2023年高考物理（考點解讀+命題熱點突破）專題15振動和波動光學(xué)

PAGEPAGE33專題15振動和波動光學(xué)【命題熱點突破一】對振動和波動的考查例1、【2022·全國卷Ⅰ】【物理——選修3-4】(1)某同學(xué)漂浮在海面上，雖然水面波正平穩(wěn)地以1.8m/s的速率向著海灘傳播，但他并不向海灘靠近．該同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個波峰到第10個波峰通過身下的時間間隔為15s．以下說法正確的選項是________．A．水面波是一種機(jī)械波B．該水面波的頻率為6HzC．該水面波的波長為3mD．水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因為波傳播時能量不會傳遞出去E．水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因為波傳播時振動的質(zhì)點并不隨波遷移【變式探究】(2022·高考海南卷)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t＝0時刻的波形如下圖，質(zhì)點P的x坐標(biāo)為3m．任意振動質(zhì)點連續(xù)2次經(jīng)過平衡位置的時間間隔為0.4s．以下說法正確的選項是()A．波速為4m/sB．波的頻率為1.25HzC．x坐標(biāo)為15m的質(zhì)點在t＝0.6s時恰好位于波谷D．x坐標(biāo)為22m的質(zhì)點在t＝0.2s時恰好位于波峰E．當(dāng)質(zhì)點P位于波峰時，x坐標(biāo)為17m的質(zhì)點恰好位于波谷解析：任意振動質(zhì)點連續(xù)兩次通過平衡位置的過程所用時間為半個周期，即eq\f(1,2)T＝0.4s，T＝0.8s，f＝eq\f(1,T)＝1.25Hz，選項B正確；由題圖知：該波的波長λ＝4m，波速v＝eq\f(λ,T)＝5m/s，選項A錯誤；畫出t＝0.6s時的波形圖如下圖，因15m＝3λ＋eq\f(3,4)λ，故x坐標(biāo)為15m的質(zhì)點與x＝3m處的質(zhì)點振動情況一樣，即在平衡位置向下振動，選項C錯誤；畫出t＝0.2s時波形圖如下圖，因22m＝5λ＋eq\f(1,2)λ，故x＝22m處的質(zhì)點與x＝2m處的質(zhì)點振動情況一樣，即在波峰位置，選項D正確；因質(zhì)點P與x＝17m處質(zhì)點的平衡位置間距離Δx＝14m＝3λ＋eq\f(1,2)λ，故兩質(zhì)點振動步調(diào)相反，選項E正確．答案：BDE【變式探究】如圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，圖乙為介質(zhì)中x＝2m處的質(zhì)點P以此時刻為計時起點的振動圖象．以下說法正確的選項是()A．這列波的傳播方向是沿x軸正方向B．這列波的傳播速度是20m/sC．經(jīng)過0.15s，質(zhì)點P沿x軸的正方向傳播了3mD．經(jīng)過0.1s，質(zhì)點Q的運動方向沿y軸正方向E．經(jīng)過0.35s，質(zhì)點Q距平衡位置的距離小于質(zhì)點P距平衡位置的距離答案：ABE【方法技巧】波動圖象和振動圖象的應(yīng)用技巧求解波動圖象與振動圖象綜合類問題可采用“一分、一看、二找〞的方法：(1)分清振動圖象與波動圖象，此問題最簡單，只要看清橫坐標(biāo)即可，橫坐標(biāo)為x那么為波動圖象，橫坐標(biāo)為t那么為振動圖象．(2)看清橫、縱坐標(biāo)的單位，尤其要注意單位前的數(shù)量級．(3)找準(zhǔn)波動圖象對應(yīng)的時刻．(4)找準(zhǔn)振動圖象對應(yīng)的質(zhì)點．【命題熱點突破二】對光的折射與全反射的考查例2、(2022·四川理綜，5，6分)某同學(xué)通過實驗測定半圓形玻璃磚的折射率n.如圖甲所示，O是圓心，MN是法線，AO、BO分別表示某次測量時光線在空氣和玻璃磚中的傳播路徑．該同學(xué)測得多組入射角i和折射角r，作出sini－sinr圖象如圖乙所示，那么()A．光由A經(jīng)O到B，n＝1.5B．光由B經(jīng)O到A，n＝1.5C．光由A經(jīng)O到B，n＝0.67D．光由B經(jīng)O到A，n＝0.67【變式探究】如圖，一個三棱鏡的截面為等腰直角△ABC，∠A為直角．一細(xì)束光線沿此截面所在平面且平行于BC邊的方向射到AB邊上的M點，M、A間距為l.光進(jìn)入棱鏡后直接射到AC邊上，并剛好能發(fā)生全反射．試求：(1)該棱鏡材料的折射率n；(2)光從AB邊到AC邊的傳播時間．(真空中的光速為c)解析：(1)設(shè)光從AB邊射入時，折射角為α，射到AC邊上N點時，入射角為β，光路圖如下圖：根據(jù)折射定律nsinα＝sin45°，光在AC邊上恰好發(fā)生全反射：nsinβ＝1，根據(jù)幾何關(guān)系α＋β＝90°，聯(lián)立解得：n＝eq\f(\r(6),2).