备考2020高考物理一轮复习单元训练金卷第十五单元波与相对论B卷

第十五单元注意事项：1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。一、(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12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．下列关于物理学家所作贡献的叙述正确的是()A．楞次通过实验发现了电流周围存在磁场B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验验证了电磁波的存在C．安培通过实验发现感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化D．法拉第提出可以用电场线描绘电场的分布，极大地促进了人们对电磁现象的研究2．如图所示，参考系B相对于参考系A以速度v沿x轴正向运动，固定在参考系A中的点光源S射出一束单色光，光速为c，则在参考系B中接受到的光的情况是()A．光速小于c，频率不变，波长变短B．光速小于c，频率变小，波长变长C．光速等于c，频率不变，波长不变D．光速等于c，频率变小，波长变长3．如图甲所示，水平的光滑杆上有一弹簧振子，振子以O点为平衡位置，在a、b两点之间做简谐运动，其振动图象如图乙所示，取Ox方向为正方向。由振动图象可以得知()A．振子的振动周期等于t1B．在t＝0时刻，振子的位置在a点C．在t＝t1时刻，振子的速度为零D．从t1到t2，振子正从O点向b点运动4．一束复色可见光入射到置于空气中的足够长的、厚度均匀的平板玻璃上，穿过玻璃后从下表面射出，变为a、b两束平行单色光，如图所示。对于两束单色光，下列说法错误的是()A．a光在玻璃中的折射率比b光在玻璃中的折射率大B．a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长C．用同样装置做光的双缝干涉实验，a光比b光得到的干涉条纹间距大D．单色光a从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光b从玻璃到空气的全反射临界角5．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的变化图象如图乙所示，下列说法正确的是()A．t＝0.8s时，振子的速度方向向左B．t＝0.2s时，振子在O点右侧6cm处C．t＝0.4s和t＝1.2s时，振子的加速度完全相同D．t＝0.4s到t＝0.8s的时间内，振子的速度逐渐减小6．如图所示，S1、S2为两个振动情况完全一样的波源，两列波的波长都为λ，它们在介质中产生干涉现象，S1、S2在空间共形成了5个振动加强的区域，如图中实线所示。P是振动加强区域中的一点，则下列说法正确的是A．PλB．S1波在该区域传播速度更大C．P点此时刻振动最强，过半个周期后，振动变为最弱D．两波源之间的距离一定在2个波长到3个波长之间7．图甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率n的装置示意图，AO、DO分别表示某次测量时，光线在空气和玻璃中的传播路径。在正确操作后，他利用测出的数据作出了图乙所示的折射角正弦值(sinr)与入射角正弦值(sini)的关系图象。则下列说法不正确的是()A．光由O经D到AB．该玻璃砖的折射率nC．若由空气进入该玻璃砖中，光的频率变为原来的eq\f(2,3)D．若以60°角由空气进入该玻璃砖中，光的折射角的正弦值为eq\f(\r(3),3)8．某列简谐横波在t1＝0时刻的波形如图甲中实线所示，t2＝3.0s时刻的波形如图甲中虚线所示，若图乙是图甲a、b、c、d四点中某质点的振动图象，则()A．这列波沿x轴负方向传播B．图乙是质点b的振动图象C．从t1＝0s到t2＝3.0s这段时间内，质点a通过的路程为1.5mD．t3＝9.5s时刻质点c沿y轴正向运动9．下列说法正确的是()A．变化的磁场激发电场，变化的电场激发磁场B．电磁波和机械波都能传递能量和信息C．红光的频率低于紫光的频率，在真空中红光的传播速度大于紫光的传播速度D．若在地球上接收到来自某遥远星球的光波的频率变低，则可判断该星球正在离我们远去E．相同的单摆在地球纬度越高的地方，摆动的周期越大10．在用单摆测重力加速度实验中，下面说法中正确的是()A．如果有两个大小相同的带孔塑料球和带孔铁球可供选择，应选用铁球作摆球B．测量单摆周期时，应从摆球经过最高点时开始计时C．若细绳的质量不可忽略，实验中测得的重力加速度值较真实值偏大D．将全振动次数n误记为(n＋1)，测得的重力加速度值较真实值偏大E．在摆长和周期的测量中，摆长的测量对实验误差影响较大11．(2018·全国III卷)水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上。振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源。两波源发出的波在水面上相遇。在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样。关于两列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法正确的是()A．不同质点的振幅都相同B．不同质点振动的频率都相同C．不同质点振动的相位都相同D．不同质点振动的周期都与振动片的周期相同E．同一质点处，两列波的相位差不随时间变化12．(2018·全国I卷)一简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝时刻，该波的波形图如图（a）所示，P、Q是介质中的两个质点。