2020高考物理大一輪復(fù)習(xí)：課時作業(yè)45分鐘高考熱點練(十四)機(jī)械振動、機(jī)械波光電磁波與相對論

1、1 45 分鐘高考熱點練（十四）機(jī)械振動、機(jī)械波 光 電磁波與相對論 （本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中以獨(dú)立形式分冊裝訂！ ） 1. 物理選修 3- 4（15 分） （1）（5 分）如圖甲所示為一列簡諧橫波在 t= 0 時刻的波形圖，P 是平衡位置為 x= 1 m 處 的質(zhì)點，Q 是平衡位置為 x=4m 處的質(zhì)點，圖乙為質(zhì)點 Q 的振動圖象，下列說法正確的是 _ 。（填正確答案標(biāo)號。選對 1 個得 2 分，選對 2 個得 4 分，選對 3 個得 5 分。每選 錯 1 個扣 3 分，最低得分為 0 分） A .波沿 x軸正方向傳播，波速為 40 m/s B. t = 0.10 s 時，質(zhì)點 Q 加速度

2、達(dá)到正向最大 C. t = 0.075 s 時，質(zhì)點 P 加速度達(dá)到正向最大 D. t = 0.10 s 時，質(zhì)點 P 的運(yùn)動方向沿 y 軸正方向 E. 從 t = 0 到 t= 0.15 s,質(zhì)點 P 通過的路程為 30 cm （2）（10 分）一細(xì)光束以一定的入射角從空氣射到如圖所示的等腰直角棱鏡的橫截面的 AB 邊的中點 D，光線進(jìn)入棱鏡后直接射向 AC 邊。逐漸調(diào)整光線在 AB 面的入射角，當(dāng)入射角 a= 45。時，光線射到 AC 邊上的 E 點（E 點未畫出），此時 AC 邊恰好無光線射向空氣。已知 AB 邊長為 L,/ A= 90 / B = 45真空中光速為 C,求: 該棱鏡的折

3、射率 n; 光線由 D 點到 E 點所用的時間（不考慮光線在 AC 邊的反射）。 解析：（1）根據(jù)題圖甲所示的波形圖和題圖乙所示的質(zhì)點 Q 的振動圖象可知波沿 x軸 正方向傳播，根據(jù)題圖甲所示的波形圖可知波長 L 8 m,根據(jù)題圖乙所示的振動圖象知， 周期 T = 0.20 s，波速 v = 40 m/s，選項 A 正確；t = 0.10 s，質(zhì)點 Q 運(yùn)動到平衡位置，質(zhì) 點 Q 的速度最大，加速度為零，選項 B 錯誤；t = 0.075 s 時，質(zhì)點 P 運(yùn)動到波谷，加速度達(dá) 2 到正向最大，選項 C 正確；t = 0.10 s 時，質(zhì)點 P 的運(yùn)動方向沿 y 軸正方向，選項 D 正確；3

4、從 t = 0 到 t = 0.15 s,時間為四分之三周期，由于質(zhì)點 P 不是從平衡位置或最大位移處開始 運(yùn)動，所以質(zhì)點 P 通過的路程不等于 30 cm，選項 E 錯誤。 n 由幾何關(guān)系有：3+尸 2（1 分） 光在AB邊折射有：sna=門口分） 解得棱鏡折射率為 n = 1 + sin? a= 2 （1 分） ,sin a /口. 八 3）由 SiM = n,得 sin 4（1 分） 1 由幾何知識得：XDESin 3= 2（2 分） 答案： 6 3 2L (1)ACD (2)( i p 3)肓 2. 物理一選修 3-4（15 分） （1）（5 分） 終都從玻璃磚的下表面射出。已知玻璃對

5、單色光 b 的折射率較小，那么下列說法中正確的有 _ 。（填正確答案標(biāo)號。選對 1 個得 2 分，選對 2 個得 4 分，選對 3 個得 5 分。每選 錯 1 個扣 3 分，最低得分為 0 分） A . a 光束在玻璃磚中的傳播速度比 b 光小 B 從玻璃磚下表面射出后，兩束光不一定平行 n XDE 3 .2L 4c (2 分) 如圖所示，兩細(xì)束平行的單色光 a、b 射向同一塊上下表面平行的玻璃磚的上表面，最 （i ）光線在 AB 邊的入射角為 a 1 光路如圖，則有 sin尸 n（1 分） 解得 XDE = 分） 4 C. 從玻璃磚下表面射出后，兩束光之間的距離一定增大了5 D .從玻璃磚下

