高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 機(jī)械振動與機(jī)械波 光 電磁波與相對論單元綜合檢測試題

第十三章機(jī)械振動與機(jī)械波光電磁波與相對論1.(12分)(1)一列簡諧波在t=0.8s時的圖象如圖甲所示,其x=0處質(zhì)點的振動圖象如圖乙所示,由圖象可知下列說法正確的是BCE。(6分)

A.波沿x軸正方向傳播B.波沿x軸負(fù)方向傳播C.波速為5D.t=10s,x=4mE.t=10s,x=4m(2)如圖所示,一平行的復(fù)色光束,由空氣斜射入厚度為h的兩面平行的玻璃板上表面,光束入射角為60°,折射角連續(xù)分布在30°至50°之間,光在空氣中的速度為c。求:①光束中最先通過玻璃板的色光所用時間;(4分)②玻璃板對這種色光的折射率。(2分)【解析】(1)由振動圖象知,x=0處的質(zhì)點在t=0.8s向下振動,根據(jù)波的產(chǎn)生與傳播特點可知,波向x軸的負(fù)方向傳播,A項錯誤,B項正確;又由題圖得波長λ=8m,周期T=1.6s,則波速v=T,x=4m處的質(zhì)點到達(dá)負(fù)的最大位移處,即y=-0.05(2)①設(shè)某色光的折射角為θ,折射率為n,則n=光在玻璃中的速度v=t=解得t=當(dāng)θ=45°時,通過玻璃板的時間最小tmin=②玻璃板對這種色光的折射率n=2.(12分)(1)做單擺實驗時,某同學(xué)在處理數(shù)據(jù)的步驟中,L為擺長,以為縱坐標(biāo),以周期T為橫坐標(biāo),作出如圖所示的圖象,已知該圖線的斜率為k=0.500,則重力加速度為9.86m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字,π=3.14)。(6(2)如圖所示,一束平行的光由真空垂直射向半圓形玻璃磚左側(cè)面,該玻璃對光的折射率為,半圓形玻璃磚的半徑為R,光在真空中的傳播速度為c。①求光在玻璃磚中的傳播速度;(3分)②為使射向半圓形玻璃磚左側(cè)面的光不能從右側(cè)的圓弧面射出,可在右側(cè)的圓弧面貼上不透明的遮光紙。試求遮光紙的長度。(3分)【解析】(1)由單擺的周期公式知T=2π,將k=0.500代入知g=9.86m/s(2)①由折射率公式n=得光在玻璃磚中的傳播速度為v=c②設(shè)光射到P點處恰好發(fā)生全反射(反射光線未畫出),如圖所示,設(shè)臨界角為C,則sinC=,得C=60°在P點與Q點(圖中未畫出,Q點與P點關(guān)于O點對稱)之間有光射出,故遮光紙的長度就是PQ之間的弧長L=R×3.(12分)(1)如圖所示,一個質(zhì)點在平衡位置O點附近做簡諧運(yùn)動,若從質(zhì)點通過O點開始計時,經(jīng)過1s質(zhì)點第一次經(jīng)過M點,再繼續(xù)運(yùn)動,又經(jīng)過s質(zhì)點第二次經(jīng)過M點,則質(zhì)點的振動周期為可能為

s或

s。(6分)

(2)如圖所示是一透明的折射率為n=的圓柱體,其半徑R=20cm,O點為圓心,AB為其中的一直徑。今有一束平行光沿平行于AB方向射向圓柱體,已知真空中光速為c=3.0×10①求光在圓柱體中的傳播速度;(2分)②假如在該平行光中有一光線經(jīng)圓柱體折射后剛好到達(dá)B點,則該光線在圓柱體中的傳播時間為多少。(4分)【解析】(1)如圖,設(shè)a、b為振動過程中的最大位移處,若質(zhì)點從O點向右到達(dá)M點所用時間為1s,從M點經(jīng)b點回到M點所用時間為s。(2)①v=×108②假設(shè)沿PC的光線折射后經(jīng)過B點,光路圖如圖所示。假設(shè)入射角為α,折射角為β,則由折射定律有n=由幾何關(guān)系有α=2β解得α=60°,β=30°則BC=2Rcosβ=m所以t==2×10-9s4.(12分)(1)如圖所示為雙縫干涉實驗裝置,使用波長為600nm的橙光照射,在光屏中心P點呈現(xiàn)亮條紋,在P點上方的P1點到S1、S2的路程差恰為λ?，F(xiàn)改用波長為400nm的紫光照射,則P點處為亮條紋,P1點處為暗條紋。(6分)

