2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十四章 機械振動與機械波 光 電磁波與相對論 本章綜合能力提升練（含解析）教科版.docx

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本章綜合能力提升練 一、多項選擇題 1.(2018河北省衡水中學(xué)模擬)關(guān)于機械波、電磁波和相對論的下列說法中正確的是(　　) A.機械波和電磁波在介質(zhì)中的傳播速度僅由介質(zhì)決定 B.假設(shè)火車以接近光速的速度通過站臺，站臺上的旅客觀察到車上的乘客變矮了 C.簡諧機械波傳播時單位時間內(nèi)經(jīng)過介質(zhì)中某點的完全波的個數(shù)就是這列波的頻率 D.用光導(dǎo)纖維束傳輸圖像信息利用了光的全反射 E.在真空中傳播的兩列電磁波，頻率大的波長短 答案　CDE 解析　機械波在介質(zhì)中的傳播速度由介質(zhì)決定，與波的頻率無關(guān)，電磁波在介質(zhì)中的傳播速度與介質(zhì)和波的頻率均有關(guān)，故A錯誤；火車以接近光速的速度通過站臺時，站臺上的旅客觀察到車上的乘客變瘦了，而不是變矮了，故B錯誤；簡諧波的振動周期與傳播周期相同，故單位時間內(nèi)經(jīng)過介質(zhì)中某點的完全波的個數(shù)就是這列簡諧波的頻率，故C正確；光導(dǎo)纖維束是用全反射來傳輸圖像信息的，故D正確；在真空中傳播的兩列電磁波，傳播速度相同，由v＝＝λf知，頻率越大，波長越短，故E正確. 2.(2018湖北省黃岡中學(xué)三模)下列說法正確的是(　　) A.對于同一障礙物，波長越大的光波越容易繞過去 B.白光通過三棱鏡在屏上出現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象 C.紅光由空氣進入水中，波長變長、顏色不變 D.用透明的標(biāo)準樣板和單色光檢查平面的平整度利用了光的干涉現(xiàn)象 E.不管光源與慣性參考系中的觀察者是否存在相對運動，觀察者觀察到的真空中的光速都是不變的 答案　ADE 解析　對于同一障礙物，波長越大的光波越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，從而繞過障礙物，選項A正確；白光通過三棱鏡在屏上出現(xiàn)彩色條紋是光的色散現(xiàn)象，選項B錯誤；紅光由空氣進入水中，頻率不變，顏色不變，波速減小，則波長變短，選項C錯誤；用透明的標(biāo)準樣板和單色光檢查平面的平整度利用了光的干涉現(xiàn)象，選項D正確；根據(jù)相對論原理可知，不管光源與慣性參考系中的觀察者是否存在相對運動，觀察者觀察到的真空中的光速都是不變的，選項E正確. 3.(多選)下列關(guān)于單擺運動的說法中，正確的是(　　) A.單擺的回復(fù)力是擺線的拉力與擺球重力的合力提供的 B.單擺的回復(fù)力是擺球重力沿運動軌跡切向的分力 C.單擺的周期與擺球質(zhì)量、振幅無關(guān)，與擺長和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣扔嘘P(guān) D.單擺做簡諧運動的條件是擺角很小(小于5) E.在山腳下走時準確的擺鐘移到高山上走時將變快 答案　BCD 解析　單擺的回復(fù)力是擺球重力沿運動軌跡切向的分力提供的，A錯誤，B正確；根據(jù)單擺的周期公式T＝2π可知，單擺的周期與擺球質(zhì)量、振幅無關(guān)，與擺長和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣扔嘘P(guān)，C正確；在擺角很小時，單擺近似做簡諧運動，D正確；將擺鐘從山腳移到高山上時，擺鐘所在位置的重力加速度g變小，根據(jù)T＝2π可知，擺鐘振動的周期變大，走時變慢，E錯誤. 4.關(guān)于振動和波，下列說法正確的是(　　) A.