2020版物理新增分大一轮江苏专用版讲义：第十三章机械振动与机械波光电磁波与相对论本章综合能力提升练
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一、选择题
1.(多选)(2019·射阳二中月考)下列说法正确的有( )
A.观察者接近恒定频率波源时，接收到波的频率变小
B.物体做受迫振动，当驱动力频率等于固有频率时，振幅最大
C.雨后美丽的彩虹是光的干涉现象
D.相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关
答案 BD
解析 当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，间距变小，观察者接收的频率增大，如果二者远离，间距变大，观察者接收的频率减小，故A错误；做受迫振动的物体，当驱动力的频率等于物体固有频率时，物体振幅最大，产生共振现象，故B正确；彩虹是太阳光经过空气中的小水珠，发生色散形成的，色散现象属于光的折射，故C错误；相对论认为时间和空间与物质的运动状态是相联系的，与物体的运动状态有关，故D正确.
2.(多选)(2018·南通等六市一调)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，惠更斯利用摆的等时性制作了摆钟
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，声调会有变化
D.利用超声波的多普勒效应，可测量心脏血液的流速
答案 BD
解析 单摆的振动周期与振幅无关，伽利略利用摆的等时性制作了摆钟，故A错误；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；声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.
3.用如图1所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象.图甲是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐)，图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈.将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，关于观察到的现象，下列说法正确的是( )
图1
A.当金属丝圈旋转30°时，干涉条纹同方向旋转30°
B.当金属丝圈旋转45°时，干涉条纹同方向旋转90°
C.当金属丝圈旋转60°时，干涉条纹同方向旋转30°
D.干涉条纹保持原来状态不变
答案 D
4.(多选)(2018·苏锡常镇二模)关于图2四幅图的说法，正确的是( )
图2
A.图甲中C摆开始振动后，A、B、D三个摆中B摆的振幅最大
B.图乙为两列水波在水槽中产生的干涉图样，这两列水波的频率一定相同
C.图丙是两种光现象图案，上方为光的干涉条纹，下方为光的衍射条纹
D.图丁中飞快行驶的火车车厢中央发出一闪光，地面上的人认为光同时到达前、后壁
答案 BC
5.(多选)(2018·南通市等七市三模)下列说法中正确的有( )
A.汽车减震系统的固有周期远大于外界冲击力的周期
B.照相机镜头涂有增透膜，各种颜色的可见光能几乎全部透过镜头
C.观看3D电影时，观众戴的偏振眼镜两个镜片的透振方向相平行
D.车站行李安检机采用X射线，X射线穿透能力比紫外线强
答案 AD
6.(多选)(2018·南京市三模)下列说法正确的是( )
A.共享单车是“新四大发明”之一，手机和互联网、互联网和单车之间都是通过红外线传递信息的
B.我国新型隐形战机J－20由于使用了吸收雷达电磁波材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很少、很弱，因此很难被发现
C.发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗，这是由于发生沙尘暴时只有波长较长的一部分光才能到达地面
D.当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音的音调一定变高
答案 BC
二、填空题
7.(2018·第二次全国大联考(江苏卷))一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝1 s时刻的波形如图3所示，再经过0.7 s，x＝7 m处的质点P第一次从平衡位置向上振动，则该简谐横波的波速为 m/s；写出x＝1 m处的质点开始振动的振动表达式y＝ cm.
图3
答案 10 －2sin 10πt
解析 根据题意，经过0.7 s，x＝7 m处的质点P第一次从平衡位置向上运动，即波由O处传到P点，可求得波速为v＝＝ m/s＝10 m/s；根据题意，该波的周期T＝＝ s＝0.2 s，ω＝＝10π rad/s.x＝1 m处的质点振动表达式y＝－2sin 10πt cm.
8.(2018·泰州中学四模)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图4所示，介质中质点P、Q分别位于x1＝2 m、x2＝4 m处，此刻Q点的振动方向 (选填“向上”或“向下”).从t＝0时刻开始计时，当t＝15 s时质点Q刚好第4次到达波峰，则这列波的波速为 m/s.
图4
答案 向下 1
解析 根据上下坡法可知Q点此时正向下振动，从题图中可知λ＝4 m，从t＝0时刻开始计时，Q质点经过T第一次到达波峰，再经过3T，第四次到达波峰，故有T＋3T＝15 s，解得T＝4 s，故波速为v＝＝ m/s＝1 m/s.
