高考物理二輪復習 專題七 第二講 振動和波動 光與電磁波、相對論課前自測診斷卷（含解析）-人教版高三物理試題

振動和波動光與電磁波、相對論1．(2018·南師附中模擬)(1)電磁波已廣泛運用于很多領域。下列關于電磁波的說法符合實際的是________。A．電磁波不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象B．常用的遙控器通過發(fā)出紫外線脈沖信號來遙控電視機C．根據(jù)多普勒效應可以判斷遙遠天體相對于地球的運動速度D．光在真空中運動的速度在不同慣性系中測得的數(shù)值可能不同(2)一豎直懸掛的彈簧振子，下端裝有一記錄筆，在豎直面內(nèi)放置有一記錄紙。當振子上下振動時，以速率v水平向左拉動記錄紙，記錄筆在紙上留下如圖所示的圖像。y1、y2、x0、2x0為紙上印跡的位置坐標。由此可知彈簧振子振動的周期T＝________，振幅A＝________。(3)一個半圓柱形玻璃磚，其橫截面是半徑為R的半圓，AB為半圓的直徑，O為圓心，如圖所示。玻璃的折射率為n＝eq\r(2)，一束平行光垂直射向玻璃磚的下表面，若光線到達上表面后，都能從該表面射出，則入射光束在AB上的最大寬度為多少？解析：(1)任何波都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，故A選項錯誤；常用的遙控器是通過發(fā)出紅外線脈沖信號來遙控電視機的，故B選項錯誤；根據(jù)多普勒效應可以判斷遙遠天體相對地球的運動速度，故C選項正確；由相對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，D選項錯誤。(2)記錄紙勻速運動，振子振動的周期等于記錄紙運動位移2x0所用的時間，則周期T＝eq\f(2x0,v)；根據(jù)圖像可知，振幅為A＝eq\f(y1－y2,2)。(3)在O點左側，設從E點射入的光線進入玻璃磚后在上表面的入射角恰好等于全反射的臨界角θ，則OE區(qū)域的入射光線經(jīng)上表面折射后都能從玻璃磚射出，如圖所示。由全反射條件有sinθ＝eq\f(1,n)，由幾何關系有OE＝Rsinθ，由對稱性可知，若光線都能從上表面射出，光束的寬度最大為l＝2OE聯(lián)立解得l＝eq\r(2)R。答案：(1)C(2)eq\f(2x0,v)eq\f(y1－y2,2)(3)eq\r(2)R2．(2018·南京、鹽城一模)(1)如圖所示的四種明暗相間條紋，是紅光、紫光分別通過同一個雙縫干涉儀形成的干涉圖樣和通過同一個單縫形成的衍射圖樣。圖中黑色部分代表亮紋，下列四幅圖中由紅光形成的圖樣是________。(2)如圖所示是A、B兩個簡諧運動的位移—時間圖像。質點A簡諧運動的位移隨時間變化的關系式是_____________________cm；質點B在1.0s內(nèi)通過的路程是________cm。(3)如圖所示，一束激光垂直于AB面照射到折射率n＝2的等腰透明介質上。光在真空中的傳播速度為c。求：①光在該介質中傳播的速度；②激光在該介質AC面上發(fā)生全反射，∠A的最小值。解析：(1)雙縫干涉的圖樣是明暗相間的條紋，所有條紋寬度相同且等間距，根據(jù)雙縫干涉條紋間距Δx＝eq\f(L,d)λ，由于紅光的波長較長，所以紅光的雙縫干涉條紋間距較大，故圖A為紅光的雙縫干涉圖樣；單縫衍射條紋是中間明亮且寬大，越向兩側寬度越小越暗的明暗相間的條紋，而波長越大，中央亮條紋越粗，由于紅光的波長較長，所以中央亮條紋較寬，故圖D為紅光的單縫衍射圖樣。(2)由圖像可知下列信息：質點A的振幅為A＝0.6cm，周期為T＝0.4s，質點A開始向下振動，所以位移隨時間變化的關系式x＝－0.6sineq\f(2π,T)t＝－0.6sin5πt(cm)；由圖像可知下列信息：質點B的振動周期為T′＝0.8s，振幅為A′＝0.3cm，所以B質點在t＝1.0s＝eq\f(5,4)T′內(nèi)振動的路程為eq\f(5,4)×4A′＝5A′＝1.5cm。