【专项题库+高考领航】2022届高考物理大一轮复习-章末检测-机械振动-机械波-光-电磁波与相对论.docx
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章末检测 机械振动 机械波 光 电磁波与相对论 (时间:60分钟 满分:100分) 1.(2021·成都模拟)(1)(6分)关于电磁波,下列说法正确的是 ( ) A.雷达是用X光来测定物体位置的设备 B.电磁波是横波 C.电磁波必需在介质中传播 D.使电磁波随各种信号而转变的技术叫做解调 (2)(8分)某雷达工作时,放射电磁波的波长λ=20 cm,每秒脉冲数n=5 000,每个脉冲持续时间t=0.02 μs. ①该电磁波的频率为多少? ②该雷达的最大侦察距离是多少? 解析:(1)由雷达的工作原理知,雷达是用微波来测定物体位置的设备,A错;电磁波在传播过程中电场强度和磁感应强度总是相互垂直,且与波的传播方向垂直,故电磁波是横波,B对;电磁波可以不依靠介质而传播,C错;使电磁波随各种信号而转变的技术叫做调制,D错. (2)①依据c=λf可得 f== Hz=1.5×109 Hz. ②电磁波在雷达放射相邻两个脉冲间隔时间内传播的距离 s=cΔt=c=3×108× m≈6×104 m, 所以雷达的最大侦察距离s′==3×104 m=30 km. 答案:(1)B (2)①1.5×109 Hz ②30 km 2.(1)(6分)(多选)2021年9月12日国务院办公厅下发文件《大气污染防治行动方案》,以改善人们的生活环境.其中雾霾天气严峻影响人们的身体健康,发生雾霾天气时能见度只有几米,天气变黄变暗,这是由于这种状况下 ( ) A.只有波长较短的一部分光才能到达地面 B.只有波长较长的一部分光才能到达地面 C.只有频率较大的一部分光才能到达地面 D.只有频率较小的一部分光才能到达地面 (2)(8分)弹簧振子以O点为平衡位置,在B、C两点间做简谐运动,在t=0时刻,振子从O、B间的P点以速度v向B点运动;在t=0.2 s时,振子速度第一次变为-v;在t=0.5 s时,振子速度其次次变为-v. ①求弹簧振子振动周期T; ②若B、C之间的距离为25 cm,求振子在4.0 s内通过的路程; ③若B、C之间的距离为25 cm,从平衡位置计时,写出弹簧振子位移表达式,并画出弹簧振子的振动图象. 解析:(1)依据光发生明显衍射的条件,发生雾霾天气时,只有波长较长、频率较小的一部分光发生衍射绕过空气中的颗粒物到达地面,选项A、C错误,B、D正确. (2)①弹簧振子简谐运动示意图如图所示,由对称性可得:T=0.5×2 s=1.0 s ②若B、C之间距离为25 cm, 则振幅A=×25 cm=12.5 cm 振子4.0 s内通过的路程s=×4×12.5 cm=200 cm ③依据x=Asin ωt,A=12.5 cm,ω==2π 得x=12.5sin 2πt(cm).振动图象为 答案:(1)BD (2)①1.0 s ②200 cm ③x=12.5sin 2πt(cm) 图象见解析图 3.(1)(6分)(多选)下列说法正确的是 ( ) A.由红光和绿光组成的一细光束从水中射到空气,在不断增大入射角时水面上首先消逝的是绿光 B.光的双缝干涉试验中,在光屏上的某一位置会时而毁灭明条纹时而毁灭暗条纹 C.均匀变化的电场产生均匀变化的磁场,向外传播就形成了电磁波 D.依据相对论可知空间和时间与物质的运动状态有关 (2)(8分)如图所示,半圆形透亮 介质的横截面,其半径为R.一束光从半圆形透亮 介质的边缘以入射角60°射入透亮 介质,光束在半圆形透亮 介质的弧形面发生两次反射后刚好从半圆形透亮 介质的另一边缘射出.已知光在真空中传播的速度为c.求: ①半圆形透亮 介质的折射率; ②光线在半圆形透亮 介质中传播的时间; ③半圆形透亮 介质的全反射临界角. 解析:(1)绿光的折射率大,更简洁发生全反射,故A正确.在光的双缝干涉试验中,只要相干光的波长与装置不变,亮、暗条纹的位置是固定的,B错误.均匀变化的电场产生稳定的磁场,稳定的磁场不产生电场,故无法形成电磁波,C错误.