2023版高三物理一輪復(fù)習(xí)專題16機(jī)械波與光（含2023年高考真題）

PAGEPAGE2專題16機(jī)械波與光1.〔2022高考福建理綜第14題〕一束由紅、紫兩色組成的復(fù)色光，從空氣斜射向玻璃三棱鏡.下面四幅圖中能正確表示該復(fù)色光經(jīng)三棱鏡別離成兩束單色光的是答案：B解析：復(fù)色光在界面折射就分成兩束光，且紫光由于折射率較大，偏折較多，能正確表示該復(fù)色光經(jīng)三棱鏡別離成兩束單色光的是圖B.2．〔2022高考上海物理第3題〕白光通過雙縫后產(chǎn)生的干預(yù)條紋是彩色的，其原因是不同色光的(A)傳播速度不同 (B)強(qiáng)度不同 (C)振動(dòng)方向不同 (D)頻率不同答案：D解析：白光通過雙縫后產(chǎn)生的干預(yù)條紋是彩色的，其原因是不同色光的頻率不同.3．〔2022高考天津理綜物理第8題〕固定的半圓形玻璃磚的橫截面如圖．O點(diǎn)為圓心，OO’為直徑MN的垂線.足夠大的光屏PQ緊靠玻璃磚右側(cè)且垂直于MN．由A、B兩種單色光組成的一束光沿半徑方向射向O點(diǎn)，入射光線與OO’夾角θ較小時(shí)，光屏NQ區(qū)城出現(xiàn)兩個(gè)光斑.·逐漸增大θ角．當(dāng)θ=α?xí)r，光屏NQ區(qū)城A光的光斑消失，繼續(xù)增大θ角，當(dāng)θ=β時(shí)，光屏NQ區(qū)域B光的光斑消失，那么A．玻璃磚對(duì)A光的折射率比對(duì)B光的大B.A光在玻璃磚中傳播速度比B光的大C.α<θ<β時(shí)，光屏上只有1個(gè)光斑D.β<θ<π/2時(shí)，光屏上只有1個(gè)光斑答案：AD解析：入射光線與OO’夾角θ較小時(shí)，在O點(diǎn)從MN射出的折射光色散為A、B兩種單色光，射到光屏上，光屏NQ區(qū)城出現(xiàn)兩個(gè)光斑.·逐漸增大θ角．當(dāng)θ=α?xí)r，光屏NQ區(qū)城A光的光斑消失，說明A光的臨界角等于α.當(dāng)θ=β時(shí)，光屏NQ區(qū)域B光的光斑消失，說明A光的臨界角等于β.由sinC=1/n可知，玻璃磚對(duì)A光的折射率比對(duì)B光的大，選項(xiàng)A正確.由n=c/v可知A光在玻璃磚中傳播速度比B光的小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤.α<θ<β時(shí)，A光發(fā)生全反射，光屏上只有1個(gè)光斑，選項(xiàng)C正確.β<θ<π/2時(shí)，A、B光都發(fā)生全反射，光屏上沒有光斑，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.4．〔2022全國高考大綱版理綜第14題〕以下現(xiàn)象中，屬于光的衍射現(xiàn)象的是〔〕A．雨后天空出現(xiàn)彩虹 B．通過一個(gè)狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋 C．海市蜃樓現(xiàn)象 D．日光照射在肥皂泡上出現(xiàn)彩色條紋答案：B解析：雨后天空出現(xiàn)彩虹是由于光的折射，屬于色散現(xiàn)象；通過一個(gè)狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋屬于光的衍射現(xiàn)象.海市蜃樓現(xiàn)象是光的全反射現(xiàn)象.日光照射在肥皂泡上出現(xiàn)彩色條紋是光的干預(yù)現(xiàn)象.5．〔2022高考上海物理第1題〕電磁波與機(jī)械波具有的共同性質(zhì)是(A)都是橫波 (B)都能傳輸能量(C)都能在真空中傳播 (D)都具有恒定的波速答案：B解析：電磁波與機(jī)械波具有的共同性質(zhì)是都能傳輸能量，選項(xiàng)B正確.6．〔2022高考浙江理綜第14題〕關(guān)于生活中遇到的各種波，以下說法正確的選項(xiàng)是A．電磁波可以傳遞信息，聲波不能傳遞信息B．在通話時(shí)涉及的波既有電磁波又有聲波C．太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超〞中的超聲波傳遞速度相同D．遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院CT中的X射線波長相同答案：B解析：電磁波可以傳遞信息，聲波也可以傳遞信息，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在通話時(shí)涉及的波既有電磁波又有聲波，選項(xiàng)B正確.太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超〞中的超聲波傳遞速度不相同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院CT中的X射線波長不相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.7.