新高考人教物理一輪作業(yè)章末檢測(cè)卷（十四）機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對(duì)論

章末檢測(cè)卷(十四)機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對(duì)論(滿分：100分時(shí)間：60分鐘)一、選擇題(共8小題，每小題6分，共48分。1～5題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，6～8題有多個(gè)選項(xiàng)正確，全選對(duì)得6分，選對(duì)但不全得3分)1．(2021·湖北邯鄲高三檢測(cè))隨著通信技術(shù)的更新?lián)Q代，無(wú)線通信使用的電磁波頻率更高，頻率資源更豐富，在相同時(shí)間內(nèi)能夠傳輸?shù)男畔⒘扛蟆５?代移動(dòng)通信技術(shù)(簡(jiǎn)稱5G)意味著更快的網(wǎng)速和更大的網(wǎng)絡(luò)容載能力，“4G改變生活，5G改變社會(huì)”。與4G相比，5G使用的電磁波()A．光子能量更大 B．衍射更明顯C．在介質(zhì)中傳播速度更大 D．波長(zhǎng)更長(zhǎng)解析：因?yàn)?G使用的電磁波頻率比4G高，根據(jù)E＝hν可知5G使用的電磁波比4G光子能量更大，故A正確；發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物(或孔)的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多，甚至比波長(zhǎng)還小，因5G使用的電磁波頻率更高，即波長(zhǎng)更短，衍射更不明顯，故B錯(cuò)誤；光在介質(zhì)中的傳播速度為v＝eq\f(c,n)，5G的頻率比4G高，而頻率越大折射率越大，光在介質(zhì)中的傳播速度越小，故C錯(cuò)誤；因5G使用的電磁波頻率更高，根據(jù)ν＝eq\f(c,λ)可知波長(zhǎng)更短，故D錯(cuò)誤。答案：A2．下列說(shuō)法中正確的是()A．把調(diào)準(zhǔn)的擺鐘，由北京移至赤道，這個(gè)鐘將變慢，若要重新調(diào)準(zhǔn)，應(yīng)增加擺長(zhǎng)B．振動(dòng)的頻率越高，則波傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離所用的時(shí)間越長(zhǎng)C．1905年愛因斯坦提出的狹義相對(duì)論是以相對(duì)性原理和光速不變?cè)磉@兩條基本假設(shè)為前提的D．照相機(jī)的鏡頭涂有一層增透膜，其厚度應(yīng)為入射光在真空中波長(zhǎng)的eq\f(1,4)解析：調(diào)準(zhǔn)的擺鐘，由北京移至赤道，由于重力加速度變小，根據(jù)單擺的周期公式：T＝2πeq\r(\f(l,g))，這個(gè)鐘的周期增大，鐘將變慢，若要重新調(diào)準(zhǔn)，應(yīng)減小擺長(zhǎng)，故A錯(cuò)誤；波傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離所用的時(shí)間為一個(gè)周期，振動(dòng)的頻率越高，周期越短，所用時(shí)間越短，故B錯(cuò)誤；1905年愛因斯坦提出的狹義相對(duì)論是以相對(duì)性原理和光速不變?cè)磉@兩條基本假設(shè)為前提的，故C正確；當(dāng)增透膜的厚度為入射光在增透膜中波長(zhǎng)的eq\f(1,4)時(shí)，從增透膜前后表面的反射光相互抵消，從而減少了反射，增加了透射，故D錯(cuò)誤。答案：C3．(2021·河北省保定市高三檢測(cè))關(guān)于彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A．在某一時(shí)刻，它的速度與回復(fù)力的方向相同，與位移的方向相反B．在某一時(shí)刻，它的速度、位移和加速度的方向都相同C．在某一段時(shí)間內(nèi)，它的回復(fù)力的大小增大，動(dòng)能也增大D．在某一段時(shí)間內(nèi)，它的勢(shì)能減小，加速度增大解析：回復(fù)力與位移方向總是相反，在某一時(shí)刻，它的速度與回復(fù)力的方向相同，與位移的方向相反，故A正確，B錯(cuò)誤；做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子，靠近平衡位置時(shí)，回復(fù)力減小，而速度增大，動(dòng)能增大，離開平衡位置時(shí)，回復(fù)力增大，速度減小，動(dòng)能減小，故C錯(cuò)誤；某一段時(shí)間內(nèi)，它的勢(shì)能減小，向平衡位置靠近，加速度減小，故D錯(cuò)誤。答案：A4．明代學(xué)者方以智在《陽(yáng)燧倒影》中記載：“凡寶石面凸，則光成一條，有數(shù)棱則必有一面五色”，表明白光通過(guò)多棱晶體折射會(huì)發(fā)生色散現(xiàn)象。如圖所示，一束復(fù)色光通過(guò)三棱鏡后分解成兩束單色光a、b，下列說(shuō)法正確的是()A．若增大入射角i，則b光先消失B．在該三棱鏡中a光波長(zhǎng)小于b光C．a(chǎn)光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，b光不能發(fā)生D．