2022届高考物理一轮复习章末滚动验收14振动波动光电磁波相对论含解析新人教版

章末滚动验收(十四)

(时间：40分钟)

一、单项选择题

1．(2020·天津高考·T3)新冠肺炎疫情突发，中华儿女风雨同舟、守望相助，筑起了抗击疫情的巍峨长城。志愿者用非接触式体温测量仪，通过人体辐射的红外线测量体温，防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒，为人民健康保驾护航。红外线和紫外线相比较(　　)

A．红外线的光子能量比紫外线的大

B．真空中红外线的波长比紫外线的长

C．真空中红外线的传播速度比紫外线的大

D．红外线能发生偏振现象，而紫外线不能

B　[根据电磁波谱可知，红外线的频率小于紫外线的频率，真空中红外线的波长大于紫外线的波长，由光子能量公式可知，红外线光子能量小于紫外线光子能量，选项A错误，B正确；真空中任何光的传播速度都相等，所以真空中红外线的传播速度等于紫外线的传播速度，选项C错误；由于光是横波，都能够发生偏振现象，所以红外线和紫外线都能够发生偏振现象，选项D错误。]

2．(2020·山东高考·T4)一列简谐横波在均匀介质中沿x轴负方向传播，已知x＝λ处质点的振动方程为y＝Acos，则t＝T时刻的波形图正确的是(　　)

A　　　　B　　　　　C　　　　　D

D　[根据题述，x＝处质点的振动方程y＝Acos，t＝时刻x＝处质点的位移y＝Acos＝Acos＝0，再经微小时间Δt，位移y为正值，可知质点向上运动，根据题述波沿x轴负方向传播，可知t＝时刻的波形图正确的是D。]

3.(2020·浙江1月高考T12)如图所示，一束光与某材料表面成45°角入射，每次反射的光能量为入射光能量的k倍(0<k<1)。若这束光最终进入材料的能量为入射光能量的(1－k2)倍，则该材料折射率至少为(　　)

A．  B．  C．1.5 D．2

A　[由题意可知最终没有进入该材料的光的能量为入射光能量的k2倍，而这部分光经过了两次反射，第2次折射进入材料的光必定在该材料的右侧界面发生了全反射，作出光路图如图所示，假设光在材料中的折射角为r，则由折射定律n＝，在右侧界面n＝＝，整理可解得n＝，A正确，B、C、D错误。]

4．如图所示，某均匀介质中有两列简谐横波A和B同时沿x轴正方向传播，在t＝0时刻两列波的波谷正好在x＝0处重合，则下列说法正确的是(　　)

A．A、B的周期之比为5∶3

B．两列波的传播速度相同

C．t＝0时刻x＝0处质点的振动位移为40 cm

D．x＝0处质点的振动始终加强

B　[两列波在同一介质中的传播速度相同，由图可知λA＝3 m，λB＝5 m，由λ＝vT可知两列波的周期之比为TA∶TB＝λA∶λB＝3∶5，A错误，B正确；t＝0时刻x＝0处质点的振动位移沿y轴负方向，两列波叠加，振动位移为两列波振幅之和，即－40 cm，C错误；因为两列波的频率不同，所以两列波的干涉图样不稳定，x＝0处质点的振动并非始终加强，D错误。]

二、多项选择题

5.彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成的。彩虹形成的示意图如图所示，一束白光L由左侧射入水滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线(a、b是单色光)。下列关于a光与b光的说法中正确的是(　　)

A．水滴对a光的折射率大于对b光的折射率

B．a光在水滴中的传播速度小于b光在水滴中的传播速度

C．用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光的相邻亮条纹间距大于b光的相邻亮条纹间距

D．a、b光在水滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要长

E．a、b光在同一介质中，以相同的入射角由介质射向空气，若b光能够发生全反射，则a光也一定能够发生全反射

ABE　[进入水滴时，由折射定律n＝可知，a光在水滴里的折射角较小，折射率较大，选项A正确；由v＝可知，a光在水滴里的传播速度较小，选项B正确；由sin C＝可知，a光的临界角较小，容易发生全反射，选项E正确；a光在水滴里的折射率大，频率大，波长小，由Δx＝，a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，选项C错误；在真空中和在水滴中，分别有c＝λ0f和v＝λf，则＝，故a、b光在水滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要短，选项D错误。]

