高考物理振动和波光电磁波相对论通用练习及答案.docx
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高考物理振动和波光电磁波相对论通用练习及答案
2020高考物理振动与波、光、电磁波、相对论（通用）练习及答案
*振动与波、光、电磁波、相对论*
一、选择题
1、（多选）关于简谐运动的周期，以下说法正确的是（ ）
A．间隔一个周期的整数倍的两个时刻，物体的振动情况相同
B．间隔半个周期的奇数倍的两个时刻，物体的速度和加速度可能同时相同
C．半个周期内物体的动能变化一定为零
D．一个周期内物体的势能变化一定为零
E．经过一个周期质点通过的路程变为零
2、（多选）某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x＝Asin
t，则关于该质点，下列说法正确的是（ ）
A．振动的周期为8s
B．第1s末与第3s末的位移相同
C．第1s末与第3s末的速度相同
D．第3s末至第5s末各时刻的位移方向都相同
E．第3s末至第5s末各时刻的速度方向都相同
3、（多选）如图所示，当波源和障碍物都静止不动时，波源发出的波在障碍物处不能发生明显衍射。
下列措施可能使波发生较为明显衍射的是（ ）
A．增大波源的振动频率B．减小波源的振动频率
C．增大障碍物的长度D．减小障碍物的长度
E．波源远离障碍物运动
4、（多选）关于机械波的形成与传播，下列说法中正确的是（ ）
A．物体做机械振动，不一定产生机械波
B．后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步
C．参与振动的质点都有相同的频率
D．机械波是质点随波迁移，也是振动能量的传递
E．波的传播速度和质点的振动速度相同
5、（多选）如图所示，空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一束由红、蓝两种色光混合而成的细光束，从空气中以某一角度θ（0<θ<90°）入射到第一块玻璃板的上表面。
下列说法正确的是（ ）
A．在第一块玻璃板下表面一定有出射光
B．在第二块玻璃板下表面一定没有出射光
C．第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行
D．第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧
E．第一块玻璃板下表面的两条出射光线中蓝光一定在红光的右侧
6、（多选）一光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，可看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯中传播，下列关于光导纤维的说法正确的是（ ）
A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
B．内芯的折射率比外套的大，光传播时在外套与外界的界面上发生全反射
C．波长越长的光在光纤中传播的速度越大
D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大
E．若紫光以如图所示角度入射时，恰能在光纤中发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，不能在光纤中发生全反射
7、（多选）下列说法正确的是（ ）
A．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从紫光改为红光，则相邻亮条纹间距一定变小
B．做简谐振动的物体，经过同一位置时，速度可能不同
C．在受迫振动中，驱动力的频率不一定等于物体的固有频率
D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加装一个偏振片可以增加透射光的强度
E．爱因斯坦狭义相对论指出，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
8、（多选）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。
若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（ ）
A．改用红色激光
B．改用蓝色激光
C．减小双缝间距
D．将屏幕向远离双缝的位置移动
E．将光源向远离双缝的位置移动
9、（2019·南昌模拟）
（多选）关于水平放置的弹簧振子所做的简谐运动，下列说法正确的是（ ）
A．位移的方向是由振子所在处指向平衡位置
B．加速度的方向总是由振子所在处指向平衡位置
C．经过半个周期振子经过的路程一定是振幅的2倍
D．若两时刻相差半个周期，弹簧在这两个时刻的形变量一定相等
E．经过半个周期，弹簧振子完成一次全振动
10、（2019·衡水模拟）
（多选）如图甲所示，在水平面内，有三个质点a、b、c分别位于直角三角形的三个顶点上，已知ab＝6m，ac＝8m。
在t1＝0时刻a、b同时开始振动，振动图象均如图乙所示，所形成的机械波在水平面内传播，在t2＝4s时c点开始振动，则下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A．该机械波的传播速度大小为2m/s
B．该列波的波长是2m
C．两列波相遇后，c点振动加强
D．两列波相遇后，c点振动减弱
E．两列波相遇后，c点振动先加强后减弱
