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2019年高考物理總復(fù)習(xí) 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 光 電磁波與相對(duì)論檢測(cè)試題 新人教版選修3-4 一、選擇題(40分) 1．(多選)在白熾燈的照射下從兩塊捏緊的玻璃板表面看到彩色條紋，通過(guò)狹縫觀察發(fā)光的白熾燈也會(huì)看到彩色條紋，這兩種現(xiàn)象(　　) A．都是光的衍射現(xiàn)象 B．前者是光的衍射現(xiàn)象，后者是光的干涉現(xiàn)象 C．前者是光的干涉現(xiàn)象，后者是光的衍射現(xiàn)象 D．都是光的波動(dòng)性的表現(xiàn) 解析　兩玻璃板間將形成空氣薄膜，光照射在空氣薄膜上下表面的反射光發(fā)生干涉，由于是白光，產(chǎn)生了彩色干涉條紋，而從狹縫觀察得到彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象，C項(xiàng)正確．干涉和衍射都是光的波動(dòng)性的表現(xiàn)，D項(xiàng)正確． 答案　CD 2．(單選)如圖所示，夏天，在平靜無(wú)風(fēng)的海面上，向遠(yuǎn)方望去，有時(shí)能看到山峰、船舶、樓臺(tái)、亭閣、集市、廟宇等出現(xiàn)在遠(yuǎn)方的空中．沙漠里有時(shí)也會(huì)看到遠(yuǎn)處的水源、仙人掌近在咫尺，可望而不可及，這就是“蜃景”．下列有關(guān)蜃景的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(　　) A．海面上上層空氣的折射率比下層空氣的折射率要小 B．沙面上上層空氣的折射率比下層空氣的折射率要小 C．A是蜃景，B是景物 D．C是蜃景，D是景物 解析　沙漠中下層空氣溫度比上層高，密度比上層小，故沙漠地表附近的空氣折射率從下到上逐漸增大．遠(yuǎn)處的亭臺(tái)樓閣、城墻古堡等發(fā)出的光線射向沙漠地表時(shí)，由于不斷被折射，越來(lái)越偏離法線方向，進(jìn)入上層的入射角不斷增大，以致發(fā)生全反射，光線反射回空氣，人們逆著光線看去，就會(huì)看到遠(yuǎn)方的景物懸在空中，而產(chǎn)生了“海市蜃樓”現(xiàn)象，故沙漠中的“海市蜃樓”現(xiàn)象的形成是由于發(fā)生了全反射．故A、C、D正確，B錯(cuò)誤． 答案　B 3．(單選)在學(xué)習(xí)光的色散的時(shí)候老師在課堂上做了一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，讓某特制的一束復(fù)色光由空氣射向一塊平行平面玻璃磚(玻璃較厚)，經(jīng)折射分成兩束單色光a、b，已知a光是紅光，而b光是藍(lán)光，你認(rèn)為下圖中哪個(gè)光路圖是正確的(　　) 解析　玻璃對(duì)藍(lán)光的折射率大于紅光的折射率，光線射到玻璃磚上表面時(shí)，兩束光的入射角θ1相等，根據(jù)折射定律＝n，得到紅光的折射角大于藍(lán)光的折射角，則a光在b光的右側(cè)．光線經(jīng)過(guò)玻璃磚上下兩個(gè)表面兩次折射后，出射光線與入射光線平行． 答案　B 4．(單選)如圖所示，P是一偏振片，它的透振方向?yàn)樨Q直方向(圖中用帶箭頭的實(shí)線表示)．現(xiàn)用四種入射光束分別照射P時(shí)，不能在P的另一側(cè)觀察到透射光的是(　　) A．太陽(yáng)光 B．沿豎直方向振動(dòng)的光 C．沿水平方向振動(dòng)的光 D．沿與豎直方向成45角振動(dòng)的光 解析　太陽(yáng)光包含垂直傳播方向向各個(gè)方向振動(dòng)的光，當(dāng)太陽(yáng)光照射P時(shí)能在P的另一側(cè)觀察到偏振光，故A項(xiàng)不符合題意；沿豎直方向振動(dòng)的光能通過(guò)偏振片，故B項(xiàng)不符合題意；沿水平方向振動(dòng)的光不能通過(guò)偏振片，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)相互垂直．