答案：(1)eq\f(\r(6),2)(2)eq\f(3\r(2)l,2c)【變式探究】如下圖，將一等腰直角棱鏡截去棱角，使其平行于底面，可制成“道威棱鏡〞，這樣就減小了棱鏡的重量和雜散的內(nèi)部反射．從M點發(fā)出的一束平行于底邊CD的單色光從AC邊射入，玻璃棱鏡的折射率n＝eq\r(2).求：(1)光線進(jìn)入棱鏡時的折射角α；(2)第一次折射后到達(dá)底邊CD的光線能否從CD邊射出，假設(shè)能，求折射角；假設(shè)不能，求從BD邊射出的光線與BD邊的夾角．解析：(1)由幾何關(guān)系知，光線在AC邊射入時的入射角為45°，根據(jù)折射定律有：sin45°＝nsinα解得：α＝30°.(2)設(shè)光線在棱鏡中發(fā)生全反射的臨界角為C，有：sinC＝eq\f(1,n)解得：C＝45°.答案：(1)30°(2)不能夾角為45°【方法技巧】光的折射和全反射題型的分析思路(1)確定要研究的光線，有時需根據(jù)題意，分析、尋找臨界光線、邊界光線為研究對象.(2)找入射點，確認(rèn)界面，并畫出法線.(3)明確兩介質(zhì)折射率的大小關(guān)系.①假設(shè)光疏→光密：定有反射、折射光線.②假設(shè)光密→光疏：如果入射角大于或等于臨界角，一定會發(fā)生全反射.(4)根據(jù)反射定律、折射定律列出關(guān)系式，結(jié)合幾何關(guān)系，具體求解.【命題熱點突破三】對光的波動性的考查例3、(2022·天津理綜，2，6分)如下圖是a、b兩光分別經(jīng)過同一雙縫干預(yù)裝置后在屏上形成的干預(yù)圖樣，那么()A．在同種均勻介質(zhì)中，a光的傳播速度比b光的大B．從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時a光臨界角大C．照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應(yīng)時，a光的飽和電流大D．假設(shè)兩光均由氫原子能級躍遷產(chǎn)生，產(chǎn)生a光的能級能量差大【變式探究】如下圖，兩束單色光a、b從水下射向A點后，光線經(jīng)折射合成一束光c，那么以下說法中正確的選項是()A．用同一雙縫干預(yù)實驗裝置分別以a、b光做實驗，a光的干預(yù)條紋間距大于b光的干預(yù)條紋間距B．用a、b光分別做單縫衍射實驗時，它們的衍射條紋寬度都是均勻的C．在水中a光的速度比b光的速度小D．a(chǎn)光在水中的臨界角大于b光在水中的臨界角E．a(chǎn)光的頻率小于b光的頻率解析：由題圖可判斷a光的折射率小、頻率小、波長長，因此同一裝置下的干預(yù)條紋間距大，故A、E正確．衍射條紋都是不均勻的，故B錯誤．由v＝eq\f(c,n)知，a光在水中的傳播速度大，故C錯誤．由sinC＝eq\f(1,n)知，a光在水中的臨界角大，故D正確．答案：ABE【變式探究】以下說法中正確的選項是()A．對于同一障礙物，波長越長的光越容易繞過去B．白光通過三棱鏡在屏上出現(xiàn)彩色條紋是光的一種干預(yù)現(xiàn)象C．紅光由空氣進(jìn)入水中，波長變長、顏色不變D．用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的干預(yù)E．不管光源與觀察者是否存在相對運動，觀察者觀察到的光速是不變的解析：對于同一障礙物，它的尺寸d不變，波長λ越長的光越容易滿足d≤λ，會產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，越容易繞過障礙物，所以A項正確．白光通過三棱鏡出現(xiàn)彩色條紋是光的色散現(xiàn)象，B項錯誤．波的頻率由波源決定，波速由介質(zhì)決定，所以紅光從空氣進(jìn)入水中，頻率f不變，波速v變小，由v＝λf得，波長λ變小，所以C項錯誤．檢查平面的平整度是利用了光的干預(yù)，所以D項正確．由光速不變原理知，E項正確．答案：ADE【命題熱點突破四】光學(xué)實驗例4、【2022·北京·21〔1〕】10．“測定玻璃的折射率〞的實驗中，在白紙上放好玻璃磚，和分別是玻璃磚與空氣的兩個界面，如圖1所示，在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針和，用“+〞表示大頭針的位置，然后在另一側(cè)透過玻璃磚觀察，并依次插上大頭針和，在插和時，應(yīng)使〔選填選項前的字母〕A、只擋住的像B、只擋住的像C、同時擋住、的像10．【答案】C【變式探究】(1)幾位同學(xué)做“用插針法測定玻璃折射率〞實驗，圖示直線aa′、bb′表示在白紙上畫出的玻璃磚的兩個界面．幾位同學(xué)進(jìn)行了如下操作：A．