二、非选择题
1、（2019·烟台模拟）
根据单摆周期公式T＝2π
，可以通过实验测量当地的重力加速度。
如图甲所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。
甲
（1）用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图乙所示，读数为________mm。
乙
（2）以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有________。
A．摆线要选择较细、伸缩性较小，并且尽可能长一些的
B．摆球尽量选择质量较大、体积较小的
C．为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相对平衡位置时有较大的偏角
D．拉开摆球，使摆线偏离平衡位置的夹角不大于5°，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到起始位置时停止计时，此时间间隔Δt即为单摆周期T
E．拉开摆球，使摆线偏离平衡位置的夹角不大于5°，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间Δt，则单摆周期T＝
2、（2019·无锡模拟）
（1）如图甲所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆。
当a摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力，使其余各摆也振动起来，此时b摆的振动周期________（选填“大于”“等于”或“小于”）d摆的周期。
图乙是a摆的振动图象，重力加速度为g，则a摆的摆长为________。
甲 乙
（2）一物体沿x轴做简谐运动，振幅为8cm，频率为0.5Hz，在t＝0时，位移是4cm，且向x轴负方向运动，试写出用正弦函数表示的振动方程并画出相应的振动图象。
3、在一列沿水平直线传播的简谐横波上有相距4m的A、B两点，如图甲、乙分别是A、B两质点的振动图象。
已知该波波长大于2m，求这列波可能的波速。
甲 乙
2020高考物理机振动与波、光、电磁波、相对论（通用）练习及答案
*振动与波、光、电磁波、相对论*
一、选择题
1、（多选）关于简谐运动的周期，以下说法正确的是（ ）
A．间隔一个周期的整数倍的两个时刻，物体的振动情况相同
B．间隔半个周期的奇数倍的两个时刻，物体的速度和加速度可能同时相同
C．半个周期内物体的动能变化一定为零
D．一个周期内物体的势能变化一定为零
E．经过一个周期质点通过的路程变为零
【答案】ACD [根据周期的定义可知，物体完成一次全振动，所有的物理量都恢复到初始状态，故A选项正确；当间隔半周期的奇数倍时，所有的矢量都变得大小相等，方向相反，且物体的速度和加速度不同时为零，故B选项错误，C、D选项正确；经过一个周期，质点通过的路程为4A，故E错误。
]
2、（多选）某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x＝Asin
t，则关于该质点，下列说法正确的是（ ）
A．振动的周期为8s
B．第1s末与第3s末的位移相同
C．第1s末与第3s末的速度相同
D．第3s末至第5s末各时刻的位移方向都相同
E．第3s末至第5s末各时刻的速度方向都相同
ABE [由关系式可知ω＝
rad/s，T＝
＝8s，A对；将t＝1s和t＝3s代入关系式中求得两时刻位移相同，B对；可以作出质点的振动图象，得第1s末和第3s末的速度方向不同，C错；得第3s末至第5s末各时刻质点的位移方向相反，而速度的方向相同，D错，E对。
]
3、（多选）如图所示，当波源和障碍物都静止不动时，波源发出的波在障碍物处不能发生明显衍射。
下列措施可能使波发生较为明显衍射的是（ ）
A．增大波源的振动频率
B．减小波源的振动频率
C．增大障碍物的长度
D．减小障碍物的长度
E．波源远离障碍物运动
BDE [不能发生明显衍射的原因是障碍物的长度远大于波长，只要增大波长即可满足题目要求。
由λ＝
知，v不变，减小f，λ增大，故A、C错，B、D对；波源远离障碍物将产生多普勒效应，等效于增大波长，衍射明显，故E对。
]
4、（多选）关于机械波的形成与传播，下列说法中正确的是（ ）
A．物体做机械振动，不一定产生机械波
B．后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步
C．参与振动的质点都有相同的频率
D．机械波是质点随波迁移，也是振动能量的传递
E．波的传播速度和质点的振动速度相同
ABC [机械波的形成必须具备两个条件：
波源和介质。
若只有物体做机械振动，而其周围没有传播这种振动的介质，远处的质点不可能振动起来形成机械波，故A选项正确；先振动的质点带动与它相邻的后振动的质点，将振动传播开来，所以后一质点总是落后前一质点，但振动频率相同，故B、C选项正确；形成机械波的各振动质点只在平衡位置附近往复运动，并没有随波迁移，离波源远的质点振动的能量是通过各质点的传递从波源获得的，故D选项错误；波的传播速度由介质决定，与质点的振动速度无关，故E选项错误。
]
5、（多选）如图所示，空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一束由红、蓝两种色光混合而成的细光束，从空气中以某一角度θ（0<θ<90°）入射到第一块玻璃板的上表面。
