1、单元质检十四机械振动和机械波光学电磁波相对论(时间:45分钟满分:100分)一、多项选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的五个选项中,都有三个选项是正确的。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.下列说法正确的是()A.麦克斯韦预言了电磁波的存在,并用实验加以证实B.在高速运动的火箭上的人认为火箭的长度不变C.与平面镜相比,全反射棱镜的反射率高D.单摆在驱动力作用下做受迫振动,其振动周期与单摆的摆长有关E.在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时,可以用干涉法检查平面的平整程度2.关于光现象及其应用,下列说法正确的有()A.雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光
2、的衍射形成的B.光照到不透光小圆盘,在小圆盘背后阴影区出现泊松亮斑,说明光发生了衍射C.光导纤维利用全反射的原理,其内芯的折射率大于外套的折射率D.分别用紫光和绿光为光源用同一装置做单缝衍射实验,前者中央亮纹较宽E.生活中的汽车鸣笛向我们驶来,我们会听到音调变高,这是声波的多普勒效应3.一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形如图所示,已知此时A质点偏离平衡位置的位移为30 cm,B质点刚要开始振动,质点振动的周期T=0.4 s。下列说法正确的是()A.此时质点B将沿y轴负方向运动B.波的传播速度为10 m/sC.质点A的振动方程表达式为y=60sin10t+ cmD.质点A再次回到平衡
3、位置的时刻是t= sE.从质点A开始振动到质点B开始振动经历的时间为 s4.如图所示,均匀介质中有参数完全相同的两个波源S1与S2,相距8 m,同时同方向起振,在介质中产生简谐横波。振动传至两波源连线中垂线上的A点用时t=2 s,已知A点距两波源连线中点O的距离为3 m,从质点A起振开始计时,A点的振动方程为y=10sint(m)。下列说法正确的是()A.振动在介质中传播的速度大小为2.5 m/sB.振动在介质中传播的波长为10 mC.振动在介质中传播的周期为2 sD.两波源之间的连线上有2个振动加强点E.两波源之间的连线上距中点O距离为2.5 m处的质点振幅为05.如图甲为弹簧振子的振动在某
4、介质中传播产生的一列简谐横波在t=0.20 s时刻的波形,P是平衡位置在x=1.0 m处的质点,Q是平衡位置在x=4.0 m处的质点,图乙为质点Q的振动图象。则下列叙述不正确的是()A.该简谐波的传播方向沿轴负方向B.该简谐波在介质中传播的波速为40 m/sC.此时质点P的加速度比质点Q的加速度大D.从t=0.10 s到t=0.25 s内Q点沿x方向移动的距离为6 mE.质点Q做简谐运动的表达式为y=0.10sin t(m)6.(2021河南洛阳高三一模)一列简谐横波沿x轴正方向传播,t时刻波形如图中的实线所示,此时波刚好传到P点,t+0.6 s时刻,这列波刚好传到Q点,波形如图中的虚线所示,
5、a、b、c、P、Q是介质中的质点,则以下说法正确的是()A.这列波的波速为16.7 m/sB.这列波的周期为0.8 sC.t时刻质点a的振动方向沿y轴负方向D.从t时刻开始计时,质点a经 s第一次到达平衡位置E.t+0.5 s时刻质点b、P的位移相同7.(2021河南安阳市高三三模)甲、乙两同学欲研究波的形成和传播规律,取一根轻绳,在绳上标记A、B两点,甲、乙两同学分别用手抓住绳子一端使绳尽量保持水平,然后各自手持绳端上下振动,使绳中出现传播的波,某一时刻形成的波形如图所示,下列说法正确的是()A.乙同学手上下振动的振幅大B.乙同学手上下振动的频率大C.乙同学手开始振动的方向向上D.此时A、B
6、两点的振动方向相同,都向上振动E.两列波相遇后绳子变成水平8.右图为半圆柱体玻璃砖的横截面,OD为直径,一束由a光和b光组成的复色光沿AO方向由真空从OD面射入玻璃,之后分成两束分别从B、C两点射出,其中从B点射出的为a光,从C点射出的为b光。则下列说法正确的是()A.从B点射出玻璃砖的a光的频率较小B.在玻璃砖中,b光的传播速度一定大于a光的传播速度C.a光和b光在玻璃砖中的传播时间相等D.将a光和b光通过相同的双缝干涉装置,b光的干涉条纹间距较小E.若将a光和b光分别放在水面足够大的池塘底部同一位置,则b光照亮的水面区域大二、实验题(本题共2小题,共16分)9.(6分)班里同学组织春游爬山
