1、第十五章 機械振動與機械波 光 電磁波與相對論章末綜合測試(十五)(時間：60分鐘分數：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題6分在每小題給出的四個選項中，第14題只有一項符合題目要求，第510題有多項符合題目要求全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)1(2017·上海十三校二次聯考)從牛頓到愛因斯坦，物理學理論發生了跨越式發展，下列敘述中與愛因斯坦相對論的觀點不符合的是()a高速運動中的尺子變長b高速運動中的時鐘變慢c高速運動中的物體質量變大d光速是自然界中速度的極限解析：a根據狹義相對論的尺縮效應，在尺子長度方向上運動的尺子比靜止的尺子短，當速度接近光速時，

2、尺子縮成一個點，故a錯誤根據狹義相對論，運動的鐘比靜止的鐘走得慢，故b正確根據狹義相對論的基本結論，質量并不是獨立的，而是與運動狀態相關的，速度越大，質量越大，故c正確根據相對論可知，光速是自然界中速度的極限，故d正確2.(多選)如圖所示，o1o2是半圓柱形玻璃體的對稱面和紙面的交線，a、b是關于o1o2軸等距且平行的兩束不同單色細光束，從玻璃體右方射出后的光路圖如圖所示mn是垂直于o1o2放置的光屏，沿o1o2方向不斷左右移動光屏，可在光屏上得到一個光斑p，根據該光路圖，下列說法正確的是()a該玻璃體對a光的折射率比對b光的折射率小b在真空中，a光的波長比b光的波長長c在該玻璃體中，a光比b

3、光的速度大da光的頻率比b光的頻率高ea光從空氣進入該玻璃體后，其頻率變高解析：abcb光的偏折程度比a光大，則b光的折射率大于a光的折射率，說明b光的頻率較高，由cf知，a光的波長較長，故a、b正確，d錯誤；根據v，a光的折射率較小，則a光在玻璃體中的速度較大，故c正確；光由一種介質進入另一種介質時頻率不變，故e錯誤3.(2017·上海楊浦調研)如圖所示，把酒精燈放在肥皂液膜前，從薄膜上可看到明暗相間的條紋，能解釋這一現象產生原因的是示意圖(圖中實線、虛線為光照射到薄膜上時，從膜的前后表面分別反射形成的兩列波)()解析：c肥皂液膜上薄下厚，故a、b錯誤；波峰與波峰、波谷與波谷疊加的

4、點，出現明條紋，波峰與波谷疊加的點，出現暗條紋，故c正確、d錯誤4(2017·北京東城期末)如圖1所示，一個有固定轉動軸的豎直圓盤轉動時，固定在圓盤上的小圓柱帶動一個t形支架在豎直方向運動，t形支架的下面系著一個由彈簧和小球組成的振動系統圓盤靜止時，讓小球做簡諧運動，其振動圖象如圖所示圓盤勻速轉動時，小球做受迫振動小球振動穩定時，下列說法正確的是()a小球振動的固有頻率是4 hzb小球做受迫振動的周期一定是4 sc圓盤轉動周期在4 s附近時，小球振幅顯著增大d圓盤轉動周期在4 s附近時，小球振幅顯著減小解析：c從振動圖象可以看出小球的固有周期為4 s，故固有頻率為0.25 hz，a錯

5、；小球在受迫振動時的頻率決定手圓盤轉動的頻率，b錯；圓盤轉動周期與小球的固有周期相同時，振幅最大，c對d錯5下列說法正確的是()a泊松亮斑是光的衍射現象，玻璃中的氣泡看起來特別明亮是光的全反射現象b在電磁波接收過程中，使聲音信號或圖象信號從高頻電流中還原出來的過程叫調制c一簡諧橫波以速度v沿x軸正方向傳播，t0時傳播到坐標原點，此質點的振幅為a，振動角頻率為，則x軸上橫坐標為處質點的振動方程為ya sin (t)d在光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光由綠光改為紅光，則干涉條紋間距變窄e真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源、觀察者間的相對運動沒有關系解析：ace在電磁波接收過程中，使

