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1、1第十三章第十三章 机械振动与机械波机械振动与机械波 光光 电磁波与相对论电磁波与相对论综合过关规范限时检测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
2、 )导学号 21993533A反射、衍射、干涉、多普勒效应B折射、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，
3、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mgkx，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
4、；若小球在A点释放，根据简谐运动的对称性，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(hx)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。1 23.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，
5、则介质中各质点的起振方向均沿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3 4vT0.4m，则再经过 0.1s 后，即t0.4s 时波总共传播的距离为svt0.4m，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 21993536Aa光的频
6、率比b光的大B水对a光的折射率比b光的大3Ca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1 n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c n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。L d5(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、离原点x12m 处的质点，Q是参与波动的、离
7、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,6s3T，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 0.6m，选项 B 错误；由题图甲可知波长为 4m，这列波的波速为v2m/s，选项 C
8、 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
9、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L d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，由cf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
10、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 21993539AQ点始终处于波峰位置BR、S两点始终处于静止状态CP、Q连线上各点振动始终最强DP点在图中所示的时刻处于波谷，再过 周期处于平衡位置1 4E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
11、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1 4A、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
12、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
13、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T2l图象，如图 2 所示。实验得到的T2l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，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vt图线。A由图 4 可知，该单摆的周期T_2.0_s；B更
14、换摆线长度l后，多次测量，根据实验数据，利用计算机作出T2l图线(l为摆线长)，并根据图线拟合得到方程T24.04l0.024，由此可以得出当地的重力加速度g_9.76_m/s2。(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，ld2 g6得lT2 ，g 42d 2则由数学关系得斜率k，纵截距为b ，因T2l图象的纵截距为正，则图象g 42d 2应为c。由图象c的纵截距可得d2b20.6cm1.2cm。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。ld2 g(2)根据简谐运动的图线知，单摆的周期T2.0s。根据T2，可得k4.04，L gT2
15、 l42 g解得g9.76m/s2。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t0.1s，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v10m/s，x t由波动方程y20sinx可知该波的波长12m，故波源的振动周期T1.2s； 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t7.8s6.5T，|xx0| v在此过程中P点运动的路程为s6.54A5.2m。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OO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OO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 si
