2020高考物理 章末质量检测（十四）机械振动 机械波 光 电磁波 相对论（含解析）鲁科版选修3-4

机械振动 机械波 光 电磁波 相对论(时间：50分钟)1.(1)(5分)两列沿绳传播的简谐横波(虚线表示甲波，实线表示乙波)在某时刻的波形图如图1所示，M为绳上x0.2 m处的质点，则下列说法中正确的是_。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错一个扣3分，最低得分为0分)图1A.图示时刻质点M的速度为零B.M点是振动加强点C.甲波的传播速度v1比乙波的传播速度v2大D.由图示时刻开始，再经甲波的周期，质点M将位于波峰E.位于坐标原点的质点与M点的振动方向总是相反的(2)(10分)如图2所示是一个透明的玻璃圆柱体的横截面，其半径R20 cm，AB是过圆心的一条水平直径。从激光源S发出一条与AB平行的细光束，入射到玻璃圆柱体上，光束到顶部的距离h2.68 cm，折射光束恰好过B点，经B点反射后从圆柱体中射出。已知光在真空中的传播速度为c3108 m/s，1.732。图2()求玻璃的折射率；()求此光束从射入圆柱体到射出圆柱体所用的时间(只考虑一次反射)。解析(1)由图可知甲、乙两波在质点M处同时向下振动，故速度不为零，又因为甲、乙两波在同一绳上传播，速度相同，由图可知，两波波长相同，故周期相同，故M点为振动加强点，选项A、C错误，B正确；图示时刻M点正向下运动，再经甲波的周期，M将位于波峰，选项D正确；位于原点的质点与M点相距半个波长，振动方向总是相反的，选项E正确。(2)()光线SC折射后经过B点，光路如图所示，由折射定律有n(2分)由几何关系知2(1分)sin (1分)解得60，30玻璃的折射率为n(1分)()根据对称性知CBBD2Rcos (2分)光在玻璃中传播的速度为v(2分)光束从射入圆柱体到射出圆柱体所用的时间为t4109 s(1分)答案(1)BDE(2)()()4109 s2.(1)(5分)下列说法正确的是_。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)A.偏振光可以是横波，也可以是纵波B.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象C.光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理D.X射线在磁场中能偏转、穿透能力强，可用来进行人体透视E.声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率(2)(10分)如图3所示是在竖直方向上振动并沿水平方向传播的简谐横波，实线是t0时刻的波形图，虚线是t0.2 s 时刻的波形图。图3()若波沿x轴负方向传播，求它传播的速度；()若波沿x轴正方向传播，求它的最大周期；()若波速是25 m/s，求t0时刻P点的运动方向。解析(1)偏振光是横波而不是纵波，选项A错误；光学镜头前的增透膜的厚度为绿光在介质中波长的四分之一，利用的是光的干涉现象，选项B正确；光纤通信和医用纤维式内窥镜利用的是光的全反射原理，选项C正确；X射线穿透力强，可以进行人体透视，由于不带电，在磁场中不会发生偏转，选项D错误；根据多普勒效应，当声源与观察者相对靠近时，观察者接收到的频率大于声源的振动频率，选项E正确。(2)()波沿x轴负方向传播时，传播的距离可能为x(n)(4n3) m(n0，1，2，3，)(2分)传播的速度为v(20n15) m/s(n0，1，2，3，)(1分)()波沿x轴正方向传播，传播的时间与周期关系为t(n)T(n0，1，2，3，)(2分)得T s(n0，1，2，3，)当n0时周期最大，即最大周期为0.8 s(1分)()波在0.2 s内传播的距离xvt5 m，波形图平移了的距离(2分)由题图知波沿x轴正方向传播所以P点在t0时刻沿y轴负方向运动。(2分)答案(1)BCE(2)()(20n15) m/s(n0，1，2，3，)()0.8 s()沿y轴负方向运动3.(1)(5分)一列简谐横波沿直线传播。t0时刻波源O由平衡位置开始振动，在波的传播方向上平衡位置距O点0.9 m处有一质点A，其振动图象如图4所示。下列说法正确的是_。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分)图4A.波源起振方向沿y轴正方向 B.该简谐波波长为4 mC.该简谐波周期为4 sD.该简谐波波速大小为12 m/sE.从振源起振开始，17 s内质点A通过的路程为2.8 m(2)(10分)如图5所示，直角梯形玻璃砖ABCD，其中BCDE 是正方形，A30，BCa。现有一束单色光从AD的中点M平行AB边射入，折射光线恰好过E点。求：图5()该玻璃砖的折射率n；()光线第一次从玻璃砖射出的点到B点的距离。