高考物理一轮复习 第12章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论综合测试题 新人教版.doc

第十二章 综合测试题本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分100分，考试时间90分钟。第卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第16题只有一项符合题目要求，第710题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)1如图甲所示，弹簧振子以o点为平衡位置，在a、b两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是()at0.8s时，振子的速度方向向左bt0.2s时，振子在o点右侧6cm处ct0.4s和t1.2s时，振子的加速度完全相同dt0.4s到t0.8s的时间内，振子的速度逐渐减小答案：a解析：从t0.8s起，再过一段微小时间，振子的位移为负值，因为取向右为正方向，故t0.8s时，速度方向向左，a对；由图象得振子的位移x12sint(cm)，故t0.2s时，x6cm，故b错；t0.4s和t1.2s时，振子的位移方向相反，由akx/m知，加速度方向相反，c错；t0.4s到t0.8s的时间内，振子的位移逐渐变小，故振子逐渐靠近平衡位置，其速度逐渐变大，故d错。2(2014天津理综)平衡位置处于坐标原点的波源s在y轴上振动，产生频率为50hz的简谐横波向x轴正、负两个方向传播，波速均为100 m/s。平衡位置在x轴上的p、q两个质点随波源振动着，p、q的x轴坐标分别为xp3.5 m、xq3 m。当s位移为负且向y方向运动时，p、q两质点的()a位移方向相同、速度方向相反b位移方向相同、速度方向相同c位移方向相反、速度方向相反d位移方向相反、速度方向相同答案：d解析：本题考查了波传播中各质点的振动分析。解题关键结合波的传播规律分析各质点的振动情况。由题可知，波动周期为ts0.02s，波长vt2m，则xsq3m1，因此q质点与s质点的振动完全相反，当s质点位移为负，且向y方向运动时，q质点的位移为正，且向y方向运动，两质点位移大小相等；xsp3.5m1，则p质点的位移也一定为负，但沿y方向运动，位移大小与s质点的位移不一定相等，因此p质点和q质点的位移方向相反，速度方向相同，d项正确，a、b、c项错误。3(2014安徽理综)一简谐横波沿x轴正向传播，图1是t0时刻的波形图，图2是介质中某质点的振动图象，则该质点的x坐标值合理的是()a0.5mb1.5mc2.5md3.5m答案：c解析：本题考查波动图象与质点振动图象的关系，要明确波的传播方向与质点振动方向的关系，顺着波的传播方向看“上坡下”“下坡上”根据振动图象中t0时刻质点所处的位置和振动方向，可以判断c选项正确。4.如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是()a若b光为绿光，则c光可能为蓝光b若分别让a、b、c三色光通过一双缝装置，则a光形成的干涉条纹的间距最小ca、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小d若让a、b、c三色光以同一入射角，从某介质射向空气，b光恰能发生全反射，则c光也一定能发生全反射答案：b解析：白光经过色散后，从c到a形成红光到紫光的彩色光带，从c到a波长在逐渐减小，因为蓝光的波长小于绿光的波长，所以如果b是绿光，c绝对不可能是蓝光，a错误；c光的波长最长，a光波长最短，由于干涉条纹的间距与波长成正比，a光形成的干涉条纹的间距最小。故b正确；由图看出，c光的折射率最小，a光的折射率最大，由公式v分析可知，a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大，故c错误；c光的折射率最小，a光的折射率最大，由临界角公式sinc分析得知，a光的临界角最小，c光临界角最大，则若让a、b、c三色光以同一入射角，从某介质射向空气，b光恰能发生全反射，则c光一定不能发生全反射，故d错误。5.在直角坐标系的第一、四象限内有一横截面为半圆形的柱状玻璃砖mnp，两束平行于x轴且与x轴等距离的可见单色光a、b，从空气中垂直y轴射入玻璃砖中，在mnp面上发生反射和折射的实际情况如图所示，由此可知()aa光在玻璃砖内的频率比在空气中的小ba光的频率比b光的小c在玻璃砖内a光的传播速度比c大d相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比b光的小答案：d解析：光的频率由光源决定，与介质无关，则a光在玻璃砖内的频率和在空气中的频率相等，故a错误；由图知，a光已经发生全反射，而b光没有发生全反射，说明a光的临界角小于b光的临界角，由公式sinc分析可知，a光的折射率大于b光的折射率，则知a光的频率比b光的大，故b错误；由公式v，n1分析可知，a光在玻璃砖内的传播速度v比在空气中的传播速度c小，故c错误；a光的频率比b光的大，真空中a光的波长比b光的波长短，因为双缝干涉条纹的间距与波长成正比，则相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比b光的小，故d正确。6.如图所示，空气中有一折射率为的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90，半径为r的扇形nbc。该柱体厚度为h，即mndcabh。一束刚好覆盖abnm面的单色光，以与该面成45角的方向照射到abnm面上。