2021届高考物理（全国通用）精练 第十四章 机械振动与机械波　光　电磁波与相对论 Word版含答案

这是一份2021届高考物理（全国通用）精练 第十四章 机械振动与机械波　光　电磁波与相对论 Word版含答案，共13页。

考生注意：
1．本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，共4页．
2．答卷前，考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相应位置上．
3．本次考试时间90分钟，满分100分．
4．请在密封线内作答，保持试卷清洁完整．
第Ⅰ卷(选择题，共44分)
一、选择题(本题共11小题，每小题4分，共44分．在每小题给出的四个选项中有多项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分)
1．下列说法中正确的是( )
A．声波是横波
B．机械波可以在真空中传播
C．光的干涉和衍射现象表明了光具有波动性
D．质点做简谐运动，其速度增大，加速度一定减小
E．当驱动力频率等于振动系统的固有频率时，振动系统的振幅最大
2．下列说法正确的是( )
A．摆钟偏快时可缩短摆长进行校准
B．火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
D．要有效的发射电磁波，振荡电路必须采用开放电路且要有足够高的振荡频率
E．光从水中射入玻璃中，发现光线偏向法线，则光在玻璃中传播速度一定小于在水中的传播速度
3．如图1甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，据图乙，下列关于女同学的感受的说法正确的是( )
甲
乙
图1
A．女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高
B．女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高
C．女同学在点C向右运动时，她感觉哨声音调不变
D．女同学在点C向右运动时，她感觉哨声音调变高
E．女同学在点C向左运动时，她感觉哨声音调变低
4．振动周期为T，振幅为A，位于x＝0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐运动，该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播，波速为v，传播过程中无能量损失，一段时间后，该振动传播至某质点p，关于质点p振动的说法正确的是( )
A．振幅一定为A
B．周期一定为T
C．速度的最大值一定为v
D．开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于他离波源的距离
E．若p点与波源距离s＝vT，则质点p的位移与波源的相同
5.彩虹产生的原因是光的色散，如图2所示为太阳光射到空气中小水珠时的部分光路图，其中a、b为两种单色光，以下说法正确的是( )
图2
A．a、b光在水珠中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要长
B．水珠对a光的折射率大于对b光的折射率
C．用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光条纹间距大于b光条纹间距
D．在水珠中a光的传播速度小于b光的传播速度
E．a、b光在同一介质中，以相同的入射角由介质射向空气，若b光能够发生全反射，则a光也一定能够发生全反射
6．如图3所示，为一列简谐横波某时刻的波形图，介质中有P、Q、M三个质点，此时的纵坐标分别为yP＝2m，yQ＝－2cm.下列说法正确的是( )
图3
A．P、Q两质点的速度方向总是相同
B．Q、M两质点的加速度总是相同
C．P、M两质点的速度总是大小相等、方向相反
D．在任何相等时间内，P、M两质点通过的路程总相等
E．P、M两质点相对平衡位置的位移总是大小相等、方向相反
7．一列简谐横波在某介质中沿直线由a点向b点传播，a、b两点的平衡位置相距2.5m，如图4所示，图中实线表示a点的振动图象，图中虚线表示b点的振动图象，则下列说法正确的是( )
图4
A．质点a的振动方程为y＝2sin (10πt＋eq \f(π,6)) cm
B．从0时刻起经过0.40s，质点a、b运动的路程均为16cm
C．在t＝0.45s时质点b又回到平衡位置
D．在0.1～0.15s内，质点b向y轴负方向运动，做加速度逐渐变大的减速运动
E．此波的传播速度可能为1.2m/s
8．如图5所示为两列沿绳传播的(虚线表示甲波，实线表示乙波)简谐横波在某时刻的波形图，M为绳上x＝0.2m处的质点，则下列说法中正确的是( )