解析(1)波传播过程中，所有质点起振的方向都与波源的起振方向相同，由图知，t3 s时质点A开始振动，振动方向沿y轴正方向，故波源的起振方向沿y轴正方向，选项A正确；由图知，该简谐波的周期t4 s，选项C正确，3 s 内该简谐波传播了0.9 m，即0.9 m，则1.2 m，选项B错误；该简谐波的波速v0.3 m/s，选项D错误；从波源起振开始，17 s内质点A振动了14 s，则质点A通过的路程s4A40.2 m2.8 m，选项E正确。(2)()光线在玻璃砖内的光路图如图所示，由几何关系可知光线在AD面上的折射角为30(2分)折射率n(3分)()在AB界面上，sin Csin 60，入射角为60大于临界角C，故光线发生全反射(3分)设光从BC界面上N点射出，由几何关系可知BNatan 30a(2分)答案(1)ACE(2)()()a4.(1)(5分)如图6所示是水平面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，图中实线为波峰，虚线为波谷。已知两列波的振幅分别为4 cm和3 cm，波速均为v2 m/s，波长均为8 cm，E点是B、D和A、C连线的交点，则B处质点是振动_(选填“加强”或“减弱”)的点，E处质点是振动_(选填“加强”或“减弱”)的点，图示时刻B、D两处两质点的竖直高度差是_ cm。图6(2)(10分)水晶是一种石英结晶体矿物，其折射率范围为1.544 1.553，不良商家常用碳酸聚酯(折射率一般大于1.6)制成假水晶饰品充当真水晶高价来卖。某人在旅游时买到一水晶饰品，其截面为直角三角形，如图7所示。为了检验其真假，他用量角器测量可知C60，B30。他用一束红色激光射向AC面，方向与AC面夹角为30，折射后的光线MN平行于底边BC。根据以上数据，回答下列问题：图7()该饰品是否是真水晶？红色激光束在N点能否发生全反射？如果能，画出由底边BC射出的光线。()如果将绿色激光从M点射向AC面，方向与AC面夹角30，其在AC面的折射角是大于30还是小于30？解析(1)实线交点或虚线交点为振动加强点，实线与虚线的交点为振动减弱点，振幅分别为|A1A2|和|A1A2|，对照题图，A、C两点为振动减弱点，B、D两点为振动加强点，B、D连线上各点振动也加强，形成振动加强的区域，所以E点处质点是振动加强的点。此刻D处质点的位移应是|A1A2|7 cm，B处质点的位移应是7 cm，B、D两处质点的竖直高度差为14 cm。 (2)()光线在AC界面的入射角i60，折射角r30(1分)根据折射定律得n1.6，说明该饰品不是真水晶(2分) 由几何关系知，光线在AB界面的入射角为i60而临界角C的正弦值sin C(1分) sin 60，则光线在AB界面的入射角iC(2分) 所以光线在N点将发生全反射，光路如图(2分) ()因为绿光的频率大于红光的频率，所以该水晶对绿光的折射率大于对红光的折射率，从而可得其在AC面的折射角小于30。(2分) 答案(1)加强加强14(2)()不是()小于305.(1)(5分)图8为“用双缝干涉测光的波长”的实验装置，从左到右依次放置光源、红色滤光片、遮光筒、光屏。下列说法正确的是_。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)图8A.、分别是双缝、单缝B.减小双缝之间的距离，可以增大相邻暗条纹间的距离C.先放上单缝和双缝，调节光源高度使光沿遮光筒轴线照在屏中心D.若双缝的间距为d，与光屏的间距为l，用测微目镜测出6条红色条纹间的距离为a，则该红光的波长E.假若把此装置置于某液体中测量某单色光的波长，测得结果要比在真空中测得该光的波长短(2)(10分)在图9甲中，轻弹簧上端固定，下端系一质量为m0.2 kg的小球，现让小球在竖直方向上做简谐运动，小球从最高点释放时开始计时，小球相对平衡位置的位移y随时间t按正弦规律变化，如图乙所示。取g10 m/s2。图9()写出小球相对平衡位置的位移y的表达式；()求09.2 s内小球的总路程s，并指出t9.2 s时小球的位置。解析(1)光源产生的光经滤光片变成单色光，通过单缝成为线光源，经过双缝获得相干波源，、分别是单缝、双缝，选项A错误；由y知，要增大相邻暗条纹间的距离，可减小双缝之间的距离d或增大双缝到屏的距离l，选项B正确；先不放单缝和双缝，调节光源高度使光沿遮光筒轴线照在屏中心，然后再放单缝和双缝，调节其位置使光屏上出现干涉条纹，选项C错误；相邻两条红色条纹间的距离y，又y，得该红光的波长，选项D正确；假若把此装置置于某种液体中，由于液体的折射率大于1，所以结果将比在真空中测得该光的波长短，选项E正确。(2)()由题图乙可知，周期T0.8 s(1分)振幅A0.1 m(1分)小球相对平衡位置的位移yAcos t即y0.1cos t(m)(3分)()由于n11.5(1分)09.2 s内小球的总路程Ln4A11.540.1 m4.6 m(3分)t9.2 s时小球处于最低点。(1分)答案(1)BDE(2)()y0.1cos t(m)()4.6 m小球处于最低点- 8 -