2017-2021年福建高考物理真題分類匯編之光學(xué)、機械振動與機械波

2017-2021年福建高考物理真題分類匯編之光學(xué)、機械振動與機

械波

一.多選題（共3小題）

（多選）1.（2019?新課標I）一簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在t=H時刻，該波的波形圖

2

如圖（a）所示，P、Q是介質(zhì)中的兩個質(zhì)點。圖（b）表示介質(zhì)中某質(zhì)點的振動圖象。下

列說法正確的是（）

A.質(zhì)點Q的振動圖象與圖（b）相同

B.在t=0時刻，質(zhì)點P的速率比質(zhì)點Q的大

C.在t=0時刻，質(zhì)點P的加速度的大小比質(zhì)點Q的大

D.平衡位置在坐標原點的質(zhì)點的振動圖象如圖（b）所示

E.在t=0時刻，質(zhì)點P與其平衡位置的距離比質(zhì)點Q的大

（多選）2.（2021?福建）以聲波作為信息載體的水聲通信是水下長距離通信的主要手段。

2020年11月10日，中國載人潛水器“奮斗者”號創(chuàng)造了10909米深潛紀錄。此次深潛

作業(yè)利用了水聲通信和電磁通信等多種通信方式進行指令傳輸或數(shù)據(jù)交換，如圖所示。

下列說法正確的是（）

通信衛(wèi)星

另2無線

衛(wèi)星實時

通信

叁：士史探索二號

探索一號

鼐?無線藍綠光'4信

通信

“奮斗者”號“滄?！碧?/p>

A.“奮斗者”號與“探索一號”通信的信息載體屬于橫波

B.“奮斗者”號與“滄海”號通信的信息載體屬于橫波

C.“探索一號”與通信衛(wèi)星的實時通信可以通過機械波實現(xiàn)

D.“探索一號”與“探索二號”的通信過程也是能量傳播的過程

（多選）3.（2020?新課標I）在下列現(xiàn)象中，可以用多普勒效應(yīng)解釋的有（）

A.雷雨天看到閃電后，稍過一會兒才能聽到雷聲

B.超聲波被血管中的血流反射后，探測器接收到的超聲波頻率發(fā)生變化

C.觀察者聽到遠去的列車發(fā)出的汽笛聲，音調(diào)會變低

D.同一聲源發(fā)出的聲波，在空氣和水中傳播的速度不同

E.天文學(xué)上觀察到雙星（相距較近、均繞它們連線上某點做圓周運動的兩顆恒星）光譜

隨時間的周期性變化

二.填空題（共2小題）

4.（2017?新課標I）如圖（a）,在xy平面內(nèi)有兩個沿z方向做簡諧振動的點波源Si（0,

4）和S2（0,-2）。兩波源的振動圖線分別如圖（b）和圖（c）所示。兩列波的波速均

為l.OOm/so兩列波從波源傳播到點A（8,-2）的路程差為m,兩列波引起的

點B（4,1）處質(zhì)點的振動相互（填“加強”或“減弱”），點C（0,0.5）處質(zhì)

點的振動相互（填“加強”或“減弱

圖(a)

5.（2018?新課標I）如圖，RtAABC為一玻璃三棱鏡的橫截面，ZA=30°,一束紅光垂

直AB邊射入，從AC邊上的D點射出。其折射角為60°,則玻璃對紅光的折射率

為。若改用藍光沿同一路徑入射，則光線在D點射出時的折射角（填“小

于”“等于”或“大于”）60°?

三.計算題（共4小題）

6.（2018?新課標I）一列簡諧橫波在t=」s的波形圖如圖（a）所示，P、Q是介質(zhì)中的兩

3

個質(zhì)點，圖（b）是質(zhì)點Q的振動圖象。求：

（i）波速及波的傳播方向；

（ii）質(zhì)點Q的平衡位置的x坐標。

7.（2019?新課標I）如圖，一艘帆船靜止在湖面上，帆船的豎直桅桿頂端高出水面3m。距

水面4m的湖底P點發(fā)出的激光束，從水面出射后恰好照射到桅桿頂端，該出射光束與

豎直方向的夾角為53°（取sin53°=0.8）。已知水的折射率為居。

3

（i）求桅桿到P點的水平距離；

（ii）船向左行駛一段距離后停止，調(diào)整由P點發(fā)出的激光束方向，當(dāng)其與豎直方向夾角

為45°時，從水面射出后仍照射在桅桿頂端，求船行駛的距離。

8.（2017?新課標I）如圖，一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體，O點為球心；下半

部是半徑為R、高為2R的圓柱體，圓柱體底面鍍有反射膜。有一平行于中心軸OC的光

線從半球面射入，該光線與OC之間的距離為0.6R.已知最后從半球面射出的光線恰好

與入射光線平行（不考慮多次反射）。求該玻璃的折射率。

9.(2020?新課標I)一振動片以頻率f做簡諧振動時，固定在振動片上的兩根細桿同步周

期性地觸動水面上a、b兩點，兩波源發(fā)出的波在水面上形成穩(wěn)定的干涉圖樣。c是水面

上的一點，a、b、c間的距離均為1,如圖所示。已知除c點外，在ac連線上還有其他振

幅極大的點，其中距c最近的點到c的距離為31.求

8

(i)波的波長;