(2022高考北京理綜第14題)如下圖，一束可見光射向半圓形玻璃磚的圓心O，經(jīng)折射后分為兩束單色光a和b.以下判斷正確的選項(xiàng)是A．玻璃對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率B．a(chǎn)光的頻率大于b光的頻率C．在真空中a光的波長大于b光的波長D．a(chǎn)光光子能量小于b光光子能量答案：B解析：由圖示和折射定律可知，玻璃對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率，選項(xiàng)A錯(cuò)誤.根據(jù)折射率隨頻率ν的增大而增大可知，a光的頻率大于b光的頻率，選項(xiàng)B正確.由波長公式λ=c/ν可知在真空中a光的波長小于b光的波長，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.由E=hν可知a光光子能量大于b光光子能量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.8．〔2022高考四川理綜第3題〕光射到兩種不同介質(zhì)的分界面，分析其后的傳播形式可知A．折射現(xiàn)象的出現(xiàn)說明光是縱波B．光總會(huì)分為反射光和折射光C．折射光與入射光的傳播方向總是不同的D．發(fā)生折射是因?yàn)楣庠诓煌橘|(zhì)中的傳播速度不同答案.D解析：折射現(xiàn)象的出現(xiàn)說明光在兩種介質(zhì)中傳播速度不同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤D正確.在發(fā)生全反射時(shí)，折射光消失，選項(xiàng)B錯(cuò)誤.當(dāng)入射角等于0°時(shí)，折射光與入射光的傳播方向相同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.9．〔2022高考四川理綜第1題〕以下關(guān)于電磁波說法，正確的選項(xiàng)是A．電磁波只能在真空中傳播B．電場隨時(shí)間變化時(shí)一定產(chǎn)生電磁波C．做變速運(yùn)動(dòng)的電荷會(huì)在空間產(chǎn)生電磁波D．麥克斯韋第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在答案：C解析：電磁波可以在真空中傳播.也可以在介質(zhì)中傳播，選項(xiàng)A錯(cuò)誤.電場隨時(shí)間變化時(shí)一定產(chǎn)生磁場，但是不一定產(chǎn)生電磁波，選項(xiàng)B錯(cuò)誤.做變速運(yùn)動(dòng)的電荷相當(dāng)于不均勻變化的電流，在周圍產(chǎn)生不均勻變化的磁場，會(huì)在空間產(chǎn)生電磁波，選項(xiàng)C正確.赫茲第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.10(2022高考江蘇物理第12B題)〔2〕如題12B-2圖所示，兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行，相對(duì)地面的速度均為v〔v接近光速c〕.地面上測得它們相距為L，那么A測得兩飛船間的距離_______〔選填“大于〞、“等于〞或“小于〞〕L.當(dāng)B向A發(fā)出一光信號(hào)，A測得該信號(hào)的速度為___▲____.答案(2)大于c(或光速)解析：根據(jù)運(yùn)動(dòng)的尺子縮短，A測得兩飛船間的距離大于地面上測得的距離L.根據(jù)狹義相對(duì)論的光速不變假設(shè)，當(dāng)B向A發(fā)出一光信號(hào)，A測得該信號(hào)的速度為c.11〔3〕題12B-3圖為單反照相機(jī)取景器的示意圖，ABCDE為五棱鏡的一個(gè)截面，ABBC.光線垂直AB射入，分別在CD和EA上發(fā)生反射，且兩次反射的入射角相等，最后光線垂直BC射出.假設(shè)兩次反射都為全反射，那么該五棱鏡折射率的最小值是多少？〔計(jì)算結(jié)果可用三角函數(shù)表示〕解析：(3)由題意知,入射角°那么折射率最小值12〔2022高考山東理綜第37〔2〕題〕〔2〕如圖乙所示，ABCD是一直角梯形棱鏡的橫截面，位于截面所在平面內(nèi)的一束光線由O點(diǎn)垂直AD邊射入.棱鏡的折射率n=，AB=BC=8cm，OA=2cm，∠OAB=60°.①求光線第一次射出棱鏡時(shí)，出射光線的方向.②第一次的出射點(diǎn)距Ccm.解析：①設(shè)發(fā)生全反射的臨界角為C，由折射定律得sinC=1/n，代入數(shù)據(jù)得：C=45°.