《2020届高三物理一轮复习 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论测试卷（选修3-4）（通用）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020届高三物理一轮复习 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论测试卷（选修3-4）（通用）（13页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 一、选择题(40分)17题只有一项符合题目要求，810题有多项符合题目要求1(2020天津)中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在玄真子涛之灵中写道：“雨色映日而为虹”从物理学的角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的下图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两光()A在同种玻璃中传播，a的传播速度一定大于b光B以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大C分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应a光也一定能D以相同的入射角从水中射入空气在空气中只能看到一种光时，一定是a光答案C2(2020浙江)与通常观
2、察到的月全食不同，小虎同学在2020年12月10日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的小虎画了月全食的示意图，并提出了如下猜想，其中最为合理的是()A地球上有人用红色激光照射月球B太阳照射到地球的红光反射到月球C太阳光中的红光经地球大气层折射到月球D太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹解析照亮月球所需的光源的能量巨大，人为产生的红色激光不足以照亮月球，A选项不合理；月全食是月食的一种，当月亮、地球、太阳完全在一条直线上的时候，整个月亮全部走进地球的影子里，月亮表面昏暗，形成月全食，地球挡住了太阳射向月球的光，不是反射的光，但是还会有部分光线通过地球大气层发生折射，所以会有部分地球大气层折射后的
3、红色光射向月亮，这就让我们看到了“红月亮”，B选项错误，C选项正确；月球整体为暗红色，不是干涉条纹，D选项错误答案C3(2020浙江宁波)在学习光的色散的时候老师在课堂上做了一个演示实验，让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖(玻璃较厚)，经折射分成两束单色光a、b，已知a光是红光，而b光是蓝光，你认为下图中哪个光路图是正确的()解析玻璃对蓝光的折射率大于红光的折射率，光线射到玻璃砖上表面时，两束光的入射角1相等，根据折射定律n，得到红光的折射角大于蓝光的折射角，则a光在b光的右侧光线经过玻璃砖上下两个表面两次折射后，出射光线与入射光线平行答案B设置目的考查玻璃砖对光路的控制作用、光
4、的折射4(2020福建泉州)为了减少光学元件的反射损失，可在光学元件表面镀上一层增透膜，利用薄膜的干涉相消来减少反射光如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n，厚度为d，它使绿光在垂直入射时反射光完全抵消，那么绿光在真空中的波长0为()A.B.C4d D4nd解析本题考查薄膜干涉设绿光在膜中的波长为，则由d，得4d，则绿光在真空中的波长为0n4nd.答案D设置目的考查薄膜干涉5.(2020湖南衡阳)有一摆长为l的单摆，悬点正下方某处有一小钉，当摆球经过平衡位置向左摆动时，摆线的上部将被挡住，使摆长发生变化现使摆球做小角度摆动，图示为摆球从右边最高点M摆至左边最高点N的闪光照片(悬点和小钉未摄入)
