2020高考物理專題練習(xí)：機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波、光、電磁波、相對(duì)論含答案**專題：機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波、光、電磁波、相對(duì)論**一、選擇題1、我國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)正式測(cè)定：2017年10月19日09時(shí)15分在山西臨汾市襄汾縣（北緯35.95度，東經(jīng)111.54度）發(fā)生3.0級(jí)地震，震源深度5千米。地震波既有橫波，也有縱波，某監(jiān)測(cè)站截獲了一列沿x軸負(fù)方向傳播的地震橫波，在ts與（t＋0.2）s兩個(gè)時(shí)刻x軸上－3km～3km區(qū)間內(nèi)的波形圖分別如圖中實(shí)線和虛線所示，則下列說(shuō)法正確的是。A.x=1.5km處質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的最大距離是2AB.該地震波的最大周期為0.8sC.該地震波最小波速為5km/sD.從波源開(kāi)始振動(dòng)到波源遷移到地面最長(zhǎng)需要經(jīng)過(guò)1s時(shí)間E.從t時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，x＝2km處的質(zhì)點(diǎn)比x＝1.5km處的質(zhì)點(diǎn)先回到平衡【答案】BCE【解析】各振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的最大距離等于振幅；由圖Δt=nT+T/4，Δx=（nλ+1）m，得T=0.8/(4n+1)s（n=0，1，2…），v=（5nλ+5）m/s（n=0，1，2…）；波源不會(huì)遷移；t時(shí)刻，x＝2km處的質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，回到平衡位置用時(shí)四分之一周期，x＝1.5km處的質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，回到平衡位置用時(shí)超過(guò)四分之一周期。2、在科學(xué)研究中，科學(xué)家常將未知現(xiàn)象同已知現(xiàn)象進(jìn)行比較，找出其共同點(diǎn)，進(jìn)一步推測(cè)未知現(xiàn)象的特性和規(guī)律．法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵鲈谘芯慨惙N電荷的吸引力問(wèn)題時(shí)，曾將扭秤的振動(dòng)周期與電荷間距離的關(guān)系類比單擺的振動(dòng)周期與擺球到地心距離的關(guān)系．已知單擺擺長(zhǎng)為l，引力常量為G，地球質(zhì)量為M，擺球到地心的距離為r，則單擺振動(dòng)周期T與距離r的關(guān)系式為()A．T＝2πreq\r(\f(GM,l)) B．T＝2πreq\r(\f(l,GM))C．T＝eq\f(2π,r)eq\r(\f(GM,l)) D．T＝2πl(wèi)eq\r(\f(r,GM))解析：選B．考慮單擺的周期公式與萬(wàn)有引力定律．根據(jù)單擺周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))和GM＝gr2可得T＝2πeq\r(\f(l,\f(GM,r2)))＝2πreq\r(\f(l,GM))，故選項(xiàng)B正確．3、如圖甲所示，在水平面內(nèi)，有三個(gè)質(zhì)點(diǎn)a、b、c分別位于直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，已知ab＝6m，ac＝8m．在t1＝0時(shí)刻a、b同時(shí)開(kāi)始振動(dòng)，振動(dòng)圖象均如圖乙所示，所形成的機(jī)械波在水平面內(nèi)傳播，在t2＝4s時(shí)c點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)，則()A．該機(jī)械波的傳播速度大小為2m/sB．c點(diǎn)的振動(dòng)頻率先是與a點(diǎn)相同，兩列波相遇后c點(diǎn)的振動(dòng)頻率增大C．該列波的波長(zhǎng)是2mD．兩列波相遇后，c點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)解析：選ACD．因?yàn)榻?jīng)過(guò)4s，振動(dòng)由a點(diǎn)傳到c點(diǎn)，則波的傳播速度v＝eq\f(8,4)m/s＝2m/s，選項(xiàng)A正確；c點(diǎn)的振動(dòng)頻率先是與a點(diǎn)相同，兩列波相遇后c點(diǎn)的振動(dòng)頻率仍然是不變的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；該波的波長(zhǎng)為λ＝vT＝2×1m＝2m，選項(xiàng)C正確；因?yàn)閎c－ac＝2m＝λ，故兩列波相遇后，c點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)，選項(xiàng)D正確．