高考物理大一轮复习第十四章机械振动与机械波光电磁波与相对论本章综合能力提升练(含解析)教科版

一、多项选择题1.(2018·河北省衡水中学模拟)关于机械波、电磁波和相对论的下列说法中正确的是( )A.机械波和电磁波在介质中的传播速度仅由介质决定B.假设火车以接近光速的速度通过站台，站台上的旅客观察到车上的乘客变矮了C.简谐机械波传播时单位时间内经过介质中某点的完全波的个数就是这列波的频率D.用光导纤维束传输图像信息利用了光的全反射E.在真空中传播的两列电磁波，频率大的波长短答案 CDE解析 机械波在介质中的传播速度由介质决定，与波的频率无关，电磁波在介质中的传播速度与介质和波的频率均有关，故A 错误；火车以接近光速的速度通过站台时，站台上的旅客观察到车上的乘客变瘦了，而不是变矮了，故B 错误；简谐波的振动周期与传播周期相同，故单位时间内经过介质中某点的完全波的个数就是这列简谐波的频率，故C 正确；光导纤维束是用全反射来传输图像信息的，故D 正确；在真空中传播的两列电磁波，传播速度相同，由v ＝λT＝λf 知，频率越大，波长越短，故E 正确. 2.(2018·湖北省黄冈中学三模)下列说法正确的是( )A.对于同一障碍物，波长越大的光波越容易绕过去B.白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的干涉现象C.红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变D.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度利用了光的干涉现象E.不管光源与惯性参考系中的观察者是否存在相对运动，观察者观察到的真空中的光速都是不变的答案 ADE解析 对于同一障碍物，波长越大的光波越容易发生衍射现象，从而绕过障碍物，选项A 正确；白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的色散现象，选项B 错误；红光由空气进入水中，频率不变，颜色不变，波速减小，则波长变短，选项C 错误；用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度利用了光的干涉现象，选项D 正确；根据相对论原理可知，不管光源与惯性参考系中的观察者是否存在相对运动，观察者观察到的真空中的光速都是不变的，选项E 正确.3.(多选)下列关于单摆运动的说法中，正确的是( )A.单摆的回复力是摆线的拉力与摆球重力的合力提供的B.单摆的回复力是摆球重力沿运动轨迹切向的分力C.单摆的周期与摆球质量、振幅无关，与摆长和当地的重力加速度有关D.单摆做简谐运动的条件是摆角很小(小于5°)E.在山脚下走时准确的摆钟移到高山上走时将变快答案BCD解析单摆的回复力是摆球重力沿运动轨迹切向的分力提供的，A错误，B正确；根据单摆的周期公式T＝2πlg可知，单摆的周期与摆球质量、振幅无关，与摆长和当地的重力加速度有关，C正确；在摆角很小时，单摆近似做简谐运动，D正确；将摆钟从山脚移到高山上时，摆钟所在位置的重力加速度g变小，根据T＝2πlg可知，摆钟振动的周期变大，走时变慢，E错误.4.关于振动和波，下列说法正确的是( )A.电磁波是纵波B.单摆摆动时，摆球所需的回复力就是摆球所受的合力C.波传播方向上各质点与振源振动周期相同，是因为各质点的振动均可看做在其相邻的前一质点驱动力作用下的受迫振动D.做简谐振动的物体，加速度随时间的变化规律符合正(余)弦函数变化规律E.向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率就能知道血流的速度，这种方法利用了多普勒效应答案CDE解析电磁波是横波，故A错误；单摆运动的回复力是重力沿圆弧切线方向的分力，通过平衡位置时，回复力为零，但合力不为零，故B错误；波传播方向上各质点与振源振动周期相同，是因为各质点的振动均可看做在其相邻的前一质点驱动力作用下的受迫振动，故C正确；做简谐振动的物体，受到的合外力与位移成正比，由其振动方程可知，其速度和加速度两物理量随时间的变化规律均符合正(余)弦函数变化规律，故D正确；测出反射波的频率就能知道血流的速度，是利用多普勒效应原理，故E正确.5.(2019·安徽省阜阳市模拟)下列说法中正确的是( )A.机械波在某种介质中传播，若波源的频率增大，其传播速度就一定增大B.肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是由光的干涉现象形成的C.在波的干涉中，振动加强点的位移不一定始终最大D.电磁波在真空中传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度的方向均相同E.