(2)如圖所示是一列簡諧橫波在某時刻的波動圖象,從該時刻開始,此波中d質(zhì)點第一次到達(dá)波谷的時間比e質(zhì)點第一次到達(dá)波谷的時間早0.10s。若b質(zhì)點的平衡位置為x=m,求至少經(jīng)過多長時間b質(zhì)點經(jīng)過平衡位置且向下運(yùn)動以及b質(zhì)點在這段時間內(nèi)經(jīng)過的路程。(6分)【解析】(1)P點到S1、S2的路程差為0,所以P點處為亮紋,而P1點到S1、S2的路程差為600nm,λ'=400nmΔx=600nm=λ',則P1點處為暗條紋。(2)d比e早到達(dá)波谷,則該時刻質(zhì)點d向下振動,根據(jù)波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的關(guān)系,可知此波沿x軸正方向傳播。依題意知λ=4m,Δt=0.10s=T,則T=0.4可得v==10所求時間等于-1m處的質(zhì)點振動狀態(tài)傳播到b質(zhì)點所用的時間t=s由題意可知b質(zhì)點的縱坐標(biāo)為-cm則這段時間通過的路程s=2A+cm=12.55.(12分)(1)下列各項說法錯誤的是ABE。(6分)

A.檢查光學(xué)平面的平整程度利用了光的偏振現(xiàn)象B.在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像利用了光的色散現(xiàn)象C.遙控器發(fā)出的紅外線波長比醫(yī)院“CT”中的X射線波長要大D.光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象E.用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的衍射現(xiàn)象(2)機(jī)械橫波某時刻的波形圖如圖所示,波沿x軸正方向傳播,質(zhì)點P的橫坐標(biāo)x=0.32①若經(jīng)過時間0.4s第一次出現(xiàn)相同波形圖,求波速;(3分)②若P點經(jīng)0.4s第一次達(dá)到正向最大位移,求波速。(3分)【解析】(1)用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度利用了光的干涉現(xiàn)象,A項錯誤;在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像利用了光的全反射現(xiàn)象,B項錯誤;遙控器發(fā)出的紅外線波長比醫(yī)院“CT”中的X射線波長要大,C項正確;光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象,D項正確;用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的色散現(xiàn)象,E項錯誤。(2)①依題意,周期T=0.4s波速v=m/s=2②波沿x軸正方向傳播,Δx=0.32mP點經(jīng)0.4s恰好第一次達(dá)到正向最大位移波速v=m/s=0.36.(12分)(1)如圖所示,a、b為兩束不同頻率的單色光,以45°的入射角射到玻璃磚的上表面,直線OO'與玻璃磚垂直且與其上表面交于N點,入射點A、B到N點的距離相等,經(jīng)玻璃磚上表面折射后兩束光相交于圖中的P點。下列說法正確的是BCE。(6分)

