技術的更新?lián)Q代，無線通信使用的電磁波頻率更高，頻率資源更豐富，在相同時間內能夠傳輸?shù)男畔⒘扛?。?代移動通信技術(簡稱5G)意味著更快的網(wǎng)速和更大的網(wǎng)絡容載能力，“4G改變生活，5G改變社會”。與4G相比，5G使用的電磁波()A．光子能量更大 B．衍射更明顯C．在介質中傳播速度更大 D．波長更長解析：因為5G使用的電磁波頻率比4G高，根據(jù)E＝hν可知5G使用的電磁波比4G光子能量更大，故A正確；發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物(或孔)的尺寸跟波長相差不多，甚至比波長還小，因5G使用的電磁波頻率更高，即波長更短，衍射更不明顯，故B錯誤；光在介質中的傳播速度為v＝eq\f(c,n)，5G的頻率比4G高，而頻率越大折射率越大，光在介質中的傳播速度越小，故C錯誤；因5G使用的電磁波頻率更高，根據(jù)ν＝eq\f(c,λ)可知波長更短，故D錯誤。答案：A2．下列說法中正確的是()A．把調準的擺鐘，由北京移至赤道，這個鐘將變慢，若要重新調準，應增加擺長B．振動的頻率越高，則波傳播一個波長的距離所用的時間越長C．1905年愛因斯坦提出的狹義相對論是以相對性原理和光速不變原理這兩條基本假設為前提的D．照相機的鏡頭涂有一層增透膜，其厚度應為入射光在真空中波長的eq\f(1,4)解析：調準的擺鐘，由北京移至赤道，由于重力加速度變小，根據(jù)單擺的周期公式：T＝2πeq\r(\f(l,g))，這個鐘的周期增大，鐘將變慢，若要重新調準，應減小擺長，故A錯誤；波傳播一個波長的距離所用的時間為一個周期，振動的頻率越高，周期越短，所用時間越短，故B錯誤；1905年愛因斯坦提出的狹義相對論是以相對性原理和光速不變原理這兩條基本假設為前提的，故C正確；當增透膜的厚度為入射光在增透膜中波長的eq\f(1,4)時，從增透膜前后表面的反射光相互抵消，從而減少了反射，增加了透射，故D錯誤。答案：C3．(2021·河北省保定市高三檢測)關于彈簧振子做簡諧運動，下列說法正確的是()A．在某一時刻，它的速度與回復力的方向相同，與位移的方向相反B．在某一時刻，它的速度、位移和加速度的方向都相同C．在某一段時間內，它的回復力的大小增大，動能也增大D．在某一段時間內，它的勢能減小，加速度增大解析：回復力與位移方向總是相反，在某一時刻，它的速度與回復力的方向相同，與位移的方向相反，故A正確，B錯誤；做簡諧運動的彈簧振子，靠近平衡位置時，回復力減小，而速度增大，動能增大，離開平衡位置時，回復力增大，速度減小，動能減小，故C錯誤；某一段時間內，它的勢能減小，向平衡位置靠近，加速度減小，故D錯誤。答案：A4．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，下列說法正確的是()A．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光的遏止電壓低解析：由圖可知，復色光通過三棱鏡后分成兩束，棱鏡對b光的折射率大于對a光的折射率，a光的頻率小于b光，故a光的波長大于b光，B錯誤；由幾何關系可知，光線射入三棱鏡的折射角r與射出三棱鏡的入射角r′之和為60°，只增大入射角i，則r增大，r′減小，故a、b光都不會消失，A錯誤；光在玻璃表面反射時，反射光和折射光都是偏振光，C錯誤；由于b光的頻率大于a光的頻率，若a、b光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應，則a光照射時光電子的最大初動能小，則a光的遏止電壓低，D正確。答案：D5．一列波沿x軸方向傳播，某一時刻的波形如圖所示。質點A與坐標原點O的水平距離為0.6m，波長λ＝1.6m，此時質點A沿y軸正方向振動，經過0.1s第一次到達波峰處，則下列說法正確的是()A．這列波沿x軸負方向傳播B．這列波的周期T＝0.8sC．波速v＝14m/sD．從圖示時刻開始，質點A經過Δt＝1.6s運動的路程為0.4m解析：質點A由平衡位置向正的最大位移處運動，由平移法可知，波沿x軸正方向傳播，選項A錯誤；由題圖波動圖象可知，波長λ＝1.6m，O點到左側的波峰的距離為半個波長，等于0.8m，則0.8m－0.6m＝vt，t＝0.1s，解得波速v＝2m/s，波動周期T＝eq\f(λ,v)＝0.8s，選項B正確，C錯誤；由于Δt＝1.6s＝2T，則經過Δt＝1.6s質點A運動的路程為8A，由波動圖象可知，該波的振幅為A＝10cm＝0.10m，所以A運動的路程：s＝8A＝8×0.10m＝0.8m，選項D錯誤。