《2020高考物理單元卷 第14章電磁波 相對論簡介 章末綜合檢測（通用）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020高考物理單元卷 第14章電磁波 相對論簡介 章末綜合檢測（通用）（15頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第14章末綜合檢測 一、選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分．在每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項正確，有的有多個選項正確，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有錯選的得0分) 1．如圖1所示是一種利用光纖溫度傳感器測量溫度的裝置，一束偏振光射入光纖，由于溫度的變化，光纖的長度、芯徑、折射率發(fā)生變化，從而使偏振光的透振方向發(fā)生變化，光接收器接收的光強度就會變化．設(shè)起偏器和檢偏器透振方向相同，關(guān)于這種溫度計的工作原理，正確的說法是 (　　) 圖1 A．到達檢偏器的光的透振方向變化越小，光接收器所接收的光強度就會越小，表示溫度變化越大 B．到達檢偏器的光的透振方向變

2、化越大，光接收器所接收的光強度就會越小，表示溫度變化越大 C．到達檢偏器的光的透振方向變化越小，光接收器所接收的光強度就會越小，表示溫度變化越小 D．到達檢偏器的光的透振方向變化越大，光接收器所接收的光強度就會越小，表示溫度變化越小 答案：B 圖2 2．煤礦中瓦斯爆炸危害極大．某同學(xué)查資料得知含有瓦斯的氣體的折射率大于干凈空氣的折射率，于是，他設(shè)計了一種利用光的干涉監(jiān)測礦井瓦斯的儀器，原理如圖2所示．在雙縫前面放置兩個完全相同的透明容器A、B，容器A與干凈的空氣相通，在容器B中通入礦井中的氣體，觀察屏上的干涉條紋，就能夠監(jiān)測瓦斯?jié)舛龋韵抡f法正確的是 (　　) A．如果屏的正

3、中央仍是亮紋，說明B中的氣體與A中的空氣成分相同，不含瓦斯 B．如果屏的正中央是暗紋，說明B中的氣體與A中的空氣成分不相同，可能含有瓦斯 C．如果屏上干涉條紋不停地移動，說明B中的氣體瓦斯含量不穩(wěn)定 D．只有用單色光照射單縫時，才可能在屏上出現(xiàn)干涉條紋 解析：如果容器A、B中氣體相同，則折射率相同，到屏的中央光程相同，所以為亮紋．如果中央為暗紋，則A、B中折射率一定不同，故B正確；中央為亮紋B中可能含瓦斯，也可能不含，A錯；條紋不停的移動，則B中氣體的折射率在變化即瓦斯含量不穩(wěn)定，C正確；單色光或復(fù)色光都能出現(xiàn)干涉條紋，D錯． 答案：BC 3．關(guān)于電磁波譜，下列說法中正確的是 (

4、　　) A．紅外線比紅光波長長，它的熱作用很強 B．X射線就是倫琴射線 C．陰極射線是一種頻率極高的電磁波 D．紫外線的波長比倫琴射線長，它的顯著作用是熒光作用 解析：本題主要考查了電磁波的產(chǎn)生機制和特性．在電磁波譜中，紅外線的波長比可見光長，而紅光屬于可見光，故選項A正確．陰極射線與電磁波有著本質(zhì)不同，電磁波在電場、磁場中不偏轉(zhuǎn)，而陰極射線在電場、磁場中會偏轉(zhuǎn)，電磁波在真空中的速度是3×108m/s，而陰極射線的速度總是小于3×108m/s，陰極射線的實質(zhì)是高速電子流，故選項C錯誤．X射線就是倫琴射線，是高速電子流射到固體上產(chǎn)生的一種波長很短的電磁波，故B項正確．由于紫外線的顯著作