6、表面射出后，兩束光之間的距離可能和射入前相同 E.若用 a、b 兩單色光分別通過同一雙縫干涉裝置，各自的干涉圖樣中相鄰兩亮條紋 的中心距離 b光的大 （10 分）如圖所示，一列簡諧橫波沿 x 軸正方向傳播，在 x 軸上有 P、M、Q 三點，從波 傳到 x= 5 m 的 M 點時開始計時，已知 匕=0.7 s 時 M 點第二次出現(xiàn)在波峰。求： （i ）這列波傳播的速度大?。?（ii ）從t= 0 時刻起到 t2 = 1 s 止，質(zhì)點 Q（x= 9 m）通過的路程。 解析：（1）根據(jù)題述玻璃磚對單色光 b 的折射率較小，由 n = 可知玻璃磚中光的傳播 c 速度 v=-,故 a 光束在玻璃磚中的傳

7、播速度比 b 光小，選項 A 正確；由于玻璃磚上下表面 n 平行，根據(jù)折射定律，從玻璃磚下表面射出后，兩束光一定平行，選項 B 錯誤；由于玻璃 磚對 b 光的折射率較小， 所以從玻璃磚下表面射出后， 兩束光之間的距離一定增大了， 選項 C 正確，D 錯誤；根據(jù)題述玻璃磚對 b 光的折射率較小，根據(jù)折射率與光的頻率的關(guān)系可知， b 光的頻率較小，波長較大，若用 a、b 兩單色光分別通過同一雙縫干涉裝置，根據(jù) Ax=占入 d 可知，b 光相鄰兩亮條紋的中心距離大，選項 E 正確。 （2）（ i ）由質(zhì)點 M 在 t = 0 時沿 y 軸負(fù)方向振動，經(jīng)過;7個周期第二次出現(xiàn)在波峰可知， 0.7 7

8、八 s= 4T（2 分） T= 0.4 s（1 分） 因為 v=（1 分） v= 10 m/s（1 分） （ii ）從 t= 0 開始，設(shè)經(jīng)過 At 質(zhì)點 Q 開始振動，則有： 6 所以質(zhì)點 Q 振動時間為 A1= 1 s 0.4 s= 0.6 s（1 分）盤= s= 0.4 s（2 分） 7 質(zhì)點 Q 的路程為 s= 4t1x 4A = 0.6x 4 x 10 cm= 60 cm。（2 分） T 0.4 答案： （1）ACE （2）（ i ）10 m/s （ ii ）60 cm 3. 物理一選修 3-4（15 分） （1） _ （5 分）下列說法正確的是 （填正確答案標(biāo)號。選對 1 個得 2

9、 分，選對 2 個得 4 分，選對 3 個得 5 分。每選錯 1 個扣 3 分，最低得分為 0 分） A 根據(jù)愛因斯坦的相對論可判斷物體的質(zhì)量與運(yùn)動快慢無關(guān) B 簡諧波的頻率的數(shù)值等于單位時間內(nèi)經(jīng)過介質(zhì)中一點的完全波的個數(shù) C. 在電磁波接收過程中，使聲音信號或圖象信號從高頻電流中還原出來的過程叫調(diào)制 D. 偏振光的振動方向與偏振片的偏振化方向 （也稱透振方向）的夾角從 0。增大到 90。的 過程中，透過的光的強(qiáng)度越來越弱 E. 赫茲在實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電磁波到達(dá)導(dǎo)線環(huán)時，它在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動勢，使 導(dǎo)線環(huán)的空隙中產(chǎn)生火花，由此證實了電磁波的存在 （2） （10 分）如圖，某同學(xué)想把剖面 M