甲同學(xué)選定的玻璃磚兩個光學(xué)面aa′與bb′不平行，其他操作正確B．乙同學(xué)在白紙上正確畫出平行玻璃磚的兩個界面aa′和bb′后，將玻璃磚向aa′方向平移了少許，其他操作正確C．丙同學(xué)在白紙上畫aa′、bb′兩界面時，其間距比平行玻璃磚兩光學(xué)面的間距稍微大些，其他操作正確上述幾位同學(xué)的操作，對玻璃折射率的測定結(jié)果沒有影響的是________(填寫選項前的字母)．(2)在用插針法測玻璃磚折射率的實驗中，已確定好入射方向AO，插了兩枚大頭針P1和P2，如下圖(①②③是三條直線)．在以后的操作說法中你認(rèn)為正確的選項是________．A．在bb′側(cè)調(diào)整觀察視線，另兩枚大頭針P3和P4可能插在③線上B．保持O點不動，減小入射角，在bb′側(cè)調(diào)整觀察視線，另兩枚大頭針P3和P4可能插在①線上C．保持O點不動，增大入射角，在bb′側(cè)調(diào)整觀察視線，看不清P1和P2的像，這可能是光在bb′側(cè)面發(fā)生全反射答案：(1)AB(2)B【失分防范】(1)測光的波長實驗的失分點：①實驗裝置各局部的順序不明；②測量的干預(yù)條紋的條數(shù)錯誤．(2)測玻璃的折射率的失分點：①不能正確確定折射光線和折射角；②不能利用幾何知識正確表示入射角與折射角的正弦值．可以從以下幾點防范：(1)對測光的波長實驗①明確各局部裝置的安裝順序：光源→濾光片→單縫→雙縫→遮光筒→光屏→測量頭；②開始時，分劃線在第1條亮紋的中心，后在第N條亮紋的中心，那么移過的亮紋條數(shù)為N－1.(2)對測玻璃的折射率實驗①先確定界面、光的入射點、出射點，然后確定第一次的折射光線和折射角；②準(zhǔn)確畫出光路圖和輔助線，然后利用數(shù)學(xué)知識計算折射率．【高考真題】1．【2022·北京卷】如圖1-所示，彈簧振子在M、N之間做簡諧運動．以平衡位置O為原點，建立Ox軸．向右為x軸正方向．假設(shè)振子位于N點時開始計時，那么其振動圖像為()圖1-圖1-【答案】A【解析】彈簧振子的初始位置N點位于x軸的正向位移處．選項A正確，選項B、C、D不正確．2．【2022·全國卷Ⅰ】【物理——選修3-4】(1)某同學(xué)漂浮在海面上，雖然水面波正平穩(wěn)地以1.8m/s的速率向著海灘傳播，但他并不向海灘靠近．該同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個波峰到第10個波峰通過身下的時間間隔為15s．以下說法正確的選項是________．A．水面波是一種機(jī)械波B．該水面波的頻率為6HzC．該水面波的波長為3mD．水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因為波傳播時能量不會傳遞出去E．水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因為波傳播時振動的質(zhì)點并不隨波遷移〔1〕【答案】ACE【解析】水面波是一種機(jī)械波，故A正確；該同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個波峰到第10個波峰通過身上的時間間隔為15s，所以周期T＝eq\f(t,n)＝eq\f(15,9)s＝eq\f(5,3)s，該水面波的頻率f＝0.6Hz，故B錯誤；該水面波的波長λ＝vT＝3m，故C正確；水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，只能說是因為波傳播時振動的質(zhì)點并不隨波遷移，不能說是因為波傳播時能量不會傳遞出去，波的傳播過程也是能量傳遞的過程，故D錯誤，E正確．3．【2022·全國卷Ⅱ】【物理——選修3-4】(2)一列簡諧橫波在介質(zhì)中沿x軸正向傳播，波長不小于10cm.O和A是介質(zhì)中平衡位置分別位于x＝0和x＝5cm處的兩個質(zhì)點．t＝0時開始觀測，此時質(zhì)點O的位移為y＝4cm，質(zhì)點A處于波峰位置；t＝eq\f(1,3)s時，質(zhì)點O第一次回到平衡位置，t＝1s時，質(zhì)點A第一次回到平衡位置．求：(i)簡諧波的周期、波速和波長；(ii)質(zhì)點O的位移隨時間變化的關(guān)系式．【答案】(i)4s7.5cm/s30cm(ii)設(shè)質(zhì)點O的位移隨時間變化的關(guān)系為y＝Acoseq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2πt,T)＋φ0))④將①式及題給條件代入上式得eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(4＝Acosφ0,0＝Acos\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,6)＋φ0))))⑤解得φ0＝eq\f(π,3)，A＝8cm⑥質(zhì)點O的位移隨時間變化的關(guān)系式為y＝0.08coseq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(πt,2)＋\f(π,3)))(國際單位制)或y＝0.08sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(πt,2)＋\f(5π,6)))(國際單位制)．