图5
A．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，甲波再经eq \f(3,4)周期，质点M将位于波峰
E．位于原点的质点与M点的振动方向总是相反的
9．在透明均匀介质内有一球状空气泡，一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡，A为入射点，之后a、b色光分别从C点、D点射向介质，如图6所示．已知A点的入射角为30°，a色光的偏向角为45°(C点出射光线与A点入射光线的夹角)，CD弧所对的圆心角为3°，则下列结论正确的是( )
图6
A．b色光的偏向角为42°
B．介质对a色光的折射率na＝eq \r(3)
C．在介质中，a光的频率小于b光的频率
D．b色光从介质射向空气的临界角正弦sinC＝eq \f(1,2sin51°)
E．若用a、b两单色光分别通过同一双缝干涉装置，屏上的条纹间距xa＜xb
10．如图7所示，一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气斜射入某介质后的情况，则下列说法正确的是( )
图7
A．在同种介质中a光传播的速度比b光的大
B．a光的光子能量比b光的大
C．从同种介质射入真空发生全反射时，a光的临界角比b光的小
D．a光的波长比b光的大
E．将两束光分别通过同一双缝干涉装置，a光产生的相邻亮条纹间距比b光的大
11．图8甲所示为一列简谐横波在t＝0.2s时的波形图，图乙为该波上A质点的振动图象，则下列判断正确的是( )
图8
A．这列波的波速为2.5m/s
B．这列波沿x轴负向传播
C．质点A在0.2s内通过的路程一定为20cm
D．若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象，则所遇到的波的频率为2.5Hz
E．若该波遇到一障碍物能发生明显的衍射现象，则该障碍物的尺寸一定比40cm小很多
第Ⅱ卷(非选择题，共56分)
二、非选择题(共56分)
12．(8分)在做“用双缝干涉测量光的波长”实验中．(如图9所示)
图9
(1)小勇同学应该在A物体右侧首先放______(填“单缝”或“双缝”)．
(2)经过一系列的调试，得到了亮度较好，但不够清晰的干涉图样，为了得到更加清晰的干涉图样，应该如何调整？______(填“左右”或“上下”)拨动拨杆．
(3)他看到的干涉图样如图10甲，他想把干涉图样及分划板调为竖直方向，你认为应该如何调整？
图10
答：________________________________________________________________________
若他看到的干涉图样如图乙，你认为又应该如何调整？
答：________________________________________________________________________
13．(8分)半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图11所示，O点为圆心，OO′与直径AB垂直．足够大的光屏CD紧靠在玻璃砖的左侧且与AB垂直，一光束沿半径方向与OO′成θ＝30°射向O点，光屏CD区域出现两个光斑，已知玻璃的折射率为eq \r(2).求：
图11
(1)当θ变为多大时，两光斑恰好变为一个；
(2)当光束沿半径方向与OO′成θ＝30°射向O点时，光屏CD区域两个光斑的距离．
14．(9分)一列简谐横波在t＝2.0s时的波形如图12甲所示，图乙是这列波中质点P的振动图象．
图12
(1)求这列波的波速和传播方向；
(2)求0到2.0s时间内，质点P通过的路程．
15．(9分)如图13所示，平静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边P点正上方0.9m的高度处，浮标Q离P点1.2m远，鱼饵灯M在浮标正前方1.8m处的水下，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，已知水的折射率n＝eq \f(4,3)，求：
图13
(1)鱼饵灯离水面的深度；
(2)若鱼饵灯缓慢竖直上浮，当它离水面多深时，鱼饵灯发出的光恰好无法从水面PQ间射出．
16．(10分)一列横波在x轴上传播，a、b是x轴上相距sab＝6m的两质点，t＝0时，b点正好到达最高点，且b点到x轴的距离为4cm，而此时a点恰好经过平衡位置向上运动．已知这列波的频率为25Hz.
(1)求经过时间1s，a点运动的路程；
(2)若a、b在x轴上距离大于一个波长，求该波的波速．
17．(12分)某同学做“测定玻璃的折射率”实验时，用他测得的多组入射角i与折射角r作出sini－sinr的图象，如图14甲所示．
图14
(1)求该玻璃的折射率n.