(3)①根據(jù)折射率的決定式：n＝eq\f(c,v)可知，v＝eq\f(c,n)＝eq\f(c,2)。②當激光在介質AC面上剛發(fā)生全反射時，∠A有最小值，根據(jù)發(fā)生全反射的條件：sinα＝eq\f(1,n)，即sinα＝eq\f(1,2)，由幾何關系可知∠A＝α＝30。答案：(1)AD(2)x＝－0.6sin5πt1.5(3)①eq\f(c,2)②303．(2018·南京、鹽城二模)(1)我國成功研發(fā)的反隱身先進米波雷達堪稱隱身飛機的克星，它標志著我國雷達研究創(chuàng)新的里程碑。米波雷達發(fā)射無線電波的波長在1～10m范圍內(nèi)，則對該無線電波的判斷正確的有________。A．必須依靠介質傳播B．頻率比厘米波的頻率低C．比可見光更容易產(chǎn)生衍射現(xiàn)象D．遇到厘米波有可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象(2)如圖所示為頻率f＝1Hz的波源產(chǎn)生的橫波。圖中虛線左側為A介質，右側為B介質，則該波在A、B兩種介質中傳播的速度大小之比vA∶vB＝________；若圖示時刻為t＝0時刻，且此時x＝14m處的質點振動方向向上，則t＝1.75s時，處于x＝6m的質點位移為______cm。(3)兩束平行的細激光束，垂直于半圓柱玻璃的平面射到半圓柱玻璃上，如圖所示。已知其中一條光線沿直線穿過玻璃，它的入射點是O；另一條光線的入射點為A，穿過玻璃后兩條光線交于P點。已知半圓柱玻璃截面圓的半徑為R，OA＝eq\f(R,2)，OP＝eq\r(3)R，光在真空中傳播的速度為c。求：①玻璃材料的折射率；②入射點為A的激光在玻璃中傳播的時間。解析：(1)無線電波不需要介質傳播，故A錯誤；根據(jù)f＝eq\f(c,λ)可知，波長越大的波，波的頻率越低，故米波的頻率比厘米波的頻率低，故B正確；米波的波長比可見光長，比可見光更容易產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，故C正確；兩列波發(fā)生干涉的條件是頻率相等，波長相等，所以米波遇到厘米波不可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，故D錯誤。(2)波在A、B兩種介質中傳播的頻率f相同。由題圖讀出波長分別是：λA＝4m，λB＝6m。由公式v＝λf得到，該波在A、B兩種介質中傳播的速度之比vA∶vB＝2∶3。x＝14m處的質點振動方向向上，說明該波向左傳播，此時處于x＝6m的質點經(jīng)過平衡位置向下振動。該波的周期T＝eq\f(1,f)＝1s，經(jīng)1.75s＝1eq\f(3,4)T時處于x＝6m的質點到達波峰，位移y＝5cm。(3)①光路圖如圖所示，入射點為A的光線沿直線進入玻璃，在半圓面上的入射點為B，入射角為θ1，折射角為θ2，則sinθ1＝eq\f(OA,OB)＝eq\f(1,2)，因OP＝eq\r(3)R，由幾何關系(余弦定理)可知BP＝R，折射角θ2＝60，由折射定律可得玻璃的折射率為n＝eq\f(sinθ2,sinθ1)＝eq\f(sin60,sin30)＝eq\r(3)。②光在玻璃中傳播速度v＝eq\f(c,n)，AB＝eq\f(\r(3),2)R，時間t＝eq\f(AB,v)＝eq\f(3R,2c)。答案：(1)BC(2)2∶35(3)①eq\r(3)(或1.73)②eq\f(3R,2c)4．(2018·江蘇六市二模)(1)關于振動和波，下列說法正確的是________。A．單擺的振動周期與振幅無關，惠更斯確定了計算單擺周期的公式T＝2πeq\r(\f(L,g))B．