7、,在山顶发现一棵合抱古树,他们想知道这颗古树的树围。由于未带卷尺,只备有救生绳(质量不计且不可伸长),于是他们利用单摆原理对古树的树围进行粗略测量。他们用救生绳绕树一周,截取长度等于树干周长的一段(已预留出打结部分的长度),然后在这段救生绳的一端系一个小石块。接下来的操作步骤为.将截下的救生绳的另一端固定在一根离地足够高的树枝上;.移动小石块,使伸直的救生绳偏离竖直方向一个小于5的角度,然后由静止释放,使小石块在同一竖直面内摆动;.从小石块经过平衡位置(已经选定参考位置)开始,用手机中的“秒表”软件计时(记为第1次经过平衡位置),至小石块第41次经过平衡位置,测出这一过程所用的总时间为94.2
8、0 s。(1)根据步骤,可得小石块摆动的周期T= s。(2)经百度查得该地区的重力加速度为9.79 m/s2,可估得该古树的树围C= m。(结果保留2位有效数字)(3)若空气阻力的影响可不计,同时小石块摆动的周期T测量结果准确,考虑到该山的海拔较高,则该古树树围的测量值(填“”“nb,故vaa,由于涉条纹间距公式x=,可知xbxa,选项D错误;a光和b光在水中传播时有nanb,由sin C=知,b光的全反射临界角较大,故b光照亮的范围大,选项E正确。9.答案:(1)4.71(2)5.5(3)解析:(1)从小石块经过平衡位置(已经选定参考位置)开始,用手机中的“秒表”软件计时(记为第1次经过平衡
9、位置),至小石块第41次经过平衡位置,共经历n=20个周期,总时间为nT=t,解得T=4.71 s。(2)根据周期公式T=2解得摆长为l=,摆长即为树的周长,则C=l=5.5 m。(3)山顶的海拔较高,所以实际重力加速度较小,所以同纬度的重力加速度偏大,则测量值真实值。10.答案:(1)大于D(2)B(3)解析:(1)三角形中斜边最长,故如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,干涉条纹的间距的测量值偏大,所以最终波长测量值大于实际值。发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐,若要使两者对齐,该同学应旋转测量头,故ABC错误,D正确。(2)要想增加从目镜中观察到的条纹个数,则应减小干涉条
10、纹间距,根据双缝干涉条纹间距公式x=可知,可增大双缝间距离或减小双缝到屏的距离,故B正确,A、C、D错误。(3)根据题意可知单个条纹间距为x=,根据x=可得=。11.答案:(1)(2)H=R解析:(1)从S点射向A点的光线恰能发生全反射时反射光线水平,则根据几何关系得C=60,则sin C=n=。(2)当折射光线恰好通过B点时,根据几何关系有折射角为60 解得sin i=根据正弦定理得H=R。12.答案:(1)2.5 s(2)4.875 s解析:(1)根据波速公式可得T1=1.5 s依题意有f1=f2,解得T2=T1=2.5 s(2)设两列波刚传播到P点所用的时间为t0,则t0=3.0 s第一
11、列波的波谷传到P点再用的时间为t1=(+n1)T1(n1=0,1,2,)第二列波的波谷传到P点再用的时间为t2=(+n2)T2(n2=0,1,2,)当P点的位移为负向最大值时,有(+n1)T1=(+n2)T2得n1=n2+1当n2=0时,n1=1,时间最短t1=1.875 s则t=t0+t1=4.875 s13.答案:(1)(2)t=解析:(1)折射光线在AB面上的入射角为45,则DEAC,由几何关系可知,AO与DE的交点M到A的距离等于到O的距离,如图所示则有OM=R设光线在D点的入射角和折射角分别为i和r,由几何关系可得sin r=因此折射角r=30由折射定律,可得玻璃砖对单色光的折射率为n=。(2)设全反射的临界角为C,则有sin C=sin 45可得C45可知光在AB界面处发生全反射,结合入射角等于反射角的关系及几何关系可知,光恰好到达BC中点,而且到达BC界面处仍然发生全反射。则光在玻璃砖内的路程为s=2(+Rcos r)+R=(2+)R光在玻璃砖内的传播速度为v=则光在玻璃砖中传播的时间t=。