4．【2022·全國卷Ⅲ】【物理——選修3-4】(1)由波源S形成的簡諧橫波在均勻介質(zhì)中向左、右傳播．波源振動的頻率為20Hz，波速為16m/s.介質(zhì)中P、Q兩質(zhì)點位于波源S的兩側(cè)，且P、Q和S的平衡位置在一條直線上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之間的距離分別為15.8m、14.6m．P、Q開始振動后，以下判斷正確的選項是________．A．P、Q兩質(zhì)點運動的方向始終相同B．P、Q兩質(zhì)點運動的方向始終相反C．當(dāng)S恰好通過平衡位置時，P、Q兩點也正好通過平衡位置D．當(dāng)S恰好通過平衡位置向上運動時，P在波峰E．當(dāng)S恰好通過平衡位置向下運動時，Q在波峰【答案】BDE【解析】波長λ＝vT＝eq\f(v,f)＝0.8m，SQ＝14.6m＝18eq\f(1,4)λ，當(dāng)S處于平衡位置向上振動時，Q應(yīng)處于波谷；SP＝15.8m＝19eq\f(3,4)λ，當(dāng)S處于平衡位置向上振動時，P應(yīng)處于波峰；可見P、Q兩質(zhì)點運動的方向應(yīng)始終相反，A、C錯誤，B、D、E正確．5．【2022·北京卷】以下說法正確的選項是()A．電磁波在真空中以光速c傳播B．在空氣中傳播的聲波是橫波C．聲波只能在空氣中傳播D．光需要介質(zhì)才能傳播6．【2022·天津卷】在均勻介質(zhì)中坐標(biāo)原點O處有一波源做簡諧運動，其表達(dá)式為y＝5sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)t))，它在介質(zhì)中形成的簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某時刻波剛好傳播到x＝12m處，波形圖像如圖1-所示，那么()圖1-A．此后再經(jīng)6s該波傳播到x＝24m處B．M點在此后第3s末的振動方向沿y軸正方向C．波源開始振動時的運動方向沿y軸負(fù)方向D．此后M點第一次到達(dá)y＝－3m處所需時間是2s7．【2022·四川卷】簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，P、Q是傳播方向上相距10m的兩質(zhì)點，波先傳到P，當(dāng)波傳到Q時開始計時，P、Q兩質(zhì)點的振動圖像如圖1-所示．那么()圖1-A．質(zhì)點Q開始振動的方向沿y軸正方向B．該波從P傳到Q的時間可能為7sC．該波的傳播速度可能為2m/sD．該波的波長可能為6m【答案】AD【解析】讀圖可知，質(zhì)點P的振動圖像為虛線，質(zhì)點Q的振動圖像為實線．從0時刻開始，質(zhì)點Q的起振方向沿y軸正方向，A選項正確．由題可知，簡諧橫波的傳播方向從P到Q，由圖可知，周期T＝6s，質(zhì)點Q的振動圖像向左平移4s后與P點的振動圖像重合，意味著Q比P的振動滯后了4s，即P傳到Q的時間Δt可能為4s，同時由周期性可知，從P傳到Q的時間Δt為(4＋nT)s，n＝0，1，2，…，即Δt＝4s，10s，16s，…，所以B選項錯誤．由v＝eq\f(Δx,Δt)，考慮到簡諧波的周期性，當(dāng)Δt＝4s，10s，16s，…時，速度v可能為2.5m/s，1m/s，0.625m/s，…，C選項錯誤．同理，考慮周期性，由λ＝vT可得，波長可能為15m，6m，3.75m，…，D選項正確．【2022·江蘇·12B〔2〕】2．用2×106Hz的超聲波檢查膽結(jié)石，該超聲波在結(jié)石和膽汁中的波速分別為2250m/s和1500m/s，那么該超聲波在結(jié)石中的波長時膽汁中的______倍。用超聲波檢查膽結(jié)石是因為超聲波的波長短，遇到結(jié)石時_______〔選填“容易〞或者“不容易〞〕發(fā)生衍射。2．【答案】1.5不容易【考點】波的衍射【2022·上?！?7】3．質(zhì)點運動的位移x與時間t的關(guān)系如下圖，其中做機(jī)械振動的是3．【答案】ABC【解析】機(jī)械振動是指物體在某一平衡位置附近做來回往復(fù)運動，質(zhì)點運動的位移x與時間t的關(guān)系如下圖中，故A、B、C正確，D錯誤?！究键c定位】機(jī)械運動【2022·天津·3】4．圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，a、b兩質(zhì)點的橫坐標(biāo)分別為和，圖乙為質(zhì)點b從該時刻開始計時的振動圖象，以下說法正確的選項是A．該波沿+x方向傳播，波速為1m/sB．質(zhì)點a經(jīng)過4s振動的路程為4mC．此時刻質(zhì)點a的速度沿+y方向D．質(zhì)點a在t=2s時速度為零4．【答案】D【解析】根據(jù)b點在該時刻向上運動可以確定波沿-x傳播，A錯。由乙圖可知周期為8秒，4秒內(nèi)a質(zhì)點振動的路程為1m，B錯。波沿-x傳播可以判定a沿-y方向運動，C錯。經(jīng)過2秒質(zhì)點振動四分之一周期，a質(zhì)點剛好運動到最大位移處速度為零，D正確?！?022·上海·2】5．如圖，P為橋墩，A為靠近橋墩浮出水面的葉片，波源S連續(xù)振動，形成水波，此時葉片A靜止不動。為使水波能帶動葉片振動，可用的方法是A．提高波源頻率B．降低波源頻率C．增加波源距橋墩的距離D．減小波源距橋墩的距離5．【答案】B【考點定位】波的衍射【2022·山東·38〔1〕】6．如圖，輕彈簧上端固定，下端連接一小物塊，物塊沿豎直方向做簡諧運動。以豎直向上為正方向，物塊簡諧運動的表達(dá)式為y=0.1sin(2.5πt)m。t=0時刻，一小球從距物塊h高處自由落下；t=0.6s時，小球恰好與物塊處于同一高度。取重力加速度的大小為g=10m/s2.以下判斷正確的選項是______〔雙選，填正確答案標(biāo)號〕a．h=1.7mb．簡諧運動的周期是0.8sc．0.6s內(nèi)物塊運動的路程是0.2md．t=0.4s時，物塊與小球運動方向相反6．【答案】ab【考點定位】簡諧振動；自由落體運動.【2022·上海·15】7．一簡諧橫波沿水平繩向右傳播，波速為v，周期為T，振幅為A。繩上兩質(zhì)點M、N的平衡位置相距四分之三波長，N位于M右方。設(shè)向上為正，在t=0時刻M位移為，且向上運動；經(jīng)時間t〔〕，M位移仍為，但向下運動，那么A．在t時刻，N恰好在波谷位置B．在t時刻，N位移為負(fù)，速度向上C．在t時刻，N位移為負(fù)，速度向下D．在2t時刻，N位移為，速度向下7．【答案】C【解析】因為波向右傳播，當(dāng)t/2時M在波峰位置時，N點在平衡位置且向下振動，當(dāng)M點由波峰向平衡位置運動過程中，N點就由平衡位置向波谷運動，所以經(jīng)過時間t，M點的位置是+A/2時，N點在平衡位置下方，向下運動，還沒有到達(dá)波谷，故A、B錯誤，C正確；M點經(jīng)過t/2時間從+A/2運動到波峰，所以從+A/2運動到平衡位置的時間小于t/2，所以，M點從平衡位置向下運動，到返回平衡位位置向上運動過程中，N點就從波谷向波峰運動，經(jīng)過2t后，M點在平衡位置的下方，所以N點速度方向向上，所以D錯誤。【考點定位】波的傳播【2022·北京·15】8．周期為2.0s的簡諧橫波沿x軸傳播，該波在某時刻的圖像如下圖，此時質(zhì)點P沿y軸負(fù)方向運動，那么該波〔〕A．沿x軸正方向傳播，波速v=20m/sB．沿x軸正方向傳播，波速v=10m/sC．沿x軸負(fù)方向傳播，波速v=20m/sD．沿x軸負(fù)方向傳播，波速v=10m/s8．【答案】B【考點定位】橫波的性質(zhì)、機(jī)械振動與機(jī)械波的關(guān)系?！?022·福建·16】9．簡諧橫波在同一均勻介質(zhì)中沿x軸正方向傳播，波速為v。假設(shè)某時刻在波的傳播方向上，位于平衡位置的兩質(zhì)點a、b相距為s，a、b之間只存在一個波谷，那么從該時刻起，以下四副波形中質(zhì)點a最早到達(dá)波谷的是〔〕9．【答案】D【解析】由圖A知，波長，周期，由圖知質(zhì)點a向上振動，經(jīng)3T/4第一次到達(dá)波谷，用時，B圖對應(yīng)波長，周期，由圖知質(zhì)點a向下振動，經(jīng)T/4第一次到達(dá)波谷，用時，C圖對應(yīng)波長，周期，由圖知質(zhì)點a向上振動，經(jīng)3T/4第一次到達(dá)波谷，用時，D圖對應(yīng)波長，由圖知質(zhì)點a向下振動，經(jīng)T/4第一次到達(dá)波谷，用時，所以D正確?！究键c】機(jī)械波【2022·四川·2】10．平靜湖面?zhèn)鞑ブ涣兴娌ā矙M波〕，在波的傳播方向上有相距3m的甲、乙兩小木塊隨波上下運動，測得兩個小木塊每分鐘都上下30次，甲在波谷時，乙在波峰，且兩木塊之間有一個波峰。這列水面波A．頻率是30HzB．波長是3mC．波速是1m/sD．周期是0.1s10．【答案】C【考點定位】對機(jī)械波、機(jī)械振動特點和規(guī)律的理解與應(yīng)用。【2022·海南·16〔1〕】11．一列沿x軸正方向傳播的簡譜橫波在t=0時刻的波形如下圖，質(zhì)點P的x坐標(biāo)為3m.。任意振動質(zhì)點連續(xù)2次經(jīng)過平衡位置的時間間隔為0.4s。