光路如下圖，由幾何關(guān)系可知光線在AB邊和BC邊的入射角均為60°，均發(fā)生全反射.設(shè)光線在CD邊的入射角為α，折射角為β，由幾何關(guān)系得，α=30°，小于臨界角，光線第一次射出棱鏡在CD邊，由折射定律得n=sinβ/sinα，代入數(shù)據(jù)解得：β=45°.②13.〔2022全國新課標(biāo)理綜1第34題〕(2)(9分)圖示為一光導(dǎo)纖維(可簡化為一長玻璃絲)的示意圖，玻璃絲長為L，折射率為n，AB代表端面.光在真空中的傳播速度為c.為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣?，求光線在端面AB上的入射角應(yīng)滿足的條件；求光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠宓淖铋L時(shí)間.解析：(i)設(shè)光線在端面AB上C點(diǎn)〔見右圖〕的入射角為i，折射角為r，由折射定律有：sini=nsinr.設(shè)該光線射向玻璃絲內(nèi)壁D點(diǎn)的入射角為α，為了使該光線在此光導(dǎo)纖維中傳播，應(yīng)有：α≥θ.式中θ為該光線在玻璃絲內(nèi)發(fā)生全反射的臨界角，它滿足：nsinθ=1.由幾何關(guān)系得：r+α=90°.由上述各式聯(lián)立解得：sini≤.(ii)該光線在玻璃絲內(nèi)傳播速度的大小為v=c/n，光速在玻璃絲軸線方向的分量為：vx=vsinα光線從玻璃絲端面AB傳播到另一端面所需時(shí)間為T=L/vx光線在玻璃絲中傳播，在剛好發(fā)生全反射時(shí)，光線從端面AB傳播到另一端面所需時(shí)間最長，由上述各式聯(lián)立解得：Tmax=Ln2/C.14.〔2022全國新課標(biāo)理綜II第34題〕〔2〕如圖，三棱鏡的橫截面為直角三角形ABC，∠A=30°，∠B=60°.一束平行于AC邊的光線自AB邊的P點(diǎn)射入三棱鏡，在AC邊發(fā)生反射后從BC邊的M點(diǎn)射出.假設(shè)光線在P點(diǎn)的入射角和在M點(diǎn)的折射角相等.〔i〕求三棱鏡的折射率；〔ii〕在三棱鏡的AC邊是否有光線透出？寫出分析過程.〔不考慮屢次反射〕解析：〔1〕光路圖如下圖，圖中N點(diǎn)為光線在AC邊發(fā)生反射的入射點(diǎn).設(shè)光線在P點(diǎn)的入射角為i、折射角為r，在M點(diǎn)的入射角為r’、折射角依題意也為i，有：i=60°.由折射定律有：sini=nsinr，nsinr'=sini，聯(lián)立解得：r=r’.OO’為過M點(diǎn)的法線，∠C為直角，OO’//AC.由幾何關(guān)系有：∠MNC=r’.由反射定律可知：∠PNA=∠MNC.聯(lián)立解得：∠PNA=r.由幾何關(guān)系得：r=30°.聯(lián)立解得：n=.〔ii〕設(shè)在N點(diǎn)的入射角為r’，由幾何關(guān)系得：i’=60°.此三棱鏡的全反射臨界角滿足nsinθC=1，聯(lián)立解得：i’>θC.此光線在N點(diǎn)發(fā)生全反射，三棱鏡的AC邊沒有光線透出.15〔2022高考福建理綜第16題〕如圖，t=0時(shí)刻，波源在坐標(biāo)原點(diǎn)從平衡位置沿y軸正方向開始振動(dòng)，振動(dòng)周期為0.4s，在同一均勻介質(zhì)中形成沿x軸正、負(fù)兩方向傳播的簡諧橫波.以下圖中能夠正確表示t=0.6時(shí)波形的圖是答案：C解析：波源振動(dòng)在同一均勻介質(zhì)中形成沿x軸正、負(fù)兩方向傳播的簡諧橫波.t=0.6時(shí)沿x軸正、負(fù)兩方向各傳播1.5個(gè)波長，能夠正確表示t=0.6時(shí)波形的圖是C.16．〔2022高考上海物理第4題〕做簡諧振動(dòng)的物體，當(dāng)它每次經(jīng)過同一位置時(shí)，可能不同的物理量是(A)位移 (B)速度 (C)加速度 (D)回復(fù)力答案：B解析：做簡諧振動(dòng)的物體，當(dāng)它每次經(jīng)過同一位置時(shí)，位移相同，加速度相同，位移相同，可能不同的物理量是速度，選項(xiàng)B正確.17．〔2022高考上海物理第14題〕一列橫波沿水平繩傳播，繩的一端在t＝0時(shí)開始做周期為T的簡諧運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t(T＜t＜T)，繩上某點(diǎn)位于平衡位置上方的最大位移處.