(ii)波的傳播速度。

C

2017-2021年福建高考物理真題分類匯編之光學(xué)、機械振動與機

械波

參考答案與試題解析

多選題（共3小題）

（多選）1.（2019?新課標1）一簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在t=1時刻，該波的波形圖

2

如圖（a）所示，P、Q是介質(zhì)中的兩個質(zhì)點。圖（b）表示介質(zhì)中某質(zhì)點的振動圖象。下

列說法正確的是（）

A.質(zhì)點Q的振動圖象與圖（b）相同

B.在t=0時刻，質(zhì)點P的速率比質(zhì)點Q的大

C.在t=0時刻，質(zhì)點P的加速度的大小比質(zhì)點Q的大

D.平衡位置在坐標原點的質(zhì)點的振動圖象如圖（b）所示

E.在t=0時刻，質(zhì)點P與其平衡位置的距離比質(zhì)點Q的大

【考點】波長、頻率和波速的關(guān)系；橫波的圖象.

【專題】比較思想；推理法；振動圖象與波動圖象專題；推理能力.

【分析】根據(jù)波的傳播方向確定Q點在t=工時刻的振動方向，與振動圖象上在弋=工時

22

刻質(zhì)點的振動方向比較，確定是哪個質(zhì)點的振動圖象。在波動圖象上，根據(jù)位移大小研

究加速度和速度的大小關(guān)系。

【解答】解：A、簡諧機械波沿x軸正方向傳播，在t=H時刻，質(zhì)點Q的振動方向向上,

2

而在振動圖象上在t=1時刻質(zhì)點的振動方向向下，所以圖b不是質(zhì)點Q的振動圖象。故

2

A錯誤。

B、在t=0時刻，質(zhì)點P位于波谷，速度為零，質(zhì)點Q位于平衡位置，則質(zhì)點P的速率

比質(zhì)點Q的小，故B錯誤。

C、在t=0時刻，質(zhì)點P的位移比質(zhì)點Q的大，則質(zhì)點P的加速度的大小比質(zhì)點Q的大。

故C正確。

D、在t=H時刻，平衡位置在坐標原點的質(zhì)點振動方向向下，與振動圖象相符，所以平

2

衡位置在坐標原點的質(zhì)點的振動圖象如圖（b）所示。故D正確。

E、在t=0時刻，質(zhì)點P位于波谷，質(zhì)點Q位于平衡位置，則質(zhì)點P與其平衡位置的距

離比質(zhì)點Q的大。故E正確。

故選：CDEo

【點評】本題考查識別、理解振動圖象和波動圖象的能力，以及把握兩種圖象聯(lián)系的能

力。對于波的圖象往往先判斷質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向間的關(guān)系。同時，能熟練

分析波動形成的過程，分析物理量的變化情況。

（多選）2.（2021?福建）以聲波作為信息載體的水聲通信是水下長距離通信的主要手段。

2020年11月10日，中國載人潛水器“奮斗者”號創(chuàng)造了10909米深潛紀錄。此次深潛

作業(yè)利用了水聲通信和電磁通信等多種通信方式進行指令傳輸或數(shù)據(jù)交換，如圖所示。

下列說法正確的是（）

通信衛(wèi)星

衛(wèi)星實時尹

通信/水畫無線

探索一號上一叁,3A探索二號

水所,"聲

通信［無"藍”光〃通信

“奮斗者”號E溫/L掰“滄海”號

A.“奮斗者”號與“探索一號”通信的信息載體屬于橫波

B.“奮斗者”號與“滄?！碧柾ㄐ诺男畔⑤d體屬于橫波

C.“探索一號”與通信衛(wèi)星的實時通信可以通過機械波實現(xiàn)

D.“探索一號”與“探索二號”的通信過程也是能量傳播的過程

【考點】電磁波的應(yīng)用；波的形成和傳播；橫波和縱波；電磁波的發(fā)射、傳播和接收.

【專題】定性思想；推理法；電磁場理論和電磁波；理解能力.

【分析】橫波：波的傳播方向與質(zhì)點振動方向垂直；縱波：波的傳播方向與質(zhì)點振動方

向一致。機械波的傳播需要介質(zhì)，電磁波可以在真空中傳播。在傳遞信息的時候也是傳

遞能量的過程。

【解答】解：A.由題知，“奮斗者”號與“探索一號”通信是通過水聲音通信，由下而上,

故信息載體屬于縱波，故A錯誤；

B.由題知，“奮斗者”號與“滄?！碧柾ㄐ攀峭ㄟ^無線藍綠光通信，由左向右，故信息載

體屬于橫波，故B正確；

C.因為太空中沒有介質(zhì)，故機械波無法傳播，所以“探索一號”與通信衛(wèi)星的實時通信

只能通過電磁通信來實現(xiàn)，故C錯誤；

D.在傳遞信息的過程也是傳遞能量的過程，故“探索一號”與“探索二號”的通信過程

也是能量傳播的過程，故D正確。

故選：BD。

【點評】解決本題的關(guān)鍵是理解橫波和縱波，理解機械波和電磁波的傳播，需要知道在

傳遞信息的同時也傳遞能量。是基礎(chǔ)題。

（多選）3.（2020?新課標I）在下列現(xiàn)象中，可以用多普勒效應(yīng)解釋的有（）

A.雷雨天看到閃電后，稍過一會兒才能聽到雷聲

B.超聲波被血管中的血流反射后，探測器接收到的超聲波頻率發(fā)生變化

C.觀察者聽到遠去的列車發(fā)出的汽笛聲，音調(diào)會變低

D.同一聲源發(fā)出的聲波，在空氣和水中傳播的速度不同

E.天文學(xué)上觀察到雙星（相距較近、均繞它們連線上某點做圓周運動的兩顆恒星）光譜

隨時間的周期性變化

【考點】多普勒效應(yīng)；聲波.