下列说法正确的是（ ）
A．在第一块玻璃板下表面一定有出射光
B．在第二块玻璃板下表面一定没有出射光
C．第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行
D．第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧
E．第一块玻璃板下表面的两条出射光线中蓝光一定在红光的右侧
ACD [光线从第一块玻璃板的上表面射入，在第一块玻璃板上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光路可逆性知，光在第一块玻璃板下表面一定有出射光，同理，在第二个玻璃板下表面也一定有出射光，A正确，B错误；因为光在玻璃板上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光路可逆性知，下表面的出射光的折射角和上表面的入射光的入射角相等，即两光线平行，所以第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行，C正确；光线在玻璃板中发生偏折，由于折射角小于入射角，可知第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧，D正确；蓝光的频率大于红光的频率，所以玻璃板对蓝光的折射率大于对红光的折射率，故蓝光的偏折程度大，出射光线中蓝光在红光的左侧，E错误。
]
6、（多选）一光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，可看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯中传播，下列关于光导纤维的说法正确的是（ ）
A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
B．内芯的折射率比外套的大，光传播时在外套与外界的界面上发生全反射
C．波长越长的光在光纤中传播的速度越大
D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大
E．若紫光以如图所示角度入射时，恰能在光纤中发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，不能在光纤中发生全反射
ACE [当内芯的折射率比外套的大时，光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射，故选项A正确，B错误；波长越长的光，频率越小，介质对它的折射率n越小，根据公式v＝
，光在光纤中传播的速度越大，故选项C正确，D错误；根据sinC＝
知，折射率越大，全反射临界角越小，红光的折射率小，则全反射临界角大，若紫光恰能发生全反射，则红光不能发生全反射，故选项E正确。
]
7、（多选）下列说法正确的是（ ）
A．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从紫光改为红光，则相邻亮条纹间距一定变小
B．做简谐振动的物体，经过同一位置时，速度可能不同
C．在受迫振动中，驱动力的频率不一定等于物体的固有频率
D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加装一个偏振片可以增加透射光的强度
E．爱因斯坦狭义相对论指出，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
BCE [由Δx＝
λ，从紫光改为红光，则相邻亮条纹间距变大，选项A错误；拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片以减弱反射光的强度，并不增加透射光的强度，选项D错误。
]
8、（多选）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。
若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（ ）
A．改用红色激光
B．改用蓝色激光
C．减小双缝间距
D．将屏幕向远离双缝的位置移动
E．将光源向远离双缝的位置移动
ACD [在双缝干涉实验中相邻亮条纹的间距Δx＝
λ，因此要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距可减小双缝间的距离，增大屏幕与双缝的距离，换用波长更长或频率更小的光做光源。
故选A、C、D。
]
9、（2019·南昌模拟）
（多选）关于水平放置的弹簧振子所做的简谐运动，下列说法正确的是（ ）
A．位移的方向是由振子所在处指向平衡位置
B．加速度的方向总是由振子所在处指向平衡位置
C．经过半个周期振子经过的路程一定是振幅的2倍
D．若两时刻相差半个周期，弹簧在这两个时刻的形变量一定相等
E．经过半个周期，弹簧振子完成一次全振动
BCD [位移的方向始终是由平衡位置指向振子所在处，选项A错误；加速度的方向始终是由振子所在处指向平衡位置，选项B正确；经过半个周期，振子经过的路程是振幅的2倍，若两时刻相差半个周期，两时刻弹簧的形变量一定相等，选项C、D正确；经过一个周期，弹簧振子完成一次全振动，选项E错误。
]
10、（2019·衡水模拟）
（多选）如图甲所示，在水平面内，有三个质点a、b、c分别位于直角三角形的三个顶点上，已知ab＝6m，ac＝8m。
