2020高考物理大一轮复习：课时作业45分钟高考热点练(十四)机械振动、机械波光电磁波与相对论

1、1 45 分钟高考热点练（十四）机械振动、机械波 光 电磁波与相对论 （本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！ ） 1. 物理选修 3- 4（15 分） （1）（5 分）如图甲所示为一列简谐横波在 t= 0 时刻的波形图，P 是平衡位置为 x= 1 m 处 的质点，Q 是平衡位置为 x=4m 处的质点，图乙为质点 Q 的振动图象，下列说法正确的是 _ 。（填正确答案标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分。每选 错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分） A .波沿 x轴正方向传播，波速为 40 m/s B. t = 0.10 s 时，质点 Q 加速度

2、达到正向最大 C. t = 0.075 s 时，质点 P 加速度达到正向最大 D. t = 0.10 s 时，质点 P 的运动方向沿 y 轴正方向 E. 从 t = 0 到 t= 0.15 s,质点 P 通过的路程为 30 cm （2）（10 分）一细光束以一定的入射角从空气射到如图所示的等腰直角棱镜的横截面的 AB 边的中点 D，光线进入棱镜后直接射向 AC 边。逐渐调整光线在 AB 面的入射角，当入射角 a= 45。时，光线射到 AC 边上的 E 点（E 点未画出），此时 AC 边恰好无光线射向空气。已知 AB 边长为 L,/ A= 90 / B = 45真空中光速为 C,求: 该棱镜的折

3、射率 n; 光线由 D 点到 E 点所用的时间（不考虑光线在 AC 边的反射）。 解析：（1）根据题图甲所示的波形图和题图乙所示的质点 Q 的振动图象可知波沿 x轴 正方向传播，根据题图甲所示的波形图可知波长 L 8 m,根据题图乙所示的振动图象知， 周期 T = 0.20 s，波速 v = 40 m/s，选项 A 正确；t = 0.10 s，质点 Q 运动到平衡位置，质 点 Q 的速度最大，加速度为零，选项 B 错误；t = 0.075 s 时，质点 P 运动到波谷，加速度达 2 到正向最大，选项 C 正确；t = 0.10 s 时，质点 P 的运动方向沿 y 轴正方向，选项 D 正确；3

4、从 t = 0 到 t = 0.15 s,时间为四分之三周期，由于质点 P 不是从平衡位置或最大位移处开始 运动，所以质点 P 通过的路程不等于 30 cm，选项 E 错误。 n 由几何关系有：3+尸 2（1 分） 光在AB边折射有：sna=门口分） 解得棱镜折射率为 n = 1 + sin? a= 2 （1 分） ,sin a /口. 八 3）由 SiM = n,得 sin 4（1 分） 1 由几何知识得：XDESin 3= 2（2 分） 答案： 6 3 2L (1)ACD (2)( i p 3)肓 2. 物理一选修 3-4（15 分） （1）（5 分） 终都从玻璃砖的下表面射出。已知玻璃对

5、单色光 b 的折射率较小，那么下列说法中正确的有 _ 。（填正确答案标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分。每选 错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分） A . a 光束在玻璃砖中的传播速度比 b 光小 B 从玻璃砖下表面射出后，两束光不一定平行 n XDE 3 .2L 4c (2 分) 如图所示，两细束平行的单色光 a、b 射向同一块上下表面平行的玻璃砖的上表面，最 （i ）光线在 AB 边的入射角为 a 1 光路如图，则有 sin尸 n（1 分） 解得 XDE = 分） 4 C. 从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离一定增大了5 D .从玻璃砖下

6、表面射出后，两束光之间的距离可能和射入前相同 E.若用 a、b 两单色光分别通过同一双缝干涉装置，各自的干涉图样中相邻两亮条纹 的中心距离 b光的大 （10 分）如图所示，一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，在 x 轴上有 P、M、Q 三点，从波 传到 x= 5 m 的 M 点时开始计时，已知 匕=0.7 s 时 M 点第二次出现在波峰。求： （i ）这列波传播的速度大小； （ii ）从t= 0 时刻起到 t2 = 1 s 止，质点 Q（x= 9 m）通过的路程。 解析：（1）根据题述玻璃砖对单色光 b 的折射率较小，由 n = 可知玻璃砖中光的传播 c 速度 v=-,故 a 光束在玻璃砖中的传