【專題】定性思想；推理法；波的多解性；推理能力.

【分析】多普勒效應(yīng)是由于振源與觀察者之間存在著相對運動，使觀察者接受到的頻率

不同于振源頻率的現(xiàn)象，據(jù)此判斷即可。

【解答】解：A、發(fā)生雷電時，人們利用看見閃電與聽見雷聲的時間間隔來估算自己與雷

電發(fā)生處之間的距離是通過光速遠大于聲速，用這個時間間隔乘聲速來估算的，故它不

屬于多普勒效應(yīng)的應(yīng)用，故A錯誤；

B、醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波，根據(jù)接收到的被血管中的血流反射后的超聲波

的頻率變化，判斷血流的速度是否正常也屬于聲波多普勒效應(yīng)的應(yīng)用，故B正確；

C、根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，當(dāng)波源和觀察者間距變小，觀察者接收到的頻率一定比波源頻

率高；當(dāng)波源和觀察者距變大，觀察者接收到的頻率一定比波源頻率低，因此觀察者聽

到遠去的列車發(fā)出的汽笛聲，音調(diào)會變低，屬于多普勒效應(yīng)，故C正確；

D、同一聲源發(fā)出的聲波，在空氣和水中傳播的速度不同，是由于介質(zhì)折射率不同導(dǎo)致的，

與多普勒效應(yīng)無關(guān)，故D錯誤；

E、天文學(xué)上觀察到雙星（相距較近、均繞它們連線上某點做圓周運動的兩顆恒星）光譜

隨時間的周期性變化，可通過接收的光頻率變化來判定雙星運動情況，屬于光波的多普

勒效應(yīng)的原理應(yīng)用，故E正確；

故選：BCE,

【點評】本題考查的是多普勒效應(yīng)在實際生活中的應(yīng)用，能夠很好地體現(xiàn)物理就在身邊,

物理與生活中的一些現(xiàn)象息息相關(guān)的新課改理念，是一道非常好的試題。

二.填空題（共2小題）

4.（2017?新課標I）如圖（a）,在xy平面內(nèi)有兩個沿z方向做簡諧振動的點波源Si（0,

4）和S2（0,-2）。兩波源的振動圖線分別如圖（b）和圖（c）所示。兩列波的波速均

為l.OOm/s。兩列波從波源傳播到點A（8,-2）的路程差為2m,兩列波引起的點

B（4,1）處質(zhì)點的振動相互減弱（填“加強”或“減弱”），點C（0,0.5）處質(zhì)

點的振動相互加強（填“加強”或“減弱”）。

圖3)

【考點】波長、頻率和波速的關(guān)系.

【專題】定性思想；推理法；振動圖象與波動圖象專題.

【分析】由幾何關(guān)系求路程差。由波速公式v=M，求解波長。如果兩波源起振同方向，

當(dāng)介質(zhì)中某一點與兩波源的路程差等于半波長的奇數(shù)倍時，這一點是振動減弱的點。路

程差等于波長的整數(shù)倍時，這一點振動加強；如果兩波源起振方向相反，當(dāng)介質(zhì)中某一

點與兩波源的路程差等于半波長的奇數(shù)倍時，這一點是振動加強的點。路程差等于波長

的整數(shù)倍時，這一點振動減弱：據(jù)此分析即可。

【解答】解：由圖可知，路程差為△Si=J^/-8=2m；

兩列波的波速均為LOOm/s。由圖可得T=2s,所以波長為入=vT=lX2=2m,兩列波從

波源傳播到點B(4,1)處的路程差為△S2={,2+42-732+42=0,為波長的整數(shù)倍，

又因為兩波源起振方向相反，所以振動減弱：

兩列波從波源傳播到點C(0,0.5)處的路程差為△S3=3.5-2.5=lm,為半波長，又因

為兩波源起振方向相反，所以振動加強。

故答案為：2；減弱；加強。

【點評】本題考查了波在相互疊加時，何處振動加強和減弱，牢記當(dāng)兩波源起振同方向

時，路程差等于半波長的奇數(shù)倍時振動減弱，路程差等于波長的整數(shù)倍時振動加強。

5.(2018?新課標I)如圖，Rt^ABC為一玻璃三棱鏡的橫截面，NA=30°,一束紅光垂

直AB邊射入，從AC邊上的D點射出。其折射角為60。，則玻璃對紅光的折射率為

若改用藍光沿同一路徑入射，則光線在D點射出時的折射角上J(填“小于”

“等于”或“大于”)60°。

【考點】光的折射定律.

【專題】定量思想；推理法；光的折射專題.