由相对论可知,D正确. (2)①由图中几何关系可知,光束折射角r=30° 由折射定律,玻璃砖的折射率n== ②光线在半圆形透亮 介质中传播的速度v==c 光线在半圆形透亮 介质中传播的距离L=3R 光线在半圆形透亮 介质中传播的时间t==3 ③由sin C=可得半圆形透亮 介质的全反射临界角 C=arcsin. 答案:(1)AD (2)① ② ③arcsin 4.(2021·高考信息卷)(1)(6分)(多选)如图所示是沿x轴传播的一列简谐横波,实线是在t=0时刻的波形图,虚线是在t=0.2 s时刻的波形图.已知该波的波速是0.8 m/s,则下列说法正确的是________. A.这列波的周期是0.125 s B.这列波可能是沿x轴正方向传播的 C.t=0时,x=4 cm处的质点速度沿y轴负方向 D.0~0.2 s内,x=4 cm处的质点振动方向转变了3次 E.t=0.2 s时,x=4 cm处的质点加速度向上 (2)(8分)如图所示,两块同样的玻璃直角三棱镜ABC和A1B1C1,∠A=∠A1=30°,AC面和A1C1面平行,且A、B1、C1在一条直线上,两三棱镜放置在空气中,一单色细光束O垂直于AB面入射,光线从A1B1面射出时,出射光线方向与入射光线O的方向平行.若玻璃的折射率n=,A、C1两点间的距离为d,光线从A1B1面上的b点(图上未画)射出,则a、b两点间的距离x为多大? 解析:(1)由题图得波长为12 cm,周期为T==0.15 s,故A错误;经过 0.2 s即1T,波的振动传播了16 cm,若波向右传播,则有8 cm+12 cm×n=16 cm,n没有自然数解,若波向左传播,则有4 cm+12 cm×n=16 cm,得n=1,故该波只能沿x轴负方向传播,B错误;由于波沿x轴负方向传播,t=0时,x=4 cm处质点的速度沿y轴负方向,故C正确;0~0.2 s内,x= 4 cm处的质点通过的路程为A,每个全振动(通过路程为4A)质点振动方向转变两次,则0~0.2 s内,x=4 cm处的质点振动方向转变了3次,故D正确;t=0.2 s时,x=4 cm处的质点在平衡位置下方,加速度向上,故E正确. (2)光路图如图所示 sin α=nsin 30° ∠ace=α-30°=30° ∠C1ec=90°-α=30° 由几何关系得ab=dcos 30°=d 答案:(1)CDE (2)d 5. (2021·高考信息卷)(1)(6分)(多选)如图所示为一正三角形玻璃砖,边长为l,AO为三角形的中线.现有a、b两束不同频率的可见细光束垂直于BC边从真空射入该三角形玻璃砖,入射时两束光到O点的距离相等,两束光经玻璃砖折射后相交于中线AO的右侧P处,则以下推断正确的是________. A.在真空中,a光的传播速度小于b光的传播速度 B.在真空中,a光波长小于b光波长 C.a、b两束光在玻璃砖中传播时的频率与在真空中传播时的频率相同 D.a光通过玻璃砖的时间小于b光通过玻璃砖的时间 E.若a、b两束光从同一介质射入真空中,则a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角 (2)(9分)如图所示,一质点O在垂直于x轴方向上做简谐运动,形成沿x轴正方向传播的机械波.在t=0时刻,质点O开头从平衡位置向上运动,经0.4 s第一次形成图示波形. ①再经多长时间,位于x=5 m处的质点B可以第一次到达波峰位置? ②当B第一次到达波峰位置时,求位于x=2 m处的质点A通过的总路程. 