备战2020年高考物理一轮复习单元训练金卷第十五单元波与相对论A卷含解析

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1、第十五单元 注意事项:1答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3非选择题的作答:用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交。一、 (本题共12小题,每小题4分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第18题只有一项符合题目要求,第912题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)1如图甲所示

2、,水平的光滑杆上有一弹簧振子,振子以O点为平衡位置,在a、b两点之间做简谐运动,其振动图象如图乙所示,取Ox方向为正方向。由振动图象可以得知()A振子的振动周期等于t1B在t0时刻,振子的位置在a点C在tt1时刻,振子的速度为零D从t1到t2,振子正从O点向b点运动2如图所示,在一根张紧的绳子上挂几个摆,其中A、B的摆长相等。当A摆振动的时候,通过张紧的绳子给B、C、D摆施加驱动力,使其余各摆做受迫振动。观察B、C、D摆的振动发现()AC摆的频率最小 BD摆的周期最大CB摆的摆角最大 DB、C、D的摆角相同3一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖,O点为该玻璃砖截面的圆心,下图能正确描述其光路的是()

3、4如图甲所示,弹簧振子以O点为平衡位置,在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向,振子的位移x随时间t的变化图象如图乙所示,下列说法正确的是()At0.8 s时,振子的速度方向向左Bt0.2 s时,振子在O点右侧6 cm处Ct0.4 s和t1.2 s时,振子的加速度完全相同Dt0.4 s到t0.8 s的时间内,振子的速度逐渐减小5如图所示,参考系B相对于参考系A以速度v沿x轴正向运动,固定在参考系A中的点光源S射出一束单色光,光速为c,则在参考系B中接受到的光的情况是()A光速小于c,频率不变,波长变短B光速小于c,频率变小,波长变长C光速等于c,频率不变,波长不变D光速等于c,频率变小,波

4、长变长6如图所示,半径为R的圆形偏振片P的透振方向为竖直方向,一束横截面半径略小于R的平行自然光正对着偏振片P照射后射到屏上。现以光的传播方向OO为轴将偏振片P旋转90,则在偏振片P旋转的过程中()A屏上出现圆形亮斑,亮度不变B屏上出现圆形亮斑,亮度变暗C屏上出现随偏振片P旋转的亮条纹,且亮度不变D屏上出现随偏振片P旋转的亮条纹,亮度变暗7图甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率n的装置示意图,AO、DO分别表示某次测量时,光线在空气和玻璃中的传播路径。在正确操作后,他利用测出的数据作出了图乙所示的折射角正弦值(sin r)与入射角正弦值(sin i)的关系图象。则下列说法不正确的是()A光

5、由O经D到AB该玻璃砖的折射率n1.5C若由空气进入该玻璃砖中,光的频率变为原来的D若以60角由空气进入该玻璃砖中,光的折射角的正弦值为8一列简谐横波沿x轴正方向传播,t时刻波形图如图中的实线所示,此时波刚好传到P点,t0.6 s时刻的波形如图中的虚线所示,a、b、c、P、Q是介质中的质点,则下列说法错误的是()A这列波的波速可能是50 m/sB质点a在这段时间内通过的路程一定小于30 cmC质点c在这段时间内通过的路程可能为60 cmD若周期T0.8 s,则在t0.8 s时刻,质点Q速度为零9下列说法正确的是()A变化的磁场激发电场,变化的电场激发磁场B电磁波和机械波都能传递能量和信息C红光

6、的频率低于紫光的频率,在真空中红光的传播速度大于紫光的传播速度D若在地球上接收到来自某遥远星球的光波的频率变低,则可判断该星球正在离我们远去E相同的单摆在地球纬度越高的地方,摆动的周期越大10在用单摆测重力加速度实验中,下面说法中正确的是()A如果有两个大小相同的带孔塑料球和带孔铁球可供选择,应选用铁球作摆球B测量单摆周期时,应从摆球经过最高点时开始计时C若细绳的质量不可忽略,实验中测得的重力加速度值较真实值偏大D将全振动次数n误记为(n1),测得的重力加速度值较真实值偏大E在摆长和周期的测量中,摆长的测量对实验误差影响较大11(2018全国III卷)水槽中,与水面接触的两根相同细杆固定在同一