7、播速度比 b 光小，选项 A 正确；由于玻璃砖上下表面 n 平行，根据折射定律，从玻璃砖下表面射出后，两束光一定平行，选项 B 错误；由于玻璃 砖对 b 光的折射率较小， 所以从玻璃砖下表面射出后， 两束光之间的距离一定增大了， 选项 C 正确，D 错误；根据题述玻璃砖对 b 光的折射率较小，根据折射率与光的频率的关系可知， b 光的频率较小，波长较大，若用 a、b 两单色光分别通过同一双缝干涉装置，根据 Ax=占入 d 可知，b 光相邻两亮条纹的中心距离大，选项 E 正确。 （2）（ i ）由质点 M 在 t = 0 时沿 y 轴负方向振动，经过;7个周期第二次出现在波峰可知， 0.7 7

8、八 s= 4T（2 分） T= 0.4 s（1 分） 因为 v=（1 分） v= 10 m/s（1 分） （ii ）从 t= 0 开始，设经过 At 质点 Q 开始振动，则有： 6 所以质点 Q 振动时间为 A1= 1 s 0.4 s= 0.6 s（1 分）盘= s= 0.4 s（2 分） 7 质点 Q 的路程为 s= 4t1x 4A = 0.6x 4 x 10 cm= 60 cm。（2 分） T 0.4 答案： （1）ACE （2）（ i ）10 m/s （ ii ）60 cm 3. 物理一选修 3-4（15 分） （1） _ （5 分）下列说法正确的是 （填正确答案标号。选对 1 个得 2

9、 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分。每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分） A 根据爱因斯坦的相对论可判断物体的质量与运动快慢无关 B 简谐波的频率的数值等于单位时间内经过介质中一点的完全波的个数 C. 在电磁波接收过程中，使声音信号或图象信号从高频电流中还原出来的过程叫调制 D. 偏振光的振动方向与偏振片的偏振化方向 （也称透振方向）的夹角从 0。增大到 90。的 过程中，透过的光的强度越来越弱 E. 赫兹在实验中发现，当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使 导线环的空隙中产生火花，由此证实了电磁波的存在 （2） （10 分）如图，某同学想把剖面 M

10、ON 为等腰三角形的玻璃砖加工成“玻璃钻石”送给妈 妈。已知顶角/ MON = 2 该玻璃的折射率 n= 2。现有一光线垂直 MN 边入射。 （i ）为了使该光线在 OM 边和 ON 边都能发生全反射，求 B的取值范围。 （ii ）若0= 42。，试通过计算说明该光线第一次返回 MN 边时能否射出。 解析：（1）根据爱因斯坦的相对论可判断高速运动的物体的质量与运动快慢有关， A 错误；机械波在传播过程中，介质中各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移， 介质中的质点每经过一个完全波时完成一次全振动， 故单位时间内经过介质中一点的完全波 的个数就是这列波的频率的数值， B 正确；在电磁波接

11、收过程中， 使声音信号或图象信号从 高频电流中还原出来的过程叫解调， C 错误；偏振光的振动方向与偏振片的偏振化方向 （也 称透振方向）的夹角从 0。增大到 90 的过程中，透过的光的强度越来越弱， D 正确；麦克斯 韦预言了电磁波的存在， 赫兹用实验证实了电磁波的存在， 赫兹在实验中发现，当电磁波到 8 达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势， 使导线环的空隙中产生火花， 由此证实了电 磁波的存在，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础， E 正确。 （2）（ i ）光路如图 光在玻璃内表面恰好发生全反射应满足 1 1 sin C = n = 2（2 分） 解得 C = 30 分） 在

12、 OM 边发生全反射应满足 90 - C（1 分） 在 ON 边发生全反射应满足 3 0- 90 C（1 分） 联立解得 40 0W 60 （1 分） （ii ）若 0= 42。，则该光线第一次返回 MN 边时的入射角为 180 -4 0= 12 （2 分） 由于 12 C = 30 （1 分） 所以该光线第一次返回 MN 边时可以射出（1 分） 答案： （1）BDE （2）（ i ）40 0W 60 （ i ）能射出 4. 物理一选修 3-4（15 分） （1） _ （5 分）下列说法正确的是 。（填正确答案标号。 选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分。每选

13、错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分） A 在太阳光照射下，水面上的油膜出现彩色花纹是因为薄膜干涉 B 在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象 C.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 D 用三棱镜观察太阳光谱是利用光的折射现象 E.紫光、红光以相同的入射角从水中射向空气，紫光能发生全反射，红光也一定能发 生全反射 （2） 9 （10 分）一列沿 x轴传播的简谐横波， 在 t= 0 时刻的波形如图中实线所示， 在 t= 0.2 s 时 刻的波形如图中虚线所示。 (i )若波向 x轴负方向传播，求该波的最小波速； (ii )若波向 x 轴正方向传播，且 0.2 sT,求 x