5、用是熒光作用，而倫琴射線的顯著作用是穿透作用，故選項D正確． 答案：ABD 4．關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法中正確的是 (　　) A．均勻變化的電場在它的周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場 B．電磁波中每一處的電場強度和磁感應(yīng)強度總是互相垂直的，且與波的傳播方向垂直 C．電磁波和機械波一樣依賴于介質(zhì)傳播 D．只要空間中某個區(qū)域有振蕩的電場或磁場，就能產(chǎn)生電磁波 解析：根據(jù)麥克斯韋電磁場理論可知，均勻變化的電場在它的周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，故選項A是錯誤的．因電磁波中每一處的電場強度和磁感應(yīng)強度總是互相垂直的．且與波的傳播方向垂直，所以電磁波是橫波，故選項B是正確的．有振蕩的電場或磁場時，就會由

6、近向遠逐漸傳播，即形成了電磁波，故D正確． 答案：BD 5．(2020年全國卷)一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖如圖3中左圖所示，圖中P、Q兩質(zhì)點的橫坐標(biāo)分別為x＝1.5 m和x＝4.5 m．P點的振動圖象如右圖所示． 圖3 在下列四幅圖中，Q點的振動圖象可能是 (　　) 解析：由圖甲知該波的波長λ＝4 m，而P、Q兩質(zhì)點間間距Δx＝3 m＝λ，則兩質(zhì)點的振動步調(diào)相差T，結(jié)合圖乙知A、D兩項皆錯誤．因波的傳播方向未知，故無法判定Q點的振動狀態(tài)相比于P點是超前還是滯后，B、C皆正確． 圖4 答案：BC 6．(2020年重慶卷)圖4是一個圓柱體棱鏡的截面圖，圖中E、

7、F、G、H將半徑OM分成5等份，虛線EE1、FF1、GG1、HH1平行于半徑ON，ON邊可吸收到達其上的所有光線．已知該棱鏡的折射率n＝，若平行光束垂直入射并覆蓋OM，則光線 (　　) A．不能從圓弧射出　　　B．只能從圓弧射出 C．能從圓弧射出 D．能從圓弧射出 解析：由該棱鏡的折射率為n＝可知其臨界角C滿足：sinC＝＝，可求出GG1左邊的入射光線沒有發(fā)生全反射，其右邊的光線全部發(fā)生全反射，所以光線只能從圓弧射出．故B正確． 答案：B 圖5 7．(2020年四川卷)圖5為一列沿x軸負方向傳播的簡諧橫波，實線為t＝0時刻的波形圖，虛線為t＝0.6 s時的波形圖，波的周

8、期T＞0.6 s，則 (　　) A．波的周期為2.4 s B．在t＝0.9 s時，P點沿y軸正方向運動 C．經(jīng)過0.4 s，P點經(jīng)過的路程為4 m D．在t＝0.5 s時，Q點到達波峰位置 解析：波向x軸負向傳播，T＞0.6 s，由波形圖可知λ＝Δx，用時間t＝0.6 s＝T，T＝0.8 s，A錯．t＝0.9 s＝T＋0.1 s，P點沿y軸負方向運動，經(jīng)0.4 s，P點運動半個周期，經(jīng)過的路程為0.4 m，C錯．t＝0，x＝10 m處質(zhì)點處在波峰，經(jīng)0.5 s，波峰向左傳Δx′＝5 m，故D正確． 答案：D 二、填空與計算題(本題包括10小題，共72分．解答應(yīng)寫出必要的文字說明

9、、方程式和重要演算步驟．只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 圖6 8．(2020年廣東卷)圖6為聲波干涉演示儀的原理圖．兩個U形管A和B套在一起，A管兩側(cè)各有一小孔．聲波從左側(cè)小孔傳入管內(nèi)，被分成兩列頻率________的波．當(dāng)聲波分別通過A、B傳播到右側(cè)小孔時，若兩列波傳播的路程相差半個波長，則此處聲波的振幅______；若傳播的路程相差一個波長，則此處聲波的振幅________． 解析：由同一波源分成的兩列波頻率相同，這符合兩列機械波干涉的條件，當(dāng)兩波的路程差等于半波長的奇數(shù)倍時，振動減弱，當(dāng)路程差等于波長的整數(shù)倍時，振動加強． 答案：相同

10、　減小　增大 9．現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在圖7所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長． 圖7 (1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、________、A. (2)本實驗的步驟有： ①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮； ②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上； ③用米尺測量雙縫到屏的距離； ④用測量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮紋間的距離． 在操作步驟②時還應(yīng)