那么在2t時(shí)，該點(diǎn)位于平衡位置的(A)上方，且向上運(yùn)動(dòng)(B)上方，且向下運(yùn)動(dòng)(C)下方，且向上運(yùn)動(dòng)(D)下方，且向下運(yùn)動(dòng)答案：B解析：由于再經(jīng)過T時(shí)間，該點(diǎn)才能位于平衡位置上方的最大位移處，所以在2t時(shí)，該點(diǎn)位于平衡位置的上方，且向上運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確.18．〔2022全國高考大綱版理綜第21題〕在學(xué)校運(yùn)動(dòng)場上50m直跑道的兩端，分別安裝了由同一信號(hào)發(fā)生器帶動(dòng)的兩個(gè)相同的揚(yáng)聲器.兩個(gè)揚(yáng)聲器連續(xù)發(fā)出波長為5m的聲波.一同學(xué)從該跑道的中點(diǎn)出發(fā)，向某一端點(diǎn)緩慢行進(jìn)10m.在此過程中，他聽到揚(yáng)聲器聲音由強(qiáng)變?nèi)醯拇螖?shù)為〔〕A．2B．4C．6D．8答案：B解析：向某一端點(diǎn)每緩慢行進(jìn)2.5m，他距離兩波源的路程差為5m，聽到揚(yáng)聲器聲音強(qiáng)，緩慢行進(jìn)10m，他聽到揚(yáng)聲器聲音由強(qiáng)變?nèi)醯拇螖?shù)為4次，選項(xiàng)B正確.19.〔2022全國新課標(biāo)理綜1第34題〕(1)(6分)如圖，a.b,c.d是均勻媒質(zhì)中x軸上的四個(gè)質(zhì)點(diǎn).相鄰兩點(diǎn)的間距依次為2m、4m和6m一列簡諧橫波以2m/s的波速沿x軸正向傳播，在t=0時(shí)刻到達(dá)質(zhì)點(diǎn)a處，質(zhì)點(diǎn)a由平衡位置開始豎直向下運(yùn)動(dòng)，t=3s時(shí)a第一次到達(dá)最高點(diǎn).以下說法正確的選項(xiàng)是(填正確答案標(biāo)號(hào).選對(duì)I個(gè)得3分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得6分.每選錯(cuò)I個(gè)扣3分，最低得分為0分)A．在t=6s時(shí)刻波恰好傳到質(zhì)點(diǎn)d處B．在t=5s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)c恰好到達(dá)最高點(diǎn)C．.質(zhì)點(diǎn)b開始振動(dòng)后，其振動(dòng)周期為4sD．.在4s<t<6s的時(shí)間間隔內(nèi)質(zhì)點(diǎn)c向上運(yùn)動(dòng)E．.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)d向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)b一定向上運(yùn)動(dòng)答案：ACD解析：根據(jù)題述“在t=0時(shí)刻到達(dá)質(zhì)點(diǎn)a處，質(zhì)點(diǎn)a由平衡位置開始豎直向下運(yùn)動(dòng)，t=3s時(shí)a第一次到達(dá)最高點(diǎn)〞可知周期為T=4s.波長λ=vT=2×4m=8m.在t=6s時(shí)刻波恰好傳到質(zhì)點(diǎn)d處，選項(xiàng)A正確.在t=3s時(shí)刻波傳播到質(zhì)點(diǎn)C，在t=5s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)c恰好回到平衡位置，在t=6s時(shí)刻到達(dá)最高點(diǎn)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤.質(zhì)點(diǎn)b開始振動(dòng)后，其振動(dòng)周期為4s，選項(xiàng)C正確.在4s<t<6s的時(shí)間間隔內(nèi)質(zhì)點(diǎn)c向上運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確.質(zhì)點(diǎn)b和質(zhì)點(diǎn)d相距10m，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)d向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)b不一定向上運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)E錯(cuò)誤.20.(2022高考江蘇物理第12B題)〔1〕如題12B-1圖所示的裝置，彈簧振子的固有頻率是4Hz.現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手，給彈簧振子以周期性的驅(qū)動(dòng)力，測得彈簧振子振動(dòng)到達(dá)穩(wěn)定時(shí)的頻率為1Hz，那么把手轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為___▲____.