【分析】先根據(jù)題意畫出光路圖，結(jié)合幾何關(guān)系計算出入射角的大小，再利用折射定律

可求出折射率的大??；根據(jù)藍光的折射率比紅光的折射率大，再利用折射定律可以定性

判斷出其折射角的變化情況。

【解答】解：由下圖可知，當(dāng)紅光進入玻璃三棱鏡后，在AB界面上垂直進入，到達AC

界面發(fā)生了折射現(xiàn)象，根據(jù)幾何關(guān)系可得：入射角的大小為/1=30°,又因為已知折射

角的大小為丫=60°,

利用折射定律可解得：玻璃對紅光的折射率n=si刃=sin60：源。

sin/1sin3o0

若改用藍光沿同一路徑入射，在AB界面上仍是垂直進入，由幾何關(guān)系可知，其入射角

不變；當(dāng)?shù)竭_AC界面發(fā)生折射現(xiàn)象，由于藍光的折射率比紅光的折射率大，再利用折

射定律三邊展,

sinZ1

在/1=30。不變的情況下，由于折射率增加，可得出其折射角將增加，即：光線在D點

射出時的折射角大于60°。

故答案為：V3：大于。

【點評】解答本題的關(guān)鍵是：理解和記憶藍光和紅光的折射率的大小關(guān)系，熟練掌握折

射定律的具體應(yīng)用，特別要注意本題的隱含條件是光線從AB面垂直進入。

三.計算題（共4小題）

6.（2018?新課標I）一列簡諧橫波在t=」s的波形圖如圖（a）所示，P、Q是介質(zhì)中的兩

3

個質(zhì)點，圖（b）是質(zhì)點Q的振動圖象。求：

圖③圖（b）

（i）波速及波的傳播方向；

（ii）質(zhì)點Q的平衡位置的x坐標。

【考點】波長、頻率和波速的關(guān)系；橫波的圖象.

【專題】計算題；定量思想；方程法；振動圖象與波動圖象專題.

【分析】（i）由圖（a）得到波長，由圖（b）得到周期，根據(jù)丫=上計算波速，根據(jù)振

T

動情況確定傳播方向；

（ii）首先確定P點平衡位置橫坐標，再根據(jù)向x軸負方向傳播到P點處經(jīng)過的時間，由

此求出質(zhì)點Q的平衡位置的x坐標。

【解答】解：（i）由圖（a）可以看出，該波的波長為入=36cm,

由圖（b）可以看出周期T=2s,

故波速為v=」L=18cm/s,

T

由（b）可知，當(dāng)1=上$時-，Q向上振動，結(jié)合圖（a）可知，該波沿x軸負方向傳播：

3

（ii）設(shè)質(zhì)點P、Q的平衡位置的x軸分別為XP、XQ,由圖（a）可知，x=0處y=-

,y=Asin（-30°）

因此xp=30x=3cin

3603cHi

由圖（b）可知，在t=O時Q點處于平衡位置，經(jīng)過△t=』s,其振動狀態(tài)向x軸負方向

3

傳播到P點處，

所以XQ-xp=vAt=6cm,

解得質(zhì)點Q的平衡位置的x坐標為XQ=9cm。

答：（i）波速為18cm/s,該波沿x軸負方向傳播；

（ii）質(zhì)點Q的平衡位置的x坐標為XQ=9cm。

【點評】本題主要是考查了波的圖象;解答本題關(guān)鍵是要掌握振動的一般方程y=Asins,

知道方程中各字母表示的物理意義，能夠根據(jù)圖象直接讀出振幅、波長和各個位置處的

質(zhì)點振動方向，知道波速、波長和頻率之間的關(guān)系。

7.（2019?新課標I）如圖，一艘帆船靜止在湖面上，帆船的豎直桅桿頂端高出水面3m。距

水面4m的湖底P點發(fā)出的激光束，從水面出射后恰好照射到桅桿頂端，該出射光束與

豎直方向的夾角為53°（取sin53°=0.8）。已知水的折射率為三。

3

（i）求桅桿到P點的水平距離；

（ii）船向左行駛一段距離后停止，調(diào)整由P點發(fā)出的激光束方向，當(dāng)其與豎直方向夾角

為45°時，從水面射出后仍照射在桅桿頂端，求船行駛的距離。

【考點】光的折射定律.

【專題】計算題；定量思想：幾何法；光的折射專題；分析綜合能力.

【分析】(i)由折射定律求出入射角，結(jié)合幾何關(guān)系求桅桿到P點的水平距離；

(ii)先根據(jù)折射定律求激光束從水面出射的方向與豎直方向的夾角，再由幾何關(guān)系求船

行駛的距離。

【解答】解：(i)設(shè)光束從水面射出的點到桅桿的水平距離為XI，到P點的水平距離為

X2.桅桿的高度為hl,p點處水深為h2.激光束在水中與豎直方向的夾角為e。

由幾何關(guān)系有：

—-=tan53°,,,@

hl

Xn_

—々=tan?！?/p>

h2

由折射定律有：n=sin5]…③

sin6

設(shè)桅桿到P點的水平距離為X,則：X=X|+X2…④

聯(lián)立①②③④并代入數(shù)據(jù)解得：x=7m…⑤

(ii)設(shè)激光束在水中與豎直方向的夾角為45°時，從水面出射的方向與豎直方向的夾

角為i'。

由折射定律有：n=sini，…⑥

sin45

設(shè)船向左行駛的距離為x',此時光束從水面射出的點到桅桿的水平距離為xi',到P

點的水平距離為X2',則

XI'+X2'=x'+x…⑦

----=tani，…⑧

hl

—?—=tan450…⑨

h2

聯(lián)立⑤@⑦⑧⑨并代入數(shù)據(jù)解得：x'=(66-3)m七5.5m

答：(i)桅桿到P點的水平距離是7m；

(ii)船行駛的距離是5.5m。

【點評】本題是幾何光學(xué)問題，對數(shù)學(xué)幾何能力要求較高，關(guān)鍵要根據(jù)幾何知識確定出

入射角和折射角，通過折射定律和幾何關(guān)系進行求解。

8.（2017?新課標I）如圖，一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體，O點為球心；下半

部是半徑為R、高為2R的圓柱體，圓柱體底面鍍有反射膜。有一平行于中心軸OC的光

線從半球面射入，該光線與OC之間的距離為0.6R.已知最后從半球面射出的光線恰好

與入射光線平行（不考慮多次反射）。求該玻璃的折射率。

【專題】計算題；學(xué)科綜合題；定量思想；方程法；光的折射專題.

