高中物理-專題復習-《機械振動》《機械波》《光學》(含答案解析額)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第11課時機械振動與機械波光考點機械振動和機械波1波的傳播問題(1)沿波的傳播方向上各質點的起振方向與波源的起振方向一致(2)介質中各質點在平衡位置附近振動，但并不隨波遷移(3)沿波的傳播方向上波每個周期傳播一個波長的距離(4)在波的傳播方向上，平衡位置的距離為n(n1,2，3)的質點，振動步調(diào)總相同；平衡位置間的距離為(2n1)eq f(,2)(n0,1,2,3)的質點，振動步調(diào)總相反2波的疊加問題(1)兩個振動情況相同的波源形成的波，在空間某點振動加強的條件為該點到

2、兩波源的路程差xn，n0,1,2,3，振動減弱的條件為xneq f(,2)，n0,1,2,3.兩個振動情況相反的波源形成的波，在空間某點振動加強的條件為xneq f(,2)，n0,1,2,3，振動減弱的條件為xn，n0,1,2,3.(2)振動加強點的位移隨時間不斷變化，振幅最大3波的多解問題(1)波的圖象的周期性：相隔時間為周期整數(shù)倍的兩個時刻的波形相同，從而使題目出現(xiàn)多解的可能(2)波傳播方向的雙向性：在題目未給出波的傳播方向時，要考慮到波可沿正向或負向傳播例1(2020山東等級考模擬卷4)某一列沿x軸傳播的簡諧橫波，在teq f(T,4)時刻的波形圖如圖1所示，P、Q為介質中的兩質點，質點

3、P正在向動能增大的方向運動下列說法正確的是()圖1A波沿x軸正方向傳播Bteq f(T,4)時刻，Q比P的速度大Cteq f(3T,4)時刻，Q到達平衡位置Dteq f(3T,4)時刻，P向y軸正方向運動答案D解析由質點P向動能增大的方向運動，則teq f(T,4)時刻P點向平衡位置運動，即運動方向向下，可得該波沿x軸負方向傳播，故A錯誤；teq f(T,4)時刻Q點處在波谷，速度為0，小于P點的速度，故B錯誤；teq f(3T,4)時刻，Q點位于波峰，P點在平衡位置下方且向y軸正方向運動，故C錯誤，D正確變式訓練1(多選)(2019四川廣元市第二次適應性統(tǒng)考)體育課上李輝同學把足球踢到了足球

4、場邊的池塘中間王奇提出用石頭激起水波讓水浪把足球推到池邊，他拋出一石塊到水池中激起了一列水波，可是結果足球并沒有被推到池邊大家一籌莫展，恰好物理老師來了，大家進行了關于波的討論物理老師把兩片小樹葉放在水面上，大家觀察發(fā)現(xiàn)兩片小樹葉在做上下振動，當一片樹葉在波峰時恰好另一片樹葉在波谷，兩樹葉在1 min內(nèi)都上下振動了36次，兩樹葉之間有2個波峰，他們測出兩樹葉間水面距離是4 m則下列說法正確的是()A該列水波的頻率是36 HzB. 該列水波的波長是1.6 mC該列水波的波速是0.96 m/sD. 兩片樹葉的位移始終等大反向答案BCD解析兩樹葉在1 min內(nèi)都上下振動了36次，則樹葉振動的周期Te

5、q f(60,36) seq f(5,3) s，樹葉振動的頻率feq f(1,T)0.6 Hz，則水波的頻率為0.6 Hz，故A項錯誤兩樹葉之間有2個波峰，當一片樹葉在波峰時恰好另一片樹葉在波谷，兩樹葉間水面距離是4 m，所以eq f(5,2)4 m，解得該列水波的波長1.6 m，故B項正確根據(jù)vf可得，水波的波速v0.96 m/s，故C項正確一片樹葉在波峰時恰好另一片樹葉在波谷，兩者平衡位置間的距離是半波長的奇數(shù)倍，兩片樹葉的位移始終等大反向，故D項正確2.(多選)(2019浙江金麗衢十二校聯(lián)考)如圖2所示，S1為振源，由平衡位置開始上下振動，產(chǎn)生一列簡諧橫波沿S1S2直線傳播，S1、S2兩