7、个振动片上。振动片做简谐振动时,两根细杆周期性触动水面形成两个波源。两波源发出的波在水面上相遇。在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样。关于两列波重叠区域内水面上振动的质点,下列说法正确的是()A不同质点的振幅都相同B不同质点振动的频率都相同C不同质点振动的相位都相同D不同质点振动的周期都与振动片的周期相同E同一质点处,两列波的相位差不随时间变化12(2018全国I卷)一简谐横波沿x轴正方向传播,在t时刻,该波的波形图如图(a)所示,P、Q是介质中的两个质点。图(b)表示介质中某质点的振动图象。下列说法正确的是()A质点Q的振动图象与图(b)相同B在t0时刻,质点P的速率比质点Q的大C在t0时刻,

8、质点P的加速度的大小比质点Q的大D平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图(b)所示E在t0时刻,质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大二、(本题共5小题,共52分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)13(8分)小明同学设计了一个用刻度尺测半圆形玻璃砖折射率的实验,如图所示,他进行的主要步骤是:A用刻度尺测玻璃砖的直径AB的大小d;B先把白纸固定在木板上,将玻璃砖水平放置在白纸上,用笔描出玻璃砖的边界,将玻璃砖移走,标出玻璃砖的圆心O、直径AB、AB的法线OC;C将玻璃砖

9、放回白纸的原处,长直尺MN紧靠A点并与直径AB垂直放置;D调节激光器,使PO光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心O,并使长直尺MN的左右两侧均出现亮点,记下左侧亮点到A点的距离x1,右侧亮点到A点的距离x2。(1)小明利用实验数据计算此玻璃砖折射率的表达式为n 。(2)关于上述实验,以下说法正确的是 。A在BOC的范围内,改变入射光线PO的入射角,直尺MN上可能只出现一个亮点B左侧亮点到A点的距离x1一定小于右侧亮点到A点的距离x2C左侧亮点到A点的距离x1一定大于右侧亮点到A点的距离x2D要使左侧亮点到A点的距离x1增大,应减小入射角(2)当入射角大于或等于发生全反射的临界角时,直尺MN上只

10、出现一个亮点,故A正确;光从玻璃射入空气,折射角大于入射角,通过几何关系知,x11,说明实验时光由A经过O到D,选项A、B正确;在由空气进入该玻璃砖时,光的频率不变,光的波长变为原来的,选项C错误;以入射角i60由空气进入该玻璃砖时,由折射定律n,其折射角的正弦值为sinrsini,选项D正确。8【答案】B【解析】由题图波形图可知波长40 m,且0.6 snTT(n0,1,2,),解得周期T s(n0,1,2,),当n0时,T0.8 s,波速v50 m/s,选项A正确;由传播方向沿x轴正方向可知质点a在t时刻向上运动,当n0时,T0.8 s,则质点a在0.6 s内通过的路程小于30 cm,当n

11、1,2,3时,质点a在0.6 s内通过的路程大于30 cm,选项B错误;若n1,则T s,波传播到c点所用时间为T,0.6 s,则0.6 s内质点c振动的时间为TTT,故在这段时间内质点c通过的路程为6A60 cm,选项C正确;若T0.8 s,在t0.8 s时刻,质点Q位于正向最大位移处,速度为零,选项D正确。9【答案】ABD【解析】根据麦克斯韦电磁理论,变化的磁场激发电场,变化的电场激发磁场,故A正确;电磁波和机械波都能传递能量和信息,故B正确;红光的频率低于紫光的频率,在真空中红光的传播速度等于紫光的传播速度,都等于光速,故C错误;根据多普勒效应,若在地球上接收到来自某遥远星球的光波的频率

12、变低,则可判断该星球正在离我们远去,故D正确;单摆周期公式为T2,由单摆周期公式可以看出:周期T只与l及g有关,从赤道到北极,g增大,周期变小,故E错误。10【答案】ACD【解析】摆球应选择质量大些、体积小些的铁球,故选项A正确;测量周期时,应从摆球经过最低点时开始计时,故选项B错误;若细绳的质量不可忽略,摆长的测量值偏大,根据gl知重力加速度的测量值比真实值大,故选项C正确;将全振动次数n误记为(n1),则周期的测量值偏小,根据gl知重力加速度的测量值比真实值大,故选项D正确;在摆长和时间的测量中,时间的测量对实验误差影响较大,长度的测量对实验误差影响不大,故选项E错误。11【答案】BDE【

