1、1第十三章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论综合过关规范限时检测满分：100 分 考试时间：60 分钟一、选择题(本题共 8小题，每小题 6分，共计 48分。14 题为单选，58 题为多选，全部选对的得 6分，选对但不全的得 3分，错选或不选的得 0分)1(2018湖南衡阳检测)分析下列物理现象：(1)夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；(2)“闻其声而不见其人” ；(3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；(4)当正在鸣笛的火车朝着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高。这些物理现象分别属于波的 ( A )导 学 号 21993533A反射、衍射、干涉、多普勒效应B折射、
2、衍射、多普勒效应、干涉C反射、折射、干涉、多普勒效应D衍射、折射、干涉、多普勒效应解析 (1)夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，是由于声音在云层间来回传播，这属于声音的反射；(2)“闻其声而不见其人” ，听到声音，却看不见人，这属于声音的衍射；(3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，音叉发出的两个频率相同的声波相互叠加，从而出现加强区与减弱区，这属于声音的干涉；(4)当正在鸣笛的火车朝着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高，音调变高就是频率变高，这属于多普勒效应。故选 A。2.(2018河北沧州月考)如图，在一直立的光滑管内放置一劲度系数为 k的轻质弹簧，管口上方 O点与
3、弹簧上端初位置 A的距离为 h，一质量为 m的小球从 O点由静止下落，压缩弹簧至最低点 D，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力。小球自 O点下落到最低点D的过程中，下列说法中正确的是 ( C )导 学 号 21993534A小球最大速度的位置随 h的变化而变化B小球的最大速度与 h无关C小球的最大加速度大于重力加速度2D弹簧的最大压缩量与 h成正比解析 小球速度最大的位置，加速度为零，即重力等于弹力，有 mg kx，所以 x不变，则最大速度位置不变，与 h无关，故 A错误；小球从下落点到平衡位置，重力和弹簧做功，下落的高度不同，小球的最大速度不同，故 B错误；若小球在 A点释放，根据简谐运动
4、的对称性，在最低点加速度为 g，方向向上，若小球在 O点释放，最低点位置会下降，则最大加速度大于 g，故 C正确；在最低点弹簧的压缩量最大，根据能量守恒定律可得mg(h x) kx2，故弹簧的最大压缩量与 h有关，但不是成正比关系，故 D错误。123.质点以坐标原点 O为中心位置在 y轴上做简谐运动，其振动图象如图所示，振动在介质中产生的简谐横波沿 x轴正方向传播，波速为 1.0m/s，起振后 0.3s，此质点立即停止运动，再经过 0.1s后的波形图为 ( A )导 学 号 21993535解析 根据振动图象得知， t0 时刻质点沿 y轴正方向振动，即波源的起振方向沿y 轴正方向，则介质中各质
5、点的起振方向均沿 y轴正方向，与波源质点振动方向相同。起振后 0.3s此质点立即停止运动，形成 的波形。由振动图象读出周期 T0.4s，波长34 vT0.4m，则再经过 0.1s后，即 t0.4s 时波总共传播的距离为 s vt0.4m，传到x0.4m 处，故 A正确，B、C、D 错误。4(2018江苏如皋调研)如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源 S，它发出的是两种不同颜色的 a光和 b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域中间为由a、 b两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为 a光的颜色(如图乙所示)。则下列说法中正确的是 ( C )导 学 号 21993536