(2)他再取用该种玻璃制成的直角三棱镜，入射光的方向垂直于斜边，如图乙所示；则角θ在什么范围内，入射光经过两次全反射又从斜边射出？
答案精析
1．CDE
2．BDE
3．ADE
4．ABE
5．BDE
6．CDE 7.ABD
8．BDE
9．ADE 10.ADE
11．BCD
12．(1)单缝 (2)左右
(3)测量头与遮光筒一起逆时针转过一定角度 遮光筒逆时针转过一定角度(测量头不动)
解析 (1)光由透镜汇聚后先通过单缝获得线光源再通过双缝获得两相干光源；(2)左右调节拨杆使双缝和单缝平行；(3)测量头与遮光筒一起逆时针转过一定角度；遮光筒逆时针转过一定角度(测量头不动)．
13．(1)45° (2)(eq \r(3)＋1)R
解析 (1)光屏上的两个光斑恰好变成一个，说明光线恰好在AB面发生全反射，n＝eq \f(1,sinθ)
代入数据可得：θ＝45°
(2)当θ＝30°时，如图所示光线在AB面同时发生反射和折射，反射光线沿半径射出到P点，α＝θ＝30°
可得：AP＝eq \f(R,tanα)＝eq \r(3)R
在AB面发生折射，由n＝eq \f(sinβ,sin30°)
解得：sinβ＝eq \f(\r(2),2) β＝45°
可得：AQ＝R
则两光斑间距离为：PQ＝AP＋AQ＝(eq \r(3)＋1)R.
14．(1)2cm/s 传播方向向右 (2)12cm
解析 (1)由图可知，λ＝8cm，T＝4s，
波速v＝eq \f(λ,T)＝eq \f(8cm,4s)＝2cm/s
由振动图象可知，t＝2.0s时质点P向下振动，由上下坡法可知，该波向右传播．
(2)质点的周期T＝4s,0到2.0s时间内，质点振动eq \f(1,2)个周期，通过的路程为2倍的振幅，所以质点经历的路程：s＝2A＝2×6cm＝12cm.
15．(1)2.4m (2)1.59m
解析 (1)设入射角、折射角分别为i、r，设鱼饵灯离水面的深度为h2
则：sini＝eq \f(s1,\r(s\\al(2,1)＋h\\al(2,1)))，sinr＝eq \f(s2,\r(s\\al(2,2)＋h\\al(2,2)))
根据光的折射定律可知：n＝eq \f(sini,sinr)，得：h2＝2.4m.
(2)当鱼饵灯离水面深度为h3时，水面PQ间恰好无光射出，此时鱼饵灯与浮标的连线和竖直方向夹角恰好为临界角C，则：
sinC＝eq \f(1,n)，sinC＝eq \f(s2,\r(s\\al(2,2)＋h\\al(2,3)))，得：h3≈1.59m.
16．(1)4m (2)见解析
解析 (1)a点一个周期运动的路程s0＝4A＝0.16m
1s内的周期数是n＝eq \f(1,T)＝25
1s内运动的路程s＝ns0＝4m.
(2)若波由a传向b，sab＝(n＋eq \f(3,4))λ
v＝λf＝eq \f(600,4n＋3)m/s (n＝1,2,3…)
若波由b传向a，sab＝(n＋eq \f(1,4))λ
v＝λf＝eq \f(600,4n＋1)m/s (n＝1,2,3…).
17．(1)2 (2)30°＜θ＜60°
解析 (1)由图甲可计算出该玻璃的折射率为
n＝eq \f(sini,sinr)＝eq \f(1,0.5)＝2
(2)光的传播方向如图所示，欲使入射光在左侧直角边发生全反射，须
sinθ＞sinC＝eq \f(1,n)＝eq \f(1,2)
解得：θ＞30°
又当光线行进至右侧直角边时，入射角为90°－θ，欲使入射光在该边发生全反射，须
sin(90°－θ)＞sinC＝eq \f(1,n)＝eq \f(1,2)
解得：θ＜60°
所以θ的范围为：30°＜θ＜60°.