電磁波是縱波 B.單擺擺動時，擺球所需的回復(fù)力就是擺球所受的合力 C.波傳播方向上各質(zhì)點與振源振動周期相同，是因為各質(zhì)點的振動均可看做在其相鄰的前一質(zhì)點驅(qū)動力作用下的受迫振動 D.做簡諧振動的物體，加速度隨時間的變化規(guī)律符合正(余)弦函數(shù)變化規(guī)律 E.向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測出反射波的頻率就能知道血流的速度，這種方法利用了多普勒效應(yīng) 答案　CDE 解析　電磁波是橫波，故A錯誤；單擺運動的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的分力，通過平衡位置時，回復(fù)力為零，但合力不為零，故B錯誤；波傳播方向上各質(zhì)點與振源振動周期相同，是因為各質(zhì)點的振動均可看做在其相鄰的前一質(zhì)點驅(qū)動力作用下的受迫振動，故C正確；做簡諧振動的物體，受到的合外力與位移成正比，由其振動方程可知，其速度和加速度兩物理量隨時間的變化規(guī)律均符合正(余)弦函數(shù)變化規(guī)律，故D正確；測出反射波的頻率就能知道血流的速度，是利用多普勒效應(yīng)原理，故E正確. 5.(2019安徽省阜陽市模擬)下列說法中正確的是(　　) A.機械波在某種介質(zhì)中傳播，若波源的頻率增大，其傳播速度就一定增大 B.肥皂泡在陽光下呈現(xiàn)彩色條紋是由光的干涉現(xiàn)象形成的 C.在波的干涉中，振動加強點的位移不一定始終最大 D.電磁波在真空中傳播時，其傳播方向與電場強度、磁感應(yīng)強度的方向均相同 E.在雙縫干涉實驗中，其他條件不變，僅用紅光代替黃光作為入射光可增大干涉條紋的間距 答案　BCE 解析　機械波的傳播速度只與介質(zhì)有關(guān)，與頻率無關(guān)，所以A錯誤；肥皂泡在陽光下呈現(xiàn)彩色條紋屬于薄膜干涉，所以B正確；在波的干涉中，振動加強點的位移隨時間變化，只是振幅最大，所以C正確；電磁波是橫波，電磁波在真空中自由傳播時，其傳播方向與電場強度、磁感應(yīng)強度的方向均垂直，所以D錯誤；因為紅光波長比黃光長，干涉條紋的間距與波長成正比，在雙縫干涉實驗中，用紅光代替黃光作為入射光可增大干涉條紋的間距，所以E正確. 6.(2018福建省泉州市模擬三)下列說法正確的是(　　) A.波的圖像表示介質(zhì)中“某個質(zhì)點”在“無數(shù)個時刻”的位移 B.當(dāng)波源與觀察者相互遠離時，觀察到的波頻率變小 C.肥皂泡呈現(xiàn)彩色條紋是光的折射現(xiàn)象造成的 D.狹義相對論認為，在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的 E.a、b兩束光照射同一雙縫干涉裝置，在屏上得到a光的相鄰亮條紋間距比b光的小，則水對a光的折射率比b光的大 答案　BDE 解析　波的圖像表示介質(zhì)中“各個質(zhì)點”在“某個時刻”的位移，選項A錯誤；根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，當(dāng)波源與觀察者相互遠離時，觀察到的波頻率變小，選項B正確；肥皂泡呈現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象造成的，選項C錯誤；狹義相對論認為，在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的，選項D正確；a、b兩束光照射同一雙縫干涉裝置，在屏上得到a光的相鄰亮條紋間距比b光的小，根據(jù)Δx＝λ，則a的波長較短，頻率較大，則水對a光的折射率比b光的大，選項E正確. 7.下列說法正確的是(　　) A.在真空中傳播的電磁波，頻率越大，波長越長 B.讓藍光和綠光通過同一雙縫干涉裝置，綠光形成的干涉條紋間距較大 C.