6、點之間的距離為9 mS2點的左側為一種介質，右側為另一種介質，波在這兩種介質中傳播的速度之比為34.某時刻波正好傳到S2右側7 m處，且S1、S2均在波峰位置則()圖2AS2開始振動時方向可能向下也可能向上B波在S2左側的周期比在右側時大C右側的波長為2eq f(28,n1) m(n1,2,3,4)D左側的波長為1eq f(3,2n1) m(n1,2,3,4)答案AD例2(多選)(2019全國卷34(1)改編)一簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在teq f(T,2)時刻，該波的波形圖如圖3(a)所示，P、Q是介質中的兩個質點圖(b)表示介質中某質點的振動圖像下列說法正確的是()圖3A質點Q的振動圖像

7、與圖(b)相同B在t0時刻，質點P的速率比質點Q的大C在t0時刻，質點P的加速度的大小比質點Q的大D平衡位置在坐標原點的質點的振動圖像如圖(b)所示答案CD解析teq f(T,2)時刻，題圖(b)表示介質中的某質點從平衡位置向下振動，而題圖(a)中質點Q在teq f(T,2)時刻從平衡位置向上振動，平衡位置在坐標原點的質點從平衡位置向下振動，所以質點Q的振動圖像與題圖(b)不同，平衡位置在坐標原點的質點的振動圖像如題圖(b)所示，選項A錯誤，D正確；在t0時刻，質點P處在波谷位置，速率為零，與其平衡位置的距離最大，加速度最大，而質點Q運動到平衡位置，速率最大，加速度為零，即在t0時刻，質點P的

8、速率比質點Q的小，質點P的加速度比質點Q的大，選項B錯誤，C正確變式訓練3(多選)(2019浙江金華十校高三期末)如圖4所示，圖甲為沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t0時刻的波動圖象，圖乙為參與波動的質點P的振動圖象，則下列說法中正確的是()圖4A該波的傳播速率為0.5 m/sB該波的傳播方向沿x軸負方向Ct0到t9 s時間內(nèi)，質點P通過的路程為0.9 mDt0到t2 s時間內(nèi)，質點P的位移為零，路程為0.2 m答案ACD解析由題圖甲可知振幅A0.1 m，波長2 m，由題圖乙可知周期T4 s，則波速veq f(,T)eq f(2,4) m/s0.5 m/s，故A正確；由題圖乙可知P點在t0時刻的振動

9、方向是向y軸正方向的，根據(jù)“上下坡”法可知，該波的傳播方向沿x軸正方向，故B錯誤；t0到t9 s時間內(nèi)，質點P運動的時間t9 seq f(9,4)T，故通過的路程為9A0.9 m，故C正確；t0到t2 s時間內(nèi)，質點P運動的時間t2 seq f(1,2)T，即經(jīng)過半個周期從平衡位置向上振動又回到平衡位置，位移為零，故D錯誤考點光的折射和全反射1三個公式(1)折射率：neq f(sin 1,sin 2)(2)neq f(c,v)(3)臨界角：sin Ceq f(1,n)2分析思路(1)根據(jù)題意嚴格作出光路圖，有時需分析、尋找臨界光線、邊界光線，并以此為研究對象(2)明確兩介質折射率的大小關系若光

10、疏光密：定有反射、折射光線若光密光疏：如果入射角大于或等于臨界角，一定發(fā)生全反射(3)根據(jù)反射定律、折射定律列出關系式，結合幾何關系(充分利用三角形、圓的特點)，聯(lián)立求解例3如圖5，某同學在一張水平放置的白紙上畫了一個小標記“”(圖中O點)，然后用橫截面為等邊三角形ABC的三棱鏡壓在這個標記上，小標記位于AC邊上.D位于AB邊上，過D點作AC邊的垂線交AC于F.該同學在D點正上方向下順著直線DF的方向觀察.恰好可以看到小標記的像；過O點作AB邊的垂線交直線DF于E；DE2 cm，EF1 cm.求三棱鏡的折射率.(不考慮光線在三棱鏡中的反射)圖5答案eq r(3)解析過D點作AB邊的法線NN，連