若a、b光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應(yīng)，則a光的遏止電壓低解析：由圖可知，復(fù)色光通過(guò)三棱鏡后分成兩束，棱鏡對(duì)b光的折射率大于對(duì)a光的折射率，a光的頻率小于b光，故a光的波長(zhǎng)大于b光，B錯(cuò)誤；由幾何關(guān)系可知，光線射入三棱鏡的折射角r與射出三棱鏡的入射角r′之和為60°，只增大入射角i，則r增大，r′減小，故a、b光都不會(huì)消失，A錯(cuò)誤；光在玻璃表面反射時(shí)，反射光和折射光都是偏振光，C錯(cuò)誤；由于b光的頻率大于a光的頻率，若a、b光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應(yīng)，則a光照射時(shí)光電子的最大初動(dòng)能小，則a光的遏止電壓低，D正確。答案：D5．一列波沿x軸方向傳播，某一時(shí)刻的波形如圖所示。質(zhì)點(diǎn)A與坐標(biāo)原點(diǎn)O的水平距離為0.6m，波長(zhǎng)λ＝1.6m，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)A沿y軸正方向振動(dòng)，經(jīng)過(guò)0.1s第一次到達(dá)波峰處，則下列說(shuō)法正確的是()A．這列波沿x軸負(fù)方向傳播B．這列波的周期T＝0.8sC．波速v＝14m/sD．從圖示時(shí)刻開始，質(zhì)點(diǎn)A經(jīng)過(guò)Δt＝1.6s運(yùn)動(dòng)的路程為0.4m解析：質(zhì)點(diǎn)A由平衡位置向正的最大位移處運(yùn)動(dòng)，由平移法可知，波沿x軸正方向傳播，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由題圖波動(dòng)圖象可知，波長(zhǎng)λ＝1.6m，O點(diǎn)到左側(cè)的波峰的距離為半個(gè)波長(zhǎng)，等于0.8m，則0.8m－0.6m＝vt，t＝0.1s，解得波速v＝2m/s，波動(dòng)周期T＝eq\f(λ,v)＝0.8s，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；由于Δt＝1.6s＝2T，則經(jīng)過(guò)Δt＝1.6s質(zhì)點(diǎn)A運(yùn)動(dòng)的路程為8A，由波動(dòng)圖象可知，該波的振幅為A＝10cm＝0.10m，所以A運(yùn)動(dòng)的路程：s＝8A＝8×0.10m＝0.8m，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：B6．(2021·山東德州實(shí)驗(yàn)高中高三調(diào)研)a、b兩束色光，分別沿半徑方向射向圓柱形的玻璃磚，其出射光線都是由圓心O沿OP方向射出，如圖所示，則下列說(shuō)法中正確的是()A．b光在介質(zhì)中的折射率比a光小B．若用a光做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，要比用b光時(shí)中央條紋更寬C．若a、b兩束色光都發(fā)生了全反射，則b光的臨界角小D．a(chǎn)光在玻璃中的速度較小解析：由圖可知光從底面射出時(shí)，折射角相同，而a光的入射角大于b光的入射角，由折射定律可知，a的折射率小于b的折射率，故A錯(cuò)誤；因折射率越大，光的頻率越大，所以a光的頻率小于b光的頻率，a的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng)，則a光的波動(dòng)性強(qiáng)，若用a光做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，要比用b時(shí)中央條紋更寬，故B正確；由sinC＝eq\f(1,n)可知，a光的臨界角要大于b光的臨界角，故C正確；由v＝eq\f(c,n)分析可知，折射率越大，則光在玻璃中傳播速度越小，所以a光在玻璃中的速度較大，故D錯(cuò)誤。答案：BC7．(2021·江蘇南京六校聯(lián)合體高三調(diào)研)如圖所示，真空中一半徑為R、質(zhì)量分布均勻的玻璃球，頻率一定的細(xì)激光束在真空中沿直線AB傳播，于玻璃球表面的B點(diǎn)經(jīng)折射進(jìn)入玻璃球，并在玻璃表面的D點(diǎn)又以折射進(jìn)入真空中，已知∠BOD＝120°，玻璃球?qū)υ摷す馐恼凵渎蕿閑q\r(3)，光在真空中的傳播速度為c。則下列說(shuō)法正確的是()A．激光束在B點(diǎn)的入射角為60°B．激光束在玻璃球中穿越的時(shí)間為eq\f(2R,c)C．改變?nèi)肷浣?，光線能在射出玻璃球的表面時(shí)會(huì)發(fā)生全反射D．改變?nèi)肷浣牵饩€能在射出玻璃球的表面時(shí)不可能發(fā)生全反射解析：由幾何知識(shí)得激光束在B點(diǎn)折射角為r＝30°，由折射定律n＝eq\f(sinα,sinr)，代入數(shù)據(jù)解得sinα＝eq\f(\r(3),2)，即α＝60°，故A正確；由幾何知識(shí)得激光束在玻璃球中穿越的距離為L(zhǎng)＝BD＝2Rsin60°＝eq\r(3)R，激光束在玻璃球中傳播的速度為v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(3),3)c，則此激光束在玻璃中穿越的時(shí)間為t＝eq\f(L,v)＝eq\f(3R,c)，故B錯(cuò)誤；激光束從B點(diǎn)進(jìn)入玻璃球時(shí)，無(wú)論怎樣改變?nèi)肷浣牵贒點(diǎn)的入射角等于B點(diǎn)的折射角，根據(jù)光路可逆性原理可知，光束不可能在D點(diǎn)發(fā)生全反射，一定能從D點(diǎn)折射射出玻璃球，故C錯(cuò)誤，D正確。