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2019高考物理一轮复习单元检测十二机械振动与机械波光电磁波与相对论

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         检测十二 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论

考生注意:
1.本试卷共     4 页.
2.答卷前,考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相
应位置上.
3.本次考试时间       90 分钟,满分    100 分.
4.请在密封线内作答,保持试卷清洁完整.
一、选择题(本题共        6 小题,每小题     4 分,共计    24 分.每小题至少有一个选项符合题意,全
部选对的得     4 分,选对但不全的得        2 分,错选或不答的得         0 分)
1.(2017·南京市、盐城市高三第二次模拟考试)两束不同频率的平行单色光                            a、b  分别由水
射入空气发生如图        1 所示的折射现象(α<β),下列说法正确的是(  )


                                     图 1
A.随着   a、b 入射角度的逐渐增加,a          先发生全反射
B.水对   a 的折射率比水对       b 的折射率小

C.a、b  在水中的传播速度        va>vb
D.a、b  入射角为    0°时,没有光线射入空气中
2.(2018·常熟市模拟)光在科学技术和生产生活中有着广泛的应用,下列说法正确的是(  )
A.为使拍摄的水面下景物更清晰,可利用偏振现象在照相机镜头前加一偏振片,减少反射
光的影响
B.蚌壳内表面上有一薄层珍珠质,在阳光照射下常会呈现美丽的色彩,这是光的衍射
C.在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象
D.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
3.(2018·南京市玄武区模拟)下列说法中正确的是(  )
A.地面附近有一高速水平飞过的火箭,地面上的人观察到“火箭长度”要比火箭上的人观
察到的短一些
B.拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
C.在同种均匀介质中传播的声波,频率越高,波长也越长
D.玻璃内气泡看起来特别明亮,是因为光线从气泡中射出的原因
4.(2018·南京市三校联考)下列说法正确的是(  )
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A.机械波能发生多普勒效应,电磁波则不能
B.全息照片利用了激光平行度好的特点
C.考虑相对论效应,观测到沿杆方向高速运动的杆长度比静止时短
D.在双缝干涉实验中,若仅将入射光由绿光改为红光,则相邻干涉条纹间距变窄
5.(2017·南京市、盐城市高三年级第一次模拟考)如图                    2 所示,在一条张紧的绳子上挂几
个摆,其中     A、B 的摆长相等.当       A 摆振动的时候,通过张紧的绳子给               B、C、D  摆施加驱动
力,使其余各摆做受迫振动.观察              B、C、D   摆的振动,发现(  )


                                     图 2
A.C 摆的频率最小                         B.D  摆的周期最大
C.B 摆的摆角最大                         D.B、C、D   的摆角相同
6.(2017·南通中学高二上学期期中)下列各组电磁波,按波长由长到短的正确排列是(  )
A.γ  射线、红外线、紫外线、可见光                B.红外线、可见光、紫外线、γ              射线
C.可见光、红外线、紫外线、γ             射线     D.紫外线、可见光、红外线、γ              射线
二、非选择题(本题共         12 小题,共计    76 分)
7.(4 分)(2018·南京市三校联考)如图           3 所示,宽度为     l 的宇宙飞船沿其长度方向以速度
u(u 接近光速   c)远离地球,飞船发出频率为            ν  的单色光.地面上的人接收到光的频率
________(选填“大于”“等于”或“小于”)ν,看到宇宙飞船宽度________(选填“大于”
“等于”或“小于”)l.


                                     图 3
8.(4 分)(2017·扬州中学高三质量监测)在利用单摆测重力加速度的实验中,若摆长为                               L,
周期为   T,则重力加速度的计算公式为             g=________;按照狭义相对论的观点,若火箭以相
对地面的速度      v“迎着”光束飞行,设光速为             c,则火箭上的观察者测出的光速为
________.
9.(4 分)(2018·南通市调研)一列简谐横波沿+x               方向传播,波长为        λ,周期为     T.在 t=
0 时刻该波的波形图如图         4 甲所示,O、a、b      是波上的三个质点.则图乙可能表示
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                                                  T
________(选填“O”、“a”或“b”)质点的振动图象;t=4时刻质点                      a 的加速度比质点
b 的加速度________(选填“大”或“小”).


                                                          
                                     图 4
10.(4 分)(2017·徐州市、连云港市、宿迁市高三联考)如图                   5 甲所示,一列简谐横波沿

x 轴正方向传播,t=0.2s       时刚好传播到      x1=4m 处.波源在坐标原点,其振动图象如图乙所

示,则这列波的波速为________m/s.从图甲所示时刻起,再经________s,x2=42m                     处的质
点 P 第一次处于波峰.


                                     图 5
11.(4 分)(2017·扬州市高三上学期期末检测)截面为等边三角形的棱镜                        ABC 如图  6 所示,
一束单色光从空气射向          E 点,并偏折到     F 点,已知入射方向与         AB 边的夹角为    θ=30°,
E、F 分别为   AB、BC  的中点,则该棱镜的折射率为________,光线               EF________从 BC 界面射
出.(选填“能”或“不能”).