故C項(xiàng)是符合題意的；沿與豎直方向成45角振動(dòng)的光也能部分通過(guò)偏振片，故D項(xiàng)不符合題意． 答案　C 5．(單選)(xx原創(chuàng))做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的單擺擺長(zhǎng)不變，若擺球質(zhì)量增加為原來(lái)的4倍，擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)速度減小為原來(lái)的，則單擺振動(dòng)的(　　) A．頻率、振幅都不變 B．頻率、振幅都改變 C．頻率不變，振幅改變 D．頻率改變，振幅不變 解析　本題考查對(duì)單擺的周期公式、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的頻率、振幅等概念的理解．?dāng)[球經(jīng)過(guò)平衡位置的速度減小，說(shuō)明振幅減小了．由單擺的周期公式T＝2π可知，單擺的周期和頻率與質(zhì)量、振幅無(wú)關(guān)，所以質(zhì)量增加、振幅減小、頻率不變，C項(xiàng)正確． 答案　C 6．(單選)A、B兩架飛機(jī)沿地面上一只足球場(chǎng)的長(zhǎng)度方向在其上空高速飛過(guò)，且vA>vB，在飛機(jī)上的人觀察結(jié)果正確的是(　　) A．A飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的長(zhǎng)度比B飛機(jī)上的人觀察到的大 B．A飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的寬度比B飛機(jī)上的人觀察到的小 C．兩飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的長(zhǎng)度相同 D．兩飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的寬度相同 解析　因?yàn)楫?dāng)一個(gè)慣性系的速度比較大時(shí)，根據(jù)l＝l0知，沿著飛行方向長(zhǎng)度減小，而且速度越大，長(zhǎng)度越小，故A、C項(xiàng)均錯(cuò)誤；而垂直于運(yùn)動(dòng)方向上，寬度是不隨速度而變化的，因此B項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確． 答案　D 7．(多選)如圖(a)所示為一個(gè)調(diào)諧接收電路，(b)、(c)、(d)為電路中的電流隨時(shí)間變化的圖象，則(　　) A．i1是L1的電流圖象 B．i1是L2中的電流圖象 C．i2是L2中的電流圖象 D．i3是流過(guò)耳機(jī)的電流圖象 解析　L2中由于電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的圖象是同(b)圖相似的，但是由于L2和D串聯(lián)，所以當(dāng)L2的電壓與D反向時(shí)，電路不通，因此這時(shí)L2沒(méi)有電流，所以L2中的電流應(yīng)選(c)圖． 答案　ACD 8．(單選)為了減少光學(xué)元件的反射損失，可在光學(xué)元件表面鍍上一層增透膜，利用薄膜的干涉相消來(lái)減少反射光．如果照相機(jī)鏡頭所鍍膜對(duì)綠光的折射率為n，厚度為d，它使綠光在垂直入射時(shí)反射光完全抵消，那么綠光在真空中的波長(zhǎng)λ0為(　　) A.　　　　　　　　　　B. C．4d D．4nd 解析　本題考查薄膜干涉．設(shè)綠光在膜中的波長(zhǎng)為λ，則由d＝λ，得λ＝4d，則綠光在真空中的波長(zhǎng)為λ0＝nλ＝4nd. 答案　D 9．