11、接OD，則ODN為O點發(fā)出的光線在D點的入射角；設該光線在D點的折射角為，如圖所示.根據(jù)折射定律有nsin sin 式中n為三棱鏡的折射率由幾何關系可知60EOF30在OEF中有EFOEsin EOF由式和題給條件得OE2 cm根據(jù)題給條件可知，OED為等腰三角形，有30由式得neq r(3).4.(2020山東等級考模擬卷7)如圖6所示，由某種透明介質制成的長直細圓柱體置于真空中.某種單色光在介質中傳輸，經(jīng)過多次全反射后從右端射出.若以全反射臨界角傳輸?shù)墓饩€剛好從右端以張角2出射，則此介質的折射率為()圖6A.eq r(1sin 2) B.eq r(1cos 2)C.eq r(1cos2 )

12、 D.eq r(1sin2 )答案D解析設介質中發(fā)生全反射的臨界角為，如圖所示.則由全反射臨界角與n的關系可知：sin eq f(1,n).由圖，經(jīng)多次全反射后從右端射出時，入射角和反射角滿足關系：neq f(sin ,sin f(,2).聯(lián)立兩式可得neq r(1sin2 ).5.(多選)(2019浙南名校聯(lián)盟高三期末)如圖7，將黃色平行光束從半圓柱體的矩形表面垂直射入，部分圓形柱面有光線射出已知透明半圓柱體對黃光折射率為n2，半徑為R1 m，長為L2 m，不考慮二次反射，那么()圖7A黃光從空氣射入半圓柱體速度變小B黃光從空氣射入半圓柱體，其光子能量變小C有黃光從圓形柱面射出部分的區(qū)域面積

13、Seq f(2,3) m2D若只將黃光換成藍光，有光線從圓形柱面射出部分的面積將增大答案AC解析由veq f(c,n)可知，黃光從空氣進入半圓柱體速度變小，故A正確；由于頻率不變，故光子能量不變，故B錯誤；在半圓面上發(fā)生全反射時，sin Ceq f(1,n)，臨界角C30eq f(,6)，由幾何知識知照亮面積S2RCLeq f(2,3) m2，故C正確；若換成藍光，全反射臨界角變小，則有光線射出的面積也變小，故D錯誤考點光的波動性電磁波1電磁波與機械波的主要區(qū)別(1)電磁波傳播不需要介質，機械波傳播需要介質(2)電磁波是橫波，機械波可能是橫波，也可能是縱波2電磁波譜的特性及應用電磁波譜特性應用

14、遞變規(guī)律無線電波容易發(fā)生衍射通信和廣播紅外線熱效應紅外線遙感可見光引起視覺照明等紫外線熒光效應，能殺菌滅菌消毒、防偽X射線穿透能力強醫(yī)用透視、安檢射線穿透能力很強工業(yè)探傷、醫(yī)用治療3.波的特性干涉、衍射、多普勒效應等現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象，偏振現(xiàn)象是橫波的特有現(xiàn)象4穩(wěn)定干涉條件與特點(1)兩列光波發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象時，光的頻率相等，相位差恒定，干涉條紋間距xeq f(l,d).(2)干涉圖樣中，實線和實線的交點、虛線和虛線的交點及其連線處為振動加強點；實線和虛線的交點及其連線處為振動減弱點振動加強點有時位移也為零，只是振幅為兩列波的振幅之和，顯得振動劇烈例4(多選)(2019遼寧沈陽市質量檢測)a、

