2019高考物理专项强化测评精练精析专项8振动和波动光及光的本性 9页

‎2019高考物理专项强化测评精练精析专项8振动和波动光及光的本性 振动和波动 光及光的本性 ‎(45分钟 100分)‎ ‎1.(10分)20世纪80年代初，科学家发明了硅太阳能电池．如果在太空设立太阳能卫星电站，可24 h发电，且不受昼夜气候的影响．利用微波—电能转换装置，将电能转换成微波向地面发送，太阳能卫星电站的最正确位置在离地1 ‎100 km的赤道上空，此时微波定向性最好．飞机通过微波区不会发生意外，但微波对飞鸟是致命的．可在地面站附近装上保护网或驱逐音响，不让飞鸟通过．(地球半径R＝6 ‎400 km)‎ ‎(1)太阳能电池将实现哪种转换__________．‎ A．光能—微波 B．光能—内能 C．光能—电能 D．电能—微波 ‎(2)微波是_________．‎ A．超声波 B．次声波 C．电磁波 D．机械波 ‎ (3)飞机外壳对微波的哪种作用，使飞机安全无恙_________．‎ A．反射 B．吸收 ‎ C．干涉 D．衍射 ‎(4)微波对飞鸟是致命的，这是因为微波的_________．‎ A．电离作用 B．穿透作用 C．生物电作用 D．热效应 ‎2.(10分)用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出大头针的位置和圆弧状玻璃砖的轮廓如下图(O为两圆弧圆心；图中已画出经P1、P2点的入射光线).‎ ‎(1)在图上补画出所需的光路图.‎ ‎(2)为了测出玻璃砖的折射率，需要测量入射角i和折射角r，请在图中标出这两个角．‎ ‎(3)用所测物理量计算折射率的公式是n =____________‎ ‎(4)为了保证在弧面CD得到出射光线，实验过程中，光线在弧面AB的入射角应尽量___________(选填“小一些”、“无所谓”或“大一些”)‎ ‎3.(10分)(1)以下说法中正确的选项是 ( )‎ A．X射线穿透物质的本领比γ射线更强 ‎ B．红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变 ‎ C．狭义相对论认为物体的质量与其运动状态有关 D．观察者相对于频率一定的声源运动时，接收到声波的频率可能发生变化 ‎(2)图示实线是简谐横波在t1=0时刻的波形图象，虚线是t2=0.2 s时刻的波形图象，试回答：若波沿x 轴正方向传播，则它的最大周期为____________s；若波的传播速度为‎55 m/s，则波的传播方向是沿x轴的________‎ 方向(填“正”或“负”).‎ ‎(3)一束光由空气射入某种介质中，当入射光线与界面间的夹角为30°时，折射光线与反射光线恰好垂直，这种介质的折射率为___________，已知光在真空中传播的速度为c=3×‎108 m/s，这束光在此介质中传播的速度为__________m/s.‎ ‎4.(12分)(1)如图(1)所示是双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏．用绿光从左边照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹．则：‎ ‎①减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离将__________；‎ ‎②增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离将__________；‎ ‎③将绿光换为红光，干涉条纹间的距离将____________．(填“增大”、“不变”或“减小”)‎ ‎(2)如图(2)甲所示，横波1沿BP方向传播，B质点的振动图象如图(2)乙所示；横波2沿CP方向传播，C质点的振动图象如图(2)丙所示．两列波的波速都为‎20 cm/s.P质点与B质点相距‎40 cm，P质点与C质点相距‎50 cm，两列波在P质点相遇，则P质点振幅为( )‎ A．‎70 cm　　　　　　　B．‎‎50 cm C．‎35 cm D．‎‎10 cm ‎5.(12分)(1)以下说法正确的选项是( )‎ A．简谐运动的周期与振幅无关 B．在简谐运动的回复力表达式F=-kx中，F为振动物体受到的合外力，k为弹簧的劲度系数 C．在波的传播方向上，某个质点的振动速度就是波的传播速度 D．在双缝干涉实验中，如果用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的明暗条纹 ‎(2)如下图，一细光束从某种介质射向真空，该光束中含有频率分别为f1、f2的两种光.