2022步步高大一轮复习--物理 第十四章 机械振动与机械波、光、电磁振荡和电磁波章末综合能力滚动练

这是一份2022步步高大一轮复习--物理 第十四章 机械振动与机械波、光、电磁振荡和电磁波章末综合能力滚动练，共7页。试卷主要包含了多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1．(2019·广东肇庆市第二次统一检测)下列说法中正确的是( )
A．做简谐运动的物体，其振动能量与振幅无关
B．全息照相的拍摄利用了光的干涉原理
C．红光与紫光在真空中的传播速度相同
D．机械波和电磁波都可以在真空中传播
答案 BC
2．分子间的相互用包括分子间引力F引和分间斥力F斥，则( )
A．F斥和F引是同时存在的，且随着分子间距离的增大，F斥和F引都减小，只是F斥比F引变化得快
B．某一个分子的内能是指其动能和势能之和
C．假如甲、乙两个分子相距较远，若把甲固定，乙自由地逐渐向甲靠近，直到不可能再靠近的过程中，乙的加速度先增大、后减小、再增大
D．如果分子力做正功，则分子的动能增加
答案 ACD
解析 分子间同时存在着引力和斥力，它们的大小都跟分子间距离有关，如图(a)所示，而分子间实际表现出来的作用力F与两分子间距离的关系如图(b)所示，根据牛顿第二定律可以得出分子乙自由运动时加速度变化的特点．内能是指大量分子的动能和势能的总和，是宏观状态的描述量，微观的一个分子根本没有内能的概念．分子力做正功，分子势能减小，动能增加；分子力做负功，分子势能增加，动能减小，而分子的动能与势能之和不变，选项A、C、D正确．
3．(2019·陕西榆林市第三次测试)一列简谐横波从左向右以v＝2 m/s的速度传播，某时刻的波形图如图1所示．下列说法中正确的是( )
图1
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＝0.05 s
答案 BD
解析 在波的传播过程中，质点不随波传播，A处质点不会传播到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(10×10－2 m,2 m/s)＝0.05 s，故D正确．
4．(2020·陕西宝鸡市质检)下列说法中正确的是( )
A．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽
B．水中的气泡看起来特别明亮，是因为光从水中射向气泡时在气泡表面发生了全反射
C．两列水波发生干涉时，两列波的波峰相遇点的质点振动位移始终最大
D．由于超声波的频率很高，所以超声波不容易发生明显衍射现象
答案 ABD
解析 光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，因波长变长，根据条纹间距公式Δx＝eq \f(L,d)λ，可知干涉条纹间距变宽，故A正确； 光束从水中射向气泡，当入射角等于或大于临界角时，出现全反射现象，则水中的气泡看起来特别明亮，故B正确； 两列波的波峰相遇点，振动总是加强，但质点的位移不是始终最大，故C错误； 超声波的频率很高，波长很小，不易发生明显衍射现象，故D正确．
5.(2019·四川德阳市第三次诊断)如图2所示，△OMN 为玻璃等腰三棱镜的横截面，a、b 两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面 MN(两束可见单色光关于 OO′对称)，在棱镜侧面 OM、ON 上反射和折射的完整光路如图所示，下列说法中正确的是( )
图2
A．若光束从玻璃棱镜中射向空气，则光束b容易发生全反射
B．在玻璃棱镜中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C．用a、b光在同样的装置中做“双缝干涉”实验，a光的条纹间距更大
D．用a、b光照射同一狭缝，b 光衍射现象更明显
答案 AC
解析 由光路图看出，b光束在NO面上发生了全反射，而a光束在MO面上没有发生全反射，而入射角相同，说明b光的临界角小于a光的临界角，由sin C＝eq \f(1,n)分析得知，玻璃对a光束的折射率小于对b光束的折射率，由v＝eq \f(c,n)得知，在玻璃砖中a光的传播速度比b光的传播速度大，故A正确，B错误；a光的频率比b光的小，则a光的波长比b光长，a光的条纹间距大，故C正确；波长越长越容易发生明显的衍射现象，故D错误．
二、非选择题
6．(2019·江苏常州市一模)一定质量的理想气体，其状态变化的p－V图象如图3所示．已知气体在状态A时的温度为260 K，则气体在状态B时的温度为________ K，从状态A到状态C气体与外界交换的热量为________ J.
