2021高考物理(山东专用)一轮单元过关检测13机械振动与机械波 光 电磁波与相对论(Word版含解析)

单元过关检测(十三)机械振动与机械波光电磁波与相对论一、选择题(本题共11小题，在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～11题有多项符合题目要求．)1．如图所示的4幅明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)．则在下面的四幅图中从左到右排列，亮条纹的颜色依次是()A．红黄蓝紫B．红紫蓝黄C．蓝紫红黄D．蓝黄红紫B[双缝干涉条纹平行等距，且波长越大，条纹间距越大，而红光波长大于蓝光波长，故第一幅图为红光，第三幅图为蓝光；又由于黄光波长比紫光波长大，故第四幅图为黄光的衍射图样，第二幅为紫光的衍射图样．]2．下列4幅图中，有1幅与其余3幅反映的光学原理不同，这幅图是()D[增透膜是利用光的干涉原理；用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象；C选项为双缝干涉；D选项为单缝衍射，故D正确．]3．如图甲所示，水平的光滑杆上有一弹簧振子，振子以O点为平衡位置，在a、b两点之间做简谐运动，其振动图象如图乙所示，取Ox方向为正方向，由振动图象可以得知()A．振子的振动周期等于t1B．在t＝0时刻，振子的位置在a点C．在t＝t1时刻，振子的速度为零D．从t1到t2，振子正从O点运动到b点D[由题图振动图象可知振子的振动周期为2t1，选项A错误；在t＝0时刻，振子的位移为零，所以振子应该在平衡位置O，选项B错误；在t＝t1时刻，振子在平衡位置O，该时刻振子速度最大，选项C错误；从t1到t2，振子的位移沿正向在增加，所以振子正从O 点向b点运动，选项D正确．]4．如图所示是以质点P为波源的机械波沿着一条固定的轻绳传播到质点Q的图形，则质点P刚开始振动时的方向和波性质，下列判断正确的是()A．向上、横波B．向下、横波C．向左、纵波D．向右、纵波A[由于波源带动了后面的质点依次振动，且后面的质点总是重复前面质点的振动状态，所以介质中各质点开始振动时的方向都与波源开始振动时的方向相同．此时波刚传播至Q点，Q点此时前面的相邻的质点在上方，故Q点将向上运动，则P点起振方向向上．由波形图可知，该波为横波，故A正确．]5．下列说法正确的是()A．雨后天空出现彩虹是光的衍射现象B．相对论认为，真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的C．横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期D．电磁波和机械波一样依赖于介质传播B[雨后天空出现的彩虹是光的色散现象，故A错误；根据相对论的知识可知，相对论认为，真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的，故B正确；横波传播过程中，质点在平衡位置上下振动，不发生横向移动，故C错误；电磁波的传播不需要介质，故D错误．]6．如图所示，一质点在a、b间做简谐运动，O是它振动的平衡位置．若从质点经过O 点开始计时，经3 s，质点第一次到达M点，再经2 s，它第二次经过M点，则该质点的振动图象可能是下图中的()C [若质点从平衡位置开始先向右运动，可知M 到b 的时间为1 s ，则T4＝4 s ，解得T＝16 s ．若质点从平衡位置向左运动，可知M 到b 的时间为1 s ，则34T ＝4 s ，解得T ＝163 s ．故C 正确，A 、B 、D 错误．]7．一单摆的摆球质量为m 、摆长为l ，球心离地心距离为r .已知地球的质量为M ，引力常量为G ，关于单摆做简谐运动的周期T 与r 的关系．下列公式中正确的是( )A ．T ＝2πr lGm B ．T ＝2πr l GM C ．T ＝2πrl GmD ．T ＝2πrl GMB [在地球表面，重力等于万有引力，故：mg ＝G Mmr 2解得：g ＝G Mr 2① 单摆的周期为：T ＝2π l g②联立①②解得：T ＝2πrl GM.] 8．半径为R 的半圆柱形介质截面如图所示，O 为圆心，AB 为直径，Q 是半圆O 上的一点，QO 垂直于AB ，相互平行的同种单色光a 和b .从不同位置进入介质，光线a 沿直线射向O 点，在O 点恰好发生全反射，光线b 从Q 点射入介质，入射角为45°.b 光经介质折射后交于直径AB 上的P 点，则P 点距O 点的距离为( )A ．33R B ．22R C ．32R D ．12RA [光线a 在AB 面上发生全反射，根据sinC ＝1n得，C ＝45°，解得折射率n ＝ 2.