13、解析】两列波叠加形成稳定的干涉现象的条件是两列波的频率相同,任何质点都在按照相同的频率在振动,不同区域的质点振幅和位移不一定相同,各质点振动的频率与波源频率相同,波源振动频率又与振动片的振动频率相同。12【答案】CDE【解析】由图(b)可知,在t时刻,质点正在向y轴负方向振动,而从图(a)可知,质点Q在t正在向y轴正方向运动,故A错误;由t的波形图推知,t0时刻,质点P正位于波谷,速率为零;质点Q正在平衡位置,故在t0时刻,质点P的速率小于质点Q,故B错误;t0时刻,质点P正位于波谷,具有沿y轴正方向最大加速度,质点Q在平衡位置,加速度为零,故C正确;t0时刻,平衡位置在坐标原点处的质点,正处

14、于平衡位置,沿y轴正方向运动,跟(b)图吻合,故D正确;t0时刻,质点P正位于波谷,偏离平衡位置位移最大,质点Q在平衡位置,偏离平衡位置位移为零,故E正确。二、(本题共5小题,共52分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)13【答案】(1) (4分) (2)ABD (4分)【解析】(1)设光线在AB面上的入射角为,折射角为,根据几何关系有:sin,sin,则折射率n。(2)当入射角大于或等于发生全反射的临界角时,直尺MN上只出现一个亮点,故A正确;光从玻璃射入空气,折射

15、角大于入射角,通过几何关系知,x1x2,故B正确,C错误;减小入射角,则折射角减小,x1增大,故D正确。14【解析】(1)由简谐运动的表达式x0.2sin5t(m)可知5 (2分)解得T0.4 s (1分)由图可知2OA2 m,则波传播的速度大小为v m/s5 m/s。 (2分)(2)由于AB之间的距离为(41) m3 m1 (1分)该波传到B点用时t11T0.6 s (1分)则从B开始振动到处于波峰位置需要用时t2(nTT)(n0,1,2,) (2分)故B在波峰的时刻为tt1t2(0.70.4n) s(n0,1,2,) (1分)15【解析】(1)设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1,到

16、P点的水平距离为x2,桅杆高度为h1,P点处水深为h2;激光束在水中与竖直方向的夹角为,由几何关系有, (1分)由折射定律有:sin 53nsin (1分)设桅杆到P点的水平距离为x,则:xx1x2 (1分)联立方程并代入数据得:x7 m (2分)(2)设激光束在水中与竖直方向的夹角为45时,从水面出射的方向与竖直方向夹角为i,由折射定律有:sin insin 45 (1分)设船向左行驶的距离为x,此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1,到P点的水平距离为x2,则:x1x2xx (1分), (1分)联立方程并代入数据得:m。 (2分)16【解析】(1)光路图及相关量如图所示。光束在AB边

17、上折射,由折射定律得 (1分)式中n是棱镜的折射率。由几何关系可知60 (1分)由几何关系和反射定律得B (1分)联立式,并代入i60得n (2分)(2)设改变后的入射角为i,折射角为,由折射定律得n (1分)依题意,光束在BC边上的入射角为全反射的临界角c,且sin c (1分)由几何关系得c30 (1分)由式得入射角的正弦为sin i (2分)17【解析】(1)由题中图象得左侧波:12 m,A10.02 m,T10.8 s,12.5 rad/s (1分)波源振动方程:y左0.02sin t(m) (2分)左侧波经2 s传播到x7 m处,该处的质点从t2 s开始振动;右侧波经3.6 s传播到

18、x7 m处,2.5 s时还没有传播到x7 m处,由左侧波源的振动方程得x7 m处的质点在t2.5 s时的位移:y左0.02sin (t2)(m) cm (2分)则该质点经过的路程为s22 cm cm(4)cm。 (2分)(2)由题中图象得右侧波:24 m,A20.02 m,T21.6 s,2 rad/s (1分)波源振动方程:y右0.02sin t(m) (1分)左侧、右侧的波分别经过4 s、1.6 s传到x12 m处,t10 s时,左侧波在x12 m处的位移:y左0.02sin (104)(m)0 (1分)右侧波在x12 m处的位移:y右0.02sin (101.6)(m)2 cm (2分)根据波的叠加原理可得,此时该处质点的位移为yy左y右2 cm。 (2分)3

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