11、注意________和________． 解析：(1)各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、E、D、B、A. (2)步驟②還應(yīng)注意單縫和雙縫間距5 cm～10 cm，使單縫和雙縫相互平行． 答案：(1)EDB　(2)單縫和雙縫間距5 cm～10 cm和使單縫和雙縫相互平行． 10．某同學(xué)利用焊有細鋼針的音叉(固有頻率f0)、熏有煤油燈煙灰的均勻金屬片和刻度尺來測定重力加速度．他的實驗步驟有： A．將熏有煙灰的金屬片靜止懸掛，調(diào)整音叉的位置，使音叉不振動時，針尖剛好能水平接觸金屬片，如圖8甲所示． B．輕敲音叉，使它振動，同時燒斷懸線，使金屬片自由下落． C．從金屬片上選取針尖劃痕清晰的

12、一段，從某時刻起針尖經(jīng)過平衡位置的點依次為B、C、D、E、F、G、H，測出它們相鄰點之間的距離分別為b1、b2、b3、b4、b5、b6，如圖8乙所示． 圖8 (1)推導(dǎo)計算重力加速度的表達式：__________. (2)金屬片自由下落后(不計針尖與金屬片間的摩擦)，圖丙中三幅圖中，你認為針尖在金屬片上的劃痕正確的是__________． (3)若從懸線燒斷瞬間開始計時，鋼針開始向左振動，且設(shè)向左位移為正，鋼針振幅為A，金屬片下落h時，鋼針對平衡位置的位移y的表達式為y＝__________. 解析：(1)乙圖中相鄰點間的時間間隔是音叉振動周期的一半，用T表示，則有T＝.金屬片自

13、由下落是自由落體運動，所以有 g1＝，g2＝，g3＝ g＝＝(b6＋b5＋b4－b3－b2－b1)f (2)由于金屬片是自由落體運動，速度會越來越大，故選項A、B是不正確的，選項C是符合要求的． (3)因為音叉振動是簡諧運動，故針離開平衡位置的位移變化符合正弦規(guī)律變化，考慮到針的開始運動方向與規(guī)定的方向相同，故有y＝Asin. 答案：(1)g＝(b6＋b5＋b4－b3－b2－b1)f (2)C (3)Asin 11．(2020年江蘇卷)(1)在t＝0時刻，質(zhì)點A開始做簡諧運動，其振動圖象如圖甲所示． 質(zhì)點A振動的周期是________s；t＝8 s時，質(zhì)點A的運動沿y軸的__

14、______方向(填“正”或“負”)；質(zhì)點B在波的傳播方向上與A相距16 m．已知波的傳播速度為2 m/s，在t＝9 s時，質(zhì)點B偏離平衡位置的位移是________ cm. 圖9 (2)圖乙是北京奧運會期間安置在游泳池底部的照相機拍攝的一張照片，相機的鏡頭豎直向上．照片中，水立方運動館的景象呈現(xiàn)在半徑r＝11 cm的圓形范圍內(nèi)，水面上的運動員手到腳的長度l＝10 cm.若已知水的折射率n＝，請根據(jù)運動員的實際身高估算該游泳池的水深h.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 解析：(1)由圖知T＝4 s，因位移圖線的斜率表示速度，且在t＝8 s＝2T時質(zhì)點振動狀態(tài)與t＝0時相同，則由圖可知t＝0時

15、圖線斜率為正，速度沿y軸正向．在t＝9 s時由圖線知質(zhì)點A處于正向最大位移處．再由Δt＝＝8 s＝2T知B的振動狀態(tài)與質(zhì)點A相差兩個周期，所以同一時刻兩質(zhì)點相對平衡位置的位移相同，即也為10 cm. 圖10 (2)設(shè)照片圓形區(qū)域的實際半徑為R，運動員的實際長為L 由折射定律nsinα＝sin90° 幾何關(guān)系sinα＝，＝ 得h＝·r 取L＝2.2 m，解得h＝2.1 m(1.6～2.6 m都算對) 答案：(1)4　正　10　(2)2.1 m(1.6～2.6 m都算對) 12．(2020年江蘇卷)(1)一列沿著x軸正方向傳播的橫波，在t＝0時刻的波形如圖11(甲)所示．圖甲中