15、b、c三條平行光線垂直于半圓柱體玻璃磚的橫截面直徑從空氣射向玻璃磚，如圖8所示，光線b正好過圓心O，光線a、c從光線b的兩側對稱入射，光線a、c從玻璃磚下表面進入空氣后分別與光線b交于P、Q，則下列說法正確的是()圖8A玻璃對a光的折射率大于對c光的折射率B在相同條件下進行雙縫干涉實驗，a光的條紋間距比c光窄Ca、c光分別從某種介質射入空氣中，c光發(fā)生全反射時臨界角較小Da光比c光穿過該半圓柱體玻璃磚所需時間長答案ABD解析由題圖可知，a光和c光入射角相同，但是c光折射角較大，根據(jù)折射率公式可知玻璃對a光的折射率大于對c光的折射率，故選項A正確；由于a光的折射率大，波長較短，則在相同條件下進行

16、雙縫干涉實驗，a光的條紋間距比c光窄，故選項B正確；a、c光分別從某種介質射入空氣中時，能發(fā)生全反射，根據(jù)臨界角公式sin Ceq f(1,n)可知a光發(fā)生全反射時臨界角較小，故選項C錯誤；由于a光的折射率大，則根據(jù)公式veq f(c,n)可知，a光在玻璃中傳播速度較小，而且在玻璃磚中傳播距離大，故a光比c光穿過該半圓柱體玻璃磚所需時間長，故選項D正確變式訓練6(多選)關于電磁波，下列說法正確的是()A電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關B周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波C電磁波在真空中自由傳播時，其傳播方向與電場強度、磁感應強度均垂直D利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信，

17、但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸答案ABC7(多選)(2019山西五地聯(lián)考上學期期末)下列說法正確的是()A機械波和電磁波都能發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象B海嘯發(fā)生后尚未到達海岸邊，沿海漁民沒有察覺，但狗顯得煩躁不安，這是因為次聲波傳播速度比超聲波大C一質點做簡諧運動，質點每次通過同一位置時，其速度不一定相同，但加速度一定相同D光學鏡頭上的增透膜利用了光的干涉現(xiàn)象答案ACD解析所有的波都具有的特性是：能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，故A正確海嘯發(fā)生時，發(fā)出很強的次聲波，狗能感受到次聲波，但人無法感受到次聲波，故B錯誤做簡諧運動的質點每次通過同一位置時，位移一定，速度有兩種可能的方向，速度不一定相同，加速度一定相同，

18、故C正確光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，故D正確8(多選)(2019安徽皖江名校聯(lián)盟摸底大聯(lián)考)下列說法正確的是()A拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加一個偏振片以增加透射光的強度B用透明的標準平面樣板檢查光學平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象C用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是光的色散現(xiàn)象D泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，全息照相的拍攝利用了激光的相干性答案CD專題突破練 級保分練1(多選)(2019江蘇蘇北三市第一次質檢)下列說法正確的是( )A受迫振動的頻率總等于振動系統(tǒng)的固有頻率B波長越長的電磁波越容易發(fā)生衍射C利用超聲波的多普勒效應，可測量心臟血液的流速D宇航員在相對地面高速運動的飛船

19、里觀測到地面上的鐘走得較快答案BC解析受迫振動的頻率總等于驅動力的頻率，故A錯誤；波長越長的電磁波，越容易發(fā)生衍射，故B正確；多普勒效應是波特有的現(xiàn)象，醫(yī)生利用超聲波的多普勒效應可以測量心臟血液的流速，故C正確；根據(jù)鐘慢效應，宇宙飛船相對于地面高速運動的過程中，飛船中的宇航員觀察飛船是不運動的，而地面是高速運動的，所以在飛船中的宇航員觀測到飛船上的時鐘沒有變慢，而地面上的鐘變慢了，故D錯誤2(多選)(2019山東濱州市上學期期末)下列說法正確的是()A在振動中，振動相位總是相同的兩個相鄰質點間的距離叫做波長B. “只聞其聲不見其人”的現(xiàn)象，是由波的干涉產(chǎn)生的C光纖通信是利用了全反射的原理D簡諧