A.在真空中,a光的傳播速度大于b光的傳播速度B.在玻璃中,a光的傳播速度大于b光的傳播速度C.玻璃對a光的折射率小于玻璃對b光的折射率D.同時增大入射角,則b光在下表面先發(fā)生全反射E.通過玻璃磚后a、b光均沿原來的方向傳播(2)如圖所示,實線為一簡諧波該時刻的波形圖,虛線是該波經(jīng)0.2s后的波形圖。①若波向左傳播,指出此時刻P點的振動方向并求出經(jīng)0.2s后波傳播的距離;(2分)②若波向右傳播,求它的最大周期;(2分)③若波速是35m/s,求波的傳播方向。(2【解析】(1)光在真空中傳播速度均相等,A項錯誤;由圖知,b光偏折的較大,所以b光的折射率較大、傳播速度較小,B、C項正確;由折射定律可知,a、b光在下表面入射角均小于臨界角,a、b光均能在下表面射出去,不能發(fā)生全反射,D項錯誤;光線通過平行玻璃磚后傳播方向不會改變,而只發(fā)生側(cè)移,故E項正確。(2)①若波向左傳播,在圖中實線波形圖對應(yīng)的時刻P點向上振動由圖可知經(jīng)0.2s后波傳播的距離為x=(3+4n)m(n=0,1,2…)②若波向右傳播,則實線波形圖到虛線波形圖所經(jīng)過的時間t=+nT(n=0,1,2…)當(dāng)n=0時周期有最大值Tmax=4t=0.8s③若波速為35m/s,則0.2s內(nèi)波傳播的距離為而λ=4m,故x=1λ7.(14分)(1)下列說法中正確的是BCE。(6分)

A.做簡諧運(yùn)動的質(zhì)點,其振動能量與振幅無關(guān)B.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C.真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的,與光源和觀察者的運(yùn)動無關(guān)D.在“用單擺測定重力加速度”的實驗中,為使實驗結(jié)果較為準(zhǔn)確,應(yīng)選用10E.各種電磁波在真空中的傳播速度與光速一樣,為3.0×108(2)某實心玻璃管的截面圖如圖所示,玻璃管的長為L=40cm,寬為d=4cm,玻璃的折射率為n=。若光從玻璃管的左端正中心射入,【解析】(1)做簡諧運(yùn)動的質(zhì)點,其振動能量與振幅有關(guān),A項錯誤;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項正確;根據(jù)相對性原理,真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的,與光源和觀察者的運(yùn)動無關(guān),C項正確;在“用單擺測定重力加速度”的實驗中,為使實驗結(jié)果較為準(zhǔn)確,應(yīng)選用約100cm長的細(xì)線和小鐵球,D項錯誤;各種電磁波在真空中的傳播速度與光速一樣,為3.0×10(2)根據(jù)題意分析可知,光在端面的入射角越大,折射角越大,光在玻璃管中反射的次數(shù)越多。端面的最大折射角對應(yīng)于側(cè)面的最小入射角,側(cè)面入射角至少為臨界角才可能發(fā)生全反射,即側(cè)面入射角等于臨界角時,對應(yīng)的端面折射角最大,此時光在側(cè)面發(fā)生全反射的次數(shù)最多。光在管側(cè)發(fā)生全反射,臨界角C滿足sinC=,即C=60°則發(fā)生第一次反射前,光沿玻璃管中心前進(jìn)的距離為s1=cm第二次反射.光沿玻璃管中心前進(jìn)的距離為s2=dtanC=4此后每次反射光沿玻璃管中心前進(jìn)的距離都為s2,因而光最多可以在管中反射的次數(shù)為N=+1聯(lián)立求解取整數(shù)得N=68.(14分)(1)如圖所示,一細(xì)束白光由空氣斜射到橫截面為矩形的玻璃磚abdc的ab邊上(入射光的延長線沿Od方向),則關(guān)于入射光和折射光說法正確的是ADE。(6分)

A.不可能在ab界面發(fā)生全反射B.可能射到bd面,并在bd界面發(fā)生全反射C.一定能到達(dá)cd面,并可能在cd界面發(fā)生全反射D.一定能到達(dá)cd面并從cd射出,射出的各種色光一定互相平行E.光進(jìn)入玻璃磚后的速度減小(2)如圖所示,實線和虛線分別是沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t=0和t'=0.06s時刻的波形圖。已知在t=0時刻,x=1.5m處的質(zhì)點向①判斷該波的傳播方向;(2分)②求該波的最小頻率;(3分)③若3T<t'<4T,求該波的波速。(3分)【解析】(1)根據(jù)全反射的條件(光由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)且入射角大于等于臨界角),入射光不可能在ab界面發(fā)生全反射,A項正確;入射光進(jìn)入玻璃磚后