高中物理第十四章机械振动与机械波光电磁波与相对论章末自测卷

章末自测卷(第十四章)(限时：45分钟)一、单项选择题1.如图1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()图1A.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.2.一束单色光经空气射入玻璃，这束光的()A.速度变小，波长变短 B.速度不变，波长变短C.频率增大，波长变长 D.频率不变，波长变长答案A3.一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是()答案A解析光从玻璃砖射向空气时，如果入射角大于临界角，则发生全反射；如果入射角小于临界角，则在界面处既有反射光线，又有折射光线，但折射角应大于入射角，选项A正确，C错误.当光从空气射入玻璃砖时，在界面处既有反射光线，又有折射光线，且入射角大于折射角，选项B、D错误.4.(2016·北京理综·14)下列说法正确的是()A.电磁波在真空中以光速c传播B.在空气中传播的声波是横波C.声波只能在空气中传播D.光需要介质才能传播答案A5.(2015·四川理综·2)平静湖面传播着一列水面波(横波)，在波的传播方向上有相距3m的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两小木块每分钟都上下30次，甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰.这列水面波()A.频率是30Hz B.波长是3mC.波速是1m/s D.周期是0.1s答案C解析由题意知T＝eq\f(60,30)s＝2s，f＝eq\f(1,T)＝0.5Hz，A、D错误；eq\f(3,2)λ＝3m，则λ＝2m，B错误；v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(2,2)m/s＝1m/s，所以C正确.6.如图2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()图2A.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.二、多项选择题7.(2018·吉林通化调研)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有()A.飞船上的人观测到飞船上的钟较快B.飞船上的人观测到飞船上的钟较慢C.地球上的人观测到地球上的钟较快D.地球上的人观测到地球上的钟较慢答案AC解析由相对论知识Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\f(v,c)2))知，Δt＞Δτ.则地面上的人观察飞船上的时间进程比地面上慢，即地球上的人观测到地球上的钟较快，同理可知，飞船上的人观测到飞船上的钟较快，A、C正确，B、D错误.8.把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图3所示.这时可以看到明暗相间的条纹.下面关于条纹的说法中正确的是()图3A.干涉条纹是光在空气尖劈膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果B.干涉条纹中的暗条纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果C.将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动D.观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧答案AC9.明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象.如图4所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法不正确的是()图4A.若增大入射角i，则b光先消失B.在该三棱镜中a光波长小于b光C.a光能发生偏振现象，b光不能发生D.若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低答案ABC解析如图所示，设b光折射角为α，在右界面的入射角为β，根据几何关系有：α＋β＝∠A，根据折射定律n＝eq\f(sini,sinα)，增大入射角i，折射角α增大，β减小，而β增大才可能使b光发生全反射，故A错误；由光路图可知，a光的折射率小于b光的折射率(na<nb)，则a光的波长大于b光的波长(λa>λb)，故B错误；光是一种横波，横波都能发生偏振现象，与光的频率无关，故C错误；根据光电效应方程可知，最大初动能Ek＝hν－W0，再根据动能定理：－eUc＝0－Ek，即遏止电压Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，由于逸出功W0相同，所以入射光的频率越大，遏止电压就越大，又na<nb，则a光的频率小于b光的频率(νa<νb)，a光的遏止电压小于b光的遏止电压，故D正确.10.一列简谐横波沿x轴正方向传播，t时刻波形图如图5中的实线所示，此时波刚好传到P点，t＋0.6s时刻的波形如图中的虚线所示，a、b、c、P、Q是介质中的质点，则下列说法正确的是()图5A.这列波的波速可能是50m/sB.质点a在这段时间内通过的路程一定小于30cmC.