2018届高三物理复习:波与相对论(选修3-4) 夯基保分练(四) 含解析
2018年高考物理复习选修3-4
[高考导航]基础课1 机械振动知识点一、简谐运动 单摆、单摆的周期公式 1.简谐运动(1)定义:物体在跟位移大小成正比并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动。
(2)平衡位置:物体在振动过程中回复力为零的位置。
(3)回复力①定义:使物体返回到平衡位置的力。
②方向:总是指向平衡位置。
③来源:属于效果力,可以是某一个力,也可以是几个力的合力或某个力的分力。
(4)简谐运动的特征①动力学特征:F 回=-kx 。
②运动学特征:x 、v 、a 均按正弦或余弦规律发生周期性变化(注意v 、a 的变化趋势相反)。
③能量特征:系统的机械能守恒,振幅A 不变。
2.简谐运动的两种模型知识点二、简谐运动的公式和图象 1.简谐运动的表达式(1)动力学表达式:F =-kx ,其中“-”表示回复力与位移的方向相反。
(2)运动学表达式:x =A sin(ωt +φ),其中A 代表振幅,ω=2πf 表示简谐运动的快慢。
2.简谐运动的图象(1)从平衡位置开始计时,函数表达式为x =A sin ωt ,图象如图1甲所示。
图1(2)从最大位移处开始计时,函数表达式为x =A cos ωt ,图象如图1乙所示。
知识点三、受迫振动和共振1.受迫振动系统在驱动力作用下的振动。
做受迫振动的物体,它做受迫振动的周期(或频率)等于驱动力的周期(或频率),而与物体的固有周期(或频率)无关。
2.共振图2做受迫振动的物体,它的固有频率与驱动力的频率越接近,其振幅就越大,当二者相等时,振幅达到最大,这就是共振现象。
共振曲线如图2所示。
[思考判断](1)简谐运动平衡位置就是质点所受合力为零的位置。
()(2)做简谐运动的质点先后通过同一点,回复力、速度、加速度、位移都是相同的。
()(3)做简谐运动的质点,速度增大时,加速度可能增大。
()(4)简谐运动的周期与振幅成正比。
()(5)单摆在任何情况下的运动都是简谐运动。
()(6)物体做受迫振动时,其振动频率与固有频率无关。
2018版高考物理大一轮复习选修部分基次4光的干涉衍射和偏振电磁波与相对论课时训练含解析粤教版选修3_4
基础课4 光的干涉、衍射和偏振电磁波与相对论一、选择题(以下每小题均为多项选择题)1.(2016·广州模拟)如图1所示是观察水面波衍射的实验装置,AC和BD是两块挡板,AB 是一个孔,O是波源,图中已画出波源所在区域波的传播情况,每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长,则波经过孔之后的传播情况,下列描述正确的是 ( )图1A.此时能明显观察到波的衍射现象B.挡板前后波纹间距离相等C.如果将孔AB扩大,有可能观察不到明显的衍射现象D.如果孔的大小不变,使波源频率增大,能更明显地观察到衍射现象E.挡板前后波纹间距离不等解析发生明显衍射的条件是孔或障碍物的尺寸小于或接近于波长,因此选项A正确;发生衍射后不改变机械波的性质,如波长、频率、周期等均不改变,故选项B正确,E 错误;若孔AB扩大,可能会由于孔的直径大于波长而不能观察到明显的衍射现象,选项C正确;能否发生明显衍射,取决于孔的大小和波长之间关系,波源频率增大,波长变小,不能更明显地观察到衍射现象,选项D错误。
答案ABC2.在五彩缤纷的大自然中,我们常常会见到一些彩色光的现象,下列现象中属于光的干涉的是( )A.洒水车喷出的水珠在阳光照耀下出现的彩色现象B.小孩儿吹出的肥皂泡在阳光照耀下出现的彩色现象C.雨后天晴马路上油膜在阳光照耀下出现的彩色现象D.用游标卡尺两测量爪的狭缝观察日光灯的灯光出现的彩色现象E.实验室用双缝实验得到的彩色条纹解析A属于光的色散现象;B、C属于光的薄膜干涉现象;D属于光的单缝衍射现象;E 属于光的双缝干涉现象。
答案BCE3.(2017·沈阳质量监测)关于光现象及其应用,下列说法正确的有( ) A.白光只有通过三棱镜的折射,才能产生光的色散现象B.光经过大头针尖儿时,大头针尖儿边缘轮廓会模糊不清,这是光的衍射现象C.光导纤维利用全反射的原理,其内芯的折射率大于外套的折射率D.拍摄玻璃橱窗中的物品时,为消除玻璃表面反射光的干扰,需要在照相机镜头前加装偏振片,该装置利用的是薄膜干涉原理E.利用光的干涉现象可以检查平面的平整度答案BCE4.下列说法正确的有( )A.某种光学介质对另一种光学介质的相对折射率可能小于1B.英国物理学家托马斯·杨发现了光的干涉现象C.激光和自然光都是偏振光D.麦克斯韦用实验证明了光是一种电磁波E.爱因斯坦认为真空中光速在不同惯性系中相同解析激光的偏振方向一定,是偏振光,而自然光包含着垂直传播方向上沿一切方向振动的光,C错;麦克斯韦只是从理论上提出光是一种电磁波,D错。
高中物理选修3-4各章节专题解析练习题
题三
答案:B
详解:由题图可得半波长为2 m,波长为4 m,周期T= = s=1 s,选项A错误;波沿x轴正方向传播,则x=0处的质点在沿y轴的负方向运动,选项B正确;Δt= s= ,x=0的质点经过 后不在平衡位置也不在最大位移处,而位于平衡位置和负向最大位移之间,所以该质点在 s时速度既不为0,也不是最大值,故C、D错误。
题五
一列简谐横波沿x轴正方向传播,某时刻其波形如图所示.下列说法正确的是( )
A.由波形图可知该波的波长为4 m
B.由波形图可知x=2 m处的质点Q该时刻位移为0.2 m
C.经1/4周期后质点P运动到Q点
D.经1/4周期后质点R的速度变为零且在波峰
题六
在某介质中形成一列简谐波,t=0时刻的波形如图中的实线所示.若波向右传播,零时刻刚好传到B点,且再经过0.6 s,P点也开始起振,求:
题三
一简谐横波以4 m/s的波速沿x轴正方向传播,已知t=0时的波形如图所示,则( )
A.波的周期为0.5 s
B.x=0处的质点在t=0时向y轴负向运动
C.x=0处的质点在t= s时速度为0
D.x=0处的质点在t= s时速度值最大
题四
某质点在坐标原点O处做简谐运动,其振幅为5 cm,振动周期为0.4 s,振动在介质中沿x轴正向传播,传播速度为1.0 m/s.若质点在平衡位置O向上振动0.2 s后立即停止振动,则停止振动后又经过0.2 s的时刻的波形可能是图中的( )
题二
有一种沙漠蝎子既没有眼睛,也没有耳朵,它捕食猎物靠的是一种地震仪式的本领,它有八条腿,趴伏时大致对称地放置在躯体四周(如图所示).不远处的小虫一有骚动,就会在沙面上引起一阵地震波。蝎子从哪只腿先感到地震波就能判断小虫所在的方向,并从P波和S波到达的时间差就可以“算出”小虫到它的距离。方位和距离都知道了,它就能扑上去捕获小虫了。已知P波速度为150 m/s,S波速度为50 m/s,如果两波到达沙漠蝎子的时间差为3.5×10-3 s,则小虫离它的距离多大?