4、如圖所示，從點(diǎn)光源S發(fā)出的一細(xì)束白光以一定的角度入射到三棱鏡的表面，經(jīng)過(guò)三棱鏡的折射后發(fā)生色散現(xiàn)象，在光屏的ab間形成一條彩色光帶．下面的說(shuō)法中正確的是()A．a(chǎn)側(cè)是紅色光，b側(cè)紫色光B．在真空中a側(cè)光的波長(zhǎng)小于b側(cè)光的波長(zhǎng)C．三棱鏡對(duì)a側(cè)光的折射率大于對(duì)b側(cè)光的折射率D．在三棱鏡中a側(cè)光的傳播速率大于b側(cè)光的傳播速率解析：選BC．紅光的折射率小，所以偏折角小，故b側(cè)為紅色光，a側(cè)為紫色光，紅色光的波長(zhǎng)比紫色光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，干涉條紋間距也大，在玻璃中的傳播速率也大，B、C正確，A、D錯(cuò)誤．5、下列現(xiàn)象中，屬于光的衍射的是()A．雨后天空出現(xiàn)彩虹B．通過(guò)一個(gè)狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋C．海市蜃樓現(xiàn)象D．日光照射在肥皂膜上出現(xiàn)彩色條紋解析：選B．出現(xiàn)彩虹是大氣對(duì)光的散射造成的；海市蜃樓是光的折射與全反射現(xiàn)象造成的；肥皂膜上的彩色條紋是薄膜干涉的結(jié)果；通過(guò)狹縫觀察日光燈看到彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)B正確．6、理療醫(yī)用“神燈”照射傷口，可使傷口愈合得較好．這里的“神燈”是利用()A．紫外線具有很強(qiáng)的熒光作用B．紫外線具有殺菌消毒作用C．X射線有很強(qiáng)的貫穿力D．紅外線具有顯著的熱效應(yīng)解析：選D．“神燈”又稱紅外線燈，主要是用于促進(jìn)局部血液循環(huán)，它利用的是紅外線的熱效應(yīng)，使人體局部受熱，血液循環(huán)加快，因此選擇D．7、勁度系數(shù)為20N/cm的彈簧振子，它的振動(dòng)圖象如圖所示，在圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻()A．振子所受的彈力大小為0．5N，方向指向x軸的負(fù)方向B．振子的速度方向指向x軸的負(fù)方向C．在0～4s內(nèi)振子做了2次全振動(dòng)D．在0～4s內(nèi)振子通過(guò)的路程為4cm，位移為0解析：選CD．由題圖可知A點(diǎn)在t軸上方，此時(shí)振子位移x＝0．25cm，所以彈力F＝－kx＝－5N，即彈力大小為5N，方向指向x軸負(fù)方向，A錯(cuò)誤；過(guò)A點(diǎn)作圖象的切線，該切線斜率為正值，即振子的速度方向指向x軸的正方向，并且向上做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；在0～4s內(nèi)振子完成兩次全振動(dòng)，C正確；由于t＝0時(shí)刻和t＝4s時(shí)刻振子都在最大位移處，所以在0～4s內(nèi)振子的位移為零，又由于振幅為0．5cm，在0～4s內(nèi)振子通過(guò)的路程為2×4×0．5cm＝4cm，D正確．8、一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t＝0時(shí)刻的波形如圖所示，質(zhì)點(diǎn)P的x坐標(biāo)為3m．已知任意振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)連續(xù)2次經(jīng)過(guò)平衡位置的時(shí)間間隔為0．4s，下列說(shuō)法正確的是()A．波速為4m/sB．波的頻率為1．25HzC．x坐標(biāo)為15m的質(zhì)點(diǎn)在t＝0．6s時(shí)恰好位于波谷D．x坐標(biāo)為22m的質(zhì)點(diǎn)在t＝0．2s時(shí)恰好位于波峰解析：選BD．任意振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)連續(xù)兩次通過(guò)平衡位置的時(shí)間間隔為0．4s，則eq\f(1,2)T＝0．4s，解得T＝0．8s，f＝eq\f(1,T)＝1．25Hz，選項(xiàng)B正確；由題圖知：該波的波長(zhǎng)λ＝4m，波速v＝eq\f(λ,T)＝5m/s，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；畫(huà)出t＝0．6s時(shí)的波形圖如圖所示，因15m＝3λ＋eq\f(3,4)λ，故x坐標(biāo)為15m的質(zhì)點(diǎn)與x＝3m處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況一樣，即在平衡位置向下振動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；畫(huà)出t＝0．2s時(shí)的波形圖如圖所示，因22m＝5λ＋eq\f(1,2)λ，故x＝22m處的質(zhì)點(diǎn)與x＝2m處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況一樣，即在波峰位置，選項(xiàng)D正確．