高考物理一轮复习第13章机械振动与机械波光电磁波与相对论限时检测含答案

这是一份高考物理一轮复习第13章机械振动与机械波光电磁波与相对论限时检测含答案，共10页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
第十三章　机械振动与机械波　光　电磁波与相对论综合过关规范限时检测满分：100分　考试时间：45分钟一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共计48分。每小题给出的四个选项中，第1～2题只有一项符合题目要求，第3～8题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1．(2020·天津卷)一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T，t＝0时的波形如图所示。t＝时(　C　)A．质点a速度方向沿y轴负方向B．质点b沿x轴正方向迁移了1 mC．质点c的加速度为零D．质点d的位移为－5 cm[解析]　经过周期，波向右传播了，波形如图所示。由图可知，质点a点恰好运动到平衡位置且沿着y轴正方向运动，A错误；质点b点只在竖直方向上运动不会随波迁移，B错误；质点c恰好运动到平衡，速度最大，加速度为零，C正确；质点d的位移为5 cm，D错误。故选C。2．(2020·浙江7月选考)如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃圆形表面发生全反射；当入射角θ＝60°时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为c，则(　C　)A．玻璃砖的折射率为1.5B．OP之间的距离为RC．光在玻璃砖内传播速度为cD．光从玻璃到空气的临界角为30°[解析]　光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射，则sin C＝＝，当入射角θ＝60°时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行，作出光路图如图所示，出射光线刚好经过玻璃砖圆形表面的最高点Q，设在P点的折射角为θ1，则n＝，由几何关系可知，OP＝R tan θ1，联立解得n＝，A错误；O、P之间的距离为R，B错误；光在玻璃砖内的传播速度v＝＝c，C正确；光从玻璃到空气的临界角C满足sin C＝＝，D错误。3．(2020·上海华师大二附中高三月考)如图所示为在同一绳上相向传播的甲、乙两列简谐横波某时刻的波形图，其中a、b是甲波上的两个点。下列说法正确的是(　ADE　)A．这两列波相遇时不能发生干涉现象B．甲波的速度v甲比乙波的速度v乙大C．质点a比质点b先回到平衡位置D．若v甲＝20 m/s，再经t＝0.15 s，位于原点的质点位移是10 cmE．若v甲＝20 m/s，再经t＝0.2 s，质点c运动的路程是0.2 m[解析]　波速是由介质决定的，可知两列波的波速相等，根据相邻波峰或波谷间的距离等于波长，由图知，甲波的波长比乙波的大，由波速公式v＝λf知，两波的频率不等，不能发生干涉现象，故A正确，B错误；甲波向右传播，由上下坡法可知，此时质点a正向上运动，质点b正向下运动，所以质点a比质点b后回到平衡位置，故C错误；若v甲＝20 m/s，则v乙＝20 m/s，再经t＝0.15 s，则两列波分别传播x＝vt＝3 m，此时由甲波在坐标原点处的质点引起的位移为10 cm，乙波在坐标原点处的质点引起的位移为0，则此时位于原点的质点位移是10 cm，选项D正确；波长λ甲＝8 m, 若v甲＝20 m/s，则周期为T甲＝＝ s＝0.4 s，则再经t＝0.2 s＝T，质点c运动的路程是s＝2A＝2×10 cm＝0.2 m，选项E正确。4．(2020·浙江杭州期中)如图所示，将透明长方体放在空气中，矩形ABCD是它的一个截面，a、b两种单色细光束从P点射入，入射角θ＝45°，＝ ，若a光折射后恰好射至AD面上，b光从CD面射出，则(　ACD　)A．在介质中b光的速度比a光的速度小B．该介质对a光的折射率n＝C．该介质对a光的折射率n＝D．若要a光在AD面上发生全反射，角θ的范围应满足＜θ≤E．