【分析】根據(jù)題意和光的折射規(guī)律畫出光路圖，由幾何關(guān)系確定入射角的正弦值與折射

角的正弦值，再由折射定律求玻璃的折射率；

【解答】解：由題意，結(jié)合光路的對稱性與光路可逆可知，與入射光相對于OC軸對稱

的出射光線一定與入射光線平行，所以從半球面射入的光線經(jīng)折射后，將在圓柱體底面

中心C點反射，如圖：

設(shè)光線在半球處的入射角為i,折射光線的折射角為r,貝I」：

由正弦定理得：立=sin（i-r）…②

2RR

由幾何關(guān)系可知，入射點的法線與OC之間的夾角也等于i,該光線與OC之間的距離:

L=0.6R

則：sini=L=0*6R=06…③

RRU-D

由②③得：sinr=6

由①③④得：n=<2.05-143

答：該玻璃的折射率為1.43o

【點評】本題是幾何光學(xué)問題，其基礎(chǔ)是作出光路圖，根據(jù)幾何知識確定折射角是關(guān)鍵,

結(jié)合折射定律求解。

9.(2020?新課標1)一振動片以頻率f做簡諧振動時，固定在振動片上的兩根細桿同步周

期性地觸動水面上a、b兩點，兩波源發(fā)出的波在水面上形成穩(wěn)定的干涉圖樣。c是水面

上的一點，a、b、c間的距離均為1,如圖所示。已知除c點外，在ac連線上還有其他振

幅極大的點，其中距c最近的點到c的距離為31.求

8

(i)波的波長；

(ii)波的傳播速度。

c

?\

a，----------------------------？

【考點】波的干涉現(xiàn)象；波的疊加.

【專題】計算題；定量思想；方程法；光的干涉專題；推理能力.

【分析】(i)依據(jù)波程差等于一個波長即會發(fā)生振動加強，再依據(jù)幾何關(guān)系，及三角函

數(shù)，與勾股定理，即可求解；

(ii)根據(jù)v=；<f,結(jié)合波長，從而求解傳播速度。

【解答】解：(i)如圖所示，

設(shè)距c點最近的振幅極大的點為d點，a與d的距離為n，b與d的距離為理，d與c的

距離為s,波長為人，

則有：般-門=入

由幾何關(guān)系，則有：n=l-s

且s=3

8

及rg=(r[sin60。)2+(1-rjCOsGO0)2

聯(lián)立上式，代入數(shù)據(jù)，解得：入=工1，

4

(ii)波的頻率為f,設(shè)波的傳播速度為v,則有：v=H

解得：v=上L

4

答：(i)波的波長是上1；

4

(ii)波的傳播速度為上L。

4

【點評】考查波的干涉條件，掌握波的振動加強的條件，理解幾何知識及三角函數(shù)的應(yīng)

用，注意數(shù)學(xué)運算是解題的關(guān)鍵。

考點卡片

1.波的形成和傳播

【知識點的認識】

機械波的產(chǎn)生

(1)定義：機械振動在介質(zhì)中的傳播過程,叫做機械波.

(2)產(chǎn)生條件：波源和介質(zhì).

(3)產(chǎn)生過程：沿波的傳播方向上各質(zhì)點的振動都受它前一個質(zhì)點的帶動而做受迫振動，

對簡諧波而言各質(zhì)點振動的振幅和周期都相同,各質(zhì)點只在自己的平衡位置附近振動.

【命題方向】

常考題型：

關(guān)于機械振動和機械波，下列說法中，正確的是()

A.有機械振動必有機械波

B.有機械波必有機械振動

C.波的頻率等于該波中質(zhì)點振動的頻率

D.波的傳播速度等于該波中質(zhì)點振動的速度

【分析】有機械振動才有可能有機械波，波的傳播速度與質(zhì)點振動速度沒有直接關(guān)系.

解：A、有機械波必有機械振動，而有機械振動若沒介質(zhì)不會形成機械波.故A不正確；

B、有機械振動若沒介質(zhì)不會形成機械波，而有機械波必有機械振動，故B正確；

C、機械振動產(chǎn)生的機械波，兩者的頻率是相同的，故C正確；

D、波的傳播速度與介質(zhì)有關(guān)，而質(zhì)點的振動速度與波的傳播速度無關(guān).故D不正確；

故選：BC.

【點評】機械波產(chǎn)生的條件是振源與介質(zhì).

2.橫波和縱波

【知識點的認識】

機械波的分類

(1)橫波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相互垂直，凸起的最高處叫波峰，凹下的最低

處叫波谷.

（2）縱波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在同一直線上，質(zhì)點分布最密的地方叫密部,

質(zhì)點分布最疏的地方叫疏部.