(單選)(xx江西九江七校聯(lián)考)下列物理現(xiàn)象中： (1)春天里在一次閃電過(guò)后，有時(shí)雷聲轟鳴不絕 (2)“聞其聲而不見(jiàn)其人” (3)學(xué)生圍繞振動(dòng)的音叉轉(zhuǎn)一圈會(huì)聽(tīng)到忽強(qiáng)忽弱的聲音 (4)當(dāng)正在鳴笛的火車向著我們急駛而來(lái)時(shí)，我們聽(tīng)到汽笛聲的音調(diào)變高 這些物理現(xiàn)象分別屬于波的(　　) A．反射、衍射、干涉、多普勒效應(yīng) B．折射、衍射、多普勒效應(yīng)、干涉 C．反射、折射、干涉、多普勒效應(yīng) D．衍射、折射、干涉、多普勒效應(yīng) 解析　由(1)(2)(3)(4)描述的物理現(xiàn)象可知A項(xiàng)正確． 答案　A 10．(多選)如圖甲所示，在一塊平板玻璃上放置一平薄凸透鏡，在兩者之間形成厚度不均勻的空氣膜，讓一束單一波長(zhǎng)的光垂直入射到該裝置上，結(jié)果在上方觀察到如圖乙所示的同心內(nèi)疏外密的圓環(huán)狀干涉條紋，稱為牛頓環(huán)，以下說(shuō)法正確的是(　　) A．牛頓環(huán)是由透鏡下表面的反射光和平面玻璃上表面的反射光發(fā)生干涉形成的 B．牛頓環(huán)是由透鏡上表面的反射光和平面玻璃下表面的反射光發(fā)生干涉形成的 C．若透鏡上施加向下的壓力，當(dāng)壓力逐漸增大時(shí)，亮環(huán)將向遠(yuǎn)離圓心方向平移 D．若透鏡上施加向下的壓力，當(dāng)壓力逐漸增大時(shí)，亮環(huán)將向靠近圓心方向平移 解析　牛頓環(huán)是由透鏡下表面的反射光和平面玻璃上表面的反射光發(fā)生干涉形成的，故A正確B錯(cuò)誤；若透鏡上施加向下的壓力，當(dāng)壓力逐漸增大時(shí)，出現(xiàn)亮條紋的這一厚度向外移，即亮環(huán)向遠(yuǎn)離圓心的方向平移，故C正確D錯(cuò)誤．答案　AC 二、實(shí)驗(yàn)題(20分) 11.利用插針?lè)梢詼y(cè)量半圓柱形玻璃磚的折射率．實(shí)驗(yàn)方法如下：在白紙上做一直線MN，并做出它的一條垂線AB，將半圓柱形玻璃磚(底面的圓心為O)放在白紙上，它的直邊與直線MN對(duì)齊，在垂線AB上插兩個(gè)大頭針P1和P2，然后在半圓柱形玻璃磚的右側(cè)插上適量的大頭針，可以確定光線P1P2通過(guò)半圓柱形玻璃磚后的光路，從而求出玻璃的折射率．實(shí)驗(yàn)室中提供的器材除了半圓柱形玻璃磚、木板和大頭針外，還有量角器等． (1)某學(xué)生用上述方法測(cè)量玻璃的折射率，在他畫出的垂線AB上豎直插上了P1、P2兩枚大頭針，但在半圓柱形玻璃磚右側(cè)的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無(wú)法透過(guò)半圓柱形玻璃磚同時(shí)看到P1、P2的像，原因________________________，他應(yīng)該采取的措施是________________________． (2)為了確定光線P1P2通過(guò)半圓柱形玻璃磚后的光路，在玻璃磚的右側(cè)，最少應(yīng)插________枚大頭針． (3)請(qǐng)?jiān)诎雸A柱形玻璃磚的右側(cè)估計(jì)所插大頭針的可能位置，并用“”表示，做出光路圖．為了計(jì)算折射率，應(yīng)該測(cè)量的量(在光路圖上標(biāo)出)，有：________________________，計(jì)算折射率的公式是n＝________. 解析　在半圓柱形玻璃磚右側(cè)的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無(wú)法透過(guò)半圓柱形玻璃磚同時(shí)看到P1、P2的像，原因是光線P1P2垂直于界面進(jìn)入半圓柱形玻璃磚后，到達(dá)圓弧面上的入射角大于臨界角，發(fā)生全反射現(xiàn)象，光不能從圓弧面折射出米，可以采取減小光線在圓弧面上的入射角，即向上移動(dòng)半圓柱玻璃磚；因?yàn)楣饩€在圓弧面上的出射點(diǎn)已知，只要在玻璃磚的右側(cè)插入1枚大頭針，即可確定出射光線；光路圖如圖所示，為了測(cè)量折射率的大小，需測(cè)量入射角i和折射角r，則折射率n＝. 