在双缝干涉实验中，其他条件不变，仅用红光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距答案BCE解析机械波的传播速度只与介质有关，与频率无关，所以A错误；肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹属于薄膜干涉，所以B正确；在波的干涉中，振动加强点的位移随时间变化，只是振幅最大，所以C正确；电磁波是横波，电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度的方向均垂直，所以D 错误；因为红光波长比黄光长，干涉条纹的间距与波长成正比，在双缝干涉实验中，用红光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距，所以E 正确.6.(2018·福建省泉州市模拟三)下列说法正确的是( )A.波的图像表示介质中“某个质点”在“无数个时刻”的位移B.当波源与观察者相互远离时，观察到的波频率变小C.肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的D.狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的E.a 、b 两束光照射同一双缝干涉装置，在屏上得到a 光的相邻亮条纹间距比b 光的小，则水对a 光的折射率比b 光的大答案 BDE解析 波的图像表示介质中“各个质点”在“某个时刻”的位移，选项A 错误；根据多普勒效应可知，当波源与观察者相互远离时，观察到的波频率变小，选项B 正确；肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象造成的，选项C 错误；狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，选项D 正确；a 、b 两束光照射同一双缝干涉装置，在屏上得到a 光的相邻亮条纹间距比b 光的小，根据Δx ＝l d λ，则a 的波长较短，频率较大，则水对a 光的折射率比b 光的大，选项E 正确.7.下列说法正确的是( )A.在真空中传播的电磁波，频率越大，波长越长B.让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，绿光形成的干涉条纹间距较大C.光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理D.要确定雷达和目标的距离需要测出电磁波从发射到被雷达接收的时间t ，再根据x ＝c ·t 2求解距离E.拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃反射光的影响 答案 BDE解析 根据λ＝c f ，在真空中传播的电磁波速度相同，频率越大，波长越短，选项A 错误；绿光的波长大于蓝光，让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，根据Δx ＝l d λ可知，绿光形成的干涉条纹间距较大，选项B 正确；光纤通信及医用纤维式内窥镜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，选项C 错误；要确定雷达和目标的距离需要测出电磁波从发射到被雷达接收的时间t ，再根据x ＝c ·t 2求解距离，选项D 正确；拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃反射光的影响，选项E 正确.8.(2018·陕西省宝鸡市质检二)如图1所示，△OMN 为玻璃等腰三棱镜的横截面，a 、b 两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN (两束光关于OO ′对称)，在棱镜侧面OM 、ON 上反射和折射的情况如图所示，下列说法正确的是( )图1A.若光束从玻璃棱镜中射向空气，则光束b 容易发生全反射B.在玻璃棱镜中，a 光的传播速度小于b 光的传播速度C.若保持b 光入射点位置不变，将光束b 顺时针旋转，则NO 面可能有光线射出D.用a 、b 光在同样的装置做“双缝干涉”实验，a 光的条纹间距大E.用a 、b 光照射同一狭缝，b 光的衍射现象更明显答案 ACD解析 由光路图看出，b 光束在NO 面上发生了全反射，而a 光束在MO 面上没有发生全反射，而入射角相同，说明b 光的临界角小于a 光的临界角，由sin C ＝1n分析得知，玻璃对a 光束的折射率小于对b 光束的折射率，a 光的频率小于b 光的频率，由v ＝c n得知，在玻璃棱镜中a 光的传播速度比b 光的传播速度大，由c ＝λf 知，a 光波长大于b 光的波长，则用同样的装置做“双缝干涉”实验时，根据Δx ＝l dλ知，a 光的条纹间距大，故A 、D 正确，B 错误；保持b 光入射点位置不变，将光束b 顺时针旋转，则入射角减小，故NO 面可能有b 光线射出，故C 正确；因a 光波长大于b 光的波长，故两光照射同一狭缝，波长越大，衍射现象越明显，故E 错误.9.