6、聲音信號或圖象信號從高頻電流中還原出來的過程叫解調，b錯；在光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光由綠光改為紅光，則干涉條紋間距變寬，d錯6.如圖所示，一束由兩種色光混合的復色光沿po方向射向一上下表面平行的厚玻璃平面鏡的上表面，得到三束反射光束、，則()a光束仍為復色光，光束、為單色光，且三束光一定相互平行b增大角且90°，光束、會遠離光束c在此玻璃中光束的折射率比光束的折射率大d減小角且>0°，光束可能會從上表面消失解析：ac為直接反射的光，為復色光，、兩束光經玻璃的下表面反射和玻璃的上表面折射形成，如圖所示，由光路圖知光束在玻璃中的偏折程度比光束的偏折程度大，光束的折

7、射率比光束的大，光束、為單色光，由光路可逆可知，三束光彼此平行，a、c正確；當90°時，反射光與入射光重合，因此當增大時，、光束靠近光束，b錯誤；由于光路可逆，因此只要光能從上表面射入，則一定能以原角度從上表面射出，不會發生全反射，d錯誤7一列簡諧橫波，沿x軸正方向傳播，傳播速度為10 m/s，在t0時刻的波形圖如圖所示，則下列說法正確的是()a此時x1.25 m處的質點正在做加速度減小的加速運動bx0.7 m處的質點比x0.6 m處的質點先運動到波峰的位置cx0處的質點再經過0.05 s可運動到波峰的位置dx0.3 m處的質點再經過0.08 s可運動至波峰的位置ex1 m處的質點在

8、做簡諧運動，其振動方程為y0.4sin(10t) m解析：acd波沿x軸正方向傳播，由題圖可知x1.25 m處質點振動方向向下，向平衡位置運動，所以加速度減小，速度增大，a正確x0.7 m與x0.6 m兩處質點振動方向向下，遠離平衡位置，所以x0.6 m處質點應先運動到波峰的位置，b錯誤t s0.2 s,0.05 s，由題圖可知x0處的質點振動方向向上，經過到達波峰，c正確x0.3 m處的質點與x2.3 m處的質點同時到達波峰，x2.3 m處的質點經t s0.08 s到達波峰，所以d正確x1 m處質點的振動方程為y0.4sin(10t) m，e錯誤8.如圖所示，一玻璃磚的橫截面為正三角形，正三

9、角形的邊長為l，ao為三角形的中線現有a、b兩束不同頻率的可見細光束垂直于bc邊從真空射入該三角形玻璃磚，入射時兩束光到o點的距離相等，兩束光經玻璃磚折射后相交于中線ao的右側p處，則以下判斷正確的是()a在真空中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度b在真空中，a光波長小于b光波長ca、b兩束光在玻璃磚中傳播時的頻率與在真空中傳播時的頻率相同da光通過玻璃磚的時間小于b光通過玻璃磚的時間e若a、b兩束光從同一介質射入真空中，則a光發生全反射的臨界角小于b光發生全反射的臨界角解析：bce光在真空中的傳播速度均為光速c，所以選項a錯誤；由題意可知，玻璃磚對a光的折射率na大于對b光的折射率nb，所以

10、a光的頻率a大于b光的頻率b，a光在真空中傳播時的波長a小于b光在真空中傳播的波長b，選項b正確；當光從一種介質進入另一種介質時，光的頻率保持不變，選項c正確；a光在玻璃磚中的傳播速度大小va小于b光在玻璃磚中的傳播速度大小vb，又因為a、b兩束光在該玻璃磚中傳播的距離相等，所以ta>tb，選項d錯誤；當a、b兩束光從同一介質射入真空中時，由na>nb，sin c可知，a光發生全反射的臨界角小于b光發生全反射的臨界角，選項e正確9(多選)(2017·東北三校聯考)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，已知周期t0.2 s，t0時刻的波形如圖所示，波上有p、q兩質點，其縱坐標分別為