10、ON 為等腰三角形的玻璃磚加工成“玻璃鉆石”送給媽 媽。已知頂角/ MON = 2 該玻璃的折射率 n= 2?，F(xiàn)有一光線垂直 MN 邊入射。 （i ）為了使該光線在 OM 邊和 ON 邊都能發(fā)生全反射，求 B的取值范圍。 （ii ）若0= 42。，試通過計算說明該光線第一次返回 MN 邊時能否射出。 解析：（1）根據(jù)愛因斯坦的相對論可判斷高速運(yùn)動的物體的質(zhì)量與運(yùn)動快慢有關(guān)， A 錯誤；機(jī)械波在傳播過程中，介質(zhì)中各質(zhì)點只在各自的平衡位置附近振動，并不隨波遷移， 介質(zhì)中的質(zhì)點每經(jīng)過一個完全波時完成一次全振動， 故單位時間內(nèi)經(jīng)過介質(zhì)中一點的完全波 的個數(shù)就是這列波的頻率的數(shù)值， B 正確；在電磁波接

11、收過程中， 使聲音信號或圖象信號從 高頻電流中還原出來的過程叫解調(diào)， C 錯誤；偏振光的振動方向與偏振片的偏振化方向 （也 稱透振方向）的夾角從 0。增大到 90 的過程中，透過的光的強(qiáng)度越來越弱， D 正確；麥克斯 韋預(yù)言了電磁波的存在， 赫茲用實驗證實了電磁波的存在， 赫茲在實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電磁波到 8 達(dá)導(dǎo)線環(huán)時，它在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動勢， 使導(dǎo)線環(huán)的空隙中產(chǎn)生火花， 由此證實了電 磁波的存在，為麥克斯韋的電磁場理論奠定了堅實的實驗基礎(chǔ)， E 正確。 （2）（ i ）光路如圖 光在玻璃內(nèi)表面恰好發(fā)生全反射應(yīng)滿足 1 1 sin C = n = 2（2 分） 解得 C = 30 分） 在

12、 OM 邊發(fā)生全反射應(yīng)滿足 90 - C（1 分） 在 ON 邊發(fā)生全反射應(yīng)滿足 3 0- 90 C（1 分） 聯(lián)立解得 40 0W 60 （1 分） （ii ）若 0= 42。，則該光線第一次返回 MN 邊時的入射角為 180 -4 0= 12 （2 分） 由于 12 C = 30 （1 分） 所以該光線第一次返回 MN 邊時可以射出（1 分） 答案： （1）BDE （2）（ i ）40 0W 60 （ i ）能射出 4. 物理一選修 3-4（15 分） （1） _ （5 分）下列說法正確的是 。（填正確答案標(biāo)號。 選對 1 個得 2 分，選對 2 個得 4 分，選對 3 個得 5 分。每選

13、錯 1 個扣 3 分，最低得分為 0 分） A 在太陽光照射下，水面上的油膜出現(xiàn)彩色花紋是因為薄膜干涉 B 在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射現(xiàn)象 C.用標(biāo)準(zhǔn)平面檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象 D 用三棱鏡觀察太陽光譜是利用光的折射現(xiàn)象 E.紫光、紅光以相同的入射角從水中射向空氣，紫光能發(fā)生全反射，紅光也一定能發(fā) 生全反射 （2） 9 （10 分）一列沿 x軸傳播的簡諧橫波， 在 t= 0 時刻的波形如圖中實線所示， 在 t= 0.2 s 時 刻的波形如圖中虛線所示。 (i )若波向 x軸負(fù)方向傳播，求該波的最小波速； (ii )若波向 x 軸正方向傳播，且 0.2 sT,求 x

14、= 2 m 處的 P 質(zhì)點第一次出現(xiàn)波峰的時刻。 解析：(1)在太陽光照射下，水面上的油膜出現(xiàn)彩色花紋現(xiàn)象是因為薄膜干涉， 選項 A 正確；在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像的原理是光的全反射，選項 B 正確；用標(biāo)準(zhǔn)平面檢查光學(xué) 平面的平整程度是利用光的干涉現(xiàn)象，選項 C 錯誤；太陽光經(jīng)過三棱鏡時會發(fā)生折射現(xiàn)象， 可以用來觀察太陽光譜，選項 D 正確；由于紫光的折射率大于紅光，由全反射臨界角公式 1 sin C=石，可知紫光的臨界角較小，所以紫光、紅光以相同的入射角從水中射向空氣，紫光 能發(fā)生全反射，紅光不一定能發(fā)生全反射，選項 E 錯誤。 (2)( i )當(dāng)波向 x軸負(fù)方向傳播時，由題中波形圖可知該波的