版高考物理一轮复习 第三章 电磁波 相对论训练(含解析)(选修3-4)-人教版高三选修3-4物理试题
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电磁波相对论
1.(多项选择)关于电磁波的发射和接收,如下说法正确的答案是 ( )
A.为了使振荡电路有效地向空间辐射能量,电路必须是闭合的
B.音频电流的频率比拟低,不能直接用来发射电磁波
C.当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率一样时,接收电路产生的振荡电流最强
D.要使电视机的屏幕上有图像,必须要有检波过程
【解析】选B、C、D。
有效发射电磁波,必须采用开放电路和高频发射;一般的音频电流的频率较低,不能直接用来发射电磁波;电磁波接收原理是一种叫电谐振的现象,与机械振动中的共振有些相似;电视机显示图像时,必须通过检波过程,把有效的信号从高频调制信号中取出来,否如此就不能显示,故A错误,B、C、D正确。
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2018版高考物理一轮复习 第十三章 波与相对论 第1节 机械振动(选修3-4)
第1节 机械振动第十三章 ⎪⎪⎪波与相对论[选修3-4][全国卷考情分析] 简谐运动的公式和图像(Ⅱ) 单摆、周期公式(Ⅰ)受迫振动和共振(Ⅰ)机械波、横波和纵波(Ⅰ)波的干涉和衍射现象(Ⅰ) 多普勒效应(Ⅰ) 光的折射定律(Ⅱ)光的干涉、衍射和偏振现象(Ⅰ) 电磁波谱(Ⅰ) 狭义相对论的基本假设(Ⅰ) 质能关系(Ⅰ)第1节机械振动(1)简谐运动是匀变速运动。
(×)(2)周期、频率是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量。
(√) (3)振幅等于振子运动轨迹的长度。
(×) (4)简谐运动的回复力可以是恒力。
(×)(5)弹簧振子每次经过平衡位置时,位移为零、动能最大。
(√) (6)单摆在任何情况下的运动都是简谐运动。
(×) (7)物体做受迫振动时,其振动频率与固有频率无关。
(√) (8)简谐运动的图像描述的是振动质点的轨迹。
(×)突破点(一) 简谐运动1.动力学特征F =-kx ,“-”表示回复力的方向与位移方向相反,k 是比例系数,不一定是弹簧的劲度系数。
2.运动学特征简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比而方向相反,为变加速运动,远离平衡位置时,x 、F 、a 、E p 均增大,v 、E k 均减小,靠近平衡位置时则相反。
3.运动的周期性特征相隔T 或nT 的两个时刻,振子处于同一位置且振动状态相同。
4.对称性特征 (1)相隔T 2或n +T2(n 为正整数)的两个时刻,振子位置关于平衡位置对称,位移、速度、加速度大小相等,方向相反。
(2)如图所示,振子经过关于平衡位置O 对称的两点P 、P ′(OP =OP ′)时,速度的大小、动能、势能相等,相对于平衡位置的位移大小相等。
(3)振子由P 到O 所用时间等于由O 到P ′所用时间,即t PO =t OP ′。
(4)振子往复过程中通过同一段路程(如OP 段)所用时间相等,即t OP =t PO 。
高考物理总复习 第2节 机械波练习(含解析)(选修3-4)-人教版高三选修3-4物理试题
第2节机械波1.(2018·海淀区一模)关于机械波,如下说法中正确的答案是( B )A.机械波的振幅与波源振动的振幅不相等B.在波的传播过程中,介质中质点的振动频率等于波源的振动频率C.在波的传播过程中,介质中质点的振动速度等于波的传播速度D.在机械波的传播过程中,离波源越远的质点振动的周期越大解析:波在传播过程中,机械波的振幅与波源振动的振幅是相等的,故A错误;每个质点都在重复波源的振动,质点的振动频率和波源的振动频率是一样的,故B正确;振动速度与波的传播速度是不一样的,故C错误;在机械波传播过程中各质点的振动周期均与波源的周期一样,故D错误.2.一列沿x轴正方向传播的简谐横波,波速为5.0 m/s,某时刻的波形如下列图,如下说法正确的答案是( D )A.这列波的周期为4.0 sB.这列波的振幅为8 cmC.此时x=2 m处的质点速度最大D.此时x=3 m处的质点沿y轴负方向运动解析:由图可得振幅A=4 cm,波长λ=4 m,故周期T==0.8 s,故A,B错误;此时x=2 m处的质点位于波谷,故速度为零,加速度最大,故C错误;根据波沿x轴正方向传播可得,此时x=3 m处的质点沿y轴负方向运动,故D正确.3.(2018·某某和平区二模)一列简谐横波,在t=0.6 s时刻的图像如图(甲)所示,此时,P,Q两质点的位移均为-1 cm,波上A质点的振动图像如图(乙)所示,如此以下说法正确的答案是( B )A.这列波沿x轴负方向传播B.这列波的波速是 m/sC.从t=0.6 s开始,紧接着的Δt=0.6 s时间内,A质点通过的路程是10 mD.从t=0.6 s开始,质点P比质点Q早0.6 s回到平衡位置解析:由(乙)图读出t=0.6 s时刻质点A的速度方向为沿y轴负方向,由(甲)图判断出波的传播方向为沿x轴正方向,故A错误;由(甲)图读出该波的波长为λ=20 m,由(乙)图得周期为T=1.2 s,如此波速为v==m/s=m/s,故B正确.Δt=0.6 s=0.5T,质点做简谐运动时在一个周期内质点A通过的路程是4倍振幅,如此经过Δt=0.6 s,A质点通过的路程是s=2A=2×2 cm=4 cm,故C错误;图示时刻质点P沿y轴正方向运动,质点Q沿y轴负方向运动,所以质点P将比质点Q早回到平衡位置.将此图像与正弦曲线进展比照可知:P点的横坐标为x P= m,Q点的横坐标为x Q=m,根据波形的平移法可知质点P比质点Q早回到平衡位置的时间为Δt== s=0.4 s,故D 错误.4. (2019·某某模拟)一根弹性长绳沿x轴放置,左端点位于坐标原点,A点和B点分别是绳上x1=2 m,x2=5 m处的质点.用手握住绳的左端,当t=0时使手开始沿y轴做简谐振动,在t=0.5 s 时,绳上形成如下列图的波形.如下说法中正确的答案是( C )A.此列波的波长为1 m,波速为4 m/sB.此列波为横波,左端点开始时先沿y轴正方向运动C.当t=2.5 s时,质点B开始振动D.在t=3.5 s后,A,B两点的振动情况总一样解析:由图知,波长λ=2 m,周期T=1 s,如此波速为v==2 m/s,故A错误;此列波为横波,左端点开始时的运动方向与图示时刻x=1 m处质点的振动方向一样,沿y轴负方向,故B错误;波从图示位置传到质点B用时t== s=2 s,因此t=2.5 s时质点B开始振动,故C正确;由于AB间的距离s=3 m=λ,因此它们的振动情况总是相反,故D错误.5.(2018·某某松江区一模)一列简谐横波沿x轴传播,a,b为x轴上的两质点,平衡位置分别为x=0,x=x b(x b>0).a点的振动规律如下列图.波速为v=1 m/s,在t=1 s时b的位移为0.05 m,如此如下判断正确的答案是( D )A.从t=0时刻起的2 s内,a质点随波迁移了2 mB.t=0.5 s时,质点a的位移为0.05 mC.假设波沿x轴正向传播,如此可能x b=0.5 mD.假设波沿x轴负向传播,如此可能x b=2.5 m解析:根据图像可知该波的周期为T=2 s,振幅为A=0.05 m;在波传播过程中,各质点在自己的平衡位置附近振动,并不随波传播,故A错误;由图可知,t=0.5 s时,质点a的位移为-0.05 m,故B错误;波速为v=1 m/s,如此波长λ=vT=1×2 m=2 m;由图可知,在t=1 s时刻a位于平衡位置而且振动的方向向上,而在t=1 s时b的位移为0.05 m,位于正的最大位移处,可知假设波沿x轴正向传播,如此b与a之间的距离为(n+)λ(n=0,1,2,3,…),如此x b不可能为0.5 m,故C错误;假设波沿x轴负向传播,如此b与a之间的距离为x b=n+λ(n=0,1,2,3,…),如此x b可能为2.5 m,故D正确.6.(2019·辽宁抚顺模拟)(多项选择)关于机械振动和机械波,如下说法正确的答案是( ACD )A.共振是受迫振动的一种特殊情况B.机械波传播过程中,介质中的单个质点的能量是守恒的C.当障碍物的尺寸比波长大很多时,就不能观察到明显的波的衍射现象D.如下列图,频率恒定的声源按路线a→b→c→d→a逆时针做匀速圆周运动,观察者在圆心不动,如此观察者接收到的声波频率始终与声源频率一样E.同一机械波在不同介质中传播时,频率往往不同解析:共振是受迫振动时,驱动频率和固有频率相等时,振幅最大的现象,故A正确;机械波传播过程,能量随波的传播而传播;由介质中的单个质点的速度变化可得到其能量随振动做周期性变化,故B错误;波的衍射现象发生在障碍物的尺寸与波长接近时,当障碍物的尺寸比波长大很多时,观测到的是直线传播,故C正确;观察者在圆心不动,那么,观察者和声源的距离不变,故观察者接收到的声波频率始终与声源频率一样,故D正确;同一机械波在不同介质中传播时,频率不变,波速和波长变化,故E错误.7.(2019·福建宁德模拟)(多项选择)如下说法正确的答案是( BDE )A.改变单摆的振幅,振动周期会随之改变B.声音由空气传播到水中,波长会发生变化C.发生干预现象时,介质中振动加强的点,位移始终最大D.某些次声波对人体有危害,是由于其频率接近人体内脏振动的固有频率E.