质点c在这段时间内通过的路程可能为60cmD若周期T＝0.8s，则在t＋0.8s时刻，质点Q速度最大答案AC解析由题图波形图可知波长λ＝40m，且0.6s＝nT＋eq\f(3,4)T(n＝0,1,2，…)，解得周期T＝eq\f(2.4,4n＋3)s(n＝0,1,2，…)，当n＝0时，T＝0.8s，波速v＝eq\f(λ,T)＝50m/s，选项A正确.由传播方向沿x轴正方向可知质点a在t时刻向上运动，当n＝0时，T＝0.8s，则质点a在0.6s内通过的路程小于30cm，当n＝1,2,3…时，质点a在0.6s内通过的路程大于30cm，选项B错误.若n＝1，则T＝eq\f(12,35)s，波传播到c点所用时间为eq\f(1,4)T,0.6s＝eq\f(7T,4)，则0.6s内质点c振动的时间为eq\f(7,4)T－eq\f(1,4)T＝eq\f(3,2)T，故在这段时间内质点c通过的路程为6A＝60cm，选项C正确.若T＝0.8s，在t＋0.8s时刻，质点Q位于正向最大位移处，速度为零，选项D错误.三、非选择题11.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图6所示.图6(1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点：A.灯丝与单缝和双缝必须平行放置B.干涉条纹与双缝垂直C.干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关D.干涉条纹的间距与光的波长有关以上几点中，你认为正确的是________.(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图7甲所示，该读数为________mm.图7(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图乙所示.则在这种情况下来测量干涉条纹的间距Δx时，测量值________实际值.(填“大于”“小于”或“等于”)答案(1)D(2)0.697(3)大于12.(2015·新课标全国Ⅰ·34(2))甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播，波速均为v＝25cm/s.两列波在t＝0时的波形曲线如图8所示.求：图8(1)t＝0时，介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标；(2)从t＝0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为－16cm的质点的时间.答案(1)x＝(50＋300n)cm(n＝0，±1，±2，±3，…)(2)0.1s解析(1)两列波的振幅均为8cm，故偏离平衡位置位移为16cm的质点应为两列波的波峰相遇处的质点.根据波形图可知，甲、乙的波长分别为λ乙＝60cm，λ甲＝50cm则甲、乙两列波的波峰x坐标分别为x甲＝(50＋k1×50)cm(k1＝0，±1，±2，±3，…)x乙＝(50＋k2×60)cm(k2＝0，±1，±2，±3，…)综上分析，所有波峰和波峰相遇的质点x坐标应为x＝(50＋300n)cm(n＝0，±1，±2，±3，…)(2)偏离平衡位置位移为－16cm对应为两列波的波谷相遇.t＝0时，两列波波谷间的x坐标之差Δx＝(50＋eq\f(2n1＋1,2)×60)－(50＋eq\f(2n2＋1,2)×50)(cm)整理可得Δx＝10(6n1－5n2)＋5(cm)，式中n1、n2均为整数波谷之间最小的距离为Δx′＝5cm两列波相向传播，相对速度为2v＝50cm/s所以出现偏离平衡位置位移为－16cm的最短时间t＝eq\f(Δx′,2v)＝0.1s.13.(2017·安徽江南十校联考)如图9所示，等腰直角三角形ABC为某透明介质的横截面，O为BC边的中点，位于O点处的点光源在透明介质内向各个方向发射光线，其中从AC边上的D点射出的光线平行于BC，从E点射出的光线垂直BC向上.已知BC边长为2L.求：图9(1)该光在介质中发生全反射的临界角θ.(2)DE的长度x.(可能用到sin15°＝eq\f(\r(2－\r(3)),2)或tan15°＝2－eq\r(3))答案(1)45°(2)eq\f(\r(6),3)L解析(1)由几何关系可知，题图中∠ODE＝60°，故光线OD在AC面上的入射角为30°，折射角为45°.根据光的折射定律有n＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)由sinθ＝eq\f(1,n)知θ＝45°(2)由eq\f(lOD,sin45°)＝eq\f(L,sin120°)解得lOD＝eq\f(\r(6),3)L由几何关系可知，光线OE在AC面上的折射角为45°，根据光的折射定律有，OE光线在AC面上的入射角为30°，故题图中∠OEC＝60°，则△ODE为等边三角形得x＝lOD＝eq\f(\r(6),3)L.14.如图10所示，有一玻璃圆柱体，横截面半径为R＝10cm，长为L＝100cm.一点光源在玻璃圆柱体中心轴线上的A点，与玻璃圆柱体左端面距离d＝4cm，点光源向各个方向发射单色光，其中射向玻璃圆柱体、从左端面中央半径为r＝8cm圆面内射入的光线恰好不会从柱体侧面射出.光速为c＝3×108m/s；求：图10(1)玻璃对该单色光的折射率；(2)该单色光通过玻璃圆柱体的最长时间.答案(1)eq\f(3,5)eq\r(5)(2)6×10－9s解析(1)由题意可知，光线AB从圆柱体左端面