高考物理二轮复习 专题七 第二讲 振动和波动 光与电磁波、相对论课前自测诊断卷（含解析）-人教版高三物理试题

振动和波动光与电磁波、相对论1．(2018·南师附中模拟)(1)电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是________。A．电磁波不能产生衍射现象B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同(2)一竖直悬挂的弹簧振子，下端装有一记录笔，在竖直面内放置有一记录纸。当振子上下振动时，以速率v水平向左拉动记录纸，记录笔在纸上留下如图所示的图像。y1、y2、x0、2x0为纸上印迹的位置坐标。由此可知弹簧振子振动的周期T＝________，振幅A＝________。(3)一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示。玻璃的折射率为n＝eq\r(2)，一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？解析：(1)任何波都能产生衍射现象，故A选项错误；常用的遥控器是通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机的，故B选项错误；根据多普勒效应可以判断遥远天体相对地球的运动速度，故C选项正确；由相对论知光在真空中的传播速度在不同的惯性参考系中数值不变，D选项错误。(2)记录纸匀速运动，振子振动的周期等于记录纸运动位移2x0所用的时间，则周期T＝eq\f(2x0,v)；根据图像可知，振幅为A＝eq\f(y1－y2,2)。(3)在O点左侧，设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角θ，则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图所示。由全反射条件有sinθ＝eq\f(1,n)，由几何关系有OE＝Rsinθ，由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为l＝2OE联立解得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、盐城一模)(1)如图所示的四种明暗相间条纹，是红光、紫光分别通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和通过同一个单缝形成的衍射图样。图中黑色部分代表亮纹，下列四幅图中由红光形成的图样是________。(2)如图所示是A、B两个简谐运动的位移—时间图像。质点A简谐运动的位移随时间变化的关系式是_____________________cm；质点B在1.0s内通过的路程是________cm。(3)如图所示，一束激光垂直于AB面照射到折射率n＝2的等腰透明介质上。光在真空中的传播速度为c。求：①光在该介质中传播的速度；②激光在该介质AC面上发生全反射，∠A的最小值。解析：(1)双缝干涉的图样是明暗相间的条纹，所有条纹宽度相同且等间距，根据双缝干涉条纹间距Δx＝eq\f(L,d)λ，由于红光的波长较长，所以红光的双缝干涉条纹间距较大，故图A为红光的双缝干涉图样；单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗的明暗相间的条纹，而波长越大，中央亮条纹越粗，由于红光的波长较长，所以中央亮条纹较宽，故图D为红光的单缝衍射图样。(2)由图像可知下列信息：质点A的振幅为A＝0.6cm，周期为T＝0.4s，质点A开始向下振动，所以位移随时间变化的关系式x＝－0.6sineq\f(2π,T)t＝－0.6sin5πt(cm)；由图像可知下列信息：质点B的振动周期为T′＝0.8s，振幅为A′＝0.3cm，所以B质点在t＝1.0s＝eq\f(5,4)T′内振动的路程为eq\f(5,4)×4A′＝5A′＝1.5cm。(3)①根据折射率的决定式：n＝eq\f(c,v)可知，v＝eq\f(c,n)＝eq\f(c,2)。②当激光在介质AC面上刚发生全反射时，∠A有最小值，根据发生全反射的条件：sinα＝eq\f(1,n)，即sinα＝eq\f(1,2)，由几何关系可知∠A＝α＝30。答案：(1)AD(2)x＝－0.6sin5πt1.5(3)①eq\f(c,2)②303．(2018·南京、盐城二模)(1)我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究创新的里程碑。米波雷达发射无线电波的波长在1～10m范围内，则对该无线电波的判断正确的有________。A．必须依靠介质传播B．频率比厘米波的频率低C．比可见光更容易产生衍射现象D．遇到厘米波有可能产生干涉现象(2)如图所示为频率f＝1Hz的波源产生的横波。图中虚线左侧为A介质，右侧为B介质，则该波在A、B两种介质中传播的速度大小之比vA∶vB＝________；若图示时刻为t＝0时刻，且此时x＝14m处的质点振动方向向上，则t＝1.75s时，处于x＝6m的质点位移为______cm。(3)两束平行的细激光束，垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图所示。已知其中一条光线沿直线穿过玻璃，它的入射点是O；另一条光线的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于P点。