图（b）表示介质中某质点的振动图象。下列说法正确的是()A．质点Q的振动图象与图（b）相同B．在t＝0时刻，质点P的速率比质点Q的大C．在t＝0时刻，质点P的加速度的大小比质点Q的大D．平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图（b）所示E．在t＝0时刻，质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大二、(本题共5小题，共52分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(10分)(2018·全国II卷)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光：调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：(i)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可__________；A．将单缝向双缝靠近B．将屏向靠近双缝的方向移动C．将屏向远离双缝的方向移动D．使用间距更小的双缝(ii)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝_________；(iii)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm。则所测单色光的波长为______________nm。（结果保留3位有效数字）14．(10分)(2018·全国I卷)如图，一般帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3m。距水面4m的湖底P点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53°（取sin53°＝0.8）。已知水的折射率为。(1)求桅杆到P点的水平距离；(2)船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍然照射在桅杆顶端，求船行驶的距离。15．(10分)(2018·全国III卷)如图，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝30°。一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜，然后垂直于AC边射出。(1)求棱镜的折射率；(2)保持AB边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到BC边上恰好有光线射出。求此时AB边上入射角的正弦。16．(10分)如图，在坐标轴x＝0和x＝20m处有两个连续振动的波源，在介质中形成相向传播的两列波，t＝0时刻两列波刚好传到x＝2m和x＝16m处，已知两列波的波速均为2.5m/s。求：(1)从t＝0到t＝2.5s这段时间内，x＝7m处质点运动的路程；(2)t＝10s时，x＝12m处质点的位移。17．(12分)如图所示，a是一列正弦波在t＝0时刻的波形曲线，P是波形曲线上的一个质点；b是t＝0.4s时的波形曲线。(1)求这列波的波速；(2)若波向右传播，质点P在t＝0时刻振动方向如何？它的最大周期为多少？(3)若该波0.4s内的传播距离为30m，则此时波的传播方向如何？单元训练金卷·高三·物理(B)卷第十五单元答案一、(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12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．【答案】D【解析】奥斯特发现了电流周围存在磁场，故A错误。麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波的存在，后来赫兹用实验证实电磁波的存在，故B错误。楞次总结出电磁感应现象中感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，即楞次定律，故C错误。法拉第提出可以用电场线描绘电场的分布，极大地促进了人们对电磁现象的研究，选项D正确。2．【答案】D【解析】根据相对论光速不变原理可知，在参考系B中接受到的光的速度等于c，由于B相对A的距离增大，产生多普勒效应，则知在参考系B中接受到的光的频率变小，波长λ＝cf，波长变长，故D正确，A、3．【答案】D【解析】由题图振动图象可知振子的振动周期为2t1，选项A错误；在t＝0时刻，振子的位移为零，所以振子应该在平衡位置O，选项B错误；在t＝t1时刻，振子在平衡位置O，该时刻振子速度最大，选项C错误；从t1到t2，振子的位移沿正向在增加，所以振子正从O点向b点运动，选项D正确。4．【答案】C【解析】相同入射角，a光的折射角小于b光的折射角，a光在玻璃中的折射率比b光在玻璃中的折射率大，选项A正确；a光的频率大于b光，a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，选项B正确；由光的双缝干涉实验条纹间隔公式Δx＝Ldλ5．【答案】A【解析】从t＝0.8s时起，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t＝0.8s时，速度方向向左，A正确；由题图乙得振子的位移x＝12sineq\f(5π,4)tcm，故t＝0.2s时，x＝6eq\r(2)cm，故B错误；t＝0.4s和t＝1.2s时，振子的位移方向相反，加速度方向相反，C错误；t＝0.4s到t＝0.8s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错误。