5、，P为摆动中的最低点，每相邻两次闪光的时间间隔相等则小钉距悬点的距离为()A. B.C. D条件不足，无法判断解析图中M到P为四个时间间隔，P到N为两个时间间隔，即左半部分单摆的周期是右半部分单摆周期的，根据周期公式T2，可得左半部分单摆的摆长为，即小钉距悬点的距离为，C选项正确答案C设置目的考查单摆的振动周期公式、通过图片判断运动情况的能力6在杨氏干涉实验中，单缝位于双缝的中央对称轴上，从两个狭缝到达像屏上的某点的光走过的路程相等，该点即为中央亮条纹的位置(即n0对应的那条亮条纹)，双缝屏上有上下两狭缝，设想在双缝屏后用一块极薄的玻璃片遮盖下方的缝，则屏上中央亮条纹的位置将()A向上移动B向
6、下移动C不动D可能向上移动，也可能向下移动解析双缝到屏上中央亮条纹O点的距离相等，当下方的狭缝后用一块极薄的玻璃片遮盖住后，由于波在玻璃中传播的波长变小，因此下缝到O点的距离内的波长个数变多，所以屏上对应的到双缝波长个数相等的点下移，即屏上中央亮条纹的位置将向下移动，故本题选B项(注：在不加特别说明的情况下，单缝S位于双缝S1、S2的中央对称轴位置处)答案B7实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n随波长的变化符合科西经验公式：nA，其中A、B、C是正的常量太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图所示则()A屏上c处是紫光 B屏上d处是红光C屏上b处是紫光 D屏上a处是红光解析白色光经过三棱镜
7、后产生色散现象，在光屏由上至下(a、b、c、d)依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫由于紫光的折射率最大，所以偏折最大；红光的折射率最小，则偏折程度最小故屏上a处为红光，屏上d处是紫光，D项正确答案D8(2020德州二模)图a为一列简谐横波在t0时刻的波形图，图b为介质中平衡位置在x4 m处的质点P的振动图像下列说法中正确的是()A质点P的振动频率为4 HzB横波传播的速度为1 m/sC横波沿x轴负方向传播D在任意4 s内质点P运动的路程为24 cm解析根据a、b两图可以读出该波的波长和周期，从而求出波速和频率t0 s时P点在平衡位置上，由b图知下一时刻向下振动，从而确定了该波向右传播根据质点简谐
8、运动的周期性求出t4 s内质点P通过的路程，并能确定t1 s时其坐标A、B项，由a图得到该波的波长为4 m，由b图得到该波的周期为4 s，故波速为v1 m/s，频率为f Hz，故A项错误，B项正确；C项，t0 s时P点在平衡位置上，由b图知下一时刻P点向下振动，从而确定了该波沿x轴正方向传播，故C项错误；D项，由于4 s即为一个周期，根据质点简谐运动时每个周期内的路程为振幅的4倍，故P点的路程为s4A46 cm24 cm，故D项正确答案BD命题立意本题旨在考查波长、频率和波速的关系；横波的图像9(2020江山市模拟)两列简谐横波在同种介质中传播，振幅都是5 cm.实线波的频率为2 Hz，沿x轴
9、负方向传播；虚线波沿x轴正方向传播某时刻两列波在如图所示区域相遇，则()A虚线波的振动周期为0.75 sB在相遇区域会发生干涉现象C平衡位置为x6 m处的质点此刻速度为零D从图示时刻起再经过0.25 s，平衡位置为x7 m处的质点的位移y0解析A项，实线波的频率为2 Hz，周期T10.5 s，根据图像可知，实线波长14 m，虚线波长26 m，则波速为v m/s8 m/s.两列波的传播速度大小相同，所以虚线的振动周期为T2 s0.75 s，故A项正确；B项，由于两列波的频率不同所以不能发生干涉现象故B项错误；C项，平衡位置为x6 m处的质点此刻位移为零，两列波单独引起的速度均向下，故合速度向下，
10、不为零，故C项错误；D项，传播速度大小相同实线波的频率为2 Hz，其周期为0.5 s，由图可知：虚线波的周期为0.75 s，从图示时刻起再经过0.25 s，实线波在平衡位置为x7 m处于波峰，而虚线波也处于y轴下方，但不在波谷处，所以质点的合位移y0，故D项正确答案AD命题立意本题旨在考查横波的图像、波长、频率和波速的关系10(2020吉林三模)如图所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t0时刻的波形图，虚线是这列波在t0.2 s时刻的波形图则()A这列波的周期可能是1.2 sB这列波的波长为12 mC这列波可能向左传播4 mD这列波的波速可能是40 m/s解析由图可知，该波的波长为12 m，