16、某質(zhì)點的振動圖象如圖11(乙)所示．質(zhì)點N的振幅是________m，振動周期為________s，圖乙表示質(zhì)點________(從質(zhì)點K、L、M、N中選填)的振動圖象．該波的波速為________m/s. 圖11 (2)慣性系S中有一邊長為l的正方形(如圖12(A)所示)，從相對S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測得該正方形的圖象是________． 圖12 (3)描述簡諧運動特征的公式是x＝________.自由下落的籃球經(jīng)地面反彈后上升又落下．若不考慮空氣阻力及在地面反彈時的能量損失，此運動________(填“是”或“不是”)簡諧運動． 解析：(1)從甲、乙圖可

17、看出波長λ＝2.0 m，周期T＝4 s，振幅A＝0.8 m；乙圖中顯示t＝0時刻該質(zhì)點處于平衡位置向上振動，甲圖波形圖中，波向x軸正方向傳播，則質(zhì)點L正在平衡位置向上振動，波速v＝λ/T＝0.5 m/s； (2)由相對論知識易得運動方向上的邊長變短，垂直運動方向的邊長不變，C圖象正確； (3)簡諧運動的特征公式為x＝Asinωt，其中A是振幅；籃球從自由落體到反彈起來的過程中，回復(fù)力始終為重力，恒定不變，與偏離平衡位置的位移不是成正比的，不符合簡諧運動的規(guī)律． 答案：(1)0.8　4　L　0.5　(2)C　(3)Asinωt　不是 13．(2020年海南卷)(1)設(shè)宇宙射線粒子的能量是

18、其靜止能量的k倍．則粒子運動時的質(zhì)量等于其靜止質(zhì)量的________倍，粒子運動速度是光速的________倍． (2)某實驗室中懸掛著一彈簧振子和一單擺，彈簧振子的彈簧和小球(球中間有孔)都套在固定的光滑豎直桿上．某次有感地震中觀察到靜止的振子開始振動4.0s后，單擺才開始擺動．此次地震中同一震源產(chǎn)生的地震縱波和橫波的波長分別為10 km和5.0 km，頻率為1.0 Hz.假設(shè)該實驗室恰好位于震源的正上方，求震源離實驗室的距離． 解析：(1)以速度v運動時的能量E＝mv2，靜止時的能量為E0＝m0v2，依題意E＝kE0，故m＝km0； 由m＝，解得v＝c. (2)地震縱波傳播速度為：

19、vp＝fλp 地震橫波傳播速度為：vs＝fλs 震源離實驗室距離為s，有：s＝vpt s＝vs(t＋Δt)，解得：s＝＝40 km. 答案：(1)k　　(2)40 km 圖13 14．(2020年山東臨沂)如圖13為一列橫波某時刻的波形圖，已知該波沿＋x方向連續(xù)傳播，傳播速度為2 m/s. (1)求波上質(zhì)點P的振動周期并畫出從該時刻計時開始的振動圖象． 圖14 (2)如圖14所示，在探究共振現(xiàn)象的實驗中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)作用在裝置上MN間的驅(qū)動力的頻率與上述橫波的頻率相同時，MN間五個單擺中D擺恰好發(fā)生共振．現(xiàn)測得D擺擺線長l＝99.6 cm.擺球的直徑d＝0.8 cm，求當(dāng)?shù)?/p>

20、重力加速度g.(結(jié)果取兩位有效數(shù)字) 解析：(1)由圖象可以看出：λ＝4 m. 由T＝可解得：T＝＝s＝2 s. 圖15 由于t＝0時刻P點向上振動，則P點的振動圖象如圖15所示： (2)由T＝2π得：g＝ 又L＝l＋ 聯(lián)立可得： g＝m/s2 ＝9.9 m/s2. 答案：見解析 15．我國受印度洋板塊和太平洋板塊推擠，地震活動比較頻繁，這次汶川地震是我國大陸內(nèi)部地震，屬于淺源地震，其破壞力度較大．地震波分三種：縱波(P波)，速度vP＝9.9 km/s；橫波(S波)，速度vS＝4.5 km/s；面波(L波)，速度vL＝1.4 m/s， 圖16 (1)位于震源上

