2022版高考物理一轮复习第十五章机械振动与机械波光电磁波与相对论章末综合测试

第十五章机械振动与机械波光电磁波与相对论章末综合测试(十五)(时间：60分钟　分数：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分．在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～10题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1．(2022·上海十三校二次联考)从牛顿到爱因斯坦，物理学理论发生了跨越式发展，下列叙述中与爱因斯坦相对论的观点不符合的是(　　)A．高速运动中的尺子变长B．高速运动中的时钟变慢C．高速运动中的物体质量变大D．光速是自然界中速度的极限解析：A　根据狭义相对论的尺缩效应，在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点，故A错误．根据狭义相对论，运动的钟比静止的钟走得慢，故B正确．根据狭义相对论的基本结论，质量并不是独立的，而是与运动状态相关的，速度越大，质量越大，故C正确．根据相对论可知，光速是自然界中速度的极限，故D正确．2.(多选)如图所示，O1O2是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A、B是关于O1O2轴等距且平行的两束不同单色细光束，从玻璃体右方射出后的光路图如图所示．MN是垂直于O1O2放置的光屏，沿O1O2方向不断左右移动光屏，可在光屏上得到一个光斑P，根据该光路图，下列说法正确的是(　　)A．该玻璃体对A光的折射率比对B光的折射率小B．在真空中，A光的波长比B光的波长长C．在该玻璃体中，A光比B光的速度大D．A光的频率比B光的频率高E．A光从空气进入该玻璃体后，其频率变高解析：ABC　B光的偏折程度比A光大，则B光的折射率大于A光的折射率，说明B光的频率较高，由c＝λf知，A光的波长较长，故A、B正确，D错误；根据v＝，A光的折射率较小，则A光在玻璃体中的速度较大，故C正确；光由一种介质进入另一种介质时频率不变，故E错误．7\n3.(2022·上海杨浦调研)如图所示，把酒精灯放在肥皂液膜前，从薄膜上可看到明暗相间的条纹，能解释这一现象产生原因的是示意图(图中实线、虚线为光照射到薄膜上时，从膜的前后表面分别反射形成的两列波)(　　)解析：C　肥皂液膜上薄下厚，故A、B错误；波峰与波峰、波谷与波谷叠加的点，出现明条纹，波峰与波谷叠加的点，出现暗条纹，故C正确、D错误．4．(2022·北京东城期末)如图1所示，一个有固定转动轴的竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向运动，T形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统．圆盘静止时，让小球做简谐运动，其振动图象如图所示．圆盘匀速转动时，小球做受迫振动．小球振动稳定时，下列说法正确的是(　　)A．小球振动的固有频率是4HzB．小球做受迫振动的周期一定是4sC．圆盘转动周期在4s附近时，小球振幅显著增大D．圆盘转动周期在4s附近时，小球振幅显著减小解析：C　从振动图象可以看出小球的固有周期为4s，故固有频率为0.25Hz，A错；小球在受迫振动时的频率决定手圆盘转动的频率，B错；圆盘转动周期与小球的固有周期相同时，振幅最大，C对D错．5．下列说法正确的是(　　)A．泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象B．在电磁波接收过程中，使声音信号或图象信号从高频电流中还原出来的过程叫调制C．一简谐横波以速度v沿x轴正方向传播，t＝0时传播到坐标原点，此质点的振幅为A，振动角频率为ω，则x轴上横坐标为λ处质点的振动方程为y＝－Asinω(t－)D．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变窄7\nE．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源、观察者间的相对运动没有关系解析：ACE　在电磁波接收过程中，使声音信号或图象信号从高频电流中还原出来的过程叫解调，B错；在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽，D错．