                                                
                                     图 6

12.(6 分)如图   7 表示两个相干波源        S1、S2 产生的波在同一种均匀介质中相遇.图中实线表
示波峰,虚线表示波谷,c           和 f 分别为   ae 和 bd 的中点,则:


                                     图 7
(1)在 a、b、c、d、e、f     六点中,振动加强的点是__________.振动减弱的点是
____________.

(2)若两振源    S1 和 S2 振幅相同,此时刻位移为零的点是____________.
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13.(6 分)某同学测量玻璃砖的折射率,准备了下列器材:激光笔、直尺、刻度尺、一面镀
有反射膜的平行玻璃砖.如图            8 所示,直尺与玻璃砖平行放置,激光笔发出的一束激光从直
尺上  O 点射向玻璃砖表面,在直尺上观察到               A、B  两个光点,读出       OA 间的距离为    20.00cm,

AB 间的距离为    6.00cm,测得图中直尺到玻璃砖上表面距离                d1=10.00cm,玻璃砖厚度      d2=
4.00cm.玻璃砖的折射率       n=____________,光在玻璃砖中传播速度           v=________m/s(光在真
空中传播速度      c=3.0×108 m/s,结果均保留两位有效数字).


                                     图 8
14.(8 分)(2018·盐城中学阶段性测试)一列简谐横波沿                 x 轴正方向传播,周期为          2s,t=

0 时刻的波形如图      9 所示.质点     a 平衡位置的坐标       xa=2.5m.求:


                                     图 9
(1)该列波的波速是多少?
(2)再经过多长时间质点         a 第一次经过平衡位置向         y 轴正方向运动?


15.(8 分)(2018·仪征中学学情检测)一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱型玻璃杯,
如图  10 所示为过轴线的截面图,调整入射角               α,光线恰好在水和空气的界面上发生全反射,
               4
已知水的折射率为3,求          sinα 的值.


                                    图  10
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16.(9 分)(2017·扬州市高三第四次模拟测试)如图               11 所示,ABCD   为一棱镜的横截面,
∠A=∠B=90°,∠C=60°,CD         面为镀银的反射面,BC         边长为    L,一束单色光垂直        AB 面
射入棱镜,从      BC 面中点   P 射出后垂直射到与水平方向成            30°的光屏    MN 上,光在真空中速
度为  c,求:


                                    图  11
(1)棱镜材料的折射率;
(2)光束在棱镜中传播的时间.
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17.(9 分)人造树脂是常用的眼镜片材料.如图                 12 所示,光线射在一人造树脂立方体上,
经折射后,射在桌面上的           P 点.已知光线的入射角为          30°,OA=5cm,AB=20cm,BP=
12cm,求该人造树脂材料的折射率            n.


                                    图  12


18.(10 分)(2018·常熟市模拟)如图         13 所示为用某种透明材料制成的一块柱形棱镜的截面
图,圆弧    CD 为半径为    R 的四分之一的圆周,圆心为           O,光线从    AB 面上的某点入射,入射角
θ=45°,它进入棱镜后恰好以临界角射在                 BC 面上的   O 点.


                                    图  13
(1)画出光线由     AB 面进入棱镜且从      CD 弧面射出的光路图;
(2)求该棱镜的折射率        n;
(3)求光线在该棱镜中传播的速度大小(已知光在空气中的传播速度                          c=3.0×108m/s).
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                                   答案精析

              单元检测十二 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论

1.BC [由题图知,α<β,所以随着             a、b  入射角度的逐渐增加,折射角均增大,b                光的折
射角先达到     90°,即   b 光先发生全反射,故         A 错误;由于    α<β,由折射定律知,折射率
                         c