20、運動表達式xAsin(t)中，A表示振動的振幅，(t)表示相位答案ACD解析根據(jù)波長的定義可知，在振動中，振動相位總是相同的兩個相鄰質點間的距離叫做波長，故A正確. “只聞其聲不見其人”的現(xiàn)象，是因為聲波的波長比較長，容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，故B錯誤光纖通信是利用了全反射的原理，故C正確簡諧運動表達式xAsin(t)中，A表示振動的振幅，(t)表示相位，故D正確3(多選)(2019浙江杭州市高三期末)甲、乙兩列簡諧橫波在同一均勻介質中相向傳播并相遇，在t0時刻兩列波的位置如圖1所示若兩列波的周期分別為T甲和T乙，則()圖1A這兩列波相遇時能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象B這兩列波將同時到達坐標原點C在teq f(3,

21、4)T乙時刻，x0.1 m處質點的回復力為零D在t2T甲時刻，x0.1 m處質點的位移為零答案BD4(多選)(2019廣東“六?！钡谌温?lián)考)如圖2所示是兩個理想單擺的振動圖象，縱軸表示擺球偏離平衡位置的位移，以向右為正方向下列說法中正確的是()圖2A同一擺球在運動過程中前后兩次經(jīng)過軌跡上的同一點，加速度是相同的B甲、乙兩個擺的擺長之比為12C從t0時起，乙第一次到達左方最大位移處時，甲位于平衡位置，速度方向向左Dt2 s時，甲擺的重力勢能最小，乙擺的動能為零答案ACD解析對于同一個擺球，由Fkx知，在運動過程中前后兩次經(jīng)過軌跡上的同一點，加速度是相同的，故A正確根據(jù)振動圖象知，甲、乙兩個單擺

22、的周期分別為T甲4 s，T乙8 s；由單擺的周期公式T2eq r(f(L,g)得單擺的擺長之比L甲L乙T甲2T乙214，故B錯誤從t0時起，乙第一次到達左方最大位移處時，位移為負，結合題圖可知，此時t6 s，甲位于平衡位置，速度方向向左，故C正確；t2 s時，甲擺處于最低點，故重力勢能最小，乙擺處于最大位移處，故動能為零，D正確5(多選)(2019安徽黃山市一模檢測)如圖3甲為一列簡諧橫波在t0時刻的波形圖，P是平衡位置在x1.0 m處的質點，Q是平衡位置在x4.0 m處的質點，圖乙為質點Q的振動圖象，則下列說法正確的是()圖3A在t0時，質點Q向y軸負方向運動B從t0.1 s到t0.25 s

23、，該波沿x軸正方向傳播了6 mC從t0.1 s到t0.25 s，質點P通過的路程為30 cmD質點Q簡諧運動的表達式為y0.10sin (10t)(國際單位)答案BD解析由質點Q的振動圖象可知，在t0時，質點Q向y軸正方向運動，可知波向x軸正方向傳播，選項A錯誤；波速veq f(,T)eq f(8,0.2) m/s40 m/s，從t0.1 s到t0.25 s，該波沿x軸正方向傳播了xvt400.15 m6 m，選項B正確；從t0.1 s到t0.25 s經(jīng)歷了0.15 seq f(3,4)T，但是因質點P在t0.1 s時不是從平衡位置或者最大位移處開始振動，則質點P通過的路程不等于3A30 cm

24、，選項C錯誤；振幅A0.1 m，eq f(2,T)10 rad/s，則質點Q簡諧運動的表達式為y0.10sin (10t)(國際單位)，選項D正確6(多選)下列現(xiàn)象或技術涉及光的干涉的是()答案CD7(多選)(2019廣東汕頭市第二次模擬)在水面下同一深處有兩個光源P、Q，它們發(fā)出不同的單色光，在水面上觀察到P在水面下的深度大于Q，以下說法正確的是()AP光的頻率大于Q光BP光在水中的波長大于Q光在水中的波長C讓P光和Q光通過同一雙縫干涉裝置，P光條紋間的距離小于Q光D讓P光和Q光通過同一單縫裝置，P光的衍射現(xiàn)象比較顯著答案BD解析P的視深大，說明P的折射率小，則頻率小，波長更長，故A錯誤，B