根据多普勒效应,比拟接收与发射的超声波频率的变化,可测量心脏血液流速解析:单摆周期T=2π只和摆长、重力加速度相关,故改变单摆的振幅,振动周期不变,故A 错误;声音在不同介质中传播,频率不变,波速和波长会发生变化,故B正确;发生干预现象时,振动加强点的振幅变大,质点仍做简谐运动,故位移做周期性变化,故C错误;次声波频率接近人体器官的固有频率,当次声波作用于人体时,人体器官容易发生共振,从而对人体产生危害,故D正确;根据血液流动,可得到血液相对于外界测试点的相对速度,从而由多普勒效应得到超声波频率变化,根据频率变化和血液流速的对应关系可反过来应用于测量血液流速,故E正确.8.(2018·河北石家庄一模)(多项选择)甲、乙两列简谐横波在同种均匀介质中传播,如下列图为t=0时刻两列波恰好在坐标原点相遇时的波形图,两列波的频率均为2 Hz,甲波沿x轴正方向传播,乙波沿x轴负方向传播,如此( BDE )A.甲、乙两波的波长之比为2∶1B.两列波的传播速度为4 m/sC.两列波叠加后,x=0处的质点振幅为20 cmD.t=0.25 s时,x=0处的质点处于平衡位置,且沿y轴负方向运动E.两列波叠加后,x=2 m处为振动加强点解析:由图知,λ甲=2 m,λ乙=2 m,甲、乙两波的波长之比为1∶1,故A错误;两列波的传播速度为v=λf=2×2 m/s=4 m/s,故B正确;两列波叠加后,x=0处的质点振动加强,振幅为A0=A甲+A乙=10 cm+20 cm=30 cm,故C错误;两波的周期为T==0.5 s,t=0时刻,x=0处的质点处于平衡位置,且沿y轴正方向运动,因为t=0.25 s=,所以t=0.25 s时,x=0处的质点处于平衡位置,且沿y轴负方向运动,故D正确;两列波叠加后,在x=2 m处两波的波峰与波峰或波谷与波谷相遇,振动加强,故E正确.9.(2018·山西四模)(多项选择)一列简谐横波在介质中沿x轴负方向传播,t=0时刻的波形如下列图,此时刻质点P的位移为5 cm,质点Q位于x=4 m处.从t=0时刻开始计时,当t=16.5 s 时质点Q刚好第3次到达波峰.如下说法正确的答案是( BCD )A.该波的振动周期为4 sB.该波的传播速度为m/sC.t=3 s时质点P沿y轴负方向运动D.0~30 s内质点Q通过的路程为2 mE.0~3 s内质点P通过的路程为10 cm解析:简谐横波沿x轴负方向传播,由波形平移法知t=0时刻质点Q向下振动,根据当t=16.5 s 时质点Q刚好第3次到达波峰,有t=16.5 s=2T,得T=6 s,故A错误;根据波形图得到波长λ=8 m,如此这列简谐横波的波速为v== m/s,故B正确;t=0时刻质点P正沿y轴正方向运动,经过t=3 s=质点P沿y轴负方向运动,故C 正确;因为t=30 s=5T,所以0~30 s内质点Q通过的路程为s=5×4A=20×10 cm=2 m,故D正确;t=3 s=0.5T,0~3 s内质点P通过的路程应等于2A=20 cm,故E错误.10.(2018·宁夏银川三模)如图(甲)所示,介质中振源位于O点位置,它的振动图像如图(乙)所示,P点距离O点8 m,Q点距离O点5 m,振源振动所形成的机械波在传播过程中两相邻波谷之间的距离为0.8 m.求:(1)振源的振动方程;(2)从振源振动开始计时,P点第一次到达波谷时所需要的时间t;(3)P点第一次经过平衡位置向下运动时Q点的位置以与Q点运动的路程.解析:(1)由题意得λ=0.8 m由图(乙)可知A=0.4 m,T=0.4 s如此ω== rad/s=5π rad/s根据图(乙)可得振源的振动方程为y=0.4sin 5πt(m).(2)波速为v==2 m/s波传到P点的时间t1==4 s,由于波源起振方向为向上,因此该质点从开始振动到第一次到达波谷的时间t2=T=0.3 s P点第一次到达波谷所需的时间为t=t1+t2=4.3 s.(3)波传到Q点用时t3==2.5 s,P点第一次经过平衡位置向下运动的时间t3=t1+=4.2 s,Q点的运动时间t4=4.2 s-2.5 s=1.7 s=T,所以,此时Q点在波峰,振动的总路程为s=×4×0.4 m=6.8 m.答案:(1)y=0.4sin 5πt(m)(2)4.3 s(3)波峰 6.8 m11.(2018·湖北二模)一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻波形图如图中的实线所示,此时波刚好传到P点,t=0.6 s时刻,这列波刚好传到Q点,波形如图中的虚线所示,a,b,P,Q是介质中的质点.(1)求波速;(2)写出b点的振动方程;(3)求a点第N次经过平衡位置所经历的时间.解析:(1)经过Δt=0.6 s,波前从P传播到Q,故波的传播距离Δx=30 m,故波速v==50 m/s;(2)由图可知,A=10 cm,又ω=== rad/s=2.5π rad/s,b点的振动方程为y=10cos 2.5πt(cm);(3)由波形图可得y=Asin,故a点平衡位置的横坐标x a= m;故根据波的传播可得:a点第N次经过平衡位置时,实线波向右传播(N-1)λ+x a,故所经历的时间t== s= s.答案:(1)50 m/s(2)y=10cos 2.5πt(cm)(3) s12.(2018·河南郑州三模)有两列简谐横波a,b在同一介质中沿x轴正方向传播,速度均为v=2.5 m/s,在t=0时,两列波的波峰正好在x=2.5 m处重合,如下列图.(1)求t=0时,两列波的波峰重合的所有位置;(2)至少经多长时间x=0处的质点位移达到最大值.解析:(1)从图中可以看出两列波的波长分别为λa=2.5 m,λb=4.0 m两列波波长的最小公倍数为s=20 mt=0时,两列波的波峰重合处的所有位置为x=(2.5±20n)m(n=0,1,2,3,…).(2)x=0左侧,离两列波的波峰重合处最近点的距离为Δx=17.5 mx=0处的质点位移达到最大值至少需用时Δt== s=7 s.答案:(1)x=(2.5±20n) m(n=0,1,2,3,…) (2)7 s。
2018届高三物理高考总复习课后提能演练:选修3-4 第4
选修3-4第4讲一、选择题:在每小题给出的四个选项中,第1~3题只有一项符合题目要求,第4~6题有多项符合题目要求.1.属于狭义相对论基本假设的是:在不同的惯性系中()A.真空中光速不变B.时间间隔具有相对性C.物体的质量不变D.物体的能量与质量成正比【答案】A2.如图所示,白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q,A点位于P,Q之间,B点位于Q右侧.旋转偏振片P,A,B两点光的强度变化情况是()A.A、B均不变B.A、B均有变化C.A不变,B有变化D.A有变化,B不变【答案】C3.如图所示的双缝干涉实验,用绿光照射单缝S时,在光屏P上观察到干涉条纹.要得到相邻条纹间距更大的干涉图样,可以()A.增大S1与S2的间距B.减小双缝屏到光屏的距离C.将绿光换为红光D.将绿光换为紫光【答案】C【解析】由Δx=ldλ知,d增大,Δx减小,选项A错误;l减小,Δx减小,选项B错误;绿光波长小于红光波长,大于紫光波长,易判定选项C正确,D错误.4.(2017届宝鸡二模)以下说法中正确的是()甲乙丙丁戊A .图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图,其中a 束光在水珠中传播的速度一定大于b 束光在水珠中传播的速度B .图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图,当入射角i 逐渐增大到某一值后不再会有光线从bb ′面射出C .图丙是双缝干涉示意图,若只减小屏到挡板间距离l ,两相邻亮条纹间距离Δx 将减小D .图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样,弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的E .图戊中的M ,N 是偏振片,P 是光屏,当M 固定不动、缓慢转动N 时,光屏P 上的光亮度将一明一暗交替变化,此现象表明光波是横波【答案】ACE5.(2017届南昌十校二模)下列有关光现象的说法中正确的是( )A .雨后天空出现彩虹是光的干涉现象B .刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清是光的衍射现象C .水的视深比实际深度浅些是光的全反射现象D .在太阳光照射下,水面上油膜出现彩色花纹是光的干涉现象E .光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大【答案】BDE6.(2017届河南实验中学二调)下列关于光的说法中正确的是( )A .雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中发生全反射形成的B . “和谐号”动车组高速行驶时,地面上测得其车厢长度将明显变短C .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D .白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的,其原因是不同色光的波长不同E .光从一种介质进入另一种介质发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同【答案】CDE二、非选择题7.(2017届南京模拟)用某一单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间距离为0.25 mm ,在距离双缝为1.2 m 处的光屏上,测得5条亮纹间的距离为7.5 mm.(1)求这种单色光的波长;(2)若用这种单色光照射到增透膜上,已知增透膜对这种光的折射率为1.3,则增透膜的厚度应取多少?解:(1)根据公式Δx =l d λ得λ=d lΔx 由题意知Δx =x n -1=7.55-1×10-3 ml =1.2 m ,d =0.25×10-3 m 所以λ=d l Δx =0.25×10-3×7.5×10-31.2×4 m =3.9×10-7 m. (2)根据公式n =c v ,c =λf ,v =λ′f 知n =λλ′λ′=λn =3.9×10-71.3 m =3.0×10-7 m 故增透膜厚度d =14λ′=7.5×10-8 m.。