11、故B项正确；若波向左传播，则s(n)12n4(n0，1，2，3，)，s取4时，n0，故波可能向左传4 m，故C项正确；设波的周期为T，若波沿x轴正方向传播，则t(n)T1，得T1(n0，1，2，3，)波速可以为v20(3n2)(n0，1，2，3，)若波沿x轴负方向传播，则t(n)T2得T2(n0，1，2，3，)波速为v20(3n1)(n0，1，2，3，)由以上公式可知，周期不可能为1.2 s；而波速可为40 m/s，故A项错误，D项正确答案BCD命题立意本题旨在考查波长、频率和波速的关系、横波的图像二、实验题(20分)11(12分)(2020北京海淀区)利用插针法可以测量半圆柱形玻璃砖的折射率
12、实验方法如下：在白纸上作一直线MN，并作出它的一条垂线AB，将半圆柱形玻璃砖(底面的圆心为O)放在白纸上，它的直边与直线MN对齐，在垂线AB上插两个大头针P1和P2，然后在半圆柱形玻璃砖的右侧插上适量的大头针，可以确定光线P1P2通过半圆柱形玻璃砖后的光路，从而求出玻璃的折射率实验室中提供的器材除了半圆柱形玻璃砖、木板和大头针外，还有量角器等(1)某学生用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的垂线AB上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在半圆柱形玻璃砖右侧的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过半圆柱形玻璃砖同时看到P1、P2的像，原因_，他应该采取的措施是_(2)为了确定光线P1P2通过半圆柱形
13、玻璃砖后的光路，在玻璃砖的右侧，最少应插_枚大头针(3)请在半圆柱形玻璃砖的右侧估计所插大头针的可能位置，并用“”表示，作出光路图为了计算折射率，应该测量的量(在光路图上标出)，有：_，计算折射率的公式是n_解析在半圆柱形玻璃砖右侧的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过半圆柱形玻璃砖同时看到P1、P2的像，原因是光线P1P2垂直于界面进入半圆柱形玻璃砖后，到达圆弧面上的入射角大于临界角，发生全反射现象，光不能从圆弧面折射出来，可以采取减小光线在圆弧面上的入射角，即向上移动半圆柱玻璃砖；因为光线在圆弧面上的出射点已知，只要在玻璃砖的右侧插入1枚大头针，即可确定出射光线；光路图如答案图所示，为了测
14、量折射率的大小，需测量入射角i和折射角r，则折射率n.答案(1)是光线P1P2垂直于界面进入半圆柱形玻璃砖后，到达圆弧面上的入射角大于临界角，发生全反射现象，光不能从圆弧面折射出来。向上移动半圆柱形玻璃砖，使到达圆弧面上光线的入射角小于临界角。(2)1(3)光路图如右图，光在圆弧面上D点发生折射，法线为OD直线，测出入射角i和折射角r，折射率n.设置目的考查测量介质折射率的实验设计、综合分析问题能力12(8分)(2020湖南岳阳)利用如图所示，(1)图1中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法，其中说法正确的是_A将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄B将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽C将
15、单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄E去掉滤光片后，干涉现象消失(2)实验中使用的双缝间距为0.025 cm，双缝与屏的距离为50.00 cm.当屏上出现了干涉图样后，通过测微目镜观察第一条亮纹的位置如图2左侧所示x1_ mm，第五条亮纹位置如图2右侧所示实验中该光波长为_ m(两位有效数字)解析(1)将屏移近双缝，L变小，根据干涉条纹间距公式x，知条纹间距变窄，故A项正确；将滤光片由蓝色的换成红色的，波长变长，根据干涉条纹间距公式x，知条纹间距变宽，B项正确；将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距不变故C项错误；换一个两缝之间距离较