6、A a光的频率比 b光的大B水对 a光的折射率比 b光的大3C a光在水中的传播速度比 b光的大D在同一装置的杨氏双缝干涉实验中， a光的干涉条纹间距比 b光的窄解析 a光照射的面积较大，知 a光的临界角较大，根据 sinC ，知 a光的折射率1n较小，频率较小，所以 a光的频率小于 b光的，故 A、B 错误；根据 v ，知 a光在水中cn传播的速度较大，故 C正确； a光在水中传播的速度较大，则 a光的波长较长，由干涉条纹间距公式 x ，得 a光的干涉条纹间距较宽，故 D错误。Ld5(2018湖北武汉月考)如图甲所示是一列沿 x轴正方向传播的简谐横波在 t0 时刻的波形图， P是参与波动的、
7、离原点 x12m 处的质点， Q是参与波动的、离原点 x24m处的质点。图乙是参与波动的某一质点的振动图像(所有参与波动的质点计时起点相同)。由图可知 ( ACE )导 学 号 21993537A从 t0 到 t6s，质点 P通过的路程为 0.6mB从 t0 到 t6s，质点 Q通过的路程为 1.2mC这列波的传播速度为 v2m/sD从 t0 起，质点 P比质点 Q先到达波峰E图乙可能是图甲中质点 Q的振动图像解析 由题图乙可知周期为 2s,6s3 T，每个周期内质点运动的路程为 4A，因此从t0 到 t6s，质点 P通过的程为 12A60cm0.6m，选项 A正确；质点 Q通过的路程也为 0
8、.6m，选项 B错误；由题图甲可知波长为 4m，这列波的波速为 v 2m/s，选项 C正T确；质点 P在 t0 时正沿 y轴负方向运动，质点 Q正沿 y轴正方向运动，因此质点 Q比质点 P先到达波峰，选项 D错误；由于质点 Q在 t0 时正沿 y轴正方向运动，因此题图乙可能是题图甲中质点 Q的振动图像，选项 E正确。6(2018吉林长春质检)下列说法正确的是 ( ACE )导 学 号 21993538A肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象B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C做双缝干涉实验时，用绿光照射
9、单缝，在光屏 P上观察到干涉条纹，用红光代替绿光照射单缝将得到相邻条纹间距更大的干涉图样D相对论认为：竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了4E在真空中传播的电磁波，当它的频率增大时，它的传播速度不变，波长变短解析 肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象，选项 A正确；全息照相不是利用全反射，是利用光的干涉，选项 B错误；红光的波长比绿光的长，由 x 可知，用红光代替绿光照Ld射单缝，将得到相邻条纹间距更大的干涉图样，选项 C正确；相对论认为：高速运动的物体在运动方向上，长度变短，选项 D错误；在真空中传播的电磁波，传播速度不变，
10、由c f 得，当它的频率增大时，波长变短，选项 E正确。7(2018广东广州月考)如图， A、 B为振幅相同的相干波源，且产生的机械波向外传播过程中振幅衰减不计，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，则下列叙述正确的是( BCD )导 学 号 21993539A Q点始终处于波峰位置B R、 S两点始终处于静止状态C P、 Q连线上各点振动始终最强D P点在图中所示的时刻处于波谷，再过 周期处于平衡位置14E如果 A、 B两波源频率不同，也能产生类似的稳定的干涉现象解析 Q点是峰峰相遇点，是振动加强点，但并不是始终处于波峰位置，选项 A错误； R、 S两点是峰谷相遇点，是振动减弱点，位移为零，则始终
11、处于静止状态，选项 B正确； P、 Q两点都是振动加强点，故 P、 Q连线上各点振动始终最强，选项 C正确； P点是振动加强点，在题图所示的时刻处于波谷，再过 周期处于平衡位置，选项 D正确；如果14A、 B两波源频率不同，则不能产生类似的稳定的干涉现象，选项 E错误。8(2018江西上饶月考)如图，在水中有一厚度不计的薄玻璃片制成的中空三棱镜，里面是空气，一束光 A从棱镜的左边射入，从棱镜的右边射出时发生了色散，射出的可见光分布在 a点和 b点之间，以下说法正确的是 ( BDE )导 学 号 21993540A从 a点射出的是红光，从 b点射出的是紫光B从 a点射出的是紫光，从 b点射出的是