2018版高考物理一轮复习 第十三章 波与相对论真题集训 章末验收(选修3-4)
第十三章 波与相对论1.(2016·全国乙卷)(1)(多选)某同学漂浮在海面上,虽然水面波正平稳地以1.8 m/s 的速率向着海滩传播,但他并不向海滩靠近。
该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s 。
下列说法正确的是( )A .水面波是一种机械波B .该水面波的频率为6 HzC .该水面波的波长为3 mD .水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时能量不会传递出去E .水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时振动的质点并不随波迁移(2)如图,在注满水的游泳池的池底有一点光源A ,它到池边的水平距离为3.0 m 。
从点光源A 射向池边的光线AB 与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角,水的折射率为43。
(ⅰ)求池内的水深;(ⅱ)一救生员坐在离池边不远处的高凳上,他的眼睛到池面的高度为2.0 m 。
当他看到正前下方的点光源A 时,他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°。
求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)。
解析:(1)水面波是一种机械波,说法A 正确;根据题意得周期T =159 s =53s ,频率f =1T =0.6 Hz ,说法B 错误;波长λ=v f =1.80.6m =3 m ,说法C 正确;波传播过程中,传播的是振动形式,能量可以传递出去,但质点并不随波迁移,说法D 错误,说法E 正确。
(2)(ⅰ)如图,设到达池边的光线的入射角为i ,依题意,水的折射率n =43,光线的折射角θ=90°。
由折射定律有n sin i =sin θ①由几何关系有sin i =ll 2+h 2②式中,l =3.0 m ,h 是池内水的深度。
联立①②式并代入题给数据得h =7 m≈2.6 m。
③(ⅱ)设此时救生员的眼睛到池边的距离为x 。
依题意,救生员的视线与竖直方向的夹角为θ′=45°。
由折射定律有n sin i ′=sin θ′④式中,i ′是光线在水面的入射角。
2018版高考物理一轮复习讲义检测:第十三章 波与相对论选修3-4第2节 机械波 含解析 精品
第2节机械波,(1)在水平方向传播的波为横波。
(×)(2)在机械波中各质点不随波的传播而迁移。
(√)(3)通过波的图像可以找出任一质点在任意时刻的位移。
(×)(4)机械波在传播过程中,各质点振动的周期、起振方向都相同。
(√)(5)机械波在一个周期内传播的距离就是振幅的4倍。
(×)(6)波速表示介质中质点振动的快慢。
(×)(7)两列波在介质中叠加,一定产生干涉现象。
(×)(8)一切波都能发生衍射现象。
(√)(9)多普勒效应说明波源的频率发生变化。
(×)突破点(一)机械波的传播与图像1.机械波的传播特点(1)波传到任意一点,该点的起振方向都和波源的起振方向相同。
(2)介质中每个质点都做受迫振动,因此,任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同。
(3)波从一种介质进入另一种介质,由于介质不同,波长和波速可以改变,但频率和周期都不会改变。
(4)振源经过一个周期T完成一次全振动,波恰好向前传播一个波长的距离,所以v=λT=λf。
2.波动图像的特点(1)质点振动nT(波传播nλ)(n=0,1,2,3,…)时,波形不变。
(2)在波的传播方向上,当两质点平衡位置间的距离为nλ(n=1,2,3,…)时,它们的振动步调总相同;当两质点平衡位置间的距离为(2n+1)λ2(n=0,1,2,3,…)时,它们的振动步调总相反。
(3)波源质点的起振方向决定了它后面的质点的起振方向,各质点的起振方向与波源的起振方向相同。
3.波的传播方向与质点振动方向的互判方法多角练通]1.(2018·福建高考)在均匀介质中,一列沿x轴正向传播的横波,其波源O在第一个周期内的振动图像如图所示,则该波在第一个周期末的波形图是()解析:选D根据题图,t=0时刻,波源经平衡位置向下运动,而波形图中,质点的起振方向均与波源开始振动时的方向相同,根据波的传播过程中,“上坡下、下坡上”规律可知,波形图中刚刚开始振动的质点处于“上坡”位置,A、C项错;由振动图像知,前半个周期振幅较小,故波形图中距波源较远的质点的振幅较小,B 项错,D 项对。
2018届高三物理二轮复习练习:波与相对论(选修3-4) 夯基保分练(四) Word版含解析
夯基保分练(四) 光的波动性 电磁波 相对论[A 级——保分练]1.(2016·北京高考)下列说法正确的是( )A .电磁波在真空中以光速c 传播B .在空气中传播的声波是横波C .声波只能在空气中传播D .光需要介质才能传播解析:选A 电磁波在真空中的传播速度为光速c ,选项A 正确;在空气中传播的声波是纵波,选项B 错误;声波可以在气体中传播,也可以在液体、固体中传播,选项C 错误;光可以在真空中传播,因此,光不需要介质也能传播,选项D 错误。
2.(2015·浙江高考)以下说法正确的是( )A .真空中蓝光的波长比红光的波长长B .天空中的彩虹是由光干涉形成的C .光纤通信利用了光的全反射原理D .机械波在不同介质中传播,波长保持不变解析:选C 蓝光的频率大于红光的频率,在真空中两种光的速度相等,由λ=v f,可得蓝光的波长小于红光的波长,选项A 错误;天空中的彩虹是由光的折射形成的,选项B 错误;光纤通信利用了光的全反射原理,选项C 正确;机械波在不同介质中传播,频率保持不变,但传播速度不同,由v =λf 知,波长发生变化,选项D 错误。
3.(2014·四川高考)电磁波已广泛运用于很多领域。
下列关于电磁波的说法符合实际的是( )A .电磁波不能产生衍射现象B .常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同解析:选C 干涉、衍射是波所特有的现象,所以电磁波能产生衍射现象,选项A错误;常用的遥控器是通过发出红外线来遥控电视机的,选项B错误;利用多普勒效应可以判断遥远天体相对地球的速度,选项C正确;根据光速不变原理,在不同的惯性系中,光速是相同的,选项D错误。
4.关于生活中遇到的各种波,下列说法正确的是( )A.电磁波可以传递信息,声波不能传递信息B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同解析:选B 无论是电磁波还是声波,都可以传递能量和信息,则A项错误,B项正确;可见光属于电磁波,“B超”中的的超声波是声波,波速不同,则C项错误;遥控器发出的红外线频率和医院“CT”中的X射线频率不同,故它们的波长也不相同,则D项错误。
2018届高三物理二轮复习练习:波与相对论(选修3-4) 提能增分练(一)
提能增分练(一) 机械波的三类典型问题[A 级——夺高分]1.(2015·北京高考)周期为2.0 s 的简谐横波沿x 轴传播,该波在某时刻的图像如图所示,此时质点P 沿y 轴负方向运动,则该波( )A .沿x 轴正方向传播,波速v =20 m/sB .沿x 轴正方向传播,波速v =10 m/sC .沿x 轴负方向传播,波速v =20 m/sD .沿x 轴负方向传播,波速v =10 m/s解析:选B 质点P 沿y 轴负方向运动,根据振动方向与波的传播方向的关系,可判定该波沿x 轴正方向传播。
由波的图像可知λ=20 m ,根据v =λT 得波速v =10 m/s 。
选项B 正确。
2.(多选)(2014·全国卷Ⅱ)图(a)为一列简谐横波在t =0.10 s 时刻的波形图,P 是平衡位置在x =1.0 m 处的质点,Q 是平衡位置在x =4.0 m 处的质点;图(b)为质点Q 的振动图像。
下列说法正确的是( )A .在t =0.10 s 时,质点Q 向y 轴正方向运动B .在t =0.25 s 时,质点P 的加速度方向与y 轴正方向相同C .从t =0.10 s 到t =0.25 s ,该波沿x 轴负方向传播了6 mD .从t =0.10 s 到t =0.25 s ,质点P 通过的路程为30 cmE .质点Q 简谐运动的表达式为y =0.10sin 10πt (国际单位制)解析:选BCE 由振动图像可知,在t =0.10 s 时,质点Q 向y 轴负方向运动,A 项错误;结合波形图及质点运动方向与波的传播方向的“上坡下、下坡上”规律可知,波沿x 轴负方向传播,由题图(b)可知,波的周期T =0.2 s ,题图(a)中质点P 经Δt =0.25 s -0.10 s =0.15 s =34T 时间,位移变为负值,则此时质点P 的加速度方向沿y 轴正方向,B 项正确;由题图(a)知λ=8 m ,波在0.15 s =34T 时间内沿x 轴负方向传播34λ=6 m ,C 项正确;任意质点在半个周期内通过的路程为2倍振幅,即20 cm ,从平衡位置或最大位移处开始,14T 时间内通过的路程等于振幅,而题图(a)中质点P 在半个周期后,已经过平衡位置并向负方向运动,再过14T 时间通过的路程小于振幅,所以D 项错误;由振动图像,质点Q 的振幅A =10cm =0.10 m ,周期为0.2 s ,ω=2πT =10π rad/s ,所以其运动表达式为y =A sin ωt =0.10sin 10πtm ,E 项正确。