改变入射角θ的大小，b光一定可以从AD面射出[解析]　本题考查折射和全反射，由题意可知，a光的折射角大于b光的折射角，由折射定律可知，该介质对b光的折射率大于对a光的折射率，由v＝可知在介质中b光的速度比a光的速度小，选项A正确；由题意可知，a光折射后恰好射至AD面上D点，如图所示，根据几何关系可知sin α＝＝＝，该介质对a光的折射率n＝＝＝，选项B错误，C正确；若要a光在AD面上发生全反射，则有sin＞，可得cos α＞，sin α＝＜，由n＝可得＜sin θ＜，可知＜θ≤，选项D正确；该介质对b光的折射率大于对a光的折射率，由sin C＝可知，b光的临界角小于a光的临界角，但不确定b光临界角的范围，因此，改变入射角θ的大小，b光不一定可以从AD面射出，选项E错误。5．下列说法正确的是(　ABE　)A．在水中的鱼斜向上看岸边的物体时，看到的物体将比物体所处的实际位置高B．光纤通信是一种现代通信手段，光纤内芯的折射率比外壳的大C．水中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从气泡中射向水中时，一部分光在界面上发生全反射D．全息照相机主要利用了光的衍射现象E．沙漠蜃景和海市蜃楼都是光的折射＋全反射现象[解析]　岸边物体的反射光经过水的折射进入鱼的眼睛，根据折射定律，折射角小于入射角，鱼看到的虚像将在实像之上，故A正确；光纤通信是应用光的全反射来传播信号的，为了保证光在光导纤维中发生全反射，内芯的折射率要比外壳的大，B正确；光线从气泡射向水中时是从光疏介质到光密介质，不能发生全反射，C错误；全息照相机主要利用了光的干涉现象，D错误；大气在竖直方向密度不同，折射率不同，光线会发生折射，当入射角增大至临界角后发生全反射，出现蜃景，E正确。6．(2019·全国卷Ⅲ)水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上。振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源。两波源发出的波在水面上相遇，在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样。关于两列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法正确的是(　BDE　)A．不同质点的振幅都相同B．不同质点振动的频率都相同C．不同质点振动的相位都相同D．不同质点振动的周期都与振动片的周期相同E．同一质点处，两列波的相位差不随时间变化[解析]　两列波相遇叠加产生干涉，一些质点的振动加强，一些质点的振动减弱，即振幅不同；各质点的振动频率、周期都与振动片相同；不同质点的振动相位不同(不是同时到达正的最大位移)；两列波到达某点时相位差恒定。故选项B、D、E正确。7．宾馆饭店大部分都安装了自动门，当有人靠近时，门会实现自动打开，人走后自动关闭，但是如果人站着不动，自动门并没有反应。这类自动门实际上是安装了雷达波感应器。雷达波感应器不停地发射雷达波，根据多普勒效应，被人反射回来的雷达波的频率随之发生改变，而变化量与人移动的速率成正比。雷达波感应器中的接收器敏锐地捕捉到这一变化，并将这一变化转换成相对应的电信号的变化，该信号经放大以后输入至经过编程的微控制器，控制器控制门的打开和关闭。下面的说法中正确的是(　AC　)A．当有人靠近自动门时，雷达波感应器接收到的雷达波的频率变大B．当有人远离自动门时，雷达波感应器接收到的雷达波的频率变大C．当有人站着不动时，雷达波感应器接收到的雷达波的频率不变D．被人反射回来的雷达波的传播速度变快[解析]　雷达波感应器不停地发射雷达波，人体把雷达波反射回去，如果人不动，反射回去的雷达波的频率不变，如果人靠近自动门，单位时间内反射回去的波的个数增加，也就是频率变大，相反，人远离自动门，单位时间内反射回去的波的个数减少，也就是频率变小，故A、C对，B错；被反射回来的雷达波的传播速度不变，故D错。8．(2021·山东潍坊月考)一束复色光由空气斜射向平行玻璃砖，入射角为θ，从另一侧射出时分成a、b两束单色光，如图所示，下列说法正确的是(　ACE　)A．在该玻璃中a光的传播速度比b光的大B．a光在真空中的传播速度比b光在真空中的传播速度大C．a光比b光更容易发生明显的衍射现象D．增大θ(θ<90°)，a、b两束光可能不会从另一侧射出E．a光从该玻璃射向空气时的临界角比b光的大[解析]　由题图可看出，光线通过平行玻璃砖后，a光的偏折程度较小，b光的偏折程度较大，说明该玻璃对a光的折射率小于b光的折射率，由v＝可知，在该玻璃中a光的传播速度比b光的大，但在真空中的传播速度相同，都为c，故A正确，B错误；a光的折射率较小，频率较低，波长较长，则a光比b光更容易发生明显的衍射现象，故C正确；光射到玻璃砖下表面时的入射角等于上表面的折射角，由光路可逆原理可知，光一定能从另一侧射出，故D错误；由sin C＝可知，由于该玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率，所以a光的临界角更大，故E正确。二、非选择题(本题共4小题，共52分。)9．(9分)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，如图甲所示，并选用缝间距d＝0.2 mm 的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l＝700 mm。然后，接通电源使光源正常工作。甲(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数x1＝1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示，此时图丙(b)中游标尺上的读数x2＝15.02 mm。(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx＝2.31 mm；这种色光的波长λ＝660 nm。[解析]　(1)由游标尺的读数规则可知：x1＝(1＋8×0.02) mm＝1.16 mm，x2＝(15.0＋1×0.02) mm＝15.02 mm。(2)题图乙(a)中暗条纹与题图丙(a)中暗条纹间的间隔为6个，故Δx＝＝2.31 mm；由Δx＝λ可知λ＝＝660 nm。10．(12分)(2020·重庆一中期末)机械横波某时刻的波形图如图所示，波沿x轴正方向传播，波长λ＝0.8 m，质点P的横坐标x＝0.32 m。从此时刻开始计时。(1)若每间隔最小时间0.4 s重复出现波形图，求波速；(2)若P点经0.4 s第一次到达正向最大位移，求波速；(3)若P点经0.4 s到达平衡位置，求波速。[答案]　(1)2 m/s　(2)0.3 m/s　(3)(0.8＋n)m/s(n＝0,1,2,3，…)[解析]　(1)依题意，周期T＝0.4 s，波速v＝＝ m/s＝2 m/s。(2)波沿x轴正方向传播，当x＝0.2 m的振动传到P点，P点恰好第一次到达正向最大位移。波传播的距离Δx＝0.32 m－0.2 m＝0.12 m波速v＝＝ m/s＝0.3 m/s。(3)波沿x轴正方向传播，若P点恰好第一次到达平衡位置，则Δx＝0.32 m。由周期性，可知波传播的可能距离Δx＝(0.32＋n)m(n＝0,1,2,3，…)波速v＝＝(0.8＋n)m/s(n＝0,1,2,3，…)。11．(15分)(2020·四川成都一诊)如图所示，矩形MNPQ是某均匀材料制成的透明体的横截面，MNPQ所在平面内，一单色细光束以入射角i＝30°射到MN边的O点。光束进入透明体后恰好不从NP边射出，接着光束到达PQ边且部分射出。已知NP边的长度l＝0.24 m，空气中的光速c＝3×108 m/s。求：(1)该材料对该单色光的折射率n；(2)该单色光从O点射入至到达PQ边经历的时间t。[答案]　(1)　(2)1.0×10－9 s[解析]　(1)光路如图所示，设该单色光在O点的折射角为r，在O1点发生全反射的临界角为C，则有＝n，sin C＝，又r＋C＝90°，联立解得n＝。(2)根据几何关系可知，在该透明体内部该单色光所走的路程s＝，该单色光在该透明体内的传播速度v＝，因此该单色光从O点射入至到达PQ边经历的时间t＝，解得t＝1.0×10－9 s。12．(16分)(2021·河北鸡泽一中月考)如图所示，三棱镜的横截面为等腰三角形，两底角均为30°，高为h。两束频率相同的单色光垂直于底面射到该棱镜上，经AC、BC一次折射后两束出射光线交于一点，出射光线间的夹角30°。若两束入射光之间的距离是三角形底边的一半。求：(1)三棱镜的折射率；(2)两束光在三棱镜中运动的时间之和(不考虑反射)。[答案]　(1)　(2)[解析]　(1)由几何知识可知，两束光在AC、BC面的入射角均为i＝30°，两束光从三棱镜射出后，出射光线相对入射光线均偏折15°，故折射角r＝45°，由n＝，解得n＝。(2)该单色光在三棱镜中的传播速度v＝＝，由几何关系可得，两束光在三棱镜中传播的距离之和h1＋h2＝h，两束光在三棱镜中传播的时间之和t＝，联立解得t＝。