(2018·湖北省武汉市二月调研)波速均为1m/s 的两列简谐横波，分别从波源x ＝0、x ＝12m 处沿x 轴相向传播，t ＝0时的波形图如图2所示.下列说法正确的是( )图2A.两列波的频率均为0.25HzB.t ＝0.2s 时，两列波相遇C.两列波相遇过程中，x ＝5m 处和x ＝7m 处的质点振动加强D.t ＝3s 时，x ＝6m 处的质点位移达到最大值E.当波源从x ＝0处沿x 轴正方向运动时，在x ＝12m 处的观察者观察到该简谐横波的频率变大答案 ADE解析 两列波的波长均为λ＝4 m ，由v ＝λf 得f ＝v λ＝0.25 Hz ，故A 正确；t ＝x 2v ＝42×1s ＝2s 时，两列波相遇，故B 错误；两列波相遇过程中，x ＝5m 处和x ＝7m 处的质点，振动减弱，故C 错误；两列波的周期为T ＝1f＝4s ，t ＝2s 时，两列波在x ＝6m 处相遇，x ＝6m 处质点向下振动，再经过1s ＝T 4，即t ＝3s 时，该质点到达波谷，位移达到最大值，故D 正确；当波源从x ＝0处沿x 轴正方向运动时，波源与x ＝12m 处的观察者间的距离缩短，产生多普勒效应，则知在x ＝12m 处的观察者观察到该简谐横波的频率变大，故E 正确.10.(2018·福建省龙岩市一模)图3甲为一列简谐横波在t ＝0时的波动图像，图乙为该波中x ＝2m 处质点P 的振动图像，下列说法正确的是( )图3A.该波沿x 轴负方向传播B.波速为4m/sC.再过1.0s ，质点P 沿传播方向移动4mD.t ＝2.5s 时，质点P 恰好通过平衡位置E.质点P 的振动方程为：y ＝0.2sin2πt (cm)答案 BDE解析 由振动图像上t ＝0时刻读出P 点的速度方向沿y 轴正方向，则由波动图像判断出波沿x 轴正方向传播，故A 错误；由波动图像读出波长λ＝4m ，由振动图像读出周期T ＝1s ，则波速为v ＝λT ＝41m/s ＝4 m/s ，故B 正确；质点不会随波迁移，只会在平衡位置附近振动，故C 错误；因t ＝2.5s ＝2T ＋12T ，故质点P 在t ＝2.5s 的位置与在t ＝0.5s 的位置相同，即质点P 恰好通过平衡位置向下运动，故D 正确；由波动图像知振幅A ＝0.2 cm ，角速度ω＝2πT ＝2πrad/s ，故点P 的振动方程为y ＝A sin ωt ＝0.2sin2πt (cm)，故E 正确.二、非选择题 11.(2018·重庆市上学期期末抽测)如图4所示，实线是一列简谐横波在t 1时刻的波形图，虚线是这列简谐横波在t 2＝(t 1＋0.2s)时刻的波形图.图4(1)若波速为35m/s ，请你判断质点M 在t 1时刻的振动方向；(2)在t 1～t 2这段时间内，如果M 通过的路程为1m ，请你判断波的传播方向，并计算波速. 答案 (1)y 轴负方向(2)x 轴正方向 25m/s解析 (1)0.2s 内，波传播的距离Δx ＝v ·Δt ＝7m ＝λ＋34λ Δt ＝T ＋34T 可知t 1时刻质点M 向y 轴负方向振动(2)因为Δx ′＝1m ＝5A所以Δt ′＝114T ′ t 1时刻质点M 向＋y 方向振动，简谐横波向＋x 方向传播.v ′＝λT ′＝5λ4Δt ′＝25m/s. 12.(2018·湖南省株洲市第二次质检)如图5，三角形ABC 为一直角三棱镜的横截面，有一细光束从BC 边的中点射入三棱镜，且入射方向垂直于BC ，该光束从AB 边射出时传播方向与AC 边平行.已知BC 边长度为d ，光在真空中传播速度为c ，若不考虑AB 边的反射，求光在棱镜中传播的速率及此光束从AB 边射出时与AC 边的距离.图5答案 33c 36d 解析 不考虑AB 边的反射，细光束通过棱镜的光路图如图所示：由几何关系知，光在AB 边折射时，入射角i 2＝30°折射角r 2＝60°根据折射定律有n ＝sin r 2sin i 2＝ 3 又光速与折射率的关系为n ＝c v故光在棱镜中的传播速率为v ＝33c 图中AO 1＝d 在等腰三角形△O 2AO 1中，O 2到AC 的距离为s ＝d 2tan30°＝36d . 13.(2019·福建省龙岩市模拟)如图6所示，一不透明的圆柱形容器内装满折射率为2的透明液体，容器底部正中央O 点处有一点光源S ，平面镜MN 与水平底面成45°角放置.若容器高为2dm ，底面半径为(1＋3) dm ，OM ＝1dm.在容器中央正上方离液面1dm 处水平放置一足够长的刻度尺，求光源S 发出的光线经平面镜反射后，照射到刻度尺的长度.(不考虑容器侧壁和液面的反射)图6答案 (1＋3) dm解析 作出边界光路.当光线沿OM 入射到平面镜时，发生反射，光线照射到刻度尺，此点为所求长度的最右端.当射到平面镜上的光线经折射照射到刻度尺的最左端时，根据对称性，作出平面镜反射的光路.作图找出光源S 在平面镜中的像点S ′，连接S ′M 延长交直尺于H 点，由题可知：光线SM 的入射角为45°，根据反射定律可知反射角等于45°，MH 沿竖直方向.连接S ′P ，根据对称性得S ′M ＝OM ＝1dm ，在直角三角形PRS ′中，RS ′＝3dm ，PR ＝3dm ，。