6．【答案】D【解析】由题意可知，S1、S2在空间共形成5个振动加强的区域，则P点到两波源的距离差等于λ．故A错误；S1、S2为振动情况完全相同的波源，则S1的传播速度等于S2的传播速度。故B错误；若P点此时刻振动最强，过半个周期后，振动仍为最强。故C错误；因为Sl、S2在空间共形成了5个振动加强的区域，所以波程差最大达到2个波长，但又小于3个波长，所以两波源之间的距离一定在2个波长到3个波长之间，故D正确。7．【答案】C【解析】由折射定律n＝eq\f(sini,sinr)可知sinr－sini图象的斜率的倒数表示折射率，所以n＝1.5>1，说明实验时光由A经过O到D，选项A、B正确；在由空气进入该玻璃砖时，光的频率不变，光的波长变为原来的eq\f(2,3)，选项C错误；以入射角i＝60°由空气进入该玻璃砖时，由折射定律n＝eq\f(sini,sinr)，其折射角的正弦值为sinr＝eq\f(1,n)sini＝eq\f(2,3)×eq\f(\r(3),2)＝eq\f(\r(3),3)，选项D正确。8．【答案】AD【解析】由图甲知，波长为λ=2m，由图乙知，周期T=4s，因为t2=3s=34T，根据波形平移法可以知道波沿x轴负方向传播，故A正确；在t1=0时刻，质点b正通过平衡位置向下运动，与乙图情况不符，所以乙图不可能是质点b的振动图线，故B错误；从t1＝0s到t2＝3.0s这段时间内，质点a运动了t2=3.0s=349．【答案】ABD【解析】根据麦克斯韦电磁理论，变化的磁场激发电场，变化的电场激发磁场，故A正确；电磁波和机械波都能传递能量和信息，故B正确；红光的频率低于紫光的频率，在真空中红光的传播速度等于紫光的传播速度，都等于光速，故C错误；根据多普勒效应，若在地球上接收到来自某遥远星球的光波的频率变低，则可判断该星球正在离我们远去，故D正确；单摆周期公式为T＝2πeq\r(\f(L,g))，由单摆周期公式可以看出：周期T只与l及g有关，从赤道到北极，g增大，周期变小，故E错误。10．【答案】ACD【解析】摆球应选择质量大些、体积小些的铁球，故选项A正确；测量周期时，应从摆球经过最低点时开始计时，故选项B错误；若细绳的质量不可忽略，摆长的测量值偏大，根据g＝eq\f(4π2,T2)l知重力加速度的测量值比真实值大，故选项C正确；将全振动次数n误记为(n＋1)，则周期的测量值偏小，根据g＝eq\f(4π2,T2)l知重力加速度的测量值比真实值大，故选项D正确；在摆长和时间的测量中，时间的测量对实验误差影响较大，长度的测量对实验误差影响不大，故选项E错误。,11．【答案】BDE【解析】两列波叠加形成稳定的干涉现象的条件是两列波的频率相同，任何质点都在按照相同的频率在振动，不同区域的质点振幅和位移不一定相同，各质点振动的频率与波源频率相同，波源振动频率又与振动片的振动频率相同。12．【答案】CDE【解析】由图（b）可知，在t＝时刻，质点正在向y轴负方向振动，而从图（a）可知，质点Q在t＝正在向y轴正方向运动，故A错误；由t＝的波形图推知，t＝0时刻，质点P正位于波谷，速率为零；质点Q正在平衡位置，故在t＝0时刻，质点P的速率小于质点Q，故B错误；t＝0时刻，质点P正位于波谷，具有沿y轴正方向最大加速度，质点Q在平衡位置，加速度为零，故C正确；t＝0时刻，平衡位置在坐标原点处的质点，正处于平衡位置，沿y轴正方向运动，跟（b）图吻合，故D正确；t＝0时刻，质点P正位于波谷，偏离平衡位置位移最大，质点Q在平衡位置，偏离平衡位置位移为零，故E正确。二、(本题共5小题，共52分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．【答案】(i)B(ii)(iii)630【解析】（i）由Δx＝，因Δx越小，目镜中观察得条纹数越多，故B符合题意；（ii）由，λ＝；（iii）λ＝＝。14．【解析】(1)设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1，到P点的水平距离为x2，桅杆高度为h1，P点处水深为h2；激光束在水中与竖直方向的夹角为θ，由几何关系有，(1分)由折射定律有：sin53°＝nsinθ(1分)设桅杆到P点的水平距离为x，则：x＝x1＋x2(1分)联立方程并代入数据得：x＝7m(2分)(2)设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时，从水面出射的方向与竖直方向夹角为iʹ，由折射定律有：siniʹ＝nsin45°(1分)设船向左行驶的距离为xʹ，此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1ʹ，到P点的水平距离为x2ʹ，则：x1ʹ＋x2ʹ＝x＋xʹ(1分)，(1分)联立方程并代入数据得：m。(2分)15．【解析】(1)光路图及相关量如图所示。光束在AB边上折射，由折射定律得①(1分)式中n是棱镜的折射率。由几何关系可知α＋β＝60°②(1分)由几何关系和反射定律得β＋βʹ＝∠B③(1分)联立①②③式，并代入i＝60°得n＝④(2分)(2)设改变后的入射角为iʹ，折射角为，由折射定律得＝n⑤(1分)依题意，光束在BC边上的入射角为全反射的临界角θc，且sinθc＝⑥(1分)由几何关系得θc＝α'＋30°⑦(1分)由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦为siniʹ＝⑧(2分)16．【解析】(1)由题中图象得左侧波：λ1＝2m，A1＝0.02m，T1＝eq\f(λ1,v)＝0.8s，ω1＝eq\f(2π,T1)＝2.5πrad/s(1分)波源振动方程：y左＝－0.02sineq\f(5,2)πt(m)(2分)左侧波经2s传播到x＝7m处，该