【命題方向】

在機械波中（）

A.各質(zhì)點都在各自的平衡位置附近振動

B.相鄰質(zhì)點間必有相互作用力

C.前一質(zhì)點的振動帶動相鄰的后一質(zhì)點的振動，后一質(zhì)點的振動必定落后于前一質(zhì)點

D.各質(zhì)點也隨波的傳播而遷移

【分析】根據(jù)機械波的特點與形成原因進行判斷和解答.

解：A、機械波上各質(zhì)點都在各自的平衡位置附近做簡諧振動，A正確；

B、機械波的形成原因是質(zhì)點間的相互作用，前一質(zhì)點帶動后一質(zhì)點，后一質(zhì)點重復(fù)前一質(zhì)

點的振動，故B正確；

C、機械波的形成原因是質(zhì)點間的相互作用，前一質(zhì)點帶動后一質(zhì)點，后一質(zhì)點重復(fù)前一質(zhì)

點的振動，每個質(zhì)點都做受迫振動，即后一質(zhì)點的振動必定落后于前一質(zhì)點，C正確；

D、機械波傳播的是波形，質(zhì)點并不隨著波遷移，各個質(zhì)點在其平衡位置附近做簡諧運動，

故D錯誤.

故選：ABC.

【點評】本題考查了機械波的形成原因、傳播特點、振動和波動的關(guān)系，理解波的形成原因

是關(guān)鍵.

3.橫波的圖象

【知識點的認識】

橫波的圖象

如圖所示為一橫波的圖象。縱坐標表示某一時刻各個質(zhì)點偏離平衡位置的位移，橫坐標表示

在波的傳播方向上各個質(zhì)點的平衡位置。它反映了在波傳播的過程中，某一時刻介質(zhì)中各質(zhì)

點的位移在空間的分布。簡諧波的圖象為正弦（或余弦）曲線。

【命題方向】

(1)第一類常考題型：波的圖象的理解與應(yīng)用

如圖為一列沿x軸負方向傳播的簡諧橫波在t=0時的波形圖，當(dāng)Q點在t=0時的振動狀態(tài)

傳到P點時，則B

A.lcm<x<3cm范圍內(nèi)的質(zhì)點正在向y軸的負方向運動

B.Q處的質(zhì)點此時的加速度沿y軸的正方向

C.Q處的質(zhì)點此時正在波峰位置

D.Q處的質(zhì)點此時運動到P處。

分析：由題意利用平移法可知Q點的狀態(tài)傳到P點時的波形圖，由波形圖可判斷各點的振

動情況。

解：當(dāng)Q點在t=0時的振動狀態(tài)傳到P點時，，Q點在t=0時的波沿也向左傳到P點，所以

x=Ocm處質(zhì)點在波谷，x=2cm處質(zhì)元在波峰，則lcm<x<2cm向y軸的正方向運動，2cm

Vx<3cm向y軸的負方向運動，A錯誤；

Q點振動四分之三周期后到達波谷加速度沿y軸的正方向最大，質(zhì)點不能平移，B正確，C

D錯誤。

故選B。

點評：本題畫波形是關(guān)鍵，只要畫出新的波形各點的振動即可明確！

第二類?？碱}型：波的傳播方向與質(zhì)點的振動方向的判斷

一列沿x軸正方向傳播的簡諧機械橫波，波速為4m/s。某時刻波形如圖所示，下列說法正

確的是()

A.這列波的振幅為4cm

B.這列波的周期為1s

C.止匕時x=4m處質(zhì)點沿y軸負方向運動

D.此時x=4m處質(zhì)點的加速度為0

分析：由波的圖象讀出振幅和波長，由波速公式v=a算出周期。由波的傳播方向判斷質(zhì)

T

點的振動方向，根據(jù)質(zhì)點的位置分析質(zhì)點的加速度。

解：A、振幅等于y的最大值，故這列波的振幅為A=2cm。故A錯誤。

B,由圖知，波長入=8m,由波速公式v=」_,得周期T=-：_=3S=2S。故B錯誤。

Tv4

C、簡諧機械橫波沿x軸正方向傳播，由波形平移法得知，此時x=4m處質(zhì)點沿y軸正方向

運動。故C錯誤。

D、此時x=4m處質(zhì)點沿處于平衡位置，加速度為零。故D正確。

故選：D。

點評：根據(jù)波的圖象讀出振幅、波長、速度方向及大小變化情況，加速度方向及大小變化情

況等，是應(yīng)具備的基本能力。

【解題方法點撥】

波的圖象的理解與應(yīng)用

1.波的圖象反映了在某時刻介質(zhì)中的質(zhì)點離開平衡位置的位移情況，圖象的橫軸表示各質(zhì)

點的平衡位置，縱軸表示該時刻各質(zhì)點的位移，如圖：

圖象的應(yīng)用：

(1)直接讀取振幅A和波長入，以及該時刻各質(zhì)點的位移。

(2)確定某時刻各質(zhì)點加速度的方向，并能比較其大小。

(3)結(jié)合波的傳播方向可確定各質(zhì)點的振動方向或由各質(zhì)點的振動方向確定波的傳播方向。

2.在波的傳播方向上，當(dāng)兩質(zhì)點平衡位置間的距離為n入時(n=l,2,3…)，它們的振動

步調(diào)總相同；當(dāng)兩質(zhì)點平衡位置間的距離為(2n+l)2_(n=0,1,2,3…)時，它們的

2

振動步調(diào)總相反。

3.波源質(zhì)點的起振方向決定了它后面的質(zhì)點的起振方向，各質(zhì)點的起振方向與波源的起振

方向相同。

波的傳播方向與質(zhì)點的振動方向的判斷方法

4.波長、頻率和波速的關(guān)系

【知識點的認識】

描述機械波的物理量

（1）波長入：兩個相鄰的、在振動過程中對平衡位置的位移總是相同的質(zhì)點間的距離叫波

長.