2018届高考物理二轮复习第十四章波与相对论夯基保分练(一)机械振动选修3-4
夯基保分练 ( 一)机械振动[ A级——保分练 ]1. ( 多项选择 )(2015 ·上海高考) 质点运动的位移x 与时间 t 的关系以下图,此中做机械振动的是 ()分析:选ABC 机械振动是指在均衡地点邻近的来去运动,A、 B、 C 项正确;点只往返运动一次就趋于静止了,D项错误。
2.( 多项选择 ) 以下图,弹簧下边挂一质量为m的物体,物体在竖直方向上做振幅为D 图中质A的简谐运动,物体振动到最高点时,弹簧正好为原长。
则物体在振动过程中()A.物体的最大动能应等于mgAB.弹簧的弹性势能和物体的动能总和不变C.弹簧的最大弹性势能等于2mgAD.物体在最低点时的弹力大小应为2mg分析:选CD物体振动到最高点时,弹簧处于原长,弹簧的弹性势能为零,从最高点到均衡地点,重力势能减少,弹性势能增添,重力势能一部分转变为物体的动能,一部分转化为弹簧的弹性势能,物体的最大动能小于重力势能的减少许mgA,A错误;物体在振动过程中,物体和弹簧构成的系统机械能保持不变,弹簧的弹性势能和物体的动能之和在不停变化, B 错误;物体运动到最低点时,弹簧的伸长量最大,弹簧的弹性势能最大,物体的动能为零,从最高点运动到最低点,物体重力势能的减少许等于弹簧弹性势能的增添量,弹簧的最大弹性势能为 E pm= mg×2A=2mgA,C正确;在最高点物体所受的答复力大小为 F m= mg,在最低点物体所受的答复力大小等于在最高点所受的答复力大小,即F m′=Fm=,方向mg竖直向上,物体在最低点遇到两个力的作用,答复力为 F m′= F 弹- mg,解得: F 弹=2mg,D正确。
3.(2017 ·成都校级检测 ) 如图甲所示,弹簧振子以O 点为均衡地点,在、两点之间A B做简谐运动。
取向右为正方向,振子的位移x 随时间 t 的变化如图乙所示,以下说法正确的是()A . t =0.8 s 时,振子的速度方向向左B . t =0.2 s 时,振子在 O 点右边 6 cm 处C . t =0.4 s 和 t = 1.2 s 时,振子的加快度完整同样D . t =0.4 s 到 t = 0.8 s 的时间内,振子的速度渐渐减小分析:选 A从 t = 0.8 s 起,再过一段细小时间,振子的位移为负值,因为取向右为正方向,故 t = 0.8 s 时,速度方向向左, A 正确;由题图乙得振子的周期T = 1.6 s ,位移5πx = 12sin4 t cm ,故 t = 0.2s 时, x = 62 cm ,故 B 错误; t =0.4 s 和 t = 1.2 s 时,振子的位移方向相反,由kxC 错误; t = 0.4 s 到 t = 0.8 s 的时a =-知,加快度方向相反,m间内,振子的位移渐渐变小,故振子渐渐凑近均衡地点,其速度渐渐变大,故D 错误。
2018届高三物理二轮复习练习:波与相对论(选修3-4) 提能增分练(二)含解析
提能增分练(二) 三类玻璃砖的折射、全反射问题[A 级——夺高分]1.(2014·北京高考)以往,已知材料的折射率都为正值(n >0)。
现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料,其折射率可以为负值(n <0),称为负折射率材料。
位于空气中的这类材料,入射角i 与折射角r 依然满足sin i sin r =n ,但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)。
现空气中有一上下表面平行的负折射率材料,一束电磁波从其上表面射入,下表面射出。
若该材料对此电磁波的折射率n =-1,正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是( )解析:选B 根据题述该材料的折射率n =-1,由折射定律可知,入射角和折射角相等,且处于法线的同侧;所以正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是图B 。
2.(2017·西安检测)如图所示,一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC ,∠A 为直角。
此截面所在平面内的光线沿平行于BC 边的方向射到AB 边,进入棱镜后直接射到AC 边上,并刚好能发生全反射。
该棱镜材料的折射率为( )A.3B. 2C.32D.62解析:选D 光线沿平行于BC 边的方向射到AB 边上,第一次折射时入射角为45°,射到AC 边刚好发生全反射,根据全反射公式sin C =1n ,在AC 边上的入射角为临界角C ,根据几何关系,第一次折射时的折射角为90°-C ,根据折射定律为n =sin 45°sin (90°-C )=sin 45°cos C ,联立两式可以计算得n =62,所以D 项正确。
3.(2017·龙岩模拟)一束由红、蓝两单色光组成的光以入射角θ由空气射到半圆形玻璃砖表面的A 处,AB 是半圆的直径。
进入玻璃后分为两束,分别为AC 、AD ,它们从A 到C 和从A 到D 的时间分别为t 1和t 2,则( )A .AC 是蓝光,t 1小于t 2B .AC 是红光,t 1小于t 2 C .AC 是蓝光,t 1等于t 2D .AC 是红光,t 1大于t 2解析:选C AC 光的偏折程度比较大,则介质对AC 光的折射率比较大,AC 光的频率比较大,所以AC 光应是蓝光。
2018届高考物理二轮复习第十四章波与相对论单元质量检测选修3-4
单元质量检测 ( 十四 )波与相对论(选修3-4)1.(2017 ·甘肃兰州一中模拟)(1)(多项选择)一列沿着x 轴正方向流传的横波,在t =0时刻的波形如图甲所示,图甲中某质点的振动图像如图乙所示。
以下说法正确的选项是()A.图乙表示质点L 的振动图像B.该波的波速为0.5 m/sC.t=8 s时质点M的位移为零D.在 4 s内质点K 所经过的行程为 3.2 mE.质点L 经过 1 s沿 x 轴正方向挪动0.5 m(2) 如图丙所示,一等腰直角三棱镜放在真空中,斜边BC长度为d,一束单色光以60°的入射角从AB侧面的中点D入射,折射后从侧面AC射出,不考虑光在AC面的反射。
6已知三棱镜的折射率n=,单色光在真空中的光速为c,求此单色光经过三棱镜的时2间。
分析: (1) 题图乙中显示t =0时辰该质点处于均衡地点向上振动,题图甲中,波向轴正方向流传,则质点L 正在均衡地点向上振动,选项 A 正确;依据题图甲可知,波长x λλ=2 m;依据题图乙振动图像可得周期T=4 s,该波的波速v=T =0.5 m/s,选项 B 正确;由波的周期性可知,t =8 s时质点M处于波谷,位移为-0.8 m ,选项 C 错误;在 4 s内质点 K 达成1次全振动,所经过的行程为 3.2 m,选项D正确;波在流传过程中,质点不过在均衡地点邻近振动,不会随波挪动,选项E 错误。
(2)此单色光在 AB面上发生折射,光路图如图:sin i sin 60°6依据折射定律得,n=sinα=sinα,n=2,代入解得,α=45°依据几何知识得悉,折射光芒与BC面平行,射到AC面上时入射角为45°,从AC射出11三棱镜,因D为AB侧面的中点,由几何知识知DE=2BC=2d。
c2c光在三棱镜流传的速度为 v=n=6DE6d此单色光经过三棱镜的时间t =v =4c。
6答案: (1)ABD(2)4c2.(2017 ·贵州遵义模拟)(1)(多项选择)一简谐横波沿x 轴负向流传, t 时辰的波形如图所示,则该时辰 ()A.质点A的速度方向向下B.质点B的动能为零C.从该时辰经过半个周期,质点C将挪动到质点B的地点1D.从该时辰经过4个周期,质点D的加快度达到最大E.B、D两质点的振动状况总相反(2)如下图,一束光芒以 60°的入射角照耀到水平搁置的平面镜上,反射后在上方与平面镜平行的光屏上留下一光点P。
2019届高三物理二轮复习练习:波与相对论(选修3-4) 夯基保分练(四) Word版含解析-
夯基保分练(四) 光的波动性电磁波相对论[A级——保分练]1.(2018·北京高考)下列说法正确的是( )A.电磁波在真空中以光速c传播B.在空气中传播的声波是横波C.声波只能在空气中传播D.光需要介质才能传播解析:选A 电磁波在真空中的传播速度为光速c,选项A正确;在空气中传播的声波是纵波,选项B错误;声波可以在气体中传播,也可以在液体、固体中传播,选项C错误;光可以在真空中传播,因此,光不需要介质也能传播,选项D错误。
2.(2018·浙江高考)以下说法正确的是( )A.真空中蓝光的波长比红光的波长长B.天空中的彩虹是由光干涉形成的C.光纤通信利用了光的全反射原理D.机械波在不同介质中传播,波长保持不变解析:选C 蓝光的频率大于红光的频率,在真空中两种光的速度相等,由λ=vf,可得蓝光的波长小于红光的波长,选项A错误;天空中的彩虹是由光的折射形成的,选项B错误;光纤通信利用了光的全反射原理,选项C正确;机械波在不同介质中传播,频率保持不变,但传播速度不同,由v=λf知,波长发生变化,选项D错误。
3.(2018·四川高考)电磁波已广泛运用于很多领域。