介质对这两种光的折射率分别为n1、n2，且n1>n2.则：‎ ‎①两种光在介质中的速度之比v1∶v2=__________‎ ‎②两种光在介质中的波长之比λ1∶λ2=__________‎ ‎③调整光的入射角度，使频率为f1的光在真空中刚好消失，此时频率为f2的光折射角的正弦值为__________.‎ ‎6.(2018·徐州模拟)(14分)(1)以下说法中正确的选项是_________．‎ A．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由光的衍射造成的 B．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的电场周围一定可以产生变化的磁场 C．狭义相对论认为：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的 D．在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，测量单摆周期应该从小球经过最大位移处开始计时，以减小实验误差 ‎(2)如下图，一个半径为R的透明球体放置在水平面上，一束蓝光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出，最后射到水平面上的C点．已知OA＝，该球体对蓝光的折射率为.则它从球面射出时的出射角β＝___________；若换用一束红光同样从A点射向该球体，则它从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比，位置__________(填“偏左”、“偏右”或“不变”)．‎ ‎(3)一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为2 s，t＝0时刻的波形如下图．该列波的波速是_______m/s；质点a平衡位置的坐标xa＝‎2.5 m，再经________s它第一次经过平衡位置向y轴正方向运动．‎ ‎7.(14分)(1)有以下说法：‎ A．在“探究单摆的周期与摆长的关系”实验中，为减小偶然误差，应测出单摆做n次全振动的时间t，利用求出单摆的周期 B．如果质点所受的合外力总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动 C．变化的磁场一定会产生变化的电场 D．图甲振荡电路中的电容器正处于放电状态 E．X射线是比紫外线频率低的电磁波 F．只有波长比障碍物的尺寸小的时候才会发生明显的衍射现象 G．在同种均匀介质中传播的声波，频率越高，波长越短 其中正确的选项是___________.‎ ‎(2)如图乙所示，真空中有一束平行单色光射入厚度为h的玻璃砖，光与玻璃砖上表面的夹角为θ，入射光束左边缘与玻璃砖左端距离为b1，经折射后出射光束左边缘与玻璃砖的左端距离为b2，真空中的光速为c．则 ‎①请在图乙中作出光路图；‎ ‎②求光在玻璃砖中的传播速度v.‎ ‎8.(18分)(1)如图(1)所示为声波干涉演示仪的原理图．两个U形管A和B套在一起，A管两侧各有一小孔．声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率 ‎__________的波．当声波分别通过A、B传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅__________；若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅__________．‎ ‎(2)如图(2)所示是一个透明圆柱的横截面，其半径为R，折射率是，AB是一条直径．今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体．若一条入射光线经折射后恰经过B点，则这条入射光线到AB的距离是多少？‎ 答案解析 ‎1.【解析】(1)太阳能电池实现光能与电能的转换， C对，A、B、D错．‎ ‎(2)微波是某一频率的电磁波，C对，A、B、D错．‎ ‎(3)飞机外壳可以反射微波，使飞机安全，A对，B、C、D错．‎ ‎(4)微波是频率很高的电磁波，在生物体内可引起热效应，由于太阳能卫星电站的功率很大，产生的热量足以将鸟热死，D对，A、B、C错．‎ 答案：(1)C (2)C (3)A (4)D ‎2.