在橫波中，兩個相鄰波峰（或波谷）間的距離等于波長.在縱波中，兩個相鄰密部（或疏部）

間的距離等于波長.

(2)頻率f：波的頻率由波源決定，無論在什么介質(zhì)中傳播，波的頻率都不變.

(3)波速v：單位時間內(nèi)振動向外傳播的距離.波速的大小由介質(zhì)決定.

(4)波速與波長和頻率的關(guān)系：v=af.

【命題方向】

常考題型：

如圖所示是一列簡諧波在t=0時的波形圖象，波速為v=10m/s,此時波恰好傳到I點，下

列說法中正確的是()

A.此列波的周期為T=0.4s

B.質(zhì)點B、F在振動過程中位移總是相等

C.質(zhì)點I的起振方向沿y軸負方向

D.當(dāng)t=5.1s時，x=10m的質(zhì)點處于平衡位置處

E.質(zhì)點A、C、E、G、I在振動過程中位移總是相同

【分析】由波形圖可以直接得出波的波長，根據(jù)v=2匚求解周期，根據(jù)波形圖來確定I處

T

的起振方向，當(dāng)質(zhì)點間的距離為波長的整數(shù)倍時，振動情況完全相同，當(dāng)質(zhì)點間的距離為半

波長的奇數(shù)倍時，振動情況相反.

解：A、由波形圖可知，波長入=4m,則T=3_=_L=O4S，故A正確；

v10?

B、質(zhì)點B、F之間的距離正好是一個波長，振動情況完全相同，所以質(zhì)點B、F在振動過

程中位移總是相等，故B正確；

C、由圖可知，I剛開始振動時的方向沿y軸負方向，故C正確；

D、波傳到x=10m的質(zhì)點的時間t'=三一"二］s，t=5.1s時，x=10m的質(zhì)點已經(jīng)振動4.1s

v10

=1O1T,所以此時處于波谷處，故D錯誤；

4

E、質(zhì)點A、C間的距離為半個波長，振動情況相反，所以位移的方向不同，故D錯誤；

故選：ABC

【點評】本題考察了根據(jù)波動圖象得出振動圖象是一重點知識，其關(guān)鍵是理解振動和波動的

區(qū)別.

【解題方法點撥】

【知識點的認識】

波的疊加

幾列波相遇時，每列波都能夠保持各自的狀態(tài)繼續(xù)傳播而不互相干擾，只是在重疊的區(qū)域里,

介質(zhì)的質(zhì)點同時參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移

的矢量和.

【命題方向】

?？碱}型：

如圖所示，實線與虛線分別表示振幅、頻率均相同的兩列波的波峰和波谷.此刻M是波峰

與波峰相遇點，下列說法中正確的是（）

A.該時刻質(zhì)點。正處于平衡位置

B.P、N兩質(zhì)點始終處在平衡位置

C.隨著時間的推移，質(zhì)點M將向。點處移動

D.從該時刻起，經(jīng)過二分之一周期，質(zhì)點M到達平衡位置

【分析】由圖知M、0都處于振動加強點，在波的傳播過程中，質(zhì)點不會向前移動.

解：由圖知O點是波谷和波谷疊加，是振動加強點，A錯誤；

P、N兩點是波谷和波峰疊加，位移始終為零，即處于平衡位置，B正確；

振動的質(zhì)點只是在各自的平衡位置附近振動，不會“隨波逐流”，C錯誤；

從該時刻起，經(jīng)過四分之一周期，質(zhì)點M到達平衡位置，D錯誤；

故選B

【點評】介質(zhì)中同時存在幾列波時，每列波能保持各自的傳播規(guī)律而不互相干擾.在波的重

疊區(qū)域里各點的振動的物理量等于各列波在該點引起的物理量的矢量和.

6.波的干涉現(xiàn)象

【知識點的認識】

波的衍射和干涉

波的衍射：

（1）產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是：障礙物或孔的尺寸比波長小或與波長相差不多.

（2）現(xiàn)象：波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象.

波的干涉：

（1）產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件：頻率相同的兩列同性質(zhì)的波相遇.

（2）現(xiàn)象：兩列波相遇時，某些區(qū)域振動總是加強,某些區(qū)域振動總是減弱,且加強區(qū)和

減弱區(qū)互相間隔.

（3）對兩個完全相同的波源產(chǎn)生的干涉來說，凡到兩波源的路程差為一個波長整數(shù)任時，

振動加強；凡到兩波源的路程差為半個波長的奇數(shù)倍時,振動減弱.

【命題方向】

常考題型：

如圖所示是觀察水面波衍射的實驗裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔，。是波源,

圖中己畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋（圖中曲線）之間距離表示一個波

長，則波經(jīng)過孔后的傳播情況，下列描述中正確的是（）

A.此時能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象

B.擋板前后波紋間距離相等

C.如果將AB擴大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象

D.如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯觀察到衍射現(xiàn)象

【分析】當(dāng)孔、縫的寬度與波長差不多或者比波長還小時，就能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，這

是發(fā)生明顯衍射的條件.