答案：B6．(2021·山東德州實驗高中高三調研)a、b兩束色光，分別沿半徑方向射向圓柱形的玻璃磚，其出射光線都是由圓心O沿OP方向射出，如圖所示，則下列說法中正確的是()A．b光在介質中的折射率比a光小B．若用a光做單縫衍射實驗，要比用b光時中央條紋更寬C．若a、b兩束色光都發(fā)生了全反射，則b光的臨界角小D．a光在玻璃中的速度較小解析：由圖可知光從底面射出時，折射角相同，而a光的入射角大于b光的入射角，由折射定律可知，a的折射率小于b的折射率，故A錯誤；因折射率越大，光的頻率越大，所以a光的頻率小于b光的頻率，a的波長大于b光的波長，則a光的波動性強，若用a光做單縫衍射實驗，要比用b時中央條紋更寬，故B正確；由sinC＝eq\f(1,n)可知，a光的臨界角要大于b光的臨界角，故C正確；由v＝eq\f(c,n)分析可知，折射率越大，則光在玻璃中傳播速度越小，所以a光在玻璃中的速度較大，故D錯誤。答案：BC7．(2021·江蘇南京六校聯(lián)合體高三調研)如圖所示，真空中一半徑為R、質量分布均勻的玻璃球，頻率一定的細激光束在真空中沿直線AB傳播，于玻璃球表面的B點經折射進入玻璃球，并在玻璃表面的D點又以折射進入真空中，已知∠BOD＝120°，玻璃球對該激光束的折射率為eq\r(3)，光在真空中的傳播速度為c。則下列說法正確的是()A．激光束在B點的入射角為60°B．激光束在玻璃球中穿越的時間為eq\f(2R,c)C．改變入射角，光線能在射出玻璃球的表面時會發(fā)生全反射D．改變入射角，光線能在射出玻璃球的表面時不可能發(fā)生全反射解析：由幾何知識得激光束在B點折射角為r＝30°，由折射定律n＝eq\f(sinα,sinr)，代入數(shù)據(jù)解得sinα＝eq\f(\r(3),2)，即α＝60°，故A正確；由幾何知識得激光束在玻璃球中穿越的距離為L＝BD＝2Rsin60°＝eq\r(3)R，激光束在玻璃球中傳播的速度為v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(3),3)c，則此激光束在玻璃中穿越的時間為t＝eq\f(L,v)＝eq\f(3R,c)，故B錯誤；激光束從B點進入玻璃球時，無論怎樣改變入射角，在D點的入射角等于B點的折射角，根據(jù)光路可逆性原理可知，光束不可能在D點發(fā)生全反射，一定能從D點折射射出玻璃球，故C錯誤，D正確。答案：AD8．(2021·浙江高三選考科目9月聯(lián)考)圖甲為一波源的共振曲線，圖乙表示該波源在共振狀態(tài)下的振動形式沿x軸正方向傳播過程中形成的機械波在t＝0時刻的波形曲線，P是平衡位置在x＝1.0m處的質點，Q是平衡位置在x＝4.0m處的質點，則下列說法正確的是()A．圖甲中，若驅動力周期變大，共振曲線的峰值將向頻率f小的方向移動B．在t＝2.5s時，質點P的加速度方向與y軸正方向相同C．質點Q的振動方程為y＝10sinπt(cm)D．從t＝1s到t＝2.5s，質點P通過的路程為30cm解析：當驅動力頻率等于物體的固有頻率時產生共振，振幅最大，驅動力周期變大時，物體的固有頻率不變，則振動曲線的峰值不變，故A錯誤；由圖乙可得波長λ＝8m，由圖甲可得周期T＝2s，故波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(8,2)m/s＝4m/s，根據(jù)波向右傳播可得t＝0s時，質點P的位移為正，正向下運動，故經過t＝2.5s＝1eq\f(1,4)T，質點P通過的路程大于5A＝50cm，且t＝2.5s時，質點P的位移為負，遠離平衡位置向下運動，故加速度方向向上，與y軸正方向相同，故B正確；設Q質點的振動方程為y＝Asin(eq\f(2π,T)t＋φ0)，t＝0s時Q位于平衡位置并向上運動，故φ0＝0，分別代入數(shù)據(jù)可得y＝10sinπt(cm)，故C正確；從t＝1s到t＝2.5s，即經過1.5s＝eq\f(3,4)T，質點P通過的路程大于3A＝30cm，故D錯誤。答案：BC二、非選擇題(共5小題，52分)9．