以下說法正確的選項是〔填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分，選對2個得3分，選3個得4分；每選錯1個扣2分，最低得分為0分〕。A．波速為4m/sB．波的頻率為1.25HzC．x坐標(biāo)為15m的質(zhì)點在t=0.2s時恰好位于波谷D．x的坐標(biāo)為22m的質(zhì)點在t=0.2s時恰好位于波峰E．當(dāng)質(zhì)點P位于波峰時，x坐標(biāo)為17m的質(zhì)點恰好位于波谷11．【答案】BDE【考點定位】橫波圖像，波長，波速以及頻率的關(guān)系【2022·重慶·11〔2〕】12．題11圖2為一列沿x軸正方向傳播的簡諧機(jī)械橫波某時刻的波形圖，質(zhì)點P的振動周期為0.4s.求該波的波速并判斷P點此時的振動方向。12．【答案】；P點沿y軸正向振動【解析】由波形圖可知距波沿x軸正方向，由同側(cè)法可知P點沿y軸正向振動?！究键c定位】橫波的性質(zhì)、機(jī)械振動與機(jī)械波的關(guān)系?！?022·全國新課標(biāo)Ⅰ·34〔1〕】13．在雙縫干預(yù)實驗中，分布用紅色和綠色的激光照射同一雙縫，在雙縫后的屏幕上，紅光的干預(yù)條紋間距與綠光的干預(yù)條紋間距相比〔填“＞〞“＜〞或“＝〞〕。假設(shè)實驗中紅光的波長為，雙縫到屏幕的距離為，測得第一條到第6條亮條紋中心間的距離為，那么雙縫之間的距離為。13．【答案】＞【考點定位】雙縫干預(yù)實驗【名師點睛】雙縫干預(yù)實驗的條紋間距公式熟記，對于從紅光到紫光的波長頻率折射率全反射臨界角等等要認(rèn)清變化趨勢?！?022·全國新課標(biāo)Ⅱ·34〔2〕】14．平衡位置位于原點O的波源發(fā)出簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿水平x軸傳播，P、Q為x軸上的兩個點〔均位于x軸正向〕，P與Q的距離為35cm，此距離介于一倍波長與二倍波長之間，波源自t=0時由平衡位置開始向上振動，周期T=1s，振幅A=5cm。當(dāng)波傳到P點時，波源恰好處于波峰位置；此后再經(jīng)過5s，平衡位置在Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置，求：〔ⅰ〕P、Q之間的距離；〔ⅱ〕從t=0開始到平衡位置在Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置時，波源在振動過程中通過路程。14．【答案】〔1〕133cm；〔2〕125cm【解析】〔1〕由題意，O、P兩點的距離與波長滿足：波速與波長的關(guān)系為：在t=5s時間間隔內(nèi)波傳播的路程為vt，由題意有：綜上解得：PQ=133cm〔2〕Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置時，波源運動時間為：波源由平衡位置開始運動，每經(jīng)過，波源運動的路程為A，由題意可知：故t1時間內(nèi)，波源運動的路程為s=25A=125cm【考點定位】波的傳播【2022·全國新課標(biāo)Ⅰ·34〔2〕】15．甲乙兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿軸正向和負(fù)向傳播，波速均為，兩列波在時的波形曲線如下圖。求〔i〕時，介質(zhì)中偏離平衡位置位移為16的所有質(zhì)點的坐標(biāo)；〔ii〕從開始，介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為的質(zhì)點的時間。15．【答案】〔i〕〔ii〕〔ii〕偏離平衡位置位移為是兩列波的波谷相遇的點，時，波谷之差整理可得波谷之間最小的距離為兩列波相向傳播，相對速度為所以出現(xiàn)偏離平衡位置位移為的最短時間【考點定位】機(jī)械振動機(jī)械波【2022·天津·9〔2〕】16．某同學(xué)利用單擺測量重力加速度①為了使測量誤差盡量小，以下說法正確的選項是__________A．組裝單擺須選用密度和直徑都較小的擺球B．組裝單擺須選用輕且不易伸長的細(xì)線C．實驗時須使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動D．?dāng)[長一定的情況下，擺的振幅盡量大②如下圖，在物理支架的豎直立柱上固定有擺長約為1m的單擺，實驗時，由于僅有量程為20cm、精度為1mm的鋼板刻度尺，于是他先使擺球自然下垂，在豎直立柱上與擺球最下端處于同一水平面的位置做一標(biāo)記點，測出單擺的周期；然后保持懸點位置不變，設(shè)法將擺長縮短一些，再次使擺球自然下垂，用同樣方法在豎直立柱上做另一標(biāo)記點，并測出單擺周期；最后用鋼板刻度尺量出豎直立柱上兩標(biāo)記點之間的距離，用上述測量結(jié)果，寫出重力加速度的表達(dá)式g=____________16．