解析:(1)光在真空中的传播速度均为光速c,所以选项A错误;由题意可知,玻璃砖对a光的折射率na大于对b光的折射率nb,所以a光的频率νa大于b光的频率νb,a光在真空中传播时的波长λa=小于b光在真空中传播的波长λb=,选项B正确;当光从一种介质进入另一种介质时,光的频率保持不变,选项C正确;a光在玻璃砖中的传播速度大小va=小于b光在玻璃砖中的传播速度大小vb=,又由于a、b两束光在该玻璃砖中传播的距离相等,所以ta>tb,选项D错误;当a、b两束光从同一介质射入真空中时,由na>nb,sin C=可知,a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角,选项E正确. (2)①由题图可看出,该机械波的传播周期为T=0.8 s,波长为λ=4 m,所以该机械波的波速为v==5 m/s 由图可知,此时波峰在x=1 m处,当波峰传播到x=5 m处的B点时,波向前传播的距离为Δx=4 m,所以质点B第一次到达波峰位置所需要的时间 t==0.8 s ②由题意知,当质点B第一次到达波峰位置时,质点A恰好振动了一个周期,所以质点A通过的总路程为x=4A=20 cm 答案:(1)BCE (2)①0.8 s ②20 cm 6.(2021·江西八校联考)(1)(6分)(多选)以下说法中正确的是 ( ) A.对于同一障碍物,波长越大的光波越简洁绕过去 B.白光通过三棱镜在屏上毁灭彩色条纹是光的一种干涉现象 C.红光由空气进入水中,波长变长、颜色不变 D.用透亮 的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉 E.不管光源与观看者是否存在相对运动,观看者观看到的光速是不变的 (2)(8分)如图所示是一列简谐横波在某时刻的波动图象,从该时刻开头,此波中d质点第一次到达波谷的时间比e质点第一次到达波谷的时间早0.10 s.若b质点的平衡位置为x= m,求至少经过多长时间b质点经过平衡位置且向下运动以及b质点在这段时间内经过的路程. 解析:(1)对于同一障碍物,它的尺寸d不变,波长λ越长的光越简洁满足d≤λ,会产生明显的衍射现象,越简洁绕过障碍物,所以A项正确.白光通过三棱镜毁灭彩色条纹是光的色散现象,B项错.波的频率由波源打算,波速由介质打算,所以红光从空气进入水中,频率f不变,波速v变小,由v=λf得,波长λ变小,所以C项错.检查平面的平整度是利用了光的干涉,所以D项对.由光速不变原理知,E项正确. (2)依据波的传播方向与质点振动方向的关系,可知此波沿x轴正方向传播. 依题意知λ=4 m,T=0.4 s 可得v==10 m/s 所求时间等于-1 m处的质点振动状态传播到b质点所用的时间,则 t== s 又知b质点的纵坐标为- cm 则这段时间通过的路程s=2A+ cm=12.5 cm 答案:(1)ADE (2) s 12.5 cm 7.(2021·河北石家庄质检)(1)(6分)(多选)下列说法中正确的是 ( ) A.做简谐运动的物体,其振动能量与振幅无关 B.全息照相的拍摄利用了光的干涉原理 C.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,与光源和观看者的运动无关 D.医学上用激光做“光刀”来进行手术,主要是利用了激光的亮度高、能量大的特点 E.机械波和电磁波都可以在真空中传播 (2)(9分)如图所示,一个横截面为直角三角形的三棱镜,∠A=30°,∠C=90°,三棱镜材料的折射率是n=.一束与BC面成θ=30°角的光线射向BC面. ①试通过计算说明在AC面下方能否观看到折射光线? ②作出三棱镜内完整的光路图,指出最终的出射光线与最初的入射光线之间的夹角. 解析:(1)做简谐运动的物体的振幅由振动能量打算,所以A项错.全息照相利用了光的干涉原理,B项正确.依据爱因斯坦狭义相对论的光速不变原理,可知C项正确.由于激光具有亮度高,能量大的特点,医学上用其做“光刀”来进行手术,所以D项正确.由于机械波传播时需要介质,所以它不能在真空中传播,E项错误. (2)①由折射定律:在BC界面:n= 解得γ=30° 由临界角公式sin C= 得sin C= 所以全反射临界角C<60°, 而光线在AC面上的入射角为60°>C,故光线在AC界面发生全反射,在AC面下方不能观看到折射光线. ②光路如图所示,最终的出射光线与最初的入射光线之间的夹角为120°. 答案:(1)BCD (2)①不能 ②120°- 配套讲稿:
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