答案：AD8．(2021·浙江高三選考科目9月聯(lián)考)圖甲為一波源的共振曲線，圖乙表示該波源在共振狀態(tài)下的振動(dòng)形式沿x軸正方向傳播過(guò)程中形成的機(jī)械波在t＝0時(shí)刻的波形曲線，P是平衡位置在x＝1.0m處的質(zhì)點(diǎn)，Q是平衡位置在x＝4.0m處的質(zhì)點(diǎn)，則下列說(shuō)法正確的是()A．圖甲中，若驅(qū)動(dòng)力周期變大，共振曲線的峰值將向頻率f小的方向移動(dòng)B．在t＝2.5s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的加速度方向與y軸正方向相同C．質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)方程為y＝10sinπt(cm)D．從t＝1s到t＝2.5s，質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程為30cm解析：當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率等于物體的固有頻率時(shí)產(chǎn)生共振，振幅最大，驅(qū)動(dòng)力周期變大時(shí)，物體的固有頻率不變，則振動(dòng)曲線的峰值不變，故A錯(cuò)誤；由圖乙可得波長(zhǎng)λ＝8m，由圖甲可得周期T＝2s，故波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(8,2)m/s＝4m/s，根據(jù)波向右傳播可得t＝0s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的位移為正，正向下運(yùn)動(dòng)，故經(jīng)過(guò)t＝2.5s＝1eq\f(1,4)T，質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程大于5A＝50cm，且t＝2.5s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的位移為負(fù)，遠(yuǎn)離平衡位置向下運(yùn)動(dòng)，故加速度方向向上，與y軸正方向相同，故B正確；設(shè)Q質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為y＝Asin(eq\f(2π,T)t＋φ0)，t＝0s時(shí)Q位于平衡位置并向上運(yùn)動(dòng)，故φ0＝0，分別代入數(shù)據(jù)可得y＝10sinπt(cm)，故C正確；從t＝1s到t＝2.5s，即經(jīng)過(guò)1.5s＝eq\f(3,4)T，質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程大于3A＝30cm，故D錯(cuò)誤。答案：BC二、非選擇題(共5小題，52分)9．(8分)(2021·湖南岳陽(yáng)高三檢測(cè))某同學(xué)在做“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，第一次分劃板中心刻度線對(duì)齊A條紋中心時(shí)(如圖甲)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖丙所示，第二次分劃板中心刻度線對(duì)齊B條紋中心線時(shí)(如圖乙)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖丁所示，A與B間有3條亮條紋，已知雙縫間距為0.5mm，從雙縫到屏的距離為1m，則圖丙中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為________mm。圖丁中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為________mm。實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)量多條干涉條紋寬度的目的是____________，所測(cè)光波的波長(zhǎng)為________m。解析：圖丙讀數(shù)為11mm＋6×0.1mm＝11.6mm，圖丁讀數(shù)為16mm＋6×0.1mm＝16.6mm，實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)量多條干涉條紋寬度的目的是減小測(cè)量的偶然誤差：Δx＝eq\f(xB－xA,4)＝1.25mm，根據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ，求得λ＝eq\f(dΔx,l)＝×10－7m。答案：減小誤差×10－710．(10分)(2021·山東濟(jì)寧質(zhì)檢)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖1所示的裝置測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?1)為了使測(cè)量誤差盡量小，下列說(shuō)法中正確的是________。