【答案】①BC；②【解析】①為了減小空氣阻力的誤差選用密度大，體積小的小球，A錯。如果振幅過大〔大于10o小球的運動不在是簡諧運動，所以誤差較大，D錯誤。要求小球在運動過程中擺長不變，且是單擺，而不能是圓錐擺應(yīng)選BC。②同理得兩式相減可得考點：用單擺測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣??！?022·北京·21〔2〕】17．用單擺測定重力加速度的實驗裝置如圖2所示。①組裝單擺時，應(yīng)在以下器材中選用〔選填選項前的字母〕A．長度為1m左右的細(xì)線B．長度為30cm左右的細(xì)線C．直徑為1.8cm的塑料球D．直徑為1.8cm的鐵球②測出懸點O到小球球心的距離〔擺長〕L及單擺完成n次全振動所用的時間t，那么重力加速度g=〔用L、n、t表示〕③下表是某同學(xué)記錄的3組實驗數(shù)據(jù)，并做了局部計算處理。請計算出第3組實驗中的T=s，g=④用多組實驗數(shù)據(jù)做出圖像，也可以求出重力加速度g，三位同學(xué)做出的圖線的示意圖如圖3中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都過原點，圖線b對應(yīng)的g值最接近當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹?。那么相對于圖線b，以下分析正確的選項是〔選填選項前的字母〕。A．出現(xiàn)圖線a的原因可能是誤將懸點到小球下端的距離記為擺長LB．出現(xiàn)圖線c的原因可能是誤將49次全振動記為50次C．圖線c對應(yīng)的g值小于圖線b對應(yīng)的g值⑤某同學(xué)在家里測重力加速度。他找到細(xì)線和鐵鎖，制成一個單擺，如圖4所示，由于家里只有一根量程為30cm的刻度尺，于是他在細(xì)線上的A點做了一個標(biāo)記，使得懸點O到A點間的細(xì)線長度小于刻度尺量程。保持該標(biāo)記以下的細(xì)線長度不變，通過改變O、A間細(xì)線長度以改變擺長。實驗中，當(dāng)O、A間細(xì)線的長度分別為和時，測得相應(yīng)單擺的周期為、.由此可得重力加速度g=〔用、、、表示〕。17．【答案】①AD，②，③2.01，9.76〔9.76～9.77〕；④B；⑤或③50次全振動的時間為100.5s，那么振動周期為，代入公式求得④由可知圖像的斜率，b曲線為正確的圖象。C.斜率越小，對應(yīng)的重力加速度越大，選項C錯誤。A.在圖象中圖線與縱軸正半軸相交表示計算擺長偏小，如漏加小球半徑，與縱軸負(fù)半軸相交表示擺長偏大，選項A錯誤。B.假設(shè)誤將49次全振動記為50次，那么周期測量值偏小，值測量值偏大，對應(yīng)的圖像斜率偏小，選項B正確。應(yīng)選B。⑤設(shè)A到鐵鎖重心的距離為，那么第一次的實際擺長為，第二次的實際擺長為，由周期公式，，聯(lián)立消去，解得?！究键c定位】用單擺測重力加速度、實驗器材選取、加速度表達(dá)式及計算，圖象法處理數(shù)據(jù)。1．【2022·全國卷Ⅰ】【物理——選修3-4】(2)如圖1-，在注滿水的游泳池的池底有一點光源A，它到池邊的水平距離為3.0m．從點光源A射向池邊的光線AB與豎直方向的夾角恰好等于全反射的臨界角，水的折射率為eq\f(4,3).圖1-(i)求池內(nèi)的水深；(ii)一救生員坐在離池邊不遠(yuǎn)處的高凳上，他的眼睛到池面的高度為2.0m．當(dāng)他看到正前下方的點光源A時，他的眼睛所接受的光線與豎直方向的夾角恰好為45°.求救生員的眼睛到池邊的水平距離(結(jié)果保存1位有效數(shù)字)．〔2〕【答案】(i)2.6m(ii)0.7m【解析】(i)如圖，設(shè)到達(dá)池邊的光線的入射角為i，依題意，水的折射率n＝eq\f(4,3)，光線的折射角θ＝90°，由折射定律有nsini＝sinθ①由幾何關(guān)系有sini＝eq\f(l,\r(l2＋h2))②式中，l＝3m，h是池內(nèi)水的深度，聯(lián)立①②式并代入題給數(shù)據(jù)得h＝eq\r(7)m≈2.6m③2．【2022·全國卷Ⅲ】【物理——選修3-4】(2)如圖1-所示，玻璃球冠的折射率為eq\r(3)，其底面鍍銀，底面的半徑是球半徑的eq\f(\r(3),2)倍；在過球心O且垂直于底面的平面(紙面)內(nèi)，有一與底面垂直的光線射到玻璃球冠上的M點，該光線的延長線恰好過底面邊緣上的A點．求該光線從球面射出的方向相對于其初始入射方向的偏角．圖1-〔2〕【答案】150°【解析】設(shè)球半徑為R，球冠底面中心為O′，連接OO′，那么OO′⊥AB.令∠OAO′＝α，有cosα＝eq\f(O′A,OA)＝eq\f(\f(\r(3),2)R,R)①即α＝30°②由題意MA⊥AB所以∠OAM＝60°設(shè)圖中N點為光線在球冠內(nèi)底面上的反射點，所考慮的光線的光路圖如下圖．