21、方汶川附近的地震觀測點N處有水平擺A與豎直擺B(如圖16甲)，地震發(fā)生時最先劇烈振動的是哪個擺？ (2)地震觀測臺T記錄到的地震曲線假如如圖16乙所示，則由圖可知a、b、c三種波形各對應(yīng)于哪種地震波？若在曲線圖上測得P波與S波的時間差為5.80 s，則地震觀測臺T距震源Z多遠？ (3)若地震P波沿直線傳播到地震觀測臺T時，地表某標(biāo)志物振動方向沿圖丙中ZT方向，測得某時刻標(biāo)志物的水平分位移x＝24 mm，豎直分位移y＝1.2 mm，由此估算震源深度． 解析：(1)最先振動的是B擺，縱波速度最快，縱波使B擺最先劇烈上下振動． (2)根據(jù)波速大小可推知，a處的波形對應(yīng)的是速度最快的P波(縱波

22、)，b處的波形對應(yīng)的是速度較快的S波(橫波)，c處的波形對應(yīng)的是速度較慢的L波(面波)．設(shè)地震觀測臺T距震源的距離為s，則－＝t，代入數(shù)據(jù)得s＝47.9 km. (3)設(shè)震源深度為h，縱波沿ZT方向傳播，設(shè)縱波傳播的方向與地面的夾角為θ，則tanθ＝，h＝s·sinθ，代入數(shù)據(jù)得h＝2.4 km. 答案：(1)B (2)a－P波　b－S波　c－L波　47.9 km (3)2.4 km 16．(2020年江蘇蘇州調(diào)研)如圖17，一透明球體置于空氣中，球半徑R＝10 cm，折射率n＝.MN是一條通過球心O的直線，單色細光束AB平行于MN射向球體，AB與MN間距為5 cm，CD為出射光線．

23、 圖17 (1)補全光路并求出光從B點傳到C點的時間； (2)求CD與MN所成的角α.(需寫出求解過程) 解析：(1)連接BC，如圖18 圖18 在B點光線的入射角、折射角分別標(biāo)為i、r sini＝5/10＝，所以，i＝45° 由折射率定律：在B點有：n＝　sinr＝1/2 故：r＝30°?。?Rcosr t＝n/c＝2Rncosr/c t＝(/3)×10－9 s (2)由幾何關(guān)系可知∠COP＝15° ∠OCP＝135°　α＝30° 答案：(1)(/3)×10－9 s　(2)30° 17．(2020年山東卷)(1)圖19甲為一簡諧波在t＝0時刻的波形圖，介

24、質(zhì)中的質(zhì)點P做簡諧運動的表達式為y＝Asin5πt，求該波的波速，并畫出t＝0.3 s時的波形圖(至少畫出一個波長)． (2)一束單色光由左側(cè)射入盛有清水的薄壁圓柱形玻璃杯，圖19乙為過軸線的截面圖，調(diào)整入射角α，使光線恰好在水和空氣的界面上發(fā)生全反射．已知水的折射率為，求sinα的值． 圖19 解析：(1)由簡諧運動表達式可知ω＝5πrad/s，t＝0時刻質(zhì)點P向上運動，故波沿x軸正方向傳播．由波形圖讀出波長λ＝4 m. 圖20 T＝① 由波速公式 v＝② 聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)可得 v＝10 m/s③ t＝0.3 s時的波形圖如圖20所示． 圖21 (2)當(dāng)光線在水面發(fā)生全反射時，有 sinC＝④ 當(dāng)光線從左側(cè)射入時，由折射定律 ＝n⑤ 聯(lián)立④⑤式，代入數(shù)據(jù)可得 sinα＝⑥ 答案：(1)10 m/s　波形圖見圖20　(2)