6．某同学用铜线做成一个圆环，然后在肥皂水中浸一下，形成了一层肥皂膜，这位同学用该肥皂膜分别用a光和b光做薄膜干涉实验，发现用a光做实验的亮条纹比用b光做实验的亮条纹多，则(　　)

A．a光的波长大于b光的波长

B．a光和b光以相同的入射角射入某种介质，a光的偏折程度大

C．如果a光能够使某金属发生光电效应，则b光也一定能使该金属发生光电效应

D．a光和b光分别用同一装置做双缝干涉实验，用a光做实验时相邻亮条纹中心的距离小

BD　[根据用肥皂膜做薄膜干涉实验的现象可得，a光的波长小，频率大，故A错误；a光的频率大，对同一介质a光的折射率大于b光的，故B正确；a光能够使某金属发生光电效应，b光不一定能使该金属发生光电效应，故C错误；用同一装置做双缝干涉实验，波长越长，相邻亮条纹间距越大，故D正确。]

7．一列简谐横波沿x轴正方向传播，波传到x＝1 m处的P点时，P点开始向下振动，以此时为计时起点。已知在t＝0.4 s时PM间第一次形成图示波形，此时x＝4 m处的M点正好在波谷。下列说法正确的是(　　)

A．P点的振动周期为0.4 s

B．M点开始振动的方向沿y轴正方向

C．当M点开始振动时，P点正好在波峰

D．这列波的传播速度是10 m/s

E．在从计时开始的0.4 s内，P点通过的路程为30 cm

ACD　[因波刚传到P点时，P点是向下振动的，可知任何一质点的起振方向都沿y轴负方向，故B错；根据“在t＝0.4 s时PM间第一次形成图示波形”可得出，波动周期为0.4 s，故A对；已知题图时刻，M点正好在波谷，说明M点已振动四分之一周期，将波形向左平移四分之一个波长即可看出，M点开始振动时，P点正好处在波峰，故C对；由v＝可得波速v＝10 m/s，故D对；从计时开始的0.4 s内，P点通过的路程为4个振幅，即40 cm，故E错。]

8．一列简谐横波，某时刻的波形图象如图甲所示，从该时刻开始计时，A质点的振动图象如图乙所示，则(　　)

甲　　　　　　　　　乙　

A．若此波遇到另一列简谐横波并发生了稳定的干涉现象，则该波所遇到的波的频率为1.25 Hz

B．若此波遇到另一列简谐横波并发生了稳定的干涉现象，则该波所遇到的波的波长一定为20 m

C．若该波能发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物的尺寸一定比20 m大很多

D．从该时刻起，质点P将比质点Q先回到平衡位置

E．从该时刻起，质点Q将比质点P先回到平衡位置

ABE　[这列波的周期为0.8 s，频率为1.25 Hz，根据发生稳定干涉现象的条件知，两列波的频率必定相等，故A正确；同种介质中波的传播速度相等，若两列波的频率相等，则波长必定相等，B正确；根据发生明显衍射现象的条件知，C错误；此时刻质点A向上振动，可以判断波沿x轴负方向传播，进一步判断质点P向下振动，D错误，E正确。]

三、非选择题

9．采用一套双缝干涉装置做测量光的波长的实验，如图甲所示。

(1)在安装各个元件时要注意调整，使光具座上的光源、滤光片、单缝、双缝的中心均尽量在遮光筒的________上，并使单缝与双缝相互________，且双缝到光屏的距离应相等。