15、波長為 匸3 m, 從 t= 0 到 t = 0.2 s 的過程，波向 x 軸負(fù)方向傳播的距離為 波傳播的的速度為 v左=二(1 分) 聯(lián)立得 v 左=10+ 15n(m/s)(n= 0,1,2,)(1 分) 當(dāng) n = 0 時波速最小，v左 min = 10 m/s(1 分) (ii )當(dāng)波向 x 軸正方向傳播時，由題中波形圖可知 0.2 s= 3 + n T(n= 0,1,2,)(1 分) 由于 0.2 sT,則有 0.2 s = *1 分) 2 八 v 右=*1 分 ) 波峰到 P 點的距離為：Ax右=XP 2(1 分) P 點第一次出現(xiàn)波峰的時間為 t= (1 分) 聯(lián)立可得 t =

16、0.25 s(1 分) 答案： (1)ABD (2)( i )10 m/s (ii )0.25 s 5. 物理一選修 3 4(15 分) (1)(5 分)如圖所示為一列沿 X軸正方向傳播的簡諧橫波在 t= 0 時刻波的圖象，波源 S 位 )(1 分) 10 于原點 O 處，波速 v = 4 m/s，振幅 A = 2 cm。t= 0 時刻，平衡位置在 x= 8 m 處的質(zhì)點 P 剛11 好開始振動，質(zhì)點 M 的平衡位置在 x= 12 m 處。則下列說法正確的是 _ 。(填正確答 案標(biāo)號。選對 1 個得 2 分，選對 2 個得 4 分，選對 3 個得 5 分。每選錯 1 個扣 3 分，最低得 分為

17、 0 分) C. t = 1 s 時刻，質(zhì)點 P 運(yùn)動到 M 點 D .質(zhì)點 P 的振動方程為 y= 2sin( n) cm E.在 t = 0 到 t= 3.5 s 這段時間內(nèi)，質(zhì)點 M 通過的路程為 10 cm (2)(10 分)如圖，EMNF 是一塊橫截面為正方形的透明玻璃磚，其折射率 n = 3,邊長 MN = 3 cm。一束激光 AB 從玻璃磚的 EM 面上的 B 點入射，/ ABE = 30 BM = 字 cm , 在玻璃磚右側(cè)有一豎直屏幕 POQ, PQ/ FN , O 點與 MN 等高，且 NO= 1 cm。若激光從玻 璃磚射出后會在 PQ 上形成光斑 H(圖中未標(biāo)出)，且光在

18、每個面上的反射只考慮一次。求： (i )激光在 B 點發(fā)生折射的折射角; (ii )光斑 H 到 O 點的距離 HO。 錯誤；簡諧振動的質(zhì)點在原地上下振動，不會隨波遷移，選項 點 P 的振動方程為 y= 2sin( n) cm，選項 D 正確；質(zhì)點在一個周期內(nèi)通過的路程為 4A= 8 cm, 解析： (1)根據(jù)“上下坡法”判斷，波源 S 的起振方式沿 y 軸正方向，選項 A 正確; 由圖知該簡諧波的波長為 S 的振動周期為 2 s,選項 B C 錯誤；根據(jù)圖象可知，質(zhì) B .波源 S 的振動周期為 0.5 s 入=8 m,根據(jù)公式 v = T 可得，波源 12 在 t = 0 到 t = 3.5 s 這段時間內(nèi)，質(zhì)點 M 從 t= 1 s 開始振動通過的路程為 10 cm，選項 E 正確。 做出光路圖如答圖所示3 13 Jtf （i ）由圖可知:a= 90 -ZABE = 60 1 分） 由折射定律有：n= 耗（2 分） rt . sin a 1 則：sin 3= =- n 2 解得：3= 30 （1 分） （ii ）在 Rt少M(fèi)l 中: BM tan ZBIM =亦 其中： /、 1 / BIM =3= 30； BM= c 則：Ml = 2 cm（1 分） 1 丄並 C= n= ,3 = 3sin e= sin 則：光線在 I點發(fā)生全反射，最終從 FN 射出破璃