A．組裝單擺須選用密度和直徑都較小的擺球B．組裝單擺須選用輕且不易伸長(zhǎng)的細(xì)線C．實(shí)驗(yàn)時(shí)須使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動(dòng)D．為了使單擺的周期大一些，應(yīng)使擺線相距平衡位置有較大的角度(2)該實(shí)驗(yàn)小組用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑。某次測(cè)量的示數(shù)如圖2所示，讀出小球直徑為d＝________cm。(3)該同學(xué)用米尺測(cè)出懸線的長(zhǎng)度為L(zhǎng)cm，讓小球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)。當(dāng)小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，并計(jì)數(shù)為0，此后小球每經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)一次，依次計(jì)數(shù)為1、2、3…。當(dāng)數(shù)到40時(shí)，停止計(jì)時(shí)，測(cè)得時(shí)間為ts。改變懸線長(zhǎng)度，多次測(cè)量，利用計(jì)算機(jī)作出了t2L圖線如圖3所示。根據(jù)圖3可以得出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝________m/s2。(取π2＝，結(jié)果保留3位有效數(shù)字)解析：(1)為了使測(cè)量誤差盡量小，組裝單擺須選用密度較大、直徑較小的擺球，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；組裝單擺須選用輕且不易伸長(zhǎng)的細(xì)線，選項(xiàng)B正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)須使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動(dòng)，選項(xiàng)C正確；根據(jù)單擺運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性，單擺的周期只與擺長(zhǎng)有關(guān)，與擺角無(wú)關(guān)，單擺只有在擺角小于5°時(shí)，單擺的運(yùn)動(dòng)才可以看作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。(2)根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則，讀出小球直徑為d＝8mm＋2×0.05mm＝0.810cm(3)當(dāng)數(shù)到40時(shí)，停止計(jì)時(shí)，測(cè)得時(shí)間為t，則t＝20T，解得T＝eq\f(t,20)。由單擺周期公式，T＝2πeq\r(\f(L＋\f(d,2),g))，得t2＝eq\f(1600π2,g)(L＋eq\f(d,2))。t2L圖線的斜率k＝eq\f(1600π2,g)＝，解得g≈980cm/s2＝9.80m/s2。答案：(1)BC11．(10分)(2021·適應(yīng)性測(cè)試廣東卷)如圖所示，救生員坐在泳池旁邊凳子上，其眼睛到地面的高度h0為1.2m，到池邊的水平距離L為1.6m，池深H為1.6m，池底有一盲區(qū)。設(shè)池水的折射率為eq\f(4,3)。當(dāng)池中注水深度h為1.2m和1.6m時(shí)，池底盲區(qū)的寬度分別是多少？解析：當(dāng)池中注水深度h為1.2m，光路圖如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系知sini＝eq\,2＋2))＝eq\f(4,5)即i＝53°根據(jù)折射率可求得sinr＝eq\f(sini,n)＝eq\f(3,5)即r＝37°根據(jù)幾何關(guān)系可知盲區(qū)寬度為s＝－1.2)tan53°＋×tan37°＝1.43m當(dāng)池中注水深度h為1.6m時(shí)，同理可得s′＝×tan37°＝1.2m。答案：1.43m1.2m12．(12分)(2021·山東濱州高三模擬)兩列沿同一繩持續(xù)獨(dú)立傳播的簡(jiǎn)諧橫波，如圖所示為t＝0時(shí)刻這兩列橫波在0～12m區(qū)域的波形圖，兩列簡(jiǎn)諧橫波的振幅都是20cm。實(shí)線波的頻率為2Hz，沿x軸正方向傳播，虛線波沿x軸負(fù)方向傳播。求：(1)波的傳播速度大??；(2)從t＝0時(shí)刻開始橫坐標(biāo)4m～8m之間的某質(zhì)點(diǎn)出現(xiàn)位移是40cm的最短時(shí)間(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。解析：(1)實(shí)線波的波長(zhǎng)為λ1＝4m，實(shí)線波的頻率為f1＝2Hz，則波的傳播速度大小為v＝λ1f1＝4×2m/s＝8m/s。(2)由圖可以看出，實(shí)線波t＝0時(shí)刻橫坐標(biāo)4m～8m之間的x1＝5m處的質(zhì)點(diǎn)，虛線波x2＝7.5m處的質(zhì)點(diǎn)位移均為20cm