9、打磨某剖面如圖所示的寶石時(shí)，必須將OP、OQ邊與軸線的夾角θ切磨在θ1<θ<θ2的范圍內(nèi)，才能使從MN邊垂直入射的光線，在OP邊和OQ邊都發(fā)生全反射(僅考慮如圖所示的光線第一次射到OP邊并反射到OQ邊后射向MN邊的情況)，則下列判斷正確的是()A．若θ>θ2，光線一定在OP邊發(fā)生全反射B．若θ>θ2，光線會(huì)從OQ邊射出C．若θ<θ1，光線會(huì)從OP邊射出D．若θ<θ1，光線會(huì)在OP邊發(fā)生全反射解析：選D．題圖中，要使光線可在OP邊發(fā)生全反射，圖中光線在OP邊上的入射角大于90°－θ2．從OP邊上反射到OQ邊的光線，入射角大于90°－(180°－3θ1)＝3θ1－90°可使光線在OQ邊上發(fā)生全反射．若θ>θ2，光線不能在OP邊上發(fā)生全反射；若θ<θ1，光線不能在OQ邊上發(fā)生全反射，綜上所述，選項(xiàng)D正確．10、對(duì)如圖所示的圖片、示意圖或?qū)嶒?yàn)裝置圖，下列判斷正確的是()A．甲圖是小孔衍射的圖樣，也被稱為“泊松亮斑”B．乙圖是薄膜干涉的應(yīng)用，用來(lái)檢測(cè)平面的平整程度C．丙圖是雙縫干涉原理圖，若P到S1、S2的路程差是半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍，則P處是亮紋D．丁圖是薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置圖，在附有肥皂膜的鐵絲圈上，出現(xiàn)豎直干涉條紋解析：選BC．題圖甲是小孔衍射的圖樣，但不是“泊松亮斑”，故A錯(cuò)．題圖丁是薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置圖，但其干涉條紋應(yīng)為水平的，故D錯(cuò)．11、下列選項(xiàng)與多普勒效應(yīng)有關(guān)的是()A．科學(xué)家用激光測(cè)量月球與地球間的距離B．醫(yī)生利用超聲波探測(cè)病人血管中血液的流速C．技術(shù)人員用超聲波探測(cè)金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡D．交通警察向車輛發(fā)射超聲波并通過(guò)測(cè)量反射波的頻率確定車輛行進(jìn)的速度解析：選BD．當(dāng)觀察者與測(cè)量對(duì)象無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，不發(fā)生多普勒效應(yīng)，A、C錯(cuò)誤；當(dāng)觀察者與測(cè)量對(duì)象有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)生多普勒效應(yīng)，根據(jù)接收頻率的變化來(lái)測(cè)速，故B、D正確．12、一列簡(jiǎn)諧橫波沿直線傳播，以波源O由平衡位置開(kāi)始振動(dòng)為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)圖象如圖所示．已知O、A的平衡位置相距0．9m．以下判斷正確的是()A．波長(zhǎng)為1．2mB．波源起振方向沿y軸正方向C．波速大小為0．4m/sD．質(zhì)點(diǎn)A的動(dòng)能在t＝4s時(shí)最大解析：選AB．由于以波源開(kāi)始振動(dòng)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，因此波傳到A點(diǎn)需要的時(shí)間由題圖可以看出為3s，已知O、A兩點(diǎn)平衡位置的距離為0．9m，根據(jù)v＝eq\f(x,t)可求得波的傳播速度為0．3m/s，再根據(jù)波長(zhǎng)公式λ＝vT可求得波長(zhǎng)為1．2m，因此選項(xiàng)A正確、C錯(cuò)誤；由于A點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)的方向沿著y軸正方向，因此波源的起振方向也是沿著y軸正方向，故選項(xiàng)B正確；質(zhì)點(diǎn)A在t＝4s時(shí)處在最大位移處，因此動(dòng)能最小，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤．二、非選擇題1、如圖所示是探究單擺共振條件時(shí)得到的圖象，它表示振幅跟驅(qū)動(dòng)力頻率之間的關(guān)系，求：(1)這個(gè)單擺的擺長(zhǎng)是多少；(取g＝10m/s2，π2≈10)(2)如果擺長(zhǎng)變長(zhǎng)一些，畫(huà)出來(lái)的圖象的高峰將向哪個(gè)方向移動(dòng)．解析：(1)從共振曲線知，單擺的固有周期T＝eq\f(1,f固)＝eq\f(1,0.5)s＝2s由T＝2πeq\r(\f(l,g))得l＝eq\f(gT2,4π2)＝1m．(2)若擺長(zhǎng)變長(zhǎng)一些，則由周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))可知，單擺周期增大，固有頻率變小，因此圖象的高峰將向原點(diǎn)方向移動(dòng)．答案：見(jiàn)解析2、一透明柱狀介質(zhì)，如圖所示，其橫截面