若只考虑首次入射到abcd面上的光，则abcd面上有光透出部分的面积为()a.bc.d答案：b解析：根据折射定律有：n，得sinr0.5，折射角r30，即光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为30。过n的光线垂直入射到bc界面上点g射出，g到c之间没有光线射出；越接近b的光线入射到bc界面上时的入射角越大，发生全反射的可能性越大。根据临界角公式：sinc，可得临界角c45，设bc界面上的临界点为e，此光线由nb界面上点f入射，在三角形nef中可求得ne与水平方向的夹角为：180(12045)15，所以e到b之间没有光线射出。由此可得没有光线射出的圆弧对应圆心角为90(3015)45，所以有光透出的部分的弧长为，则abcd面上有光透出部分的面积为s，故a、c、d错误，b正确。7一个质点在平衡位置o点附近做简谐运动，若从o点开始计时，经过3s质点第一次经过m点(如图所示)，再继续运动，又经过2s它第二次经过m点；则该质点第三次经过m点还需的时间是()a8s b4sc14sd.s答案：cd解析：设题图中a、b两点为质点振动过程的最大位移处。若开始计时时刻质点从o点向右运动。om运动过程历时3s，mbm过程历时2s，显然4s，t16s。质点第三次经过m点还需要的时间t3t2s16s2s14s，故c正确。若开始计时时刻质点从o点向左运动，oaom运动过程历时3s，mbm运动过程历时2s，显然，4s，ts。质点第三次再经过m点所需要的时间t3t2ss2ss，故d正确。8(2014课标全国)图(a)为一列简谐横波在t2s时的波形图，图(b)为媒质中平衡位置在x1.5m处的质点的振动图象，p是平衡位置为x2m的质点。下列说法正确的是()a波速为0.5m/sb波的传播方向向右c02s时间内，p运动的路程为8cmd02s时间内，p向y轴正方向运动e当t7s时，p恰好回到平衡位置答案：ace解析：本题考查对振动图象、波动图象的理解及二者的关系。解题的关键要找出波的传播方向和质点振动方向的关系。波速v0.5m/s。a对x1.5m的质点，在t2s时处于平衡位置向下振动，由此判断波向左传播，b错。t2s时，p点处于波谷。因此在02s即半个周期内，p点由波峰振动到波谷c对d错。当t7s1t时，p点从图示位置再振动t15s1t，恰好回到平衡位置，e正确。9如图所示为在同一绳上传播的两列简谐横波在t0时刻的波形图，已知甲波向右传，乙波向左传。以下说法正确的是()a甲波的频率比乙波的频率大b两列波同时传到坐标原点c由于两波振幅不等，故两列波相遇时不会发生干涉现象dx0.5cm处的质点开始振动时的方向向y方向答案：bd解析：根据相邻波峰或波谷间的距离等于波长，读出两列波的波长都为4cm，波速是由介质决定的，可知两列波的波速相等，由波速公式vf分析得知，两列波的频率相等，a错误。由于波速相等，所以两列波同时传到坐标原点，b正确。两波振幅不等，但频率相等，满足干涉的条件，故两列波相遇时会发生干涉现象，c错误。乙波向左传播，图中x0.5cm处质点的振动方向沿y轴方向，d正确。10(2013天津高考)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图，o点为圆心，oo为直径mn的垂线。足够大的光屏pq紧靠玻璃砖右侧且垂直于mn。由a、b两种单色光组成的一束光沿半径方向射向o点，入射光线与oo夹角较小时，光屏nq区域出现两个光斑，逐渐增大角，当时，光屏nq区域a光的光斑消失，继续增大角，当时，光屏nq区域b光的光斑消失，则()a玻璃砖对a光的折射率比对b光的大ba光在玻璃砖中传播速度比b光的大c时，光屏上只有1个光斑d时，光屏上只有1个光斑答案：ad解析：由题可知a光在玻璃砖中的临界角为，玻璃砖对a光的折射率为na，b光在玻璃砖中的临界角为，玻璃砖对b光的折射率为nb，由于nb，a正确；由波速公式v可判断vavb，b错误；当时，a光发生全反射，b光没有发生全反射，光屏上有两个光斑，当时，a光和b光都发生全反射，光屏pn区域只有一个光斑，c错，d对。第卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题，共18分。把答案直接填在横线上)11(6分)某同学利用单摆测定当地重力加速度，发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方，他仍将从悬点到球心的距离当作摆长l，通过改变摆线的长度，测得6组l和对应的周期t，画出lt2图线，然后在图线上选取a、b两个点，坐标如图所示。他采用恰当的数据处理方法，则计算重力加速度的表达式应为g_。请你判断该同学得到的实验结果与摆球重心就在球心处的情况相比，将_。(填“偏大”“偏小”或“相同”)答案：相同解析：设a、b点摆线长为la和lb，摆线到重心的距离为l，所以a、b两处的摆长分别为lal和lbl。根据周期公式t2，得lt2，则lallbl，得lbla所以g从上式可以看出，最终的结果与重心的位置无关，所以不影响g的测量。12(6分)某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器。如图所示，在一个圆盘上，过其圆心o作两条相互垂直的直径bc、ef。在半径oa上，垂直盘面插上两枚大头针p1、p2并保持位置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直浸入液体中，而且总使得液面与直径bc相平，ef作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察p1、p2。同学们通过计算，预先在圆周ec部分刻好了折射率的值，这样只要根据p3所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值。