9.(2018·江苏省高考压轴卷)某介质中形成一列简谐波，t＝0时刻的波形如图5中实线所示.若波向右传播，零时刻刚好传到B点，且再经过0.6 s，P点也开始起振，该列波的周期为 .从t＝0时刻起到P点第一次达到波谷的过程中，O点所经过的路程为 .若此列波的传播速度大小为20 m/s，且波形由实线变为虚线需要经历0.525 s时间，该列波的传播方向是 .
图5
答案 0.2 s 0.26 m 沿x轴负方向
解析 由题图可知：λ＝2 m，A＝2 cm
当波向右传播时，点B的起振方向向下，波速v＝＝ m/s＝10 m/s
由v＝得：T＝0.2 s
由t＝0至P点第一次到达波谷，经历的时间：Δt2＝Δt1＋T＝0.65 s＝(3＋)T，
而t＝0时O点的振动方向向上，故经Δt2时间，O点所经过的路程为s＝×4A＝0.26 m
当波速v′＝20 m/s时，经历0.525 s时间，波沿x轴方向传播的距离x＝v′t＝10.5 m＝λ，故波沿x轴负方向传播.
三、计算题
10.(2018·江苏百校12月大联考)一列横波沿x轴正方向传播，在t1＝0时刻的波形图如图6中实线所示，在t2＝1.0 s时刻的波形图如图中虚线所示，已知这列波的周期大于1.0 s，求这列波传播的波速.
图6
答案 6 m/s
解析 根据题意有：T＝1.0 s，解得：T＝ s，由波形图可知波长λ＝8 m，根据v＝得到：v＝6 m/s.
11.(2018·盐城市三模)如图7所示，半径为R的玻璃半圆柱体的圆心为O.单色红光射向圆柱面，方向与底面垂直，光线的入射点为C，且∠AOC＝30°.已知该玻璃对红光的折射率n＝，求光线从底面射出时出射点与O点间的距离.
图7
答案 R
解析 由n＝得：r＝30°，
由几何关系可知：d＝Rcos 30°－Rsin 30°tan (60°－r)＝R.
12.(2018·如皋市模拟四)如图8所示，有一四棱镜ABCD，∠B＝∠C＝90°，∠D＝75°.某同学想测量其折射率，他从BC面上的P点射入一束光，从Q点射出时与AD面的夹角为30°，Q点到BC面垂线的垂足为E，P、Q两点到E点的距离分别为a、a，已知真空中光速为c，求：
图8
(1)该棱镜材料的折射率n；
(2)光从P点传播到Q点所需的时间t.
答案 (1) (2)
解析 (1)由题意，
根据QE⊥BC，QE＝PE，得∠PQE＝30°
由几何关系可知，光在AD面上的入射角i＝45°，折射角r＝60°，如图所示.
由折射定律得，该棱镜材料的折射率n＝＝
(2)光在棱镜中的传播速度v＝
PQ＝＝2a
故光从P点传播到Q点所需的时间t＝，解得t＝.
13.(2018·江苏一模)如图9所示，ABCD是某直桶状不透明容器过其中心轴OO′、垂直于左右两侧面的剖面图.已知该桶高H＝2.375 m，底面是边长为1 m的正方形.容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料.在其左下角B处放一点光源，当容器内装有深为2 m的某种透明液体时，人眼沿AO看去时刚好能看到点光源的像，求该液体的折射率.(已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
图9
答案
解析 在剖面图内作点光源相对于右侧壁的对称点E，连接EO，交右侧壁于F点，由点光源射向F点的光线，反射后沿FO射向O点，光线在O点的入射角为θ1，折射角为θ2，如图所示.
由几何关系可知tan θ1＝＝0.75
得θ1＝37°
tan θ2＝＝
得θ2＝53°
设该液体的折射率为n，由折射定律得n＝
解得n＝.
14.(2018·金陵中学等三校四模)如图10所示，半径为R的扇形玻璃棱镜OABC，圆心是O，∠AOB＝30°，∠BOC＝90°.一单色光垂直于AO射入棱镜，且能射到B点.该玻璃棱镜的折射率为，该单色光在B点能否发生全反射？光在该玻璃棱镜中传播的时间t是多少？真空中光速为c.
图10
答案 见解析
解析 设该玻璃棱镜的临界角为C，则sin C＝，解得 C＝45°
光线射到B点的入射角为60°，大于C，所以单色光在B点发生全反射.
同理知道，光线射到M点时也发生全反射，光线经过两次全反射射到OC面上，垂直OC面射出棱镜.
由几何知识知，△OBM是等边三角形，∠DMO＝∠BOM＝60°
光在玻璃棱镜中传播的路程为x＝＋R＋＝2R
所以t＝＝＝.