11、yp2 cm，yq2 cm，下列說法中正確的是()a該波波速為10 m/sb在0.25 s內，p點通過的路程為20 cmcp點振動比q點超前半個周期dp、q在振動的過程中，位移的大小總相等e在相等的時間內，p、q兩質點通過的路程不相等解析：acd由v m/s10 m/s，可知a正確從t0時刻開始，p點0.05 s內通過的路程小于4 cm，而0.2 s內通過的路程為4×4 cm16 cm，所以0.25 s內通過的路程小于20 cm，b錯誤t0時刻p、q關于平衡位置對稱，振動方向相反，結合題圖可知p點振動比q點超前半個周期，c正確振動相差半個周期的兩點總是關于平衡位置對稱，位移大小相等，

12、所以d正確振動相差半個周期的p、q兩點速度總是大小相等，方向相反，所以相等時間內，通過的路程相等，故e錯誤10某橫波在介質中沿x軸傳播，圖甲為t0.25 s時的波面圖，圖乙為p點(x1.5 m處的質點)的振動圖象，則下列說法正確的是()a該波向右傳播，波速為2 m/sb質點l與質點n的運動方向總相反ct0.75 s時，質點m處于平衡位置，并正在往正方向運動dt1.25 s時，質點k向右運動了2 m解析：abc根據題圖可知，周期t2 s，波長4 m，波速v2 m/s.根據題圖乙可知，t0.25 s時刻，p點正向上運動，再結合題圖甲可知，該波向右傳播，選項a正確；質點l與質點n相距半個波長，它們的

13、運動方向總相反，選項b正確；t0.25 s時，質點m從波谷位置向上運動，再經過0.5 s，即在t0.75 s時，質點m處于平衡位置，并正在向正方向運動，選項c正確；各質點只在平衡位置上下做簡諧運動，并不隨波遷移，選項d錯誤二、非選擇題(本題共3小題，共40分第11題10分，第12、13題每題各15分寫出規范的解題步驟或文字說明，只有結果不得分)11.如圖所示，波源s從平衡位置y0處開始豎直向上振動(y軸的正方向)，振動周期為t0.01 s，產生的簡諧波向左、右兩個方向傳播，波速均為v80 m/s.經過一段時間后，p、q兩點開始振動，已知sp1.2 m，sq2.6 m，則此波的頻率為_ hz，波

14、長為_m，當q開始振動時，質點p已振動了_個周期解析：由t0.01 s，f得f hz100 hz，vt80×0.01 m0.8 m波源s起振的方向豎直向上，則波傳到p、q兩點時，p、q的起振方向均豎直向上，因sp1.2 m1，sq2.6 m3可見，當q開始振動時，質點p已振動了1t.答案：1000.8112.如圖所示為一種透明材料做成的柱狀體的橫截面，其中ab為半徑為r的四分之一圓周，o為圓心，obcd為邊長為r的正方形，一單色光可以從圓弧ab上各點沿半徑方向射入，透明材料對該單色光的折射率為n，求光在ad界面發生全反射的光線從cd界面上射出的寬度以及從cd界面射出的光線與cd界面的

15、最小夾角解析：光沿半徑方向射入，照射到圓心o點，如圖，當sin ，即60°時，光恰好在o點發生全反射照射到cd界面上的e點，60°，則30°(3分)deodtan r(3分)增大時，增大，減小，光不會在cd界面發生全反射，de段為光線射出的寬度(3分)由折射定律得n(3分)當最大為30°時，sin 最大值為，則從cd界面射出的光線與界面的最小夾角為arcsin(3分)答案：arcsin13.如圖所示，一束截面為圓形(半徑r1 m)的平行紫光垂直射向一半徑也為r的玻璃半球的平面，經折射后在屏幕s上形成一個圓形亮區屏幕s至球心的距離為d(1) m，不考慮光的干涉和衍射，試問：(1)若玻璃半球對紫光的折射率為n，請你求出圓形亮區的半徑(2)若將題干中紫光改為白光，在屏幕s上形成的圓形亮區的邊緣是什么顏色？解析：(1)如圖，紫光剛要發生全反射時的臨界光線射在屏幕s上的e點，e點到亮區中心g的距離r就是所求最大半徑設紫光臨界角為c，由全反射的知識有sin c(2分)由幾何知識可知：abrsin c(2分)obrcos cr(1分)bfabtan c(1分)gfd(obbf) d(1分)(1分)所以有rmgeabdnr1 m(2分)(2)由于