光纖通信、全息照相及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理 D.要確定雷達和目標(biāo)的距離需要測出電磁波從發(fā)射到被雷達接收的時間t，再根據(jù)x＝c求解距離 E.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片以減弱玻璃反射光的影響 答案　BDE 解析　根據(jù)λ＝，在真空中傳播的電磁波速度相同，頻率越大，波長越短，選項A錯誤；綠光的波長大于藍光，讓藍光和綠光通過同一雙縫干涉裝置，根據(jù)Δx＝λ可知，綠光形成的干涉條紋間距較大，選項B正確；光纖通信及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理，全息照相利用的是光的干涉原理，選項C錯誤；要確定雷達和目標(biāo)的距離需要測出電磁波從發(fā)射到被雷達接收的時間t，再根據(jù)x＝c求解距離，選項D正確；拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片以減弱玻璃反射光的影響，選項E正確. 8.(2018陜西省寶雞市質(zhì)檢二)如圖1所示，△OMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面，a、b兩束可見單色光從空氣垂直射入棱鏡底面MN(兩束光關(guān)于OO′對稱)，在棱鏡側(cè)面OM、ON上反射和折射的情況如圖所示，下列說法正確的是(　　) 圖1 A.若光束從玻璃棱鏡中射向空氣，則光束b容易發(fā)生全反射 B.在玻璃棱鏡中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度 C.若保持b光入射點位置不變，將光束b順時針旋轉(zhuǎn)，則NO面可能有光線射出 D.用a、b光在同樣的裝置做“雙縫干涉”實驗，a光的條紋間距大 E.用a、b光照射同一狹縫，b光的衍射現(xiàn)象更明顯 答案　ACD 解析　由光路圖看出，b光束在NO面上發(fā)生了全反射，而a光束在MO面上沒有發(fā)生全反射，而入射角相同，說明b光的臨界角小于a光的臨界角，由sinC＝分析得知，玻璃對a光束的折射率小于對b光束的折射率，a光的頻率小于b光的頻率，由v＝得知，在玻璃棱鏡中a光的傳播速度比b光的傳播速度大，由c＝λf知，a光波長大于b光的波長，則用同樣的裝置做“雙縫干涉”實驗時，根據(jù)Δx＝λ知，a光的條紋間距大，故A、D正確，B錯誤；保持b光入射點位置不變，將光束b順時針旋轉(zhuǎn)，則入射角減小，故NO面可能有b光線射出，故C正確；因a光波長大于b光的波長，故兩光照射同一狹縫，波長越大，衍射現(xiàn)象越明顯，故E錯誤. 9.(2018湖北省武漢市二月調(diào)研)波速均為1m/s的兩列簡諧橫波，分別從波源x＝0、x＝12m處沿x軸相向傳播，t＝0時的波形圖如圖2所示.下列說法正確的是(　　) 圖2 A.兩列波的頻率均為0.25Hz B.t＝0.2s時，兩列波相遇 C.兩列波相遇過程中，x＝5m處和x＝7m處的質(zhì)點振動加強 D.t＝3s時，x＝6m處的質(zhì)點位移達到最大值 E.當(dāng)波源從x＝0處沿x軸正方向運動時，在x＝12m處的觀察者觀察到該簡諧橫波的頻率變大 答案　ADE 解析　兩列波的波長均為λ＝4 m，由v＝λf得f＝＝0.25 Hz，故A正確；t＝＝s＝2s時，兩列波相遇，故B錯誤；兩列波相遇過程中，x＝5m處和x＝7m處的質(zhì)點，振動減弱，故C錯誤；兩列波的周期為T＝＝4s，t＝2s時，兩列波在x＝6m處相遇，x＝6m處質(zhì)點向下振動，再經(jīng)過1s＝，即t＝3s時，該質(zhì)點到達波谷，位移達到最大值，故D正確；當(dāng)波源從x＝0處沿x軸正方向運動時，波源與x＝12m處的觀察者間的距離縮短，產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，則知在x＝12m處的觀察者觀察到該簡諧橫波的頻率變大，故E正確. 10.