2020高考物理专题练习：机械振动与机械波、光、电磁波、相对论含答案

2020高考物理专题练习：机械振动与机械波、光、电磁波、相对论含答案**专题：机械振动与机械波、光、电磁波、相对论**一、选择题1、我国地震台网正式测定：2017年10月19日09时15分在山西临汾市襄汾县（北纬35.95度，东经111.54度）发生3.0级地震，震源深度5千米。地震波既有横波，也有纵波，某监测站截获了一列沿x轴负方向传播的地震横波，在ts与（t＋0.2）s两个时刻x轴上－3km～3km区间内的波形图分别如图中实线和虚线所示，则下列说法正确的是。A.x=1.5km处质点离开平衡位置的最大距离是2AB.该地震波的最大周期为0.8sC.该地震波最小波速为5km/sD.从波源开始振动到波源迁移到地面最长需要经过1s时间E.从t时刻开始计时，x＝2km处的质点比x＝1.5km处的质点先回到平衡【答案】BCE【解析】各振动质点离开平衡位置的最大距离等于振幅；由图Δt=nT+T/4，Δx=（nλ+1）m，得T=0.8/(4n+1)s（n=0，1，2…），v=（5nλ+5）m/s（n=0，1，2…）；波源不会迁移；t时刻，x＝2km处的质点向下运动，回到平衡位置用时四分之一周期，x＝1.5km处的质点向上运动，回到平衡位置用时超过四分之一周期。2、在科学研究中，科学家常将未知现象同已知现象进行比较，找出其共同点，进一步推测未知现象的特性和规律．法国物理学家库仑在研究异种电荷的吸引力问题时，曾将扭秤的振动周期与电荷间距离的关系类比单摆的振动周期与摆球到地心距离的关系．已知单摆摆长为l，引力常量为G，地球质量为M，摆球到地心的距离为r，则单摆振动周期T与距离r的关系式为()A．T＝2πreq\r(\f(GM,l)) B．T＝2πreq\r(\f(l,GM))C．T＝eq\f(2π,r)eq\r(\f(GM,l)) D．T＝2πleq\r(\f(r,GM))解析：选B．考虑单摆的周期公式与万有引力定律．根据单摆周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))和GM＝gr2可得T＝2πeq\r(\f(l,\f(GM,r2)))＝2πreq\r(\f(l,GM))，故选项B正确．3、如图甲所示，在水平面内，有三个质点a、b、c分别位于直角三角形的三个顶点上，已知ab＝6m，ac＝8m．在t1＝0时刻a、b同时开始振动，振动图象均如图乙所示，所形成的机械波在水平面内传播，在t2＝4s时c点开始振动，则()A．该机械波的传播速度大小为2m/sB．c点的振动频率先是与a点相同，两列波相遇后c点的振动频率增大C．该列波的波长是2mD．两列波相遇后，c点振动加强解析：选ACD．因为经过4s，振动由a点传到c点，则波的传播速度v＝eq\f(8,4)m/s＝2m/s，选项A正确；c点的振动频率先是与a点相同，两列波相遇后c点的振动频率仍然是不变的，选项B错误；该波的波长为λ＝vT＝2×1m＝2m，选项C正确；因为bc－ac＝2m＝λ，故两列波相遇后，c点振动加强，选项D正确．4、如图所示，从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带．下面的说法中正确的是()A．a侧是红色光，b侧紫色光B．在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长C．三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率D．在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率解析：选BC．红光的折射率小，所以偏折角小，故b侧为红色光，a侧为紫色光，红色光的波长比紫色光的波长长，干涉条纹间距也大，在玻璃中的传播速率也大，B、C正确，A、D错误．5、下列现象中，属于光的衍射的是()A．雨后天空出现彩虹B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C．海市蜃楼现象D．日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹解析：选B．出现彩虹是大气对光的散射造成的；海市蜃楼是光的折射与全反射现象造成的；肥皂膜上的彩色条纹是薄膜干涉的结果；通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是光的衍射现象，选项B正确．6、理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好．这里的“神灯”是利用()A．紫外线具有很强的荧光作用B．紫外线具有杀菌消毒作用C．X射线有很强的贯穿力D．红外线具有显著的热效应解析：选D．“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快，因此选择D．7、劲度系数为20N/cm的弹簧振子，它的振动图象如图所示，在图中A点对应的时刻()A．振子所受的弹力大小为0．5N，方向指向x轴的负方向B．振子的速度方向指向x轴的负方向C．在0～4s内振子做了2次全振动D．在0～4s内振子通过的路程为4cm，位移为0解析：选CD．由题图可知A点在t轴上方，此时振子位移x＝0．