〔A〕1Hz〔B〕3Hz〔C〕4Hz〔D〕5Hz答案：A解析：根據(jù)受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，把手轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為1Hz，選項(xiàng)A正確.21．〔2022高考上海物理第23題〕如圖，在：半徑為2.5m的光滑圓環(huán)上切下一小段圓弧，放置于豎直平面內(nèi)，兩端點(diǎn)距最低點(diǎn)高度差H為1cm.將小環(huán)置于圓弧端點(diǎn)并從靜止釋放，小環(huán)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)所需的最短時(shí)間為＿＿＿＿s，在最低點(diǎn)處的加速度為＿＿＿＿m/s2.(取g＝10m/s2)答案：0.7850.08解析：小環(huán)運(yùn)動(dòng)沿圓弧的運(yùn)動(dòng)可類比于單擺的簡諧運(yùn)動(dòng)，小環(huán)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)所需的最短時(shí)間為t=T/4==0.785s.由機(jī)械能守恒定律，mgH=mv2，在最低點(diǎn)處的速度為v=.在最低點(diǎn)處的加速度為a===0.08m/s2.22〔2022全國新課標(biāo)理綜II第34題〕〔1〕如圖.一輕彈簧一端固定，另一端連接一物塊構(gòu)成彈簧振子，該物塊是由a、b兩個(gè)小物塊粘在一起組成的.物塊在光滑水平桌面上左右振動(dòng).振幅為A0，周期為T0.,.當(dāng)物塊向右通過平衡位置時(shí)，a、b之間的粘膠脫開；以后小物塊a振動(dòng)的振幅和周期分別為A和T，那么：AA0〔填“>〞、“<〞或“=〞〕，TT0〔填“>〞、“<〞或“=〞〕，34.〔1〕<<解析:小球通過平衡位置時(shí)彈性勢能為零，動(dòng)能最大.向右通過平衡位置，a由于受到彈簧彈力做減速運(yùn)動(dòng)，b做勻速運(yùn)動(dòng).小物塊a與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能小于原來系統(tǒng)，所以小物塊a的振幅減小，A<A0，周期減小，T<T0.23.(2022高考北京理綜第15題)一列沿x軸正方向傳播的簡諧機(jī)械橫波，波速為4m/s.某時(shí)刻波形如下圖，以下說法正確的選項(xiàng)是這列波的振幅為4cm這列波的周期為1s此時(shí)x=4m處質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)此時(shí)x=4m處質(zhì)點(diǎn)的加速度為0答案：D解析：這列波的振幅為2cm，波長λ=8cm，這列波的周期為T=λ/v=2s，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤.此時(shí)x=4m處質(zhì)點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，加速度為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤D正確.24．〔2022高考四川理綜第5題〕圖1是一列簡諧橫波在t=1.25s時(shí)的波形圖，c位置的質(zhì)點(diǎn)比a位置的晚0.5s起振.那么圖2所示振動(dòng)圖像對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)可能位于A．B．C．D．答案：D解析：根據(jù)題述“C位置的質(zhì)點(diǎn)比a位置的晚0.5s起振〞可知波動(dòng)周期為1s，波沿x軸正方向傳播.畫出t=0時(shí)的波形圖如圖.那么圖2所示振動(dòng)圖像對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)可能位于，選項(xiàng)D正確.25.〔2022高考山東理綜第37〔1〕題〕〔1〕如圖甲所示，在某一均勻介質(zhì)中，AB是振動(dòng)情況完全相同的兩個(gè)波源，其簡諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式均為x=0.1sin(20πt)m，介質(zhì)中P點(diǎn)與A、B兩波源間的距離分別為4m和5m.兩波源形成的簡諧橫波分別沿AP、BP方向傳播，波速都是10m/s.①求簡諧橫波的波長.②P點(diǎn)的振動(dòng)〔填寫“加強(qiáng)〞或“減弱〞〕〔2〕①②解析：①設(shè)簡諧橫波的波速為v，波