下列关于电磁波的说法符合实际的是( ) A.电磁波不能产生衍射现象B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同解析:选C 干涉、衍射是波所特有的现象,所以电磁波能产生衍射现象,选项A错误;常用的遥控器是通过发出红外线来遥控电视机的,选项B错误;利用多普勒效应可以判断遥远天体相对地球的速度,选项C正确;根据光速不变原理,在不同的惯性系中,光速是相同的,选项D错误。
4.关于生活中遇到的各种波,下列说法正确的是( )A.电磁波可以传递信息,声波不能传递信息B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同解析:选B 无论是电磁波还是声波,都可以传递能量和信息,则A项错误,B项正确;可见光属于电磁波,“B超”中的的超声波是声波,波速不同,则C项错误;遥控器发出的红外线频率和医院“CT”中的X射线频率不同,故它们的波长也不相同,则D项错误。
2018届高考物理大一轮复习教师用书第十四章波与相对论(选修3-4)Word版含解析
第十四章|波与相对论(选修3-4)第74课时机械振动(双基落实课)[命题者说] 本课时内容包括简谐运动、单摆、受迫振动和共振等知识,主要了解机械振动这种运动形式,高考一般不会对这部分知识单独考查,但是简谐运动的特征、周期和图像、单摆振动的周期,受迫振动和共振等考点,也是高考经常涉及的内容。
1.定义:如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数规律,即它的振动图像(x -t 图像)是一条正弦曲线,这样的振动叫做简谐运动。
2.平衡位置:物体在振动过程中回复力为零的位置。
3.回复力(1)定义:使物体返回到平衡位置的力。
(2)方向:总是指向平衡位置。
(3)来源:属于效果力,可以由某一个力提供,也可以由几个力的合力或某个力的分力提供。
4.描述简谐运动的物理量[小题练通]1.(2017·北京西城区模拟)弹簧振子在做简谐运动的过程中,振子通过平衡位置时( ) A .速度最大 B .回复力最大 C .加速度最大D .弹性势能最大解析:选A 弹簧振子在做简谐运动的过程中,振子通过平衡位置时,弹性势能最小,动能最大,故速度最大,选项A 正确,D 错误;弹簧振子通过平衡位置时,位移为零,根据F =-kx ,a =-kxm ,可知回复力为零,加速度为零,故选项B 、C 错误。
2.关于简谐运动的周期,以下说法正确的是( )A .间隔一个周期的整数倍的两个时刻,物体的振动情况相同B .间隔半个周期的奇数倍的两个时刻,物体的速度和加速度可能同时相同C .半个周期内物体的动能变化一定为零D .一个周期内物体的势能变化一定为零E .经过一个周期质点通过的路程变为零解析:选ACD 根据周期的定义可知,物体完成一次全振动,所有的物理量都恢复到初始状态,故A 选项正确。
当间隔半周期的奇数倍时,所有的矢量都变得大小相等,方向相反,且物体的速度和加速度不同时为零,故B 选项错误,C 、D 选项正确。
经过一个周期,质点通过的路程为4A ,E 错误。
2018届高三物理二轮复习课件:波与相对论选修3-4 教材回顾一 机械振动 精品
2.[考查简谐运动的表达式·多选]如图,轻弹簧 上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简 谐运动。以竖直向上为正方向,物块简谐运动的表达 式为 y=0.1sin (2.5πt) m。t=0 时刻,一小球从距物 块 h 高处自由落下;t=0.6 s 时,小球恰好与物块处 于同一高度。取重力加速度的大小 g=10 m/s2。以下判断正确 的是(2015·山东高考)( )
如图乙所示。 注意:简谐运动的图像表示的是振子的位移随时间变化的规
律,而不是振子的实际轨迹。
[小题速验](判断正误) 1.简谐运动是匀变速运动。( ) 2.简谐运动的物体在平衡位置所受合力一定为零。 () 3.周期、频率是表征物体做简谐运动快慢程度的物理 量。( ) 4.振幅即振子运动轨迹的长度。( ) 5.简谐运动的回复力可以是恒力。( )
=MM+kxm,可见,作用在 A 上的静摩擦力大小 f 与弹 簧的形变量 x 成正比,满足 F=-kx 形式,故两者 都做简谐运动,A、B 正确;在简谐运动过程中,B 对 A 的静摩擦力与位移方向相同或相反,B 对 A 的 静摩擦力对 A 做功,同理,A 对 B 的静摩擦力对 B 也做功,C 错误;由于 A、B 组成的系统中弹簧对系 统做功,所以机械能不守恒,D 错误。
(2)偶然误差:主要来自时间(即单摆周期)的测量。因 此,要注意测准时间(周期)。要从摆球通过平衡位置开始计 时,并采用倒计时计数的方法,即 4,3,2,1,0,1,2,…,在数 “零”的同时按下秒表开始计时。不能多计或漏计振动次 数。为了减小偶然误差,应进行多次测量后取平均值。
7.注意事项 (1)悬线顶端不能晃动,需用夹子夹住,保证顶点固定。
C.B 对 A 的静摩擦力对 A 做功,而 A 对 B 的静 摩擦力对 B 不做功
2018高中物理导与练一轮复习Ⅱ版选修3-4第4课时 电磁波 相对论 光的波动性
第4课时电磁波相对论光的波动性【基础巩固】光的干涉现象1.在杨氏双缝干涉实验中,正确的有( D )A.用白光作为光源,屏上将呈现黑白相间的条纹B.用红光作为光源,屏上将呈现红白相间的条纹C.用红光照射一条狭缝,用紫光照射另一条狭缝,屏上将呈现彩色条纹D.用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,屏上将呈现间距不等的条纹解析:用白光做杨氏双缝干涉实验,屏上将呈现中央条纹为白色亮条纹而两边对称出现彩色条纹,A错误;用红光作光源,屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间的条纹,故B错误;用红光照射一条狭缝,用紫光照射另一条狭缝,由于频率不同,发生不了干涉现象,屏上将不出现干涉条纹,故C错误.用紫光作光源,遮住一条狭缝,屏上出现单缝衍射条纹,即间距不等的条纹,D正确.2.(多选)用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象.图(甲)是撒有食盐的酒精灯火焰,图(乙)是竖立的附着一层肥皂薄膜的金属丝圈,关于该实验,下列说法正确的是( AC )A.观察时应当在火焰的同侧面向薄膜观察火焰的像B.观察时应当在火焰的异侧透过薄膜观察火焰的像C.将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转90°,干涉条纹保持原形状不变D.将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转90°,干涉条纹也将同方向旋转90°解析:观察到干涉图样是因为薄膜的前后面反射的光程差造成的,因此要顺着光的方向,即在酒精灯的同侧,A正确,B错误;在转动金属丝圈的过程中,由于重力作用同一水平高度的薄膜厚度是相同的,故薄膜的厚度不变,反射光形成的光程差也不会发生变化,产生的干涉条纹仍保持原来的状态不变,故C正确,D错误.光的衍射现象3.用单色光通过小圆盘和小圆孔做衍射实验时,在光屏上得到衍射图形,它们的特征是( A )A.中央均为亮点的同心圆形条纹B.中央均为暗点的同心圆形条纹C.用小圆盘时中央是暗的,用小圆孔时中央是亮的D.用小圆盘时中央是亮的,用小圆孔时中央是暗的解析:圆孔衍射实验图样,与单色光通过小圆盘得到的泊松亮斑,它们中央均为亮点的同心圆形条纹.故A正确,B,C,D错误.4.(多选)下列说法正确的是( ADE )A.光纤通信是利用了全反射的原理B.水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色,这是由于光的衍射造成的C.障碍物的尺寸比光的波长大得多时,一定不会发生衍射现象D.人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的单缝衍射图样E.水中的气泡看起来特别明亮,是因为光从水中射向气泡时,一部分光在界面上发生了全反射的缘故解析:光纤通信是利用了光的全反射原理制成的,故A正确;水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色,这是由于油膜的上下表面对光的干涉形成的,故B错误;障碍物的尺寸比光的波长大得多时,也会发生衍射现象,只不过不明显,故C错误;人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的单缝衍射图样,故D正确;气泡看起来特别明亮,是因为光从水射向气泡时,一部分光在界面上发生了全反射的缘故,故E正确.光的偏振现象5.光的偏振现象说明光是横波,下列现象中不能反映光的偏振特性的是( D )A.一束自然光相继通过两个偏振片,以光束为轴旋转其中一个偏振片,透射光强度发生变化B.立体电影是利用了光的偏振现象C.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振片可以使景象更清晰D.光学镜头上的增透膜是利用光的偏振现象解析:一束自然光相继通过两个偏振片,以光束为轴旋转其中一个偏振片,当看到透射光的强度发生变化时,能反映光的偏振特性,故A不符合题意;立体电影是利用了光的偏振现象,能反映光的偏振特性,B不符合题意;在日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振片,由于反射光太强,偏振光强,加偏振片可以将反射的偏振光过滤,使景象清晰,故C不符合题意;光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象,与光的偏振无关,故D符合题意.