由于人體內(nèi)臟的固有頻率接近某些次聲波頻率，因此這些次聲波對人體有危害C．隔著墻聽和直接聽某個聲音，音調會有變化D．利用超聲波的多普勒效應，可測量心臟血液的流速(2)地球與月球相距為L0，若飛船以接近光速的速度v經(jīng)過地球飛向月球，地面上的人測得飛船經(jīng)過t1時間從地球到達月球，在飛船內(nèi)宇航員測得飛船經(jīng)過t2時間從地球到達月球，則t1______t2；在飛船內(nèi)宇航員測得地球、月球相距為L，則L______L0(均選填“>”“＝”或“<”)。(3)半圓筒形玻璃磚的折射率為n，厚度為d，其截面如圖所示。一束光垂直于左端面射入，光能無損失地射到右端面，光在真空中的速度為c。求：①光在玻璃磚中的速度v；②筒的內(nèi)半徑R應滿足的條件。解析：(1)單擺的振動周期與振幅無關，惠更斯確定了單擺周期的公式T＝2πeq\r(\f(L,g))，故A正確；由于人體內(nèi)臟的固有頻率接近某些次聲波頻率，內(nèi)臟可以與次聲波發(fā)生共振現(xiàn)象從而對人體產(chǎn)生危害，故B正確；音調由聲波的頻率決定，在傳播過程中不會發(fā)生變化，故C錯誤；用超聲波的多普勒效應，可測量心臟血液的流速，故D正確。(2)根據(jù)相對論長度公式：L＝L0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)，可知，飛船駕駛員觀測到地球、月球兩點距離小于地面上人觀測的距離，即L＜L0；根據(jù)位移與速度的比值，則時間為：t1＝eq\f(L0,v)，而船駕駛員測量地球、月球兩點時間是：t2＝eq\f(L,v)，所以t1>t2。(3)①光在玻璃磚中的速度為：v＝eq\f(c,n)。②光路如圖所示：從筒左端內(nèi)側入射的光線能發(fā)生全反射條件是：sinθ＝eq\f(R,R＋d)發(fā)生全反射的臨界角滿足：sinC＝eq\f(1,n)一束光垂直于左端面射入，光能無損失地射到右端面滿足：eq\f(R,R＋d)≥eq\f(1,n)解得：R≥eq\f(d,n－1)。答案：(1)ABD(2)><(3)①eq\f(c,n)②R≥eq\f(d,n－1)5．(2018·南通一模)(1)下列說法中正確的是________。A．軍隊士兵過橋時使用便步，是為了防止橋發(fā)生共振現(xiàn)象B．機械波和電磁波在介質中的傳播速度均僅由介質決定C．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片以減弱玻璃反射光的影響D．假設火車以接近光速通過站臺時，站臺上旅客觀察到車上乘客變矮(2)如圖所示，兩列頻率相同、傳播方向相互垂直的平面波在空間相遇發(fā)生干涉，它們的振幅均為A，圖中實線表示波峰，虛線表示波谷，e是a、d連線的中點，則e處質點________(選填“振動加強”“振動減弱”或“不振動”)，d處質點的振幅為____________。(3)反光膜是一種廣泛用于道路交通標志的材料，基本結構如圖所示，光照射到反光膜的玻璃珠上時，經(jīng)折射后射到反射層反射，最終平行于原入射方向反向射出玻璃珠，玻璃珠是半徑為R的均勻球體，AB是入射光線，其出射光線與光線AB的間距為eq\r(3)R。①請作出光線AB從射入到射出玻璃珠的完整光路圖；②求玻璃珠的折射率n。解析：(1)軍隊士兵過橋時使用便步，防止行走的頻率與橋的頻率相同，使橋發(fā)生共振現(xiàn)象，故A正確；機械波在介質中的傳播速度由介質決定，與波的頻率無關，電磁波在介質中的傳播速度與介質和波的頻率均有關，故B錯誤；加裝偏振片的作用是減弱反射光的強度，故C正確；根據(jù)尺縮效應，沿物體運動的方向上的長度將變短，火車以接近光速通過站臺時，站在站臺上旅客觀察車上乘客變瘦，而不是變矮，故D錯誤。(2)