12、红光5C从 a点和 b点射出的都是红光，从 ab中点射出的是紫光D若蓝光能使某金属发生光电效应，则从 a点射出的光也能使其发生光电效应E光在 ab面上不可能发生全反射解析 由于三棱镜里面是光疏介质，外面是光密介质，因此光线经三棱镜后向顶角偏折，折射率越大，偏折程度越大，因此从 a点射出的是紫光，从 b点射出的是红光，选项 A、C 错误，B 正确；若蓝光能使某金属发生光电效应，则射到 a点的光也能使其发生光电效应，选项 D正确；光从光疏介质射向光密介质，不可能发生全反射，选项 E正确。二、非选择题(共 3小题，共 52分。计算题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的
13、不得分)9(15 分)(2018天津第一中学检测)甲、乙两个学习小组分别利用单摆测量重力加速度。 导 学 号 21993541(1)甲组同学采用图 1所示的实验装置。A由于没有游标卡尺，无法测小球的直径 d，实验中将悬点到小球最低点的距离作为摆长 l，测得多组周期 T和 l的数据，作出 T2 l图象，如图 2所示。实验得到的 T2 l图象是_ c_；小球的直径是_1.2_cm；B在测量摆长后，测量周期时，摆球振动过程中悬点 O处摆线的固定出现松动，摆长略微变长，这将会导致所测重力加速度的数值_偏小_(填“偏大” “偏小”或“不变”)。(2)乙组同学在图 1所示装置的基础上再增加一个速度传感器，
14、如图 3所示。将摆球拉开一小角度使其做简谐运动，速度传感器记录了摆球振动过程中速度随时间变化的关系，如图 4所示的 v t图线。A由图 4可知，该单摆的周期 T_2.0_s；B更换摆线长度 l后，多次测量，根据实验数据，利用计算机作出 T2 l图线( l为摆线长)，并根据图线拟合得到方程 T24.04 l0.024，由此可以得出当地的重力加速度g_9.76_m/s 2。(取 29.86，结果保留 3位有效数字)解析 (1)由单摆的周期公式 T2 ，l d2g6得 l T2 ，g4 2 d2则由数学关系得斜率 k ，纵截距为 b ，因 T2 l图象的纵截距为正，则图象g4 2 d2应为 c。由图
15、象 c的纵截距可得 d2 b20.6cm1.2cm。绳子松动导致摆长变长，但测量值偏小，由T2 知重力加速度的测量值偏小。l d2g(2)根据简谐运动的图线知，单摆的周期 T2.0s。根据 T2 ，可得 k 4.04，Lg T2l 4 2g解得 g9.76m/s 2。10(17 分)(2018河南郑州月考)从坐标原点 O产生的简谐横波分别沿 x轴正方向和负方向传播， t0 时刻波的图象如图所示，此时波刚好传播到 M点， x1m 处的质点 P的位移为 10cm，再经 t 0.1s，质点 P第一次回到平衡位置。 导 学 号 21993542(1)求波源的振动周期；(2)从 t0 时刻起经多长时间位
16、于 x81m 处的质点 N(图中未画出)第一次到达波峰位置？并求出在此过程中质点 P运动的路程。答案：(1)1.2s (2)7.8s 5.2m解析 (1)波在 0.1s内传播了 1m，波速v 10m/s， x t由波动方程 y20sin x 可知该波的波长 12m，故波源的振动周期 T 1.2s；v(2)t0 时， O点左侧第一个波峰处于 x03m 处，设经时间 t到达 N点，则 t 7.8s6.5 T，|x x0|v在此过程中 P点运动的路程为 s6.54 A5.2m。11(20 分)(山东德州质检)如图所示，用折射率 n 的玻璃做成一个外半径为 R的27半球形空心球壳。一束与 O O平行的平行光射向此半球的外表面，若让一个半径为 R的22圆形遮光板的圆心过 O O轴，并且垂直该轴放置。 ，则球壳内部恰好没有光线射入，问：导 学 号 21993543(1)临界光线射入球壳时的折射角 2为多大？(2)球壳的内半径 R为多少？答案：(1)30 (2) R22解析(1)光路图如图所示，由几何知识可知 sin 1 ，22RR由折射定律有 n ，sin 1sin 2联立解得 230。(2)由题意知，在球壳内表面恰好发生全反射，则sinC ，1n在 Oab中，由正弦定理可得 ，Rsin 180 C Rsin 2联立解得 R R。22