25、正確；由xeq f(l,d)知，同一雙縫干涉裝置中，P的x更大，同一單縫裝置，波長更長的P光衍射現(xiàn)象更明顯，故C錯誤，D正確8.(多選)(2019臺州3月一模)圖4中所示，Ox軸沿水平方向，Oy軸沿豎直向上方向在x0，y0的矩形區(qū)域內(nèi)存在某種分布范圍足夠廣的介質，其折射率只能隨著y的變化而變化有兩束細光束a、b入射到介質表面，沿如圖所示的路徑傳播，下列判斷正確的是()圖4A此介質的折射率隨著y的增大而增大B介質對光a的折射率比對光b的折射率大C產(chǎn)生海市蜃景現(xiàn)象與上述現(xiàn)象的光學原理類似D細光束a在繼續(xù)傳播的過程中可能會發(fā)生全反射答案CD解析由光的傳播路徑可知，此介質的折射率隨y的增大而減小，與產(chǎn)

26、生海市蜃景現(xiàn)象的光學原理類似，故A錯誤，C正確；介質對b的偏折更厲害，即對b光的折射率比對a光的折射率大，B錯誤；由題圖知，光是從光密介質進入光疏介質，故可能發(fā)生全反射，故D正確 級爭分練9(多選)(2019臺州3月一模)一列簡諧橫波沿x軸正向傳播，振幅為4 cm，周期為T6 s已知在t0時刻，質點a坐標為(5 cm，2 cm)，沿y軸正向運動，質點b坐標為(15 cm,2 cm)，沿y軸負向運動，如圖5所示下列說法正確的是()圖5Aa、b兩質點可以同時在波峰B在t0.5 s時刻質點a的位移為0C該列簡諧橫波波長可能為10 cmD當質點b在波谷時，質點a一定在波峰答案BD解析由a、b兩質點的位

27、置關系及振動方向，知a、b相距半波長的奇數(shù)倍，振動情況總是相反，故A錯誤，D正確；由eq f(1,2)(2n1)10 cm可知不可能為10 cm，故C錯誤；設質點a的振動方程xAsin(t) cm，其中t0時x2 cm，且eq f(2,T)eq f(,3)，得eq f(11,6)，即x4sin(eq f(,3)teq f(11,6) cm，t0.5 s時，x0，故B正確10(多選)一列簡諧橫波沿直線傳播，該直線上平衡位置相距9 m的a、b兩質點的振動圖象如圖6所示，下列描述該波的圖象可能正確的是()圖6答案AC解析由振動圖象可知，在t0時，質點a處在波峰位置，質點b處在平衡位置且向下運動若簡諧

28、橫波沿直線由a向b傳播，有eq f(3,4)n9，解得波長eq f(36,4n3) m(n0,1,2,3,4)，其波長可能值為12 m，5.14 m，選項C正確；若簡諧橫波沿直線由b向a傳播，有eq f(1,4)n9，解得波長eq f(36,4n1) m(n0,1,2,3,4)，其波長可能值為36 m,7.2 m,4 m，選項A正確11(多選)(2019杭州地區(qū)重點中學期末)如圖7所示是一玻璃球體，其半徑為R，O為球心，AB為水平直徑M點是玻璃球的最高點，點光源B發(fā)出的光線BD從D點射出，出射光線平行于AB，已知ABD30，光在真空中的傳播速度為c，則()圖7A此玻璃的折射率為eq r(3)B光線從B到D需用時eq f(3R,c)CB發(fā)出的光線不可能在DM段發(fā)生全反射現(xiàn)象DB發(fā)出的光線從AD段射出時均平行于AB答案AB解析由幾何知識可得入射角iABD30，折射角r2ABD60，則此玻璃的折射率為neq f(sin r,sin i)eq r(3)，故A正確BD長度s2Rcos 30eq r(3)R，光在玻璃球內(nèi)傳