专题（90）机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 单元过关检测（解析版）

2021年高考物理一轮复习考点全攻关专题（90）机械振动与机械波光电磁波与相对论单元过关检测（解析版）选择题：本题共8小题，每小题6分，满分48分。在每小题给出的选项中有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。1．下列说法正确的是 ()A.麦克斯韦建立电磁场理论提出光是一种电磁波，并通过实验验证了电磁波的存在B.白光通过三棱镜发生色散属于光的折射现象C.通过细狭缝观察日光灯可看到彩色条纹属于光的衍射现象D.杨氏双缝干涉实验中，增大光屏到双缝间距离，可观察到干涉条纹间距变小E.当偏振光通过受力的塑料或玻璃时，偏振化方向会发生变化，这一现象可用来检测应力的分布情况【答案】BCE【解析】麦克斯韦建立电磁场理论提出光是一种电磁波，赫兹通过实验验证了电磁波的存在，故A项错误；一束白光通过三棱镜后，由于不同的色光的折射率不同，所以会在三棱镜后形成彩色光带，属于光的折射现象，故B项正确；通过一个狭缝观察日光灯可以看到彩色条纹，是光绕过障碍物传播的现象，故属于光的衍射现象，而之所以看到彩色条纹，是由于不同的色光波长不同发生叠加造成的，故C项正确；依据双缝干涉条纹间距Δx=QUOTELdLdλ，增大光屏到双缝间距离，可观察到干涉条纹间距变大，故D项错误；受力的塑料或玻璃会发生形变，当偏振光通过受力的塑料或玻璃时，偏振化方向会发生变化，这一现象可用来检测应力的分布情况，故E项正确。2.下列说法正确的是 ()A.图A中，P、Q是偏振片，M是光屏，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏M上的光亮度将会变化，此现象表明光波是横波B.图B是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间的距离L，两相邻亮条纹间距离将减小C.根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场周围一定能产生电磁波D.利用红外线进行遥感主要是因为红外线的波长长，容易发生衍射E.人站在路边，一辆汽车响着喇叭从人身边疾驰而过，人听到喇叭的音调会由低变高【答案】ABD【解析】只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故A正确；根据双缝干涉两相邻亮条纹的间距Δx与双缝间距离d及光的波长λ的关系式Δx=QUOTELdLdλ，可知若只减小屏到挡板间的距离L，两相邻亮条纹间距离Δx将减小，故B正确；根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场；均匀变化的电(磁)场只能产生恒定不变的磁(电)场，故C错误；波长越长，越容易发生衍射现象；利用红外线进行遥感是因为红外线的波长长，容易发生衍射，故D正确；根据多普勒效应，若声波波源远离观察者时，则观察者接收到的声波频率减小，故E错误；故选A、B、D。3．一列简谐横波从左向右以v＝2m/s的速度传播，某时刻的波形图如图2所示．下列说法中正确的是()A．A处质点再经过eq\f(3,4)周期将传播到C点B．B处质点正在向上运动C．B处质点再经过eq\f(1,8)T回到平衡位置D．该波的周期T＝0.05sE．C处质点再经过eq\f(3,4)T将到达波峰的位置【答案】BDE【解析】在波的传播过程中，质点不随波传播，A处质点不可能传播到C点，故A错误；波向右传播，根据“同侧法”判断质点的振动方向，可知B处质点正在向上振动，故B正确；B处质点向上振动靠近平衡位置平均速度大，所用时间小于八分之一周期，故C错误；T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(10×10－2m,2m/s)＝0.05s，故D正确；由波的传播方向可判断C处质点正向下运动，经过四分之三周期将到达波峰的位置，E正确．4．下列说法中正确的是()A．简谐运动的周期与振幅无关B．变化的电场一定能产生变化的磁场C．太阳光经过三棱镜的两次折射后，会发散成彩色光带D．电磁波传递信号可以实现无线通信，也可以通过有线传输E．在双缝干涉实验中，保持入射光频率不变，增大双缝距离，则干涉条纹间距也增大【答案】ACD【解析】简谐运动的周期由振动系统内部因素决定，与振幅无关，故A正确；根据麦克斯韦的电磁场理论可知，均匀变化的电场产生恒定的磁场，故B错误；太阳光经过三棱镜的两次折射，因为折射率的不同，则会发散成彩色光带，故C正确；利用电磁波传递信号可以实现无线通信，电磁波也能通过电缆、光缆传输，故D正确；在光的双缝干涉实验中，根据条纹间距公式Δx＝eq\f(L,d)λ，若只增大双缝间的距离，则条纹间距变小，故E错误．