6.如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射向一上下表面平行的厚玻璃平面镜的上表面，得到三束反射光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，则(　　)A．光束Ⅰ仍为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光，且三束光一定相互平行B．增大α角且α≤90°，光束Ⅱ、Ⅲ会远离光束ⅠC．在此玻璃中光束Ⅱ的折射率比光束Ⅲ的折射率大D．减小α角且α>0°，光束Ⅲ可能会从上表面消失解析：AC　Ⅰ为直接反射的光，为复色光，Ⅱ、Ⅲ两束光经玻璃的下表面反射和玻璃的上表面折射形成，如图所示，由光路图知光束Ⅱ在玻璃中的偏折程度比光束Ⅲ的偏折程度大，光束Ⅱ的折射率比光束Ⅲ的大，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光，由光路可逆可知，三束光彼此平行，A、C正确；当α＝90°时，反射光与入射光重合，因此当α增大时，Ⅱ、Ⅲ光束靠近光束Ⅰ，B错误；由于光路可逆，因此只要光能从上表面射入，则一定能以原角度从上表面射出，不会发生全反射，D错误．7．一列简谐横波，沿x轴正方向传播，传播速度为10m/s，在t＝0时刻的波形图如图所示，则下列说法正确的是(　　)A．此时x＝1.25m处的质点正在做加速度减小的加速运动B．x＝0.7m处的质点比x＝0.6m处的质点先运动到波峰的位置C．x＝0处的质点再经过0.05s可运动到波峰的位置D．x＝0.3m处的质点再经过0.08s可运动至波峰的位置E．x＝1m处的质点在做简谐运动，其振动方程为y＝0.4sin(10πt)m解析：ACD　波沿x轴正方向传播，由题图可知x＝1.25m处质点振动方向向下，向平衡位置运动，所以加速度减小，速度增大，A正确．x＝0.7m与x＝0.6m两处质点振动方向向下，远离平衡位置，所以x＝0.6m处质点应先运动到波峰的位置，B错误．T＝＝7\ns＝0.2s,0.05s＝，由题图可知x＝0处的质点振动方向向上，经过到达波峰，C正确．x＝0.3m处的质点与x＝2.3m处的质点同时到达波峰，x＝2.3m处的质点经t＝s＝0.08s到达波峰，所以D正确．x＝1m处质点的振动方程为y＝0.4sin(10πt＋π)m，E错误．8.如图所示，一玻璃砖的横截面为正三角形，正三角形的边长为l，AO为三角形的中线．现有a、b两束不同频率的可见细光束垂直于BC边从真空射入该三角形玻璃砖，入射时两束光到O点的距离相等，两束光经玻璃砖折射后相交于中线AO的右侧P处，则以下判断正确的是(　　)A．在真空中，a光的传播速度小于b光的传播速度B．在真空中，a光波长小于b光波长C．a、b两束光在玻璃砖中传播时的频率与在真空中传播时的频率相同D．a光通过玻璃砖的时间小于b光通过玻璃砖的时间E．若a、b两束光从同一介质射入真空中，则a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角解析：BCE　光在真空中的传播速度均为光速c，所以选项A错误；由题意可知，玻璃砖对a光的折射率na大于对b光的折射率nb，所以a光的频率νa大于b光的频率νb，a光在真空中传播时的波长λa＝小于b光在真空中传播的波长λb＝，选项B正确；当光从一种介质进入另一种介质时，光的频率保持不变，选项C正确；a光在玻璃砖中的传播速度大小va＝小于b光在玻璃砖中的传播速度大小vb＝，又因为a、b两束光在该玻璃砖中传播的距离相等，所以ta>tb，选项D错误；当a、b两束光从同一介质射入真空中时，由na>nb，sinC＝可知，a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角，选项E正确．9．(多选)(2022·东北三校联考)一列简谐横波沿x轴正方向传播，已知周期T＝0.2s，t＝0时刻的波形如图所示，波上有P、Q两质点，其纵坐标分别为yP＝2cm，yQ＝－2cm，下列说法中正确的是(　　)A．该波波速为10m/s7\nB．在0.25s内，P点通过的路程为20cmC．