設(shè)光線在M點的入射角為i、折射角為r，在N點的入射角為i′，反射角為i″，玻璃折射率為n.由于△OAM為等邊三角形，有i＝60°④由折射定律有sini＝nsinr⑤代入題給條件n＝eq\r(3)得r＝30°⑥3．【2022·天津卷】圖1-是a、b兩光分別經(jīng)過同一雙縫干預(yù)裝置后在屏上形成的干預(yù)圖樣，那么()圖1-A．在同種均勻介質(zhì)中，a光的傳播速度比b光的大B．從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時a光臨界角大C．照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應(yīng)時，a光的飽和電流大D．假設(shè)兩光均由氫原子能級躍遷產(chǎn)生，產(chǎn)生a光的能級能量差大【答案】D【解析】從圖中可以看出，a光干預(yù)條紋的間距比b光干預(yù)條紋的間距要小，由于是在同一雙縫干預(yù)裝置上形成的干預(yù)圖樣，因此a光的波長小于b光的波長，a光的頻率大于b光的頻率，a光的折射率大于b光的折射率，所以在同種均勻介質(zhì)中傳播時，a光的速度小于b光的速度，A錯誤；從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時，a光的臨界角小于b光的臨界角，B錯誤；發(fā)生光電效應(yīng)的光電流大小與光子的能量和光強(qiáng)有關(guān)，故無法判斷飽和電流的大小，選項C錯誤；a光的頻率高，光子的能量大，故由氫原子能級躍遷產(chǎn)生這兩種光時，產(chǎn)生a光的能級能量差大，D正確．4.【2022·江蘇卷】B．【選修3-4】(2)楊氏干預(yù)實驗證明光確實是一種波，一束單色光投射在兩條相距很近的狹縫上，兩狹縫就成了兩個光源，它們發(fā)出的光波滿足干預(yù)的必要條件，那么兩列光的________相同．如圖1-所示，在這兩列光波相遇的區(qū)域中，實線表示波峰，虛線表示波谷，如果放置光屏，在________(選填“A〞“B〞或“C〞)點會出現(xiàn)暗條紋．圖1-B．〔2〕【答案】頻率C【解析】只有頻率相同的兩列波才可能發(fā)生干預(yù)現(xiàn)象．只有波峰與波谷相遇處才是振動減弱點，也就是出現(xiàn)暗條紋處．【2022·重慶·11〔1〕】1．虹和霓是太陽光在水珠內(nèi)分別經(jīng)過一次和兩次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球來說明.兩束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上會形成MN和PQ兩條彩色光帶，光路如題11圖1所示.M、N、P、Q點的顏色分別為A．紫、紅、紅、紫B．紅、紫、紅、紫C．紅、紫、紫、紅D．紫、紅、紫、紅1．【答案】A【考點定位】光的折射和全反射、光路、折射率?！?022·福建·13】2．如下圖，一束光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分為兩束單色光a、b，波長分別為λa、λb，該玻璃對單色光a、b的折射率分別為na、nb。那么〔〕A．λa<λb，na>nbB．λa>λb，na<nbC．λa<λb，na<nbD．λa>λb，na>nb2．【答案】B【解析】由圖知，三棱鏡對b光的折射率較大，又因為光的頻率越大，介質(zhì)對光的折射率就越大，所以na<nb，故b光的頻率大于a光的頻率，在根據(jù)，所以b光的波長小于a光的波長，即λa>λb，所以B正確，ACD錯誤。【2022·海南·16〔2〕】4．一半徑為R的半圓形玻璃磚，橫截面如下圖。玻璃的全反射臨界角r〔r<〕。與玻璃磚的底平面成〔〕角度、且與玻璃磚橫截面平行的平行光射到玻璃磚的半圓柱面上。經(jīng)柱面折射后，有局部光〔包括與柱面相切的入射光〕能直接從玻璃磚底面射出。假設(shè)忽略經(jīng)半圓柱內(nèi)外表反射后射出的光，求底面透光局部的寬度。4．【答案】【解析】【解析】在半圓柱形玻璃磚橫截面內(nèi)，考慮沿半徑方向射到圓心O的光線1〔如圖〕，它在圓心處的入射角，為①恰好等于全反射臨界角，發(fā)生全反射在光線1左側(cè)的光線，〔例如光線2，〕，經(jīng)過柱面折射后，射在玻璃磚底面上的入射角滿足②因而在底面上發(fā)生全反射，不能直接折射出，在光線1右側(cè)的光線〔例如光線3〕經(jīng)柱面折射后，射在玻璃磚底面上的入射角滿足③【考點定位】光的折射全反射【方法技巧】在解決光的折射問題時，關(guān)鍵是畫出光路圖，結(jié)合幾何知識解題，此類型題目很大程度上依靠幾何知識，所以一定要注意數(shù)學(xué)和物理的結(jié)合?！?022·天津·2】5．中國古人對許多自然現(xiàn)象有深刻認(rèn)識，唐