5．在“用单摆测定当地重力加速度”的实验中，下列做法正确的是 ()A.应选择伸缩性小、尽可能长的细线作摆线B.用刻度尺测出细线的长度并记为摆长lC.在小偏角下让小球在竖直面内摆动D.测量摆球周期时，应选择摆球经最低点时开始计时，测量50次全振动的时间t，则单摆的周期T=QUOTEt49t49E.多次改变摆线的长度l，测量对应的周期T，作T2-L图象，得到图象的斜率值约为4【答案】ACE【解析】摆长等于摆线的长度加上摆球的半径，为减小误差应保证摆线的长短不变，选择伸缩性小、尽可能长的细线作摆线，故A项正确；刻度尺测出细线的长度再加上小球的半径才是摆长，故B项错误；单摆在摆角很小的情况下才做简谐运动，单摆的摆角不能太大，一般不超过5°，否则单摆将不做简谐运动，故C项正确；当单摆经过平衡位置时速度最大，此时开始计时误差最小，但是要测量n次全振动的时间记为t，再由T=QUOTEtntn求周期，因此单摆的周期T=QUOTEt50t50，故D项错误；数据处理的时候，通常由线性关系比较好判断结论，故作T2-L图象，依据周期公式T=2πQUOTELgLg，那么T2=QUOTE4?2g4?2gL，因此图象的斜率值k=QUOTE4?2g4?2g，约为46.如图所示，一列简谐波沿x轴传播，实线为t=0时的波形图，此时P质点向y轴负方向振动；虚线为0.02s(小于1个周期)时的波形图，则 ()A.波沿x轴正方向传播B.波速为3.5m/sC.t=0.02s时，x=8cm处质点向y轴负方向振动D.t=0至t=0.08s，质点P通过的路程为0.04mE.该波的频率为6.25Hz【答案】ACE【解析】根据t=0时刻，P质点向y轴负方向振动，由图可得：波向右传播，故A项正确；根据波向右传播，由两时刻的波形图可得：波速v=QUOTE1cm0.02s1cm0.02s=0.5m/s，故B项错误；根据波向右传播可得：虚线所示波形图x=8cm处质点向下振动，故C项正确；质点振动周期T=QUOTE=QUOTE8cm0.5m/s8cm0.5m/s=0.16s，那么t=0至t=0.08s，质点P振动时间为0.08s=QUOTE1212T，故质点P通过的路程为2A=2cm=0.02m，故D项错误；由周期T=0.16s可得：频率f=QUOTE1T1T=7、下列说法正确的是 ()世纪金榜导学号A.红光由空气进入水中，波长变短，颜色不变B.质点的振动方向和波的传播方向总是互相垂直的C.白光通过三棱镜后在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象D.光导纤维内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射E.—弹簧振子做简谐运动，周期为T，若Δt=QUOTET2T2，则在t时刻和(t+Δt)时刻弹簧的长度可能相等【答案】ADE【解析】红光的频率不随介质的变化而变化，由空气进入水中速度减小，根据λ=QUOTEvfvf可知波长变短，颜色不变，A正确；机械波分纵波和横波，横波中质点的振动方向和波传播方向垂直，而纵波中，质点的振动方向和传播方向在一条直线上，B错误；白光通过三棱镜后在屏上出现彩色条纹是光的色散现象，C错误；光导纤维内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射，D正确；根据对称性，相隔半个周期振子的位移关于平衡位置对称，即回复力大小相同，故弹簧的长度可能相等，比如在t时刻时，振子正好位于平衡位置，再经过半个周期后，振子又回到平衡位置，E正确。8、如图甲所示，B、C和P是同一水平面内的三个点，沿竖直方向振动的横波Ⅰ在介质中沿BP方向传播，P与B相距40cm，B点的振动图象如图乙所示；沿竖直方向振动的横波Ⅱ在同一介质中沿CP方向传播，P与C相距50cm，C点的振动图象如图丙所示。在t=0时刻，两列波同时分别经过B、C两点，两列波的波速都为20cm/s，两列波在P点相遇，则以下说法正确的是 ()A.两列波的波长均为20cmB.P点的振幅为10cmC.4.5s时P点在平衡位置且向下振动D.波遇到40cm的障碍物将发生明显衍射现象E.P点为加强点，振幅为70cm【答案】A、C、E【解析】由图知，两列波的周期都是T=1s，由v=QUOTE得，波长λ=vT=0.2×1m=0.2m=20cm，故A项正确；PC-PB=50cm-40cm=10cm=0.1m=0.5λ，而t=0时刻两波的振动方向相反，则P是振动加强的点，振幅等于两波振幅之和，即为70cm，故B项错误，E项正确；波从C传到P的时间为t1=QUOTEPCvPCv=QUOTE0.50.20.50.2s=2.5s，波从B传到P的时间为t2=QUOTEPBvPBv=QUOTE0.40.20.40.2s=2s，在t=2.5s时刻，两波叠加，质点40cm>20cm的障碍物，将不能发生明显衍射现象，故D项错误。