甲

(2)以白炽灯为光源做实验时，取下滤光片，在光屏上可以调出________的干涉条纹。若在目镜中看到如图乙所示的干涉条纹，将红色滤光片换成紫色滤光片，则目镜中观测到的是图丙中的________。

乙　　　　　　　　　　　丙

(3)若双缝间距d为2.0×10－4 m测得双缝到屏的距离L为0.750 m，测量头分划板中心刻线与第k条亮条纹中心对齐，此时测量头的读数为25.70 mm。分划板中心刻线与第(k＋5)条亮条纹中心对齐时，测量头的示数如图丁所示时，其读数是______ mm，光的波长为______ nm。

丁

[解析]　(1)光具座上的各光学元件要共轴调节，所以光源、滤光片、单缝、双缝的中心均尽量在遮光筒的中心轴线上；

(2)采用白光实验时光屏上可调出彩色相间的条纹，根据公式Δx＝λ可知，把红色滤光片换成紫色滤光片后，频率增大，波长变短，则相邻两亮条纹中心的距离变小，在目镜中观测到的亮条纹变多，故选D；

(3)主尺读数为19 mm，游标尺读数为0.05×8 mm＝0.40 mm，总读数为19.40 mm，因Δx＝×10－3 m＝1.26×10－3 m，代入公式得λ＝＝3.36×10－7 m＝336 nm。

[答案]　(1)中心轴线　平行　(2)彩色相间　D　(3)19.40　336

10．将一单摆装置竖直悬挂于某一深度为h(未知)且开口向下的小筒中(单摆的下部分露于筒外)，如图甲所示，将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放，设单摆振动过程中悬线不会碰到筒壁，如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端口到摆球球心的距离L，并通过改变L而测出对应的摆动周期T，再以T2为纵轴、L为横轴作出T2­L函数关系图象，那么就可以通过此图象得出小筒的深度h和当地的重力加速度g。(取π＝3.14)

甲　　　　　乙　　　　　　　丙

(1)如果实验中所得到的T2­L关系图象如图乙所示，那么真正的图象应该是a、b、c中的________；

(2)由图乙可知，小筒的深度h＝________m，当地的重力加速度g＝________m/s2(计算结果保留三位有效数字)；

(3)某次用停表计时得到的时间如图丙所示，则总时间为________ s。

[解析]　本题考查单摆测重力加速度实验的数据处理。

(1)由单摆周期公式T＝2π，可得T2＝L＋，纵截距大于零，故真正的图线应为题图乙中的图线a；

(2)分析表达式T2＝L＋，可知斜率＝ s2·m－1，即g≈9.86 m/s2，图线纵截距＝1.26 s2，解得h≈0.315 m；

(3)分针对应的数值为1分(60 s)，秒针对应数值为6.3 s，则总时间为66.3 s。

[答案]　(1)a　(2)0.315　9.86　(3)66.3

11.如图所示为一个透明球体的横截面，其半径为R，AB是一竖直直径，现有一半径为的圆环形平行光沿AB方向射向球体，AB直径为圆环中心轴线，所有光线经折射后恰好经过B点而在水平光屏上形成一圆形亮环，水平光屏到B点的距离L＝R，光在真空中的传播速度为c。求：

(1)透明球体的折射率；

(2)光从入射点传播到光屏所用时间。

[解析]　本题考查光在球形介质中的传播。

(1)光路图如图所示。

由几何关系可知，Rsin α＝R，即α＝60°，

由图可知，α＝2β，得β＝30°，

由折射定律有n＝＝。

(2)光在介质中的速度为v＝，

光在透明介质中的传播时间t1＝＝，

由图及折射率定律知光线从B点出射后与竖直方向的夹角为α＝60°，

所以光从透明球体出射后到光屏所用的时间t2＝＝，

所以光从入射点传播到光屏所用的时间为t＝t1＋t2＝。

[答案]　(1)　(2)