电磁波6.关于电磁波,以下结论中正确的是( B )A.在电场周围空间一定能产生磁场,在磁场周围空间,也一定能产生电场,电磁场就是这样由近及远地传播,形成电磁波B.电磁波一定能在真空中传播C.电磁波的频率与它传播的速度大小成正比D.电磁波是纵波解析:在非均匀变化电场周围空间一定能产生磁场,在非均匀变化磁场周围空间,也一定能产生电场,故A不合题意.电磁波的传播不需要介质,本身就是一种物体,因此能在真空中传播,故B符合题意.电磁波的波速是一定的,与频率无关,故C不合题意.根据产生电磁波的原理可知,电磁波是横波.故D不合题意.测量光的波长7.现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E 等光学元件,要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长.(1)将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左到右,表示各光学元件的字母排列顺序应为C, , , ,A.(2)本实验的步骤有:①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮;②按合理的顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;③用刻度尺测量双缝到屏的距离;④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离. 在操作步骤②时还应注意、和.解析:(1)滤光片E可以从白光中选出单色红光,单缝D是获取线光源,双缝B是获得相干光源,最后成像在毛玻璃屏A上.所以排列顺序为C,E,D,B,A.(2)在操作步骤②时应注意的事项有:放置单缝、双缝时,必须使缝平行;单缝、双缝间的距离要适当;要保证光源、滤光片、单缝、双缝和毛玻璃屏的中心在遮光筒的轴线上.答案:(1)E D B (2)放置单缝、双缝时,必须使缝平行单缝、双缝间的距离要适当要保证光源、滤光片、单缝、双缝和毛玻璃屏的中心在遮光筒的轴线上8.某同学用双缝干涉装置测量某单色光的波长,实验装置如图(甲)所示,已知单缝与双缝间的距离L1=80 mm,双缝与屏的距离L2=720 mm,双缝间距d=0.36 mm.用测量头来测量亮条纹中心的距离.测量头由分划板、目镜、游标尺等构成,移动游标尺,使分划板随之左右移动,让分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心,如图(乙)所示,记下此时游标尺的读数,移动游标尺一段距离a,使分划板的中心刻线对准第n 条亮纹的中心.(1)写出计算波长λ的表达式(用字母表示).(2)若分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心时,游标尺上的读数为x1=1.00 cm;对准第10条亮纹的中心时,游标尺上的读数如图(丙)所示,则此时读数x2= cm,计算波长λ= nm(结果保留三位有效数字)解析:(1)根据公式Δx=λ,可得=λ,解得λ=.(2)(丙)图的读数为x2=22 mm+6×0.1 mm=2.26 cm,a=x2-x1,n=10,L2=720 mm,d=0.36 mm,代入λ=,解得λ=700 nm.答案:(1)λ=(2)2.26 700【素能提升】9.导学号 00622956(多选)用a,b两束单色光分别照射同一双缝干涉实验装置,在距双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样,其中图(甲)是用a光照射时形成的,图(乙)是用b光照射时形成的,关于a,b两束单色光,下列说法正确的是( BCD )A.在同一介质中,a,b两光的传播速度相同B.a光的频率比b光的大C.在水中,a光的传播速度比b光的小D.水对a光的折射率比对b光的大E.b光的波长比a光的短解析:a光照射产生的条纹间距小于b光照射产生的条纹间距,根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=λ知,a光的波长小于b光的波长,则a光的频率大于b光的频率,则同一介质对b光的折射率小,根据v=知,在同一介质中b光的速度大,故选项A,E错误B,C,D正确.10.导学号 00622957(2016·甘肃天水模拟)(多选)下列说法中正确的是( ACE )A.当一声波从空气中传入水中时波长一定会变长B.在机械横波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度C.a,b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到的干涉图样中,a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距,则可以判断水对a光的折射率比b光大D.爱因斯坦由狭义相对论预言了引力波的存在E.电磁波是横波,可以观察到其偏振现象解析:机械波从空气中进入水中,传播速度增大,频率不变,由v=λf得波长增大,选项A正确;质点的振动速度和波的传播速度是两个运动形式的速度,二者之间不存在联系,选项B错误;由双缝干涉的条纹间距公式Δx=λ知,a光的波长小,频率大,频率大的光折射率也大,因此水对a光的折射率大,选项C正确;爱因斯坦由广义相对论预言了引力波的存在,选项D错误;电磁波具有偏振现象,说明电磁波是横波,选项E正确.【备用题组】1.(2016·吉林长春一模)(多选)下列说法正确的是( ACE )A.绿光比红光更容易发生全反射B.电磁波可以与机械波类比,它们的传播都需要介质C.相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关D.变化的磁场一定会产生变化的电场E.在同一双缝干涉装置中黄光的干涉条纹间距比蓝光干涉条纹间距宽解析:电磁波传播不需要介质,故B错误;根据麦克斯韦电磁场理论,均匀变化的磁场会产生恒定的电场,D错误.故A,C,E正确.2.(多选)下列说法正确的是( ACD )A.用光导纤维传播信号是利用了光的全反射B.偏振光可以是横波,也可以是纵波C.光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是相同的D.照相机镜头上的增透膜是利用光的干涉现象E.声源与观察者相互靠近时,观察者所接收的频率等于声源振动的频率解析:用光导纤维传播信号是利用了光的全反射,故A正确;偏振是横波特有的现象,光的偏振现象说明光是横波,故B错误;根据相对论的光速不变原理真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,故C 正确;照相机的镜头上的增透膜是利用光的干涉现象,故D正确;根据多普勒效应可知,声源与观察者相互靠近,观察者所接收的频率大于声源发出的频率,故E错误.3.(1)在双缝干涉实验中,保持双缝间的距离和双缝到屏的距离都不变,用不同的色光实验时,下列叙述正确的是.A.紫光的干涉条纹间距最大B.红光的干涉条纹间距最大C.红光和紫光的干涉条纹间距一样大D.用白光照射会出现白色干涉条纹(2)在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上(如图),并选用缝间距d=0.2 mm的双缝屏.从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离l=700 mm.然后,接通电源使光源正常工作.①已知测量头主尺的最小刻度是毫米,游标尺上有50分度.某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,第一次映入眼帘的干涉条纹如图(甲)(a)所示,图中数字是该同学给各暗纹的编号,此时图(甲)(b)中游标尺上的读数x1= mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图(乙)(a)所示,此时图(乙)(b)中游标尺上的读数x2= mm.②利用上述测量结果,经计算可得两个相邻亮纹(或暗纹)间的距离Δx= mm;这种色光的波长λ= nm.解析:(1)由Δx=λ知在l和d都不变的情况下,条纹间距跟光波的波长成正比,而七色光中红光波长最长,紫光波长最短.故紫光的干涉条纹间距最小,红光的干涉条纹间距最大,A,C错误,B正确;用白光照射时由于不同色光条纹间距不同,会形成彩色条纹,选项D错误. (2)①x1的读数:主尺读数为1 mm,游标尺读数为8×0.02 mm=0.16 mm,二者相加得x1=1.16 mm;x2的读数:主尺读数为15 mm,游标尺读数为1×0.02 mm=0.02 mm,二者相加得x2=15.02 mm.②由于图中数字标记的是暗条纹,首先应根据暗条纹所标数字给亮条纹也标明条数,若图(甲)(a)中的中央刻线所对亮条纹记为第1条,则图(乙)(a)中的中央刻线所对亮条纹为n=7,则Δx==2.31 mm,光的波长λ==660 nm.答案:(1)B (2)①1.16 15.02 ②2.31 6604.红外线热像仪通过红外线遥感,可检测出经过它时的发热病人,从而可以有效控制疫情的传播.关于红外线热像仪,下列说法中正确的是( D )A.选择红外线进行检测,主要是因为红外线光子能量小,可以节约能量B.红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测C.