江苏专版版高考物理单元检测十二机械振动与机械波光电磁波与相对论.docx

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江苏专版版高考物理单元检测十二机械振动与机械波光电磁波与相对论

单元检测十二　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（　　）

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________（选填“O”、“a”或“b”）质点的振动图象；t＝

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____________．

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＝3.0×108m/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，已知水的折射率为

，求sinα的值．

图10

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．

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）．

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na小于nb，故B正确；由v＝

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，根据Δx＝

λ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．

8.

　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＝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＝

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

解析　这列波的波速为v＝

＝

m/s＝20m/s；x2＝42m处的质点P第一次处于波峰时，波要向前传播40m，故经过的时间为t＝

＝

s＝2s

11.

　能

解析　光线射到E点的入射角为60°、折射角为30°，则折射率n＝

＝

；发生全反射的临界角为C＝arcsin

＝arcsin

>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°，故折射率n＝

≈1.2，故v＝

＝2.5×108m/s.

14．

（1）2m/s　

（2）0.25s

解析　

（1）由题图读出波长λ＝4m，则波速

v＝

＝

m/s＝2m/s；

（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轴正方向运动的时间t＝

＝

s＝0.25s.

15.

解析　当光线在水面发生全反射时有sinC＝

，

当光线从左侧射入时，由折射定律有

＝n，

联立并代入数据可得sinα＝

16．

（1）

（2）

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

n＝

＝

（2）由几何知识可得，光束在棱镜中传播的距离

s＝

＋

L＝1.25L

光束在棱镜中传播的速度v＝

则光束在棱镜中传播的时间t＝

＝

17.

（或n≈1.5）

解析　设折射角为r，由折射定律n＝

，其中i＝30°，

由几何关系知

sinr＝

，且OP＝

代入数据解得n＝

（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

sinC＝

在AB界面上发生折射，折射角θ2＝90°－C

由折射定律：

＝n

联立解得n＝

（3）光在该棱镜中的传播速度v＝

＝

×108m/s