16、大的双缝，d增大，根据干涉条纹间距公式x，干涉条纹间距变窄，D项正确；去掉滤光片，则有不同波长的色光发生干涉形成彩色条纹，故E项错误(2)图2中左侧螺旋测微器的读数为1 mm0.0113.0 mm1.130 mm，图2中右侧螺旋测微器的读数为5.5 mm0.0138.0 mm5.880 mm.根据双缝干涉条纹的间距公式x，得 m5.9107 m.答案(1)ABD(2)1.1305.9107设置目的考查双缝干涉实验中波长的求解、实验现象的分析三、计算题(40分)13(8分)将一劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂，下端系上质量为m的物块，将物块向下拉离平衡位置后松开，物块上下做简谐运动，其振动周期恰好
17、等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期请由单摆周期公式推算出物块做简谐运动的周期T.解析单摆周期公式T2，物块平衡位置受力分析可知klmg，解得T2.答案T2设置目的考查新情境下的迁移能力14(10分)(2020德州二模)如图所示，截面为三角形透明介质的三棱镜，三个顶角分别为A60，B75，C45，介质的折射率n，现有一束光线沿MN方向射到棱镜的AB面上，入射角的大小i60，光在真空中的传播速度c3108 m/s，求：(1)光在棱镜中传播的速率；(2)画出此束光线进入棱镜后又射出棱镜的光路图，要求写出必要的计算过程(不考虑返回到AB和BC面上的光线)解析(1)光在棱镜中传播的速率应根据公
18、式v求解光在棱镜中传播的速率v m/s108 m/s.(2)已知折射率n和入射角的正弦sini，根据折射定律n求出折射角由公式sinC求得临界角C.由几何知识求出光线射到BC面的入射角，根据入射角与临界角的大小关系，判断光线在BC面上能否发生全反射，再进一步确定此束光线射出棱镜后的方向设此束光从AB面射入棱镜后的折射角为r，由折射定律n，得，解得r30.显然光线从AB射入棱镜后的折射光线NP平行于底边AC，由图中几何关系可得，光线在BC面上的入射角45设临界角为C，则由sinC，sin可得C故光线在BC面上发生全反射后，根据几何知识和反射定律得知，光线将垂直于底面AC方向由图中Q点射出棱镜光路
19、如图所示答案(1)v108 m/s(2)见解析图命题立意本题旨在考查光的折射15(10分)(2020甘肃兰州)一列横波在x轴线上传播着图中实线表示t10的波形曲线，虚线表示t20.005 s时的波形曲线(1)设周期大于(t2t1)，如果波向右传播，波速多大？(2)设周期小于(t2t1)，并且波速为6 000 m/s，求波的传播方向解析(1)如果周期大于(t2t1)，波在0.005 s内传播的距离小于一个波长如果波向右传播，则传播距离从图中看出为2 m，由此可得波速v右 m/s400 m/s；(2)由图可知8 m，波的传播距离为svt6 0000.005 m30 m3.说明波向左传播答案(1)4
20、00 m/s(2)向左传播设置目的考查波动的传播与周期、波长间的关系、及波动方向的判定方法16.(12分)(2020陕西三模)图示的直角三角形ABC是玻璃砖的横截面，B90，A30，BC边长等于L.一束平行于AB边的光束从AC边上的某点射入玻璃砖，进入玻璃砖后，在BC边上的E点被反射，E点是BC边的中点，EF是从该处反射的光线，且EF恰与AC边平行求：(1)玻璃砖的折射率；(2)该光束从E点反射后，直到第一次有光线从玻璃砖射出所需的时间(真空中的光速用符号“c”表示)解析(1)作出光路图，根据几何知识和全反射规律得到光线在AC面的入射角和折射角，即可求得折射率，(2)根据全反射临界角公式sin
21、C求出临界角C，判断出光线在F点发生全反射，在O2点不能发生全反射，即该光束经一次反射后，到第一次射出玻璃砖发生在O2点，根据几何知识求出光线在玻璃砖内传播的距离s，由v求出光线在玻璃砖内传播的速度v，即可求得所求的时间依题意，光在玻璃砖中的传播路径如右图所示可见，光在O1点的入射角为60，折射角为30.玻璃的折射率n因为sinC，所以这种玻璃的临界角C大于30，小于60.故从E点反射出的光线，将在F点发生全反射，在O2点才有光线第一次射出玻璃砖由几何知识可知：EFL，FO2L；光在这种玻璃中的传播速度v.故光从E点传播到O2点用时t.答案(1)玻璃砖的折射率为(2)该光束从E点反射后，直到第一次有光线从玻璃砖射出所需的时间为命题立意本题旨在考查光的折射
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