红外线热像仪同时还具有杀菌作用D.根据物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同的原理来检测体温解析:因为一切物体均能发出红外线,所以使用红外线进行检测,这里与能量小没有关系,故A错误;红外线热像仪通过接收到人体发出的红外线照射来检测,故B错误;紫外线具有杀菌作用,红外线没有杀菌作用,故C错误;一切物体都能发射红外线,且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同,根据此原理来检测体温,选项D正确.5. 如图所示的球形容器中盛有含碘的二硫化碳溶液,在太阳光的照射下,地面呈现的是圆形黑影,在黑影中放一支温度计,可发现温度计显示的温度明显上升,则由此可断定( C )A.含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的B.含碘的二硫化碳溶液对于紫外线是不透明的C.含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的D.含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的解析:紫外线具有荧光效应,红外线热效应明显,可见光有视觉感应.地面呈现的是圆形黑影,说明含碘的二硫化碳溶液对于可见光是不透明的;温度计显示的温度明显上升,红外线热效应明显,故说明含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的,故选C.6.(多选)下面说法正确的是( ACD )A.调制的主要作用是使高频电磁波的振幅或频率随要传播的电信号而改变B.一种电磁波入射到半径为1 m的孔上,可发生明显的衍射现象,这种波属于电磁波谱的可见光C.第一个用实验验证电磁波客观存在的科学家是赫兹D.波长越短的电磁波,反射性能越强E.有一LC振荡电路,能产生一定波长的电磁波,若要产生波长比原来短些的电磁波,可采用的措施为减小电容器极板间的距离解析:调制包括调幅和调频,使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变叫做调幅,使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变叫做调频,故A 正确;可见光的波长在400~760 nm之间,发生明显衍射的条件是孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大,所以可知该电磁波的波长要大于等于1 m,所以其不属于可见光,故B错误;赫兹首先用实验证实了电磁波的存在,故C正确;电磁波同声波一样,遇到障碍物要发生反射,波长越短的电磁波,传播的直线性越好,反射性能越强,雷达就是利用电磁波的这个特性工作的,而波长越长,越容易发生衍射,即绕过障碍物继续传播,故D正确;波长λ=cT,LC振荡电路的周期T= 2π,电容C=,要使波长变短,电容C应减小,两板间距离d应增大,故E错误.。
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夯基保分练(四) 光的波动性 电磁波 相对论
[A 级——保分练]
1.(2016·北京高考)下列说法正确的是( )
A .电磁波在真空中以光速c 传播
B .在空气中传播的声波是横波
C .声波只能在空气中传播
D .光需要介质才能传播
解析:选A 电磁波在真空中的传播速度为光速c ,选项A 正确;在空气中传播的声波是纵波,选项B 错误;声波可以在气体中传播,也可以在液体、固体中传播,选项C 错误;光可以在真空中传播,因此,光不需要介质也能传播,选项D 错误。
2.(2015·浙江高考)以下说法正确的是( )
A .真空中蓝光的波长比红光的波长长
B .天空中的彩虹是由光干涉形成的
C .光纤通信利用了光的全反射原理
D .机械波在不同介质中传播,波长保持不变
解析:选C 蓝光的频率大于红光的频率,在真空中两种光的速度相等,由λ=v f
,可得蓝光的波长小于红光的波长,选项A 错误;天空中的彩虹是由光的折射形成的,选项B 错误;光纤通信利用了光的全反射原理,选项C 正确;机械波在不同介质中传播,频率保持不变,但传播速度不同,由v =λf 知,波长发生变化,选项D 错误。
3.(2014·四川高考)电磁波已广泛运用于很多领域。
下列关于电磁波的说法符合实际的是( )
A .电磁波不能产生衍射现象
B .常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C .根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
D .光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
解析:选C 干涉、衍射是波所特有的现象,所以电磁波能产生衍射现象,选项A 错误;常用的遥控器是通过发出红外线来遥控电视机的,选项B 错误;利
用多普勒效应可以判断遥远天体相对地球的速度,选项C正确;根据光速不变原理,在不同的惯性系中,光速是相同的,选项D错误。
4.关于生活中遇到的各种波,下列说法正确的是( )
A.电磁波可以传递信息,声波不能传递信息
B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
解析:选B 无论是电磁波还是声波,都可以传递能量和信息,则A项错误,B项正确;可见光属于电磁波,“B超”中的的超声波是声波,波速不同,则C 项错误;遥控器发出的红外线频率和医院“CT”中的X射线频率不同,故它们的波长也不相同,则D项错误。
5.(多选)(2017·湖南师范大学附属中学模拟)下列说法正确的是( )
A.光导纤维传输信号是利用光的干涉现象
B.全息照相利用了激光相干性好的特性
C.光的偏振现象说明光是横波
D.X射线比无线电波更容易发生干涉和衍射现象
E.刮胡须的刀片的影子边模糊不清是光的衍射现象
解析:选BCE 光导纤维传输信号是利用光的全反射现象,选项A错误;全息照相利用了激光相干性好的特性,选项B正确;光的偏振现象说明光是横波,选项C正确;X射线比无线电波波长小,更不容易发生干涉和衍射现象,选项D 错误;刮胡须的刀片的影子边模糊不清是光的衍射现象,选项E正确。
6.(多选)(2017·重庆巴蜀中学模拟)下列说法中正确的是( )
A.不管光源与观察者是否存在相对运动,观察者观察到的光速是不变的
B.水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象
C.在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象
D.声源向静止的观察者运动,观察者接收到的频率小于声源的频率
E.未见其人先闻其声,是因为声波波长较长,容易发生衍射现象
解析:选ABE 根据狭义相对论可知光速不变,A正确;水面上的油膜呈现彩色是光在油膜上下两个表面发生干涉现象产生的,B正确;在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象,C错误;根据多普勒效应可得,声源向静止的观
察者运动,观察者接收到的频率大于声源的频率,D 错误;未见其人先闻其声,是因为声波波长较长,容易发生衍射现象,E 正确。
7.(2017·德州模拟)现有:A 毛玻璃屏、B 双缝、C 白光光源、D 单缝、E 透红光的滤光片等光学元件。
要把它们放在如图甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长。
(1)将白光光源C 放在光具座的最左端,依次放置其它光学元件,由左至右,表示各光学元件的字母排列顺序为C 、________、________、________、A 。
(2)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹的中心对齐,将该亮纹定为第一条亮纹,此时手轮上的示数如图乙所示,记为x 1。
然后同方向转动测量头,使分划
板中心刻线与第六条亮纹中心对齐,此时手轮上的示数如图丙所示,记为x 2。
则x 2=________mm 。
(3)已知双缝间距d 为2.0×10-4 m ,测得双缝到屏的距离L 为0.700 m ,由计算式λ=__________,求得所测红光波长为________nm 。
(公式要求按题目所给具体符号填写,计算结果保留整数,1 nm =10-9 m)
解析:(1)为获取单色线光源,白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝。
所以各光学元件的字母排列顺序应为C 、E 、D 、B 、A 。
(2)测第6条亮纹时,测量头固定刻度读数为13.5 mm ,可动刻度读数为0.01×37.0 mm =0.370 mm ,所以最终读数为13.870 mm 。
(3)双缝干涉条纹的间距公式Δx =L d λ,λ=(x 2-x 1)d 5L
,测第1条亮纹时,测量头固定刻度读数为2 mm ,可动刻度读数为0.01×32.0 mm =0.320 mm ,所以最终读数为2.320 mm 。
Δx =x 2-x 15=13.870-2.3205
mm =2.310 mm 。
所以计算式λ=Δxd L =2.31×10-3×2×10-40.700
m =660 nm 。
答案:(1)E D B (2)13.870 (3)
(x 2-x 1)d 5L 660 [B 级——拔高练]。