(8分)(2021·湖南岳陽高三檢測)某同學在做“用雙縫干涉測光的波長”實驗時，第一次分劃板中心刻度線對齊A條紋中心時(如圖甲)，游標卡尺的示數(shù)如圖丙所示，第二次分劃板中心刻度線對齊B條紋中心線時(如圖乙)，游標卡尺的示數(shù)如圖丁所示，A與B間有3條亮條紋，已知雙縫間距為0.5mm，從雙縫到屏的距離為1m，則圖丙中游標卡尺的示數(shù)為________mm。圖丁中游標卡尺的示數(shù)為________mm。實驗時測量多條干涉條紋寬度的目的是____________，所測光波的波長為________m。解析：圖丙讀數(shù)為11mm＋6×0.1mm＝11.6mm，圖丁讀數(shù)為16mm＋6×0.1mm＝16.6mm，實驗時測量多條干涉條紋寬度的目的是減小測量的偶然誤差：Δx＝eq\f(xB－xA,4)＝1.25mm，根據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ，求得λ＝eq\f(dΔx,l)＝×10－7m。答案：減小誤差×10－710．(10分)(2021·山東濟寧質檢)某實驗小組利用如圖1所示的裝置測量當?shù)氐闹亓铀俣取?1)為了使測量誤差盡量小，下列說法中正確的是________。A．組裝單擺須選用密度和直徑都較小的擺球B．組裝單擺須選用輕且不易伸長的細線C．實驗時須使擺球在同一豎直面內擺動D．為了使單擺的周期大一些，應使擺線相距平衡位置有較大的角度(2)該實驗小組用20分度的游標卡尺測量小球的直徑。某次測量的示數(shù)如圖2所示，讀出小球直徑為d＝________cm。(3)該同學用米尺測出懸線的長度為Lcm，讓小球在豎直平面內擺動。當小球經過最低點時開始計時，并計數(shù)為0，此后小球每經過最低點一次，依次計數(shù)為1、2、3…。當數(shù)到40時，停止計時，測得時間為ts。改變懸線長度，多次測量，利用計算機作出了t2L圖線如圖3所示。根據(jù)圖3可以得出當?shù)氐闹亓铀俣萭＝________m/s2。(取π2＝，結果保留3位有效數(shù)字)解析：(1)為了使測量誤差盡量小，組裝單擺須選用密度較大、直徑較小的擺球，選項A錯誤；組裝單擺須選用輕且不易伸長的細線，選項B正確；實驗時須使擺球在同一豎直面內擺動，選項C正確；根據(jù)單擺運動的等時性，單擺的周期只與擺長有關，與擺角無關，單擺只有在擺角小于5°時，單擺的運動才可以看作簡諧運動，選項D錯誤。(2)根據(jù)游標卡尺讀數(shù)規(guī)則，讀出小球直徑為d＝8mm＋2×0.05mm＝0.810cm(3)當數(shù)到40時，停止計時，測得時間為t，則t＝20T，解得T＝eq\f(t,20)。由單擺周期公式，T＝2πeq\r(\f(L＋\f(d,2),g))，得t2＝eq\f(1600π2,g)(L＋eq\f(d,2))。t2L圖線的斜率k＝eq\f(1600π2,g)＝，解得g≈980cm/s2＝9.80m/s2。答案：(1)BC11．(10分)(2021·適應性測試廣東卷)如圖所示，救生員坐在泳池旁邊凳子上，其眼睛到地面的高度h0為1.2m，到池邊的水平距離L為1.6m，池深H為1.6m，池底有一盲區(qū)。設池水的折射率為eq\f(4,3)。當池中注水深度h為1.2m和1.6m時，池底盲區(qū)的寬度分別是多少？解析：當池中注水深度h為1.2m，光路圖如圖所示，根據(jù)幾何關系知sini＝eq\,2＋2))＝eq\f(4,5)即i＝53°根據(jù)折射率可求得sinr＝eq\f(sini,n)＝eq\f(3,5)即r＝37°根據(jù)幾何關系可知盲區(qū)寬度為s＝－1.2)tan53°＋×tan37°＝1.43m當池中注水深度h為1.6m時，同理可得s′＝×tan37°＝1.2m。答案：1.43m1.2m12．(12分)(2021·山東濱州高三模擬)兩列沿同一繩持續(xù)獨立傳播的簡諧橫波，如圖所示為t＝0時刻這兩列橫波在0～12m區(qū)域的波形圖，兩列簡諧橫波的振幅都是20cm。實線波的頻率為2Hz，沿x軸正方向傳播，虛線波沿x軸負方向傳播。求：(1)波的傳播速度大??；(2)從t＝0時刻開始橫坐標4m～8m之間的某質點出現(xiàn)位移是40cm的最短時間(結果保留2位有效數(shù)字)。解析：(1)實線波的波長為λ1＝4m，實線波的頻率為f1＝2Hz，則波的傳播速度大小為v＝λ1f1＝4×2m/s＝8m/s。(2)由圖可以看出，實線波t＝0時刻橫坐標4m～8m之間的x1＝5m處的質點，虛線波x2＝7.5m處的質點位移均為20cm