【解析】(1)(2)，如下图.‎ ‎(3)确定出入射角和折射角,根据公式 ‎(4)为了保证在弧面CD得到出射光线，避免在CD面上发生全反射，实验过程中，光线在弧面AB的入射角应尽量小一些.‎ 答案：(1)(2)见解析 (3) (4)小一些 ‎3.【解析】(1)选C、D.γ射线穿透本领最强，A错；光由空气进入水中，光速减小，波长变短，B错；由狭义相对论知速度越大，质量越大，C对；由多普勒定律知D对.‎ ‎(2)若波沿x轴正方向传播，经历时间为(n+)T=0.2 s,n=0、1、2、3…，最大周期为0.8 s;波速为‎55 m/s，传播距离为Δx=55×‎0.2 m=‎11 m=，故波沿x轴负方向传播.‎ ‎(3)入射角为60°，折射角为30°，由折射定律光在介质中的速度为m/s.‎ 答案：(1)C、D (2)0.8 负 (3) ‎ ‎4.【解析】(1)由可知，当d减小，Δx将增大；当l增大时，Δx增大；当把绿光换为红光时，λ增大，Δx增大．‎ ‎(2)波1和2的周期均为1 s，它们的波长为：λ1＝λ2＝vT＝‎20 cm.由于BP ‎＝2λ，CP＝2.5λ.t＝0时刻B质点的位移为0且向上振动，经过2.5T波1传播到P质点并引起P质点振动此时其位移为0且振动方向向下；t＝0时刻C质点的位移为0且向下振动，经过2.5T波2刚好传到P质点，P质点的位移为0且振动方向也向下；所以两列波在P质点引起的振动是加强的，P质点振幅为两列波分别引起的振幅之和，为‎70 cm，A正确．‎ 答案：(1)①增大 ②增大 ③增大 (2)A ‎5.【解析】(1)选A、D.简谐运动的周期与振幅的大小无关,A对;在简谐运动的回复力表达式F=-kx中，F为振动物体受到的回复力，k为一常数,不一定是弹簧的劲度系数,B错;在波的传播方向上，某个质点的振动速度与波的传播速度无关,波的传播速度与介质有关,C错;在双缝干涉实验中，如果用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现单缝衍射的图样,为间距不等的明暗条纹,D对.‎ ‎(2)①由n=可知:两种光在介质中的速度之比v1︰v2=n2︰n1；②由v=λf知故两种光在介质中的波长之比λ1∶λ2=；③使频率为f1的光在真空中刚好消失，说明频率为f1的光恰好发生全反射,则有入射角的正弦值而故此时频率为f2的光的折射角的正弦值为 答案：(1)A、D (2)① ② ③‎ ‎6.【解析】(1)选C.水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是薄膜干涉的结果，A错；均匀变化的电场周围产生的磁场是恒定的，B错；根据狭义相对论的光速不变原理知，C正确；为减小实验误差，测量单摆周期应从小球经过平衡位置处开始计时，D错．‎ ‎(2)设∠ABO＝θ，由sinθ＝得θ＝30°，由n＝，得β＝60°.设红光从球面射出时的出射角为β′‎ sinβ＝n蓝sin30°，sinβ′＝n红sin30°‎ 由于n蓝＞n红，故β′＜β ‎，所以红光从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比，位置偏右．‎ ‎(3)因为T＝2 s，λ＝‎4 m，所以＝‎2 m/s ‎＝0.25 s.‎ 答案：(1)C (2)60° 偏右 (3)2 0.25‎ ‎7.【解析】(1)选A、D、G.在“探究单摆的周期与摆长的关系”实验中，应测出单摆做n次全振动的时间t，利用求出单摆的周期,这样可以减小偶然误差,A对;如果质点所受的合外力总是指向平衡位置，且满足F=-kx，质点的运动就是简谐运动，Ｂ错；均匀变化的磁场会产生稳定的电场，Ｃ错；根据磁场方向可判断线圈中电流的方向为自上而下，故电流从电容器的正极流向负极．电容器处于放电状态，Ｄ对；X射线是比紫外线频率高的电磁波，Ｅ错；发生明显衍射现象的条件为：障碍物的尺寸比波长小或相差不大，Ｆ错；在同种均匀介质中传播的声波，波速相同，因此频率越高，波长越短，Ｇ对．‎ ‎(2)①光在玻璃砖中的光路图如下图 ‎②由光的折射定律得又且sin i ‎=cos θ 由以上各式可得 答案：(1)A、D、G (2)见解析 ‎8.【解析】(1)由同一波源分成的两列波频率相同，符合两列机械波干涉的条件．当两列波的路程差等于半波长的奇数倍时，振动减弱；当路程差等于波长的整数倍时，振动加强．‎ ‎(2)设光线P经折射后经过B点，光路如下图．‎ 根据折射定律 在△OBC中， ‎ 可得β＝30°，α＝60°，‎ 所以 答案：(1)相同 减小 增大 (2)‎