在t1＝0时刻a、b同时开始振动，振动图象均如图乙所示，所形成的机械波在水平面内传播，在t2＝4s时c点开始振动，则下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A．该机械波的传播速度大小为2m/s
B．该列波的波长是2m
C．两列波相遇后，c点振动加强
D．两列波相遇后，c点振动减弱
E．两列波相遇后，c点振动先加强后减弱
ABC [a点振动产生的机械波最先到达c点，则根据关系式v＝
可知波速v＝
＝2m/s，选项A正确；由于v＝
，则λ＝vT＝2m/s×1s＝2m，选项B正确；a波比b波早到达c点的时间t＝
－
＝
＝1s，即两列波到达c点时，使c点振动加强，产生共振，由于两列机械波频率相同相干涉，故c总是振动加强点，选项C正确，选项D、E错误。
]
二、非选择题
1、（2019·烟台模拟）
根据单摆周期公式T＝2π
，可以通过实验测量当地的重力加速度。
如图甲所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。
甲
（1）用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图乙所示，读数为________mm。
乙
（2）以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有________。
A．摆线要选择较细、伸缩性较小，并且尽可能长一些的
B．摆球尽量选择质量较大、体积较小的
C．为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相对平衡位置时有较大的偏角
D．拉开摆球，使摆线偏离平衡位置的夹角不大于5°，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到起始位置时停止计时，此时间间隔Δt即为单摆周期T
E．拉开摆球，使摆线偏离平衡位置的夹角不大于5°，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间Δt，则单摆周期T＝
[解析]
（1）如题中图乙所示，主尺上对应的刻度为18mm，副尺的精度为
mm＝0.1mm，与主尺上刻线对齐的副尺上的刻线对应的刻度数是5，所以游标卡尺读数为18mm＋5×0.1mm＝18.5mm。
（2）摆线细一些有助于减小空气阻力，伸缩性小一些可使摆线长度较稳定，尽可能长一些可使单摆周期较大，方便周期的测量，故A正确；摆球质量大一些，体积小一些能减小空气阻力对实验的影响，故B正确；根据T＝2π
可知，单摆周期T与振幅无关，且摆角太大时，单摆的运动不能看作是简谐运动，不符合实验要求，故C错误；测量周期时应从小球经过平衡位置即最低点位置时开始计时，而且应记录n次全振动的时间Δt，则T＝
，故D错误，E正确。
[答案]
（1）18.5
（2）ABE
2、（2019·无锡模拟）
（1）如图甲所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆。
当a摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力，使其余各摆也振动起来，此时b摆的振动周期________（选填“大于”“等于”或“小于”）d摆的周期。
图乙是a摆的振动图象，重力加速度为g，则a摆的摆长为________。
甲 乙
（2）一物体沿x轴做简谐运动，振幅为8cm，频率为0.5Hz，在t＝0时，位移是4cm，且向x轴负方向运动，试写出用正弦函数表示的振动方程并画出相应的振动图象。
[解析]
（1）a摆动起来后，通过水平绳子对b、c、d三个摆施加周期性的驱动力，使b、c、d三摆做受迫振动，三摆做受迫振动的频率等于驱动力的频率，由于驱动力频率相同，则三摆的周期相同。
据题图乙可知：
T＝2t0，
再根据：
T＝2π
可知，a摆摆长：
L＝
。
（2）简谐运动振动方程的一般表示式为
x＝Asin（ωt＋φ0），
根据题给条件有：
A＝0.08m，ω＝2πf＝πrad/s，
所以x＝0.08sin（πt＋φ0）m，
将t＝0时x0＝0.04m
代入得0.04＝0.08sinφ0，
解得初相φ0＝
或φ0＝
π，
因为t＝0时，速度方向沿x轴负方向，即位移在减小，
所以取φ0＝
π，
所求的振动方程为x＝0.08sin
m，
对应的振动图象如图所示。
[答案]
（1）等于
（2）x＝0.08sin
m 图象见解析
3、在一列沿水平直线传播的简谐横波上有相距4m的A、B两点，如图甲、乙分别是A、B两质点的振动图象。
已知该波波长大于2m，求这列波可能的波速。
甲 乙
[解析] 由振动图象得质点振动周期T＝0.4s，
若波由A向B传播，B点比A点晚振动的时间Δt＝nT＋
T（n＝0,1,2,3…），
所以A、B间的距离为
Δs＝vΔt＝
Δt＝nλ＋
λ（n＝0,1,2,3…），
则波长为λ＝
＝
m，
因为λ>2m，所以n＝0,1
当n＝0时，λ1＝
m，v1＝
＝
m/s，
当n＝1时，λ2＝
m，v2＝
＝
m/s。
若波由B向A传播，A点比B点晚振动的时间Δt＝nT＋
T（n＝0,1,2,3…），
所以A、B间的距离为
Δs＝nλ＋
λ（n＝0,1,2,3…），
则波长为λ＝
＝
m
因为λ>2m，所以n＝0,1
当n＝0时，λ1＝16m，v1＝40m/s，
当n＝1时，λ2＝
m，v2＝8m/s。
[答案] 见解析
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