25cm，所以弹力F＝－kx＝－5N，即弹力大小为5N，方向指向x轴负方向，A错误；过A点作图象的切线，该切线斜率为正值，即振子的速度方向指向x轴的正方向，并且向上做加速度逐渐增大的减速运动，B错误；在0～4s内振子完成两次全振动，C正确；由于t＝0时刻和t＝4s时刻振子都在最大位移处，所以在0～4s内振子的位移为零，又由于振幅为0．5cm，在0～4s内振子通过的路程为2×4×0．5cm＝4cm，D正确．8、一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形如图所示，质点P的x坐标为3m．已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0．4s，下列说法正确的是()A．波速为4m/sB．波的频率为1．25HzC．x坐标为15m的质点在t＝0．6s时恰好位于波谷D．x坐标为22m的质点在t＝0．2s时恰好位于波峰解析：选BD．任意振动质点连续两次通过平衡位置的时间间隔为0．4s，则eq\f(1,2)T＝0．4s，解得T＝0．8s，f＝eq\f(1,T)＝1．25Hz，选项B正确；由题图知：该波的波长λ＝4m，波速v＝eq\f(λ,T)＝5m/s，故选项A错误；画出t＝0．6s时的波形图如图所示，因15m＝3λ＋eq\f(3,4)λ，故x坐标为15m的质点与x＝3m处的质点振动情况一样，即在平衡位置向下振动，选项C错误；画出t＝0．2s时的波形图如图所示，因22m＝5λ＋eq\f(1,2)λ，故x＝22m处的质点与x＝2m处的质点振动情况一样，即在波峰位置，选项D正确．9、打磨某剖面如图所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角θ切磨在θ1<θ<θ2的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线，在OP边和OQ边都发生全反射(仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN边的情况)，则下列判断正确的是()A．若θ>θ2，光线一定在OP边发生全反射B．若θ>θ2，光线会从OQ边射出C．若θ<θ1，光线会从OP边射出D．若θ<θ1，光线会在OP边发生全反射解析：选D．题图中，要使光线可在OP边发生全反射，图中光线在OP边上的入射角大于90°－θ2．从OP边上反射到OQ边的光线，入射角大于90°－(180°－3θ1)＝3θ1－90°可使光线在OQ边上发生全反射．若θ>θ2，光线不能在OP边上发生全反射；若θ<θ1，光线不能在OQ边上发生全反射，综上所述，选项D正确．10、对如图所示的图片、示意图或实验装置图，下列判断正确的是()A．甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度C．丙图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是半波长的偶数倍，则P处是亮纹D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现竖直干涉条纹解析：选BC．题图甲是小孔衍射的图样，但不是“泊松亮斑”，故A错．题图丁是薄膜干涉现象的实验装置图，但其干涉条纹应为水平的，故D错．11、下列选项与多普勒效应有关的是()A．科学家用激光测量月球与地球间的距离B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡D．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度解析：选BD．当观察者与测量对象无相对运动时，不发生多普勒效应，A、C错误；当观察者与测量对象有相对运动时，发生多普勒效应，根据接收频率的变化来测速，故B、D正确．12、一列简谐横波沿直线传播，以波源O由平衡位置开始振动为计时零点，质点A的振动图象如图所示．已知O、A的平衡位置相距0．9m．以下判断正确的是()A．波长为1．2mB．波源起振方向沿y轴正方向C．波速大小为0．4m/sD．质点A的动能在t＝4s时最大解析：选AB．由于以波源开始振动为计时起点，因此波传到A点需要的时间由题图可以看出为3s，已知O、A两点平衡位置的距离为0．9m，根据v＝eq\f(x,t)可求得波的传播速度为0．3m/s，再根据波长公式λ＝vT可求得波长为1．2m，因此选项A正确、C错误；由于A点开始振动的方向沿着y轴正方向，因此波源的起振方向也是沿着y轴正方向，故选项B正确；质点A在t＝4s时处在最大位移处，因此动能最小，所以选项D错误．二、非选择题1、如图所示是探究单摆共振条件时得到的图象，它表示振幅跟驱动力频率之间的关系，求：(1)这个单摆的摆长是多少；(取g＝10m/s2，π2≈10)(2)如果摆长变长一些，画出来的图象的高峰将向哪个方向移动．解析：(1)从共振曲线知，单摆的固有周期T＝eq\f(1,f固)＝eq\f(1,0.5)s＝2s由T＝2πeq\r(\f(l,g))得l＝eq\f(gT2,4π2)＝1m．(2)若摆长变长一些，则由周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))可知，单摆周期增大，固有频率变小，因此图象的高峰将向原点方向移动．答案：见解析2、一透明柱状介质，如图所示，其横截面