答案　(1)是光線P1P2垂直于界面進(jìn)入半圓柱形玻璃磚后，到達(dá)圓弧面上的入射角大于臨界角，發(fā)生全反射現(xiàn)象，光不能從圓弧面折射出來(lái)；向上移動(dòng)半圓柱形玻璃磚，使到達(dá)圓弧面上光線的入射角小于臨界角 (2)1 (3)光路圖如下圖，光在圓弧面上D點(diǎn)發(fā)生折射，法線為OD直線，測(cè)出入射角i和折射角r，折射率n＝. 12．利用圖1中裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象時(shí)，有下面幾種說(shuō)法： A．將屏移近雙縫，干涉條紋間距變窄 B．將濾光片由藍(lán)色的換成紅色的，干涉條紋間距變寬 C．將單縫向雙縫移動(dòng)一小段距離后，干涉條紋間距變寬 D．換一個(gè)兩縫之間距離較大的雙縫，干涉條紋間距變窄 E．去掉濾光片后，干涉現(xiàn)象消失 其中說(shuō)法正確的是________． (2)實(shí)驗(yàn)中使用的雙縫間距為0.025 cm，雙縫與屏的距離為50.00 cm.當(dāng)屏上出現(xiàn)了干涉圖樣后，通過(guò)測(cè)微目鏡觀察第一條亮紋的位置如2圖左側(cè)所示x1＝________mm，第五條亮紋位置如圖2右側(cè)所示．實(shí)驗(yàn)中該光波長(zhǎng)為_(kāi)_______m(兩位有效數(shù)字)． 解析　(1)將屏移近雙縫，L變小，根據(jù)干涉條紋間距公式Δx＝λ，知條紋間距變窄，故A項(xiàng)正確；將濾光片由藍(lán)色的換成紅色的，波長(zhǎng)變長(zhǎng)，根據(jù)干涉條紋間距公式Δx＝λ，知條紋間距變寬，B項(xiàng)正確；將單縫向雙縫移動(dòng)一小段距離后，干涉條紋間距不變．故C項(xiàng)錯(cuò)誤；換一個(gè)兩縫之間距離較大的雙縫，d增大，根據(jù)干涉條紋間距公式Δx＝λ，干涉條紋間距變窄，D項(xiàng)正確；去掉濾光片，則有不同波長(zhǎng)的色光發(fā)生干涉形成彩色條紋，故E項(xiàng)錯(cuò)誤． (2)圖2中左側(cè)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為1 mm＋0.0113.0 mm＝1.130 mm，圖2中右側(cè)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為5.5 mm＋0.0138.0 mm＝5.880 mm.根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝λ，得 λ＝＝ m＝5.910－7 m. 答案　(1)ABD　(2)1.130　5.910－7 m 三、計(jì)算題(40分) 13.在某介質(zhì)中形成一列簡(jiǎn)諧波，t＝0時(shí)刻的波形如圖中的實(shí)線所示． (1)波向右傳播，零時(shí)刻剛好傳到B點(diǎn)，且再經(jīng)過(guò)Δt1＝0.6 s，P點(diǎn)也開(kāi)始起振，求： ①該列波的周期T； ②從t＝0時(shí)刻起到P點(diǎn)第一次達(dá)到波峰時(shí)止，O點(diǎn)對(duì)平衡位置的位移y0及其所經(jīng)過(guò)的路程s0各為多少？ (2)若該列波的速度大小為20 m/s，且波形由實(shí)線變成虛線需要經(jīng)歷時(shí)間0.525 s，則該列波的傳播方向？ 