根据折射定律知，设b 光的折射角为θ，则sin 45°sin θ＝2，解得b 光在半圆柱面上的折射角θ＝30°，设P 点距O 为x ，根据几何关系知，tan 30°＝x R ，解得x ＝33R .]9．医用准分子激光器利用氩气和氟气的混合物产生激光，可用于进行近视眼的治疗．用这样的激光刀对近视眼进行手术，手术时间短，效果好、无痛苦．关于这个治疗，以下说法中正确的是( )A ．近视眼是物体在眼球中成像的视网膜的前面，使人不能看清物体B ．激光具有很好的方向性，可以在非常小的面积上对眼睛进行手术C ．激光治疗近视眼手术是对视网膜进行修复D ．激光治疗近视眼手术是对角膜进行切削ABD [激光手术是物理技术用于临床医学的最新成果．人的眼睛是一个光学成像系统，角膜和晶状体相当于一个凸透镜，物体通过凸透镜成像在视网膜上，人就能看清楚物体．当角膜和晶状体组成的这个凸透镜的焦距比较小，物体成像在视网膜的前面时，人就不能看清物体，这就是近视眼．激光手术不是修复视网膜，而是对角膜进行切削，改变角膜的形状，使眼球中的凸透镜的焦距适当变大，物体经过角膜和晶状体后成像在视网膜上．]10．铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行的列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲击．由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振动．普通钢轨长L 为12.6 m ，列车固有振动周期T 为0.315 s ．下列说法正确的是( )A ．列车的危险速率为40 m/sB ．列车过桥需要减速，是为了防止列车与桥发生共振现象C ．列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的D ．增加钢轨的长度有利于列车高速运行ABD [对于受迫振动，当驱动力的频率与固有频率相等时将发生共振现象，所以列车的危险速率v ＝LT ＝40 m/s ，A 正确．为了防止共振现象发生，列车过桥时需要减速，B 正确；由v ＝LT可知，L 增大，T 不变，v 变大，D 正确．]11．日常生活中，我们常用微波炉来加热食品．它是利用微波来工作的．接通电源后，220 V 的交流电经过变压器后，在次级产生2 000 V 高压交流电，加到磁控管两极之间，使磁控管产生微波．下列说法中正确的是( )A ．微波炉的变压器原副线圈的匝数之比为11∶100B ．微波还广泛用于电视、雷达C ．微波能产生反射，但不能产生干涉现象D ．微波是一种波长很短的电磁波，它可以在真空中传播ABD [接通电源后，220 V 的交流电经过变压器后，在次级产生2 000 V 高压交流电，根据电压与匝数成正比得微波炉的变压器原副线圈的匝数之比为11∶100，故A 正确；微波广泛用于电视、雷达，故B 正确；微波能产生反射，也能产生干涉现象，故C 错误；微波是一种波长很短的电磁波，它可以在真空中传播，故D 正确．]二、非选择题12．一列简谐波在均匀介质中传播，图甲表示t ＝0时刻的波形图，质点P 位于x ＝0处，质点D 位于x ＝3 m 处，图乙表示图甲中的质点D 从t ＝0时刻开始的振动图象，试求：(1)这列波传播的速度和方向；(2)t ＝2.5 s 时，质点P 偏离平衡位置的位移．甲 乙解析 (1)由题图甲知波长λ＝6 m 由题图乙知周期T ＝4 s 所以波速v ＝λT＝1.5 m/s由题图乙可知质点D 从t ＝0时刻开始向下振动，则传播方向为沿x 轴负方向． (2)质点P 与质点D 相差半个波长，振动情况正好相反，简谐运动方程为 y ＝10sin π2t (cm)所以t ＝2.5 s 时，y ＝－5 2 cm.答案 (1)1.5 m/s 沿x 轴负方向 (2)－5 2 cm13．(2019·湖北黄冈质检)如图，将半径为R的透明半球体放在水平桌面上方，O为球心，直径恰好水平，轴线OO′垂直于水平桌面．位于O点正上方某一高度处的点光源S发出一束与OO′夹角θ＝60°的单色光射向半球体上的A点，光线通过半球体后刚好垂直射到桌面上的B点，已知O′B＝32R，光在真空中传播速度为c，不考虑半球体内光的反射，求：(1)透明半球体对该单色光的折射率n；(2)该光在半球体内传播的时间．解析(1)光从光源S射出经半球体到达水平桌面的光路如图．光由空气射向半球体，由折射定律，有n＝sin θsin α在ΔOCD中，sin ∠COD＝3 2得∠COD＝60°由几何知识知γ＝∠COD＝60°光由半球体射向空气，由折射定律，有n＝sin γsin β故α＝β由几何知识得α＋β＝60°故α＝β＝30°解得n＝ 3.(2)光在半球体中传播的速度为v＝cn＝3 3c由几何关系知AC＝AO 且AC sin α＋AO＝O′B得AC ＝33R 光在半球体中传播的时间t ＝AC v ＝Rc .答案 (1)3 (2)Rc。