二、非选择题（本题共6小题，满分52分）9．（6分）在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后面的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1____Δx2(填“＞”“＝”或“＜”)．若实验中红光的波长为630nm，双缝与屏幕的距离为1.00m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm，则双缝之间的距离为________mm.【答案】＞0.3【解析】双缝干涉条纹间距Δx＝eq\f(l,d)λ，红光波长较长，所以红光的双缝干涉条纹间距较大，即Δx1＞Δx2.相邻条纹间距Δx＝eq\f(10.5mm,5)＝2.1mm＝2.1×10－3m，根据Δx＝eq\f(l,d)λ可得d＝eq\f(lλ,Δx)＝0.3mm.10．（6分）某同学测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、刻度尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖．如图所示，直尺与玻璃砖平行放置，激光笔发出的一束激光从直尺上O点射向玻璃砖表面，在直尺上观察到A、B两个光点，读出OA间的距离为20.00cm，AB间的距离为6.00cm，测得图中直尺到玻璃砖上表面距离d1＝10.00cm，玻璃砖厚度d2＝4.00cm.该玻璃的折射率n＝________，光在该玻璃中传播速度v＝________m/s(光在真空中传播速度c＝3.0×108m/s，结果均保留两位有效数字)．【答案】1.22.5×108【解析】作出光路图如图所示，根据几何知识可得入射角i＝45°，设折射角为r，则tanr＝eq\f(3,4)，故折射率n＝eq\f(sini,sinr)≈1.2，故v＝eq\f(c,n)＝2.5×108m/s.11．（10分）如图所示，MN为一列简谐波的质点的平衡位置，质点a、b间距离为1m，a、c间距离为3m，(λ>3m)，当a点在正向最大位移(规定向上为正)时，b和c都在平衡位置，经过0.05s时发现a在平衡位置而b到达负向最大位移，c到达正向最大位移。①求波长。②波速的可能值有哪些？【答案】①4m②波向左传时，波速为(80n+20)m/s，n=0，1，2，3…；若波向右传时，波速为(80n+60)m/s，n=0，1，2，3…【解析】①由题给条件知b、c两质点振动情况总相反，二者之间距离可为波长的QUOTEn+12n+2m=QUOTEn+12n+12λ，n=0，1，但由于λ>3m，所以n只能取0得到λ=4m②若波向左传时，有t=QUOTEn+14n+14T=0.05s，n=0，1，波速为v=QUOTE=(80n+20)m/s，n=0，1，2，3…若波向右传时，有t=QUOTEn+34n+34T=0.05s，n=0，1，波速为v=QUOTE=(80n+60)m/s，n=0，1，2，3…12．（10分）简谐横波沿x轴传播，M、N是x轴上两质点，如图甲是质点N的振动图象．图乙中实线是t＝3s时刻的波形图象，质点M位于x＝8m处，虚线是再过Δt时间后的波形图象．图中两波峰间距离Δx＝7.0m．求：(1)波速大小和方向；(2)时间Δt．【答案】见解析【解析】(1)由题图知T＝6s，λ＝8m则波速大小为：v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4,3)m/st＝3s时，质点N向下振动，故波沿x轴负方向传播(2)由题意知，时间Δt＝nT＋eq\f(Δx,v)＝(6n＋eq\f(21,4))s，(n＝0,1,2,3…)13.（10分）如图所示，由某种透明物质制成的直角三棱镜ABC，∠A＝30°，AB长为2m，且在AB外表面镀有水银．一束与BC面成45°角的光线从BC边的中点D射入棱镜．已知棱镜对该光的折射率n＝eq\r(2).求光线从AC面射出棱镜的位置和在该位置对应的折射角．【答案】距C点eq\f(\r(3),4)m处0°【解析】由折射定律可知：n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\r(2)，解得r＝30°由几何关系可知，光线在AB面的入射角等于30°，所以光线在AB面发生反射后，垂直AC面射出棱镜，即光线射出棱镜时的折射角为0°射出点到C点的距离xCE＝eq\f(BC,2)