na 小于 nb,故  B 正确;由    v=n知,在水中的传播速度关系为             va>vb,故  C 正确;当    a、b 入
射角为   0°时,光线不偏折进入空气中,故               D 错误.]
2.AD [为使拍摄的水面下景物更清晰,可利用偏振现象在照相机镜头前加一偏振片,减少
反射光的影响,选项         A 正确;蚌壳内表面上有一薄层珍珠质,在阳光照射下常会呈现美丽的
色彩,这是光的干涉现象,选项             B 错误;在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象,
故 C 错误;光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象,故                      D 正确.]
3.A [根据相对论可知,地面附近有一高速水平飞过的火箭,地面上的人观察到的火箭长
度比火箭上的人观察到的要短一些,故                A 正确;拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加
一个偏振片以减小反射光的强度,故               B 错误;根据公式       v=λf  可得,频率越高,波长越短,
C 错误;玻璃中的气泡看起来特别明亮是因为光从玻璃射向气泡时,一部分光在界面上发生
了全反射,D     错误.]
4.C [机械波和电磁波都能产生多普勒效应,只要两者距离发生变化,即会发生多普勒效
应现象,选项      A 错误;全息照片往往用激光来拍摄,主要是利用了激光的相干性,选项                             B 错
误;根据相对论原理,考虑相对论效应,观测到沿杆方向高速运动的杆长度比静止时短,选
项 C 正确;在双缝干涉实验中,若仅将入射光由绿光改为红光,因红光的波长比绿光长,根
       l
据 Δx=dλ   可知相邻干涉条纹间距变宽,选项               D 错误.]
5.C [由   A 摆摆动从而带动其余        3 个单摆做受迫振动,受迫振动的频率等于驱动力的频率,
故其余各摆振动周期跟          A 摆相同,频率也相等,故          A、B 错误;受迫振动中,当固有频率等
于驱动力频率时,出现共振现象,振幅达到最大,由于                       B 摆的固有频率与      A 摆的相同,故
B 摆发生共振,振幅最大,故           C 正确,D   错误.]
6.B [依照波长的由长到短,电磁波谱可大致分为:无线电波、红外线、可见光、紫外线、
伦琴射线、γ      射线(伽马射线),故        B 正确,A、C、D    错误.]
7.小于 等于
解析 由相对论可知,光的传播速度不变,因此该光相对飞船的速度等于                              c;飞船高速远离
地球,由多普勒效应可知,地球上接收到的光的频率小于                        ν,根据爱因斯坦的相对论的尺
缩效应,看到宇宙飞船的长度减小,但宽度不变.
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  4π2L
8. T2  c
9.b 小
解析 由题图乙可知,t=0           时刻质点的振动方向向上,由题图甲可知,波沿                    x 轴正向传播,
                                                             T
t=0 时刻  b 点的振动方向向上,故题图乙可表示                b 质点的振动图象;t=4时刻,a           质点到
达平衡位置,加速度为零,而            b 质点到达波峰位置,加速度最大,则此时刻质点                    a 的加速度
比质点   b 的加速度小.
10.20 2
                       x1  4

解析 这列波的波速为          v= t =0.2m/s=20 m/s;x2=42m  处的质点     P 第一次处于波峰时,波
                                s  40
要向前传播     40m,故经过的时间为        t=v=20s=2s
11. 3 能
                                                           sin60°
解析 光线射到       E 点的入射角为     60°、折射角为       30°,则折射率      n=sin30°= 3;发生全反
                     1        1
射的临界角为      C=arcsinn=arcsin  3>30°,故光线在      BC 边不能发生全反射,能射出.
12.(1)a、c、e b、d、f (2)b、c、d、f
解析 (1)a、e    两点分别是波谷与波谷、波峰与波峰相交的点,故此两点为振动加强点;
c 点处在   a、e 连线上,且从运动的角度分析             a 点的振动形式恰沿该线传播,故             c 点是振动
加强点,同理      b、d 是振动减弱点,f       也是振动减弱点.

(2)因为  S1、S2 振幅相同,波峰与波谷相遇的位移为零,或平衡位置相遇位移也为零,此时
刻位移为零的点是        b、c、d、f.
13.1.2 2.5×108
解析 作出光路图如图所示,根据几何知识可得入射角                       i=45°,折射角      r=37°,故折射
     sin i           c
率 n=sin r≈1.2,故   v=n=2.5×108 m/s.


14.(1)2m/s (2)0.25s
解析 (1)由题图读出波长          λ=4m,则波速
   λ  4
v=T=2m/s=2 m/s;
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(2)根据波的传播方向判断可知,图中              x=2m  处质点此时的振动状态传到           a 点时,质点     a 第
一次经过平衡位置向         y 轴正方向运动,则质点         a 第一次经过平衡位置向         y 轴正方向运动的时
     xa-x   2.5-2
间 t=   v  =   2  s=0.25s.
    7
15. 3
                                     1
解析 当光线在水面发生全反射时有               sinC=n,
                                  sinα
                                  π
                               sin -C
当光线从左侧射入时,由折射定律有                  2     =n,
                          7
联立并代入数据可得         sinα=  3
             5 3L
16.(1)  3 (2) 4c
解析 (1)光路图如图所示,由几何关系可得:光线射到                      DC 面的入射角为:i=30°


光线射到    BC 面的入射角为:α=30°
BC 面的折射角为:β=60°
光线在   P 点时折射时,由于光线从介质射入空气,则
   sinβ
n=sinα=  3
(2)由几何知识可得,光束在棱镜中传播的距离
   0.5L+L  1
s=   2   +2L=1.25L
                         c
光束在棱镜中传播的速度           v=n
                          1.25L  5 3L
则光束在棱镜中传播的时间            t=  v  =  4c
    449
17. 14 (或 n≈1.5)
                                sini
解析 设折射角为        r,由折射定律      n=sinr,其中   i=30°,
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由几何关系知
      BP-OA
sinr=   OP  ,且   OP=  BP-OA2+AB2
                449
代入数据解得      n=  14 (或 n≈1.5).
18.见解析
解析 (1)光路图如图所示,


 (2)光线在   BC 面上恰好发生全反射,入射角等于临界角                 C
      1
sinC=n

在 AB 界面上发生折射,折射角          θ2=90°-C
            sinθ
由折射定律:sinθ2=n
            6
联立解得    n= 2
                           c
(3)光在该棱镜中的传播速度           v=n=  6×108m/s
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