解：A、因為波長與孔的尺寸差不多，所以能夠觀察到明顯的衍射現(xiàn)象.故A正確.

B、波通過孔后，波速、頻率、波長不變，則擋板前后波紋間的距離相等.故B正確.

C、如果將孔AB擴大，孔的尺寸大于波的波長，可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象.故C正確.

D、如果孔的大小不變，使波源頻率增大，因為波速不變，根據(jù)入=三知，波長減小，可能

f

觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象.故D錯誤.

故選：ABC.

【點評】解決本題的關(guān)鍵掌握產(chǎn)生明顯衍射的條件，知道波速、頻率、波長的關(guān)系.

【解題方法點撥】

一、波的干涉與波的衍射的比較

定義現(xiàn)象可觀察到明顯現(xiàn)象相同點

的條件

波的衍射波可以繞過障礙物繼波能偏離直線而傳縫、孔或障礙物的干涉和衍射是

續(xù)傳播的現(xiàn)象到直線傳播以外的尺寸跟波長相差不波特有的現(xiàn)象

空間大或者小于波長

波的干涉頻率相同的兩列波疊振動強弱區(qū)域相間兩列波的頻率相同

加，使某些區(qū)域的振分布，加強區(qū)減弱區(qū)

動加強、某些區(qū)域的位置

振動減弱的現(xiàn)象不變

特別提示

1.波的干涉和衍射現(xiàn)象都是波特有的現(xiàn)象，可以幫助我們區(qū)別波動和其他運動形式.

2.任何波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，區(qū)別在于現(xiàn)象是否明顯.

3.只有符合干涉條件的兩列波相遇時才能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象.

二、波的干涉中振動加強點和減弱點的判斷

某質(zhì)點的振動是加強還是減弱，取決于該點到兩相干波源的距離之差△「.

(1)當(dāng)兩波源振動步調(diào)一致時

若△??=〃/(〃=0,1,2,…)，則振動加強；

若△/■=(2n+l)(n—0,1,2,-,?),則振動減弱.

(2)當(dāng)兩波源振動步調(diào)相反時

若△r=(2n+l)(n=0,1,2,…)，則振動加強；

若△?"=〃/?(n=0,1,2,???),則振動減弱.

2.波的衍射現(xiàn)象是指波能繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是縫、孔

的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不大或者小于波長.

()

7.聲波

8.多普勒效應(yīng)

【知識點的認識】

1.多普勒效應(yīng)：當(dāng)波源與觀察者之間有相對運動時，觀察者會感到波的頻率發(fā)生了變化，

這種現(xiàn)象叫多普勒效應(yīng).

2.接收到的頻率的變化情況：當(dāng)波源與觀察者相向運動時，觀察者接收到的頻率變大；當(dāng)

波源與觀察者背向運動時，觀察者接收到的頻率變小.

【命題方向】

?？碱}型：

在學(xué)校運動場上50m直跑道的兩端，分別安裝了由同一信號發(fā)生器帶動的兩個相同的揚聲

器.兩個揚聲器連續(xù)發(fā)出波長為5m的聲波.一同學(xué)從該跑道的中點出發(fā)，向某一段點緩慢

行進10m.在此過程中，他聽到揚聲器聲音由強變?nèi)醯拇螖?shù)為（）

A.2B.4C.6D.8

【分析】當(dāng)同學(xué)到兩個聲源的間距為波長整數(shù)倍時，振動加強，聽到聲音是加強的；當(dāng)同學(xué)

到兩個聲源的間距為半波長的奇數(shù)倍時，振動減弱，聽到聲音是減弱的.

【解答】解：當(dāng)同學(xué)到兩個聲源的間距為波長整數(shù)倍時，振動加強，聽到聲音是加強的，故

該同學(xué)從中間向一側(cè)移動0m、2.5m、5.0m、7.5m、10m時，聽到聲音變大；

當(dāng)同學(xué)到兩個聲源的間距為半波長的奇數(shù)倍時，振動減弱，聽到聲音是減弱的，故該同學(xué)從

中間向一側(cè)移動1.25m、3.75m、6.25m、8.75m時，聲音減弱;

故該同學(xué)從中間向一側(cè)移動過程聽到揚聲器聲音由強變?nèi)醯拇螖?shù)為4次；

故選B.

【點評】本題關(guān)鍵明確振動加強和振動減弱的條件，然后可以結(jié)合圖表分析，不難.

【解題方法點撥】

多普勒效應(yīng)的成因分析

(1)接收頻率：觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)，當(dāng)

波以速度丫通過觀察者時，時間,內(nèi)通過的完全波的個數(shù)為N=,因而單位時內(nèi)通過觀察者

的完全波的個數(shù)，即接收頻率.

(2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率變大，當(dāng)波源與觀察者相互遠離時，

觀察者接收到的頻率變小.

9.電磁波的發(fā)射、傳播和接收

【知識點的認識】

電磁波的發(fā)射、傳播和接收

1.發(fā)射電磁波的條件

(1)要有足夠高的振蕩頻率；

(2)電路必須開放，使振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間.

2.調(diào)制：有調(diào)幅和調(diào)頻兩種方式.

3.無線電波的接收

(1)