备战2022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201909111205.doc

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，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()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，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，x1<x2，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(10分)在某光滑水平面上建立xOy直角坐标系，一弹性绳置于y轴正半轴，A、B是绳上的两质点，绳子的一端位于坐标原点O。现让绳子的该端以x0.2sin 5t(m)的规律做简谐运动，形成一列沿y轴正方向传播的横波。某时刻波刚传到A点，波形如图所示已知OA的距离为1.0 m，OB的距离为4.0 m。求：(1)质点振动的周期和波传播的速度的大小；(2)绳上的B点在波峰位置的时刻。15(10分) (2018·全国I卷)如图，一般帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m。距水面4 m的湖底P点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53°（取sin 53°0.8）。已知水的折射率为。(1)求桅杆到P点的水平距离；(2)船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍然照射在桅杆顶端，求船行驶的距离。16(10分)(2018·全国III卷)如图，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，A90°，B30°。一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜，然后垂直于AC边射出。(1)求棱镜的折射率；(2)保持AB边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到BC边上恰好有光线射出。求此时AB边上入射角的正弦。17(14分)如图，在坐标轴x0和x20 m处有两个连续振动的波源，在介质中形成相向传播的两列波，t0时刻两列波刚好传到x2 m和x16 m处，已知两列波的波速均为2.5 m/s。求：(1)从t0到t2.5 s这段时间内，x7 m处质点运动的路程；(2)t10 s时，x12 m处质点的位移。3单元训练金卷·高三·物理(A)卷第十五单元 答 案一、 (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【答案】D【解析】由题图振动图象可知振子的振动周期为2t1，选项A错误；在t0时刻，振子的位移为零，所以振子应该在平衡位置O，选项B错误；在tt1时刻，振子在平衡位置O，该时刻振子速度最大，选项C错误；从t1到t2，振子的位移沿正向在增加，所以振子正从O点向b点运动，选项D正确。2【答案】C【解析】由A摆摆动从而带动其他3个单摆做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，故其他各摆振动周期跟A摆相同，频率也相等，故A、B错误；受迫振动中，当固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象，振幅达到最大，由于B摆的固有频率与A摆的相同，故B摆发生共振，振幅最大，故C正确，D错误。3【答案】A【解析】光从玻璃砖射向空气时，如果入射角大于临界角，则发生全反射；如果入射角小于临界角，则在界面处既有反射光线，又有折射光线，但折射角应大于入射角，选项A正确，C错误；当光从空气射入玻璃砖时，在界面处既有反射光线，又有折射光线，且入射角大于折射角，选项B、D错误。4【答案】A【解析】从t0.8 s时起，再过一段微小时间，振子的位移为负值，因为取向右为正方向，故t0.8 s时，速度方向向左，A正确；由题图乙得振子的位移x12sint cm，故t0.2 s时，x6 cm，故B错误；t0.4 s和t1.2 s时，振子的位移方向相反，加速度方向相反，C错误；t0.4 s到t0.8 s的时间内，振子的位移逐渐变小，故振子逐渐靠近平衡位置，其速度逐渐变大，故D错误。5【答案】D【解析】根据相对论光速不变原理可知，在参考系B中接受到的光的速度等于c，由于B相对A的距离增大，产生多普勒效应，则知在参考系B中接受到的光的频率变小，波长，波长变长，故D正确，A、B、C错误。6【答案】A【解析】圆柱形光束通过偏振片后，屏幕上出现圆形亮斑，偏振片是让特定方向振动的光透过去，只是相对光源的亮度减弱，故屏幕上依然出现圆形亮斑，C、D错误；自然光包含在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，故转动偏振片，透射方向虽然改变，但屏上依然是圆形亮斑，且亮度不变，A正确，B错误。7【答案】C【解析】由折射定律n可知sinrsini图象的斜率的倒数表示折射率，所以n1.5>1，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n1,2,3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【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，折射角大于入射角，通过几何关系知，x1<x2，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 53°nsin (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c'30° (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s2×2 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)