14、= 2 m 处的 P 质点第一次出现波峰的时刻。 解析：(1)在太阳光照射下，水面上的油膜出现彩色花纹现象是因为薄膜干涉， 选项 A 正确；在光导纤维束内传送图像的原理是光的全反射，选项 B 正确；用标准平面检查光学 平面的平整程度是利用光的干涉现象，选项 C 错误；太阳光经过三棱镜时会发生折射现象， 可以用来观察太阳光谱，选项 D 正确；由于紫光的折射率大于红光，由全反射临界角公式 1 sin C=石，可知紫光的临界角较小，所以紫光、红光以相同的入射角从水中射向空气，紫光 能发生全反射，红光不一定能发生全反射，选项 E 错误。 (2)( i )当波向 x轴负方向传播时，由题中波形图可知该波的

15、波长为 匸3 m, 从 t= 0 到 t = 0.2 s 的过程，波向 x 轴负方向传播的距离为 波传播的的速度为 v左=二(1 分) 联立得 v 左=10+ 15n(m/s)(n= 0,1,2,)(1 分) 当 n = 0 时波速最小，v左 min = 10 m/s(1 分) (ii )当波向 x 轴正方向传播时，由题中波形图可知 0.2 s= 3 + n T(n= 0,1,2,)(1 分) 由于 0.2 sT,则有 0.2 s = *1 分) 2 八 v 右=*1 分 ) 波峰到 P 点的距离为：Ax右=XP 2(1 分) P 点第一次出现波峰的时间为 t= (1 分) 联立可得 t =

16、0.25 s(1 分) 答案： (1)ABD (2)( i )10 m/s (ii )0.25 s 5. 物理一选修 3 4(15 分) (1)(5 分)如图所示为一列沿 X轴正方向传播的简谐横波在 t= 0 时刻波的图象，波源 S 位 )(1 分) 10 于原点 O 处，波速 v = 4 m/s，振幅 A = 2 cm。t= 0 时刻，平衡位置在 x= 8 m 处的质点 P 刚11 好开始振动，质点 M 的平衡位置在 x= 12 m 处。则下列说法正确的是 _ 。(填正确答 案标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分。每选错 1 个扣 3 分，最低得 分为

17、 0 分) C. t = 1 s 时刻，质点 P 运动到 M 点 D .质点 P 的振动方程为 y= 2sin( n) cm E.在 t = 0 到 t= 3.5 s 这段时间内，质点 M 通过的路程为 10 cm (2)(10 分)如图，EMNF 是一块横截面为正方形的透明玻璃砖，其折射率 n = 3,边长 MN = 3 cm。一束激光 AB 从玻璃砖的 EM 面上的 B 点入射，/ ABE = 30 BM = 字 cm , 在玻璃砖右侧有一竖直屏幕 POQ, PQ/ FN , O 点与 MN 等高，且 NO= 1 cm。若激光从玻 璃砖射出后会在 PQ 上形成光斑 H(图中未标出)，且光在

18、每个面上的反射只考虑一次。求： (i )激光在 B 点发生折射的折射角; (ii )光斑 H 到 O 点的距离 HO。 错误；简谐振动的质点在原地上下振动，不会随波迁移，选项 点 P 的振动方程为 y= 2sin( n) cm，选项 D 正确；质点在一个周期内通过的路程为 4A= 8 cm, 解析： (1)根据“上下坡法”判断，波源 S 的起振方式沿 y 轴正方向，选项 A 正确; 由图知该简谐波的波长为 S 的振动周期为 2 s,选项 B C 错误；根据图象可知，质 B .波源 S 的振动周期为 0.5 s 入=8 m,根据公式 v = T 可得，波源 12 在 t = 0 到 t = 3.5 s 这段时间内，质点 M 从 t= 1 s 开始振动通过的路程为 10 cm，选项 E 正确。 做出光路图如答图所示3 13 Jtf （i ）由图可知:a= 90 -ZABE = 60 1 分） 由折射定律有：n= 耗（2 分） rt . sin a 1 则：sin 3= =- n 2 解得：3= 30 （1 分） （ii ）在 Rt少Ml 中: BM tan ZBIM =亦 其中： /、 1 / BIM =3= 30； BM= c 则：Ml = 2 cm（1 分） 1 丄並 C= n= ,3 = 3sin e= sin 则：光线在 I点发生全反射，最终从 FN 射出破璃