P点振动比Q点超前半个周期D．P、Q在振动的过程中，位移的大小总相等E．在相等的时间内，P、Q两质点通过的路程不相等解析：ACD　由v＝＝m/s＝10m/s，可知A正确．从t＝0时刻开始，P点0.05s内通过的路程小于4cm，而0.2s内通过的路程为4×4cm＝16cm，所以0.25s内通过的路程小于20cm，B错误．t＝0时刻P、Q关于平衡位置对称，振动方向相反，结合题图可知P点振动比Q点超前半个周期，C正确．振动相差半个周期的两点总是关于平衡位置对称，位移大小相等，所以D正确．振动相差半个周期的P、Q两点速度总是大小相等，方向相反，所以相等时间内，通过的路程相等，故E错误．10．某横波在介质中沿x轴传播，图甲为t＝0.25s时的波面图，图乙为P点(x＝1.5m处的质点)的振动图象，则下列说法正确的是(　　)A．该波向右传播，波速为2m/sB．质点L与质点N的运动方向总相反C．t＝0.75s时，质点M处于平衡位置，并正在往正方向运动D．t＝1.25s时，质点K向右运动了2m解析：ABC　根据题图可知，周期T＝2s，波长λ＝4m，波速v＝＝2m/s.根据题图乙可知，t＝0.25s时刻，P点正向上运动，再结合题图甲可知，该波向右传播，选项A正确；质点L与质点N相距半个波长，它们的运动方向总相反，选项B正确；t＝0.25s时，质点M从波谷位置向上运动，再经过0.5s＝，即在t＝0.75s时，质点M处于平衡位置，并正在向正方向运动，选项C正确；各质点只在平衡位置上下做简谐运动，并不随波迁移，选项D错误．二、非选择题(本题共3小题，共40分．第11题10分，第12、13题每题各15分．写出规范的解题步骤或文字说明，只有结果不得分)11.如图所示，波源S从平衡位置y＝0处开始竖直向上振动(y轴的正方向)，振动周期为T＝0.01s，产生的简谐波向左、右两个方向传播，波速均为v＝80m/s.经过一段时间后，P、Q7\n两点开始振动，已知SP＝1.2m，SQ＝2.6m，则此波的频率为________Hz，波长为________m，当Q开始振动时，质点P已振动了________个周期．解析：由T＝0.01s，f＝得f＝Hz＝100Hz，λ＝vT＝80×0.01m＝0.8m．波源S起振的方向竖直向上，则波传到P、Q两点时，P、Q的起振方向均竖直向上，因SP＝1.2m＝1λ，SQ＝2.6m＝3λ可见，当Q开始振动时，质点P已振动了1T.答案：100　0.8　112.如图所示为一种透明材料做成的柱状体的横截面，其中AB为半径为R的四分之一圆周，O为圆心，OBCD为边长为R的正方形，一单色光可以从圆弧AB上各点沿半径方向射入，透明材料对该单色光的折射率为n＝，求光在AD界面发生全反射的光线从CD界面上射出的宽度以及从CD界面射出的光线与CD界面的最小夹角．解析：光沿半径方向射入，照射到圆心O点，如图，当sinα＝，即α＝60°时，光恰好在O点发生全反射照射到CD界面上的E点，β＝α＝60°，则θ＝30°(3分)DE＝ODtanθ＝R(3分)α增大时，β增大，θ减小，光不会在CD界面发生全反射，DE段为光线射出的宽度(3分)由折射定律得n＝(3分)当θ最大为30°时，sinγ最大值为，则从CD界面射出的光线与界面的最小夹角为－arcsin(3分)答案：－arcsin13.如图所示，一束截面为圆形(半径R＝1m)的平行紫光垂直射向一半径也为R的玻璃半球的平面，经折射后在屏幕S上形成一个圆形亮区．屏幕S至球心的距离为D＝(＋1)m，不考虑光的干涉和衍射，试问：(1)若玻璃半球对紫光的折射率为n＝7\n，请你求出圆形亮区的半径．(2)若将题干中紫光改为白光，在屏幕S上形成的圆形亮区的边缘是什么颜色？解析：(1)如图，紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕S上的E点，E点到亮区中心G的距离r就是所求最大半径．设紫光临界角为C，由全反射的知识有sinC＝(2分)由几何知识可知：AB＝RsinC＝(2分)OB＝RcosC＝R(1分)BF＝ABtanC＝(1分)GF＝D－(OB＋BF)＝D－(1分)＝(1分)所以有rm＝GE＝AB＝D－nR＝1m．(2分)(2)由于白色光中紫光的折射率最大，临界角最小，故在屏幕S上形成的图形亮区的边缘应是紫光．(5分)答案：(1)1m　(2)紫色7