(1)若aof30，op3与oc之间的夹角为45，则在p3处刻的刻度值为_。(2)若在同一液体中沿ao方向射入一束白光，最靠近oc边的是_色的光，增大入射角度，_色的光在刻度盘上先消失。答案：(1)(2)紫；紫解析：(1)由图可知，aof是入射角，eop3是折射角，但在定义折射率时光是从真空或空气射向介质的，所以用光路的可逆性转化可得n，代入数据可得n。(2)由于介质对紫光的折射率最大，所以紫光偏折得最多，故最靠近oc边的是紫光。增大入射角，所有单色光的折射角都增大，而紫光的折射角依然最大，故紫光在刻度盘上先消失。13(6分)(1)(多选)如图所示是用双缝干涉测光波波长的实验设备示意图，图中是光源，是滤光片，是单缝，是双缝，是光屏。下列操作能增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是()a增大和之间的距离b增大和之间的距离c将绿色滤光片改成红色滤光片d增大双缝之间的距离(2)如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是_(填数字代号)。(3)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，读出手轮的读数如图甲所示。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮纹，读出手轮的读数如图乙所示。则相邻两亮条纹的间距是_mm。(4)如果已经量得双缝的间距是0.30mm、双缝和光屏之间的距离是900mm，则待测光的波长是_m。(取三位有效数字)答案：(1)bc(2)(3)1.610(4)5.37107解析：(1)光屏上相邻两条亮纹之间距离x，和之间的距离等于l，增大和之间的距离可增大相邻两条亮纹之间距离，b正确；将绿色滤光片改成红色滤光片，增大了入射光的波长，相邻两条亮纹之间距离增大，c正确；增大双缝之间的距离d，相邻两条亮纹之间距离减小，d错误；增大和之间的距离，不会改变相邻两条亮纹之间的距离，a错误。(2)由于激光是相干光源，故可以去掉的部件是、。(3)甲图读数是0.045mm，乙图读数是14.535mm，它们的差值是14.490mm，中间跨越了1019个条纹间距，所以相邻两亮条纹间距是xmm1.610mm。(4)光的波长5.37107m。三、论述计算题(共5小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14(8分)如图所示，质量为m0.5 kg的框架b放在水平地面上。劲度系数为k100 n/m的轻弹簧竖直放在框架b中，轻弹簧的上端和质量为m0.2 kg的物体c连在一起，轻弹簧的下端连在框架b的底部，物体c在轻弹簧的上方静止不动。现将物体c竖直向下缓慢压下一段距离x0.03 m后释放，物体c就在框架b中上下做简谐运动。在运动过程中，框架b始终不离开地面，物体c始终不碰撞框架b的顶部。已知重力加速度大小为g10 m/s2。试求：当物体c运动到最低点时，物体c的加速度大小和此时物体b对地面的压力。答案：15m/s210n解析：物体c放上之后静止时：设弹簧的压缩量为x0，对物体c，有：mgkx0解得：x00.02m当物体c从静止向下压缩x后释放，物体c就以原来的静止位置为中心上下做简谐运动，振幅ax0.03m。当物体c运动到最低点时，对物体c，有：k(xx0)mgma解得：a15m/s2当物体c运动到最低点时，设地面对框架b的支持力大小为f，对框架b，有：fmgk(xx0)解得：f10n所以框架b对地面的压力大小为10n15(8分)(2015新课标全国卷)平衡位置位于原点o的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播，p、q为x轴上的两个点(均位于x轴正向)，p与o的距离为35cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间。已知波源自t0时由平衡位置开始向上振动，周期t1s，振幅a5cm。当波传到p点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5s，平衡位置在q处的质点第一次处于波峰位置。求：(1)p、q间的距离；(2)从t0开始到平衡位置在q处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过的路程。答案：(1)133 cm(2)125 cm解析：(1)由题意，o、p两点的距离与波长满足：op，波速与波长的关系为：v，在t5s时间间隔内波传播的路程为vt，由题意有：vtpq，综上解得：pq133cm。(2)q处的质点第一次处于波峰位置时，波源运动时间为：t1tt，波源由平衡位置开始运动，每经过，波源运动的路程为a，由题意可知：t125，故t1时间内，波源运动的路程为s25a125cm。16(8分)(2014江苏单科)morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉。电子显微镜下鳞片结构的示意图(如图)。一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射。设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h。取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t。答案：解析：设光在鳞片中的折射角为，折射定律sininsin在鳞片中传播的路程l1 ，传播速度v，传播时间t1解得t1同理，在空气中的传播时间t2则t t1t217(8分)如图所示为波源o振动1.5s时沿波的传播方向上部分质点振动的波形图，已知波源o在t