已知半圆柱玻璃截面圆的半径为R，OA＝eq\f(R,2)，OP＝eq\r(3)R，光在真空中传播的速度为c。求：①玻璃材料的折射率；②入射点为A的激光在玻璃中传播的时间。解析：(1)无线电波不需要介质传播，故A错误；根据f＝eq\f(c,λ)可知，波长越大的波，波的频率越低，故米波的频率比厘米波的频率低，故B正确；米波的波长比可见光长，比可见光更容易产生衍射现象，故C正确；两列波发生干涉的条件是频率相等，波长相等，所以米波遇到厘米波不可能产生干涉现象，故D错误。(2)波在A、B两种介质中传播的频率f相同。由题图读出波长分别是：λA＝4m，λB＝6m。由公式v＝λf得到，该波在A、B两种介质中传播的速度之比vA∶vB＝2∶3。x＝14m处的质点振动方向向上，说明该波向左传播，此时处于x＝6m的质点经过平衡位置向下振动。该波的周期T＝eq\f(1,f)＝1s，经1.75s＝1eq\f(3,4)T时处于x＝6m的质点到达波峰，位移y＝5cm。(3)①光路图如图所示，入射点为A的光线沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为B，入射角为θ1，折射角为θ2，则sinθ1＝eq\f(OA,OB)＝eq\f(1,2)，因OP＝eq\r(3)R，由几何关系(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为n＝eq\f(sinθ2,sinθ1)＝eq\f(sin60,sin30)＝eq\r(3)。②光在玻璃中传播速度v＝eq\f(c,n)，AB＝eq\f(\r(3),2)R，时间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·江苏六市二模)(1)关于振动和波，下列说法正确的是________。A．单摆的振动周期与振幅无关，惠更斯确定了计算单摆周期的公式T＝2πeq\r(\f(L,g))B．由于人体内脏的固有频率接近某些次声波频率，因此这些次声波对人体有危害C．隔着墙听和直接听某个声音，音调会有变化D．利用超声波的多普勒效应，可测量心脏血液的流速(2)地球与月球相距为L0，若飞船以接近光速的速度v经过地球飞向月球，地面上的人测得飞船经过t1时间从地球到达月球，在飞船内宇航员测得飞船经过t2时间从地球到达月球，则t1______t2；在飞船内宇航员测得地球、月球相距为L，则L______L0(均选填“>”“＝”或“<”)。(3)半圆筒形玻璃砖的折射率为n，厚度为d，其截面如图所示。一束光垂直于左端面射入，光能无损失地射到右端面，光在真空中的速度为c。求：①光在玻璃砖中的速度v；②筒的内半径R应满足的条件。解析：(1)单摆的振动周期与振幅无关，惠更斯确定了单摆周期的公式T＝2πeq\r(\f(L,g))，故A正确；由于人体内脏的固有频率接近某些次声波频率，内脏可以与次声波发生共振现象从而对人体产生危害，故B正确；音调由声波的频率决定，在传播过程中不会发生变化，故C错误；用超声波的多普勒效应，可测量心脏血液的流速，故D正确。(2)根据相对论长度公式：L＝L0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)，可知，飞船驾驶员观测到地球、月球两点距离小于地面上人观测的距离，即L＜L0；根据位移与速度的比值，则时间为：t1＝eq\f(L0,v)，而船驾驶员测量地球、月球两点时间是：t2＝eq\f(L,v)，所以t1>t2。(3)①光在玻璃砖中的速度为：v＝eq\f(c,n)。②光路如图所示：从筒左端内侧入射的光线能发生全反射条件是：sinθ＝eq\f(R,R＋d)发生全反射的临界角满足：sinC＝eq\f(1,n)一束光垂直于左端面射入，光能无损失地射到右端面满足：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)下列说法中正确的是________。A．军队士兵过桥时使用便步，是为了防止桥发生共振现象B．机械波和电磁波在介质中的传播速度均仅由介质决定C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃反射光的影响D．假设火车以接近光速通过站台时，站台上旅客观察到车上乘客变矮(2)如图所示，两列频率相同、传播方向相互垂直的平面波在空间相遇发生干涉，它们的振幅均为A，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，e是a、d连线的中点，则e处质点________(选填“振动加强”“振动减弱”或“不振动”)，d处质点的振幅为____________。(3)反光膜是一种广泛用于道路交通标志的材料，基本结构如图所示，光照射到反光膜的玻璃珠上时，经折射后射到反射层反射，最终平行于原入射方向反向射出玻璃珠，玻璃珠是半径为R的均匀球体，AB是入射光线，其出射光线与光线AB的间距为eq\r(3)R。①请作出光线AB从射入到射出玻璃珠的完整光路图；②求玻璃珠的折射率n。解析：(1)军队士兵过桥时使用便步，防止行走的频率与桥的频率相同，使桥发生共振现象，故A正确；机械波在介质中的传播速度由介质决定，与波的频率无关，电磁波在介质中的传播速度与介质和波的频率均有关，故B错误；加装偏振片的作用是减弱反射光的强度，故C正确；根据尺缩效应，沿物体运动的方向上的长度将变短，火车以接近光速通过站台时，站在站台上旅客观察车上乘客变瘦，而不是变矮，故D错误。(2)