解析　(1)由圖象知，λ＝2 m，A＝2 cm. (1)若波向右傳播，則 ①波速v＝＝10 m/s 由v＝，得T＝＝0.2 s ②由t＝0到P點(diǎn)第一次到達(dá)波峰止，經(jīng)歷的時(shí)間 Δt2＝＝0.75 s O點(diǎn)在t＝0時(shí)的振動(dòng)方向沿y軸正方向，經(jīng)過(guò) Δt2＝T時(shí)間，O點(diǎn)振動(dòng)到波谷，即y0＝－2 cm 經(jīng)過(guò)的路程s0＝A＝7.5 cm (2)當(dāng)波速v＝20 m/s時(shí)，經(jīng)歷0.525 s時(shí)間，波沿x軸傳播的距離為x＝vt＝10.5 m，即x＝(5＋)λ，所以波沿x軸負(fù)方向傳播． 答案　(1)①0.2 s?、趛0＝2 cm　s0＝7.5 cm (2)沿x軸負(fù)方向 14．(xx銀川調(diào)研)為了表演“隱形的大頭針”節(jié)目，某同學(xué)在半徑為r的圓形軟木片中心垂直插入一枚大頭針，并將其放入盛有水的碗中，如圖所示．已知水的折射率為，為了保證表演成功(在水面上看不到大頭針)，則大頭針末端離水面的最大距離h為多少？ 解析　只要從大頭針末端發(fā)出的光線射到圓形軟木片邊緣界面處能夠發(fā)生全反射，就從水面上看不到大頭針，如題圖所示，根據(jù)圖中幾何關(guān)系，有 sinC＝＝＝，所以h＝r 答案　r 15.(xx煙臺(tái)質(zhì)檢)如圖所示，在坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一波源S，它沿y軸做頻率為50 Hz，振幅為2 cm的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，形成的波可沿x軸正、負(fù)方向傳播，波速20 m/s.開(kāi)始振動(dòng)時(shí)S恰好通過(guò)O點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)． (1)當(dāng)S完成一次全振動(dòng)時(shí)，畫出此時(shí)刻的波形圖． (2)如果波傳到x1＝2.7 m的M點(diǎn)時(shí)，還要經(jīng)歷多少時(shí)間才能傳到x2＝－2.9 m的N點(diǎn)？波傳到N點(diǎn)時(shí)M在什么位置？ 解析　(1)當(dāng)波源S完成一次全振動(dòng)時(shí)，形成的機(jī)械波應(yīng)向兩邊各傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離，此時(shí)刻的波形圖如圖所示． (2)波向兩邊傳播時(shí)，速度大小相等，則當(dāng)波傳播到M點(diǎn)時(shí)，在x<0的區(qū)域，波也同時(shí)傳播到x＝－2.7 m的位置，則傳播到N點(diǎn)的時(shí)間為Δt＝＝0.01 s由T＝＝0.02 s 當(dāng)波傳到M點(diǎn)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)M從平衡位置沿y軸正方向振動(dòng)，再經(jīng)0.01 s，即再經(jīng)，M點(diǎn)在平衡位置且沿y軸負(fù)方向振動(dòng)． 答案　(1)見(jiàn)解析圖　(2)0.01 s　平衡位置且沿y軸向方向振動(dòng) 16．(xx煙臺(tái)質(zhì)檢)如圖所示，有一橫截面為直角三角形的棱鏡，此截面所在平面內(nèi)的一束光線沿MN方向射到棱鏡的AB界面，進(jìn)入棱鏡后直接射到BC界面上，并剛好能發(fā)生全反射．已知入射角的正弦sinθ1＝0.75，sin37＝0.6，cos37＝0.8，則： (1)求出光在棱鏡中傳播的速率； (2)畫出此束光線透過(guò)AC界面射出棱鏡后的出射光線． 解析　(1)如圖所示，根據(jù)折射定律，有n＝ 根據(jù)發(fā)生光的全反射的臨界條件有sinθ3＝ 根據(jù)幾何關(guān)系，有θ2＋θ3＝90 聯(lián)立以上各式，解得θ2＝37，θ3＝53，n＝1.25 由n＝，得v＝＝2.4108 m/s (2)如圖所示，此束光線在BC界面發(fā)生全反射，光線在BC界面的反射光線DE垂直于AC，故光線沿DE方向射出棱鏡時(shí)不改變方向，與AC界面垂直． 答案　(1)2.4108 m/s　(2)見(jiàn)解析圖