图3
答案 780 600
解析 由题可知，TA＝260 K，VA＝1×10－3 m3，VB＝3×10－3 m3，由题图可知，A→B为等压变化，由盖—吕萨克定律得：eq \f(VA,TA)＝eq \f(VB,TB)，代入数据解得：TB＝780 K．气体状态参量：pA＝3×105 Pa，VA＝1×10－3 m3，pC＝1×105 Pa，VC＝3×10－3 m3，由理想气体状态方程得：eq \f(pAVA,TA)＝eq \f(pCVC,TC)，代入数据解得：TC＝TA＝260 K．A、C两个状态的温度相等，内能相等，内能变化量ΔU＝0；A到B过程气体体积增大，气体对外做功：W＝－pΔV＝－3×105×(3－1)×10－3 J＝－600 J，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q得：Q＝ΔU－W＝0－(－600) J＝600 J＞0，即气体从外界吸收600 J的热量．
7．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630 nm，双缝与屏幕的距离为1.00 m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm，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.相邻亮条纹间距Δx＝eq \f(10.5 mm,5)＝2.1 mm＝2.1×10－3 m，根据Δx＝eq \f(l,d)λ可得d＝eq \f(lλ,Δx)＝0.3 mm.
8．某同学测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：光源、直尺、刻度尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖．如图4所示，直尺与玻璃砖平行放置，光源发出的一束细单色光从直尺上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20.00 cm，AB间的距离为6.00 cm，测得图中直尺到玻璃砖上表面距离d1＝10.00 cm，玻璃砖厚度d2＝4.00 cm.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＝3.0×108 m/s，结果均保留两位有效数字)．
图4
答案 1.2 2.5×108
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tan r＝eq \f(3,4)，
故折射率n＝eq \f(sin i,sin r)≈1.2，故v＝eq \f(c,n)＝2.5×108 m/s.
9．(2019·山西临汾市二轮复习模拟)一列沿x轴传播的简谐横波，t＝0时刻的波形如图5所示，介质中x＝6 m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y＝0.2cs (4πt) m．求：
图5
(1)该波的传播速度；
(2)介质中x＝10 m处的质点Q第一次到达波谷的时间．
答案 (1)48 m/s (2)eq \f(1,3) s或eq \f(1,6) s
解析 (1)由题图可知，波长λ＝24 m，由质点P的振动方程可知，ω＝4π rad/s
则周期T＝eq \f(2π,ω)＝0.5 s
故该波的传播速度v＝eq \f(λ,T)＝48 m/s.
(2)若波沿＋x方向传播，t＝0时刻，质点Q与左侧相邻的波谷的水平距离为x1＝16 m
该波谷传播到质点Q处时，质点Q第一次到达波谷，经过时间t＝eq \f(x1,v)＝eq \f(1,3) s
若波沿－x方向传播，t＝0时刻，质点Q与右侧相邻的波谷的水平距离为x2＝8 m
该波谷传播到质点Q处时，质点Q第一次到达波谷，经过时间t′＝eq \f(x2,v)＝eq \f(1,6) s.
10．(2020·山东淄博市模拟)简谐横波沿x轴传播，M、N是x轴上两质点，如图6甲是质点N的振动图象．图乙中实线是t＝3 s时刻的波形图象，质点M位于x＝8 m处，虚线是再过Δt时间后的波形图．图中两波峰间距离Δx＝7.0 m．求：
图6
(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＝6 s，λ＝8 m
则波速大小为：v＝eq \f(λ,T)＝eq \f(4,3) m/s
t＝3 s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…)．
11．(2019·广西桂林、梧州、贵港、玉林、崇左、北海市第一次联合调研)如图7所示，由某种透明材料制成的直角三棱镜ABC，∠A＝30°，AB长为2 m，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．
图7
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(sin i,sin r)＝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)sin 60°＝eq \f(AB,4)sin 60°
解得：xCE＝eq \f(\r(3),4) m.
12．(2019·福建泉州市5月第二次质检)街道上的很多电子显示屏，其最重要的部件就是发光二极管．有一种发光二极管，它由半径为R的半球体介质ABC和发光管芯组成，管芯发光区域是半径为r的圆面PQ，其圆心与半球体介质的球心O重合，如图8所示．图中发光圆面发出的某条光线射向D点，入射角为30°，折射角为45°.
图8
(1)求半球体介质对该光的折射率n；
(2)为使从发光圆面PQ射向半球面上所有的光都能直接射出，管芯发光区域面积最大值为多少？
答案 (1)eq \r(2) (2)eq \f(πR2,2)
解析 (1)根据折射定律n＝eq \f(sin 45°,sin 30°)，
解得n＝eq \r(2).
(2)从P点或Q点垂直于圆面发出的光射到球面的入射角最大，设为α，则
sin α＝eq \f(r,R)，
设光发生全反射的临界角为C，
则sin C＝eq \f(1,n)，
不发生全反射应满足sin α