(2018福建省龍巖市一模)圖3甲為一列簡諧橫波在t＝0時的波動圖像，圖乙為該波中x＝2m處質(zhì)點P的振動圖像，下列說法正確的是(　　) 圖3 A.該波沿x軸負方向傳播 B.波速為4m/s C.再過1.0s，質(zhì)點P沿傳播方向移動4m D.t＝2.5s時，質(zhì)點P恰好通過平衡位置 E.質(zhì)點P的振動方程為：y＝0.2sin2πt (cm) 答案　BDE 解析　由振動圖像上t＝0時刻讀出P點的速度方向沿y軸正方向，則由波動圖像判斷出波沿x軸正方向傳播，故A錯誤；由波動圖像讀出波長λ＝4m，由振動圖像讀出周期T＝1s，則波速為v＝＝m/s＝4 m/s，故B正確；質(zhì)點不會隨波遷移，只會在平衡位置附近振動，故C錯誤；因t＝2.5s＝2T＋T，故質(zhì)點P在t＝2.5s的位置與在t＝0.5s的位置相同，即質(zhì)點P恰好通過平衡位置向下運動，故D正確；由波動圖像知振幅A＝0.2 cm，角速度ω＝＝2πrad/s，故點P的振動方程為y＝Asinωt＝0.2sin2πt (cm)，故E正確. 二、非選擇題 11.(2018重慶市上學(xué)期期末抽測)如圖4所示，實線是一列簡諧橫波在t1時刻的波形圖，虛線是這列簡諧橫波在t2＝(t1＋0.2s)時刻的波形圖. 圖4 (1)若波速為35m/s，請你判斷質(zhì)點M在t1時刻的振動方向； (2)在t1～t2這段時間內(nèi)，如果M通過的路程為1m，請你判斷波的傳播方向，并計算波速. 答案　(1)y軸負方向 (2)x軸正方向　25m/s 解析　(1)0.2s內(nèi)，波傳播的距離Δx＝vΔt＝7m＝λ＋λ Δt＝T＋T 可知t1時刻質(zhì)點M向y軸負方向振動 (2)因為Δx′＝1m＝5A 所以Δt′＝1T′ t1時刻質(zhì)點M向＋y方向振動，簡諧橫波向＋x方向傳播. v′＝＝＝25m/s. 12.(2018湖南省株洲市第二次質(zhì)檢)如圖5，三角形ABC為一直角三棱鏡的橫截面，有一細光束從BC邊的中點射入三棱鏡，且入射方向垂直于BC，該光束從AB邊射出時傳播方向與AC邊平行.已知BC邊長度為d，光在真空中傳播速度為c，若不考慮AB邊的反射，求光在棱鏡中傳播的速率及此光束從AB邊射出時與AC邊的距離. 圖5 答案　c　d 解析　不考慮AB邊的反射，細光束通過棱鏡的光路圖如圖所示： 由幾何關(guān)系知，光在AB邊折射時，入射角i2＝30 折射角r2＝60 根據(jù)折射定律有 n＝＝ 又光速與折射率的關(guān)系為n＝ 故光在棱鏡中的傳播速率為v＝c 圖中AO1＝d 在等腰三角形△O2AO1中，O2到AC的距離為s＝tan30＝d. 13.(2019福建省龍巖市模擬)如圖6所示，一不透明的圓柱形容器內(nèi)裝滿折射率為的透明液體，容器底部正中央O點處有一點光源S，平面鏡MN與水平底面成45角放置.若容器高為2dm，底面半徑為(1＋) dm，OM＝1dm.在容器中央正上方離液面1dm處水平放置一足夠長的刻度尺，求光源S發(fā)出的光線經(jīng)平面鏡反射后，照射到刻度尺的長度.(不考慮容器側(cè)壁和液面的反射) 圖6 答案　(1＋) dm 解析　作出邊界光路.當(dāng)光線沿OM入射到平面鏡時，發(fā)生反射，光線照射到刻度尺，此點為所求長度的最右端.當(dāng)射到平面鏡上的光線經(jīng)折射照射到刻度尺的最左端時，根據(jù)對稱性，作出平面鏡反射的光路. 作圖找出光源S在平面鏡中的像點S′，連接S′M延長交直尺于H點，由題可知：光線SM的入射角為45，根據(jù)反射定律可知反射角等于45，MH沿豎直方向.連接S′P，根據(jù)對稱性得S′M＝OM＝1dm， 在直角三角形PRS′中，RS′＝dm，PR＝3dm， 由幾何知識得r＝30，由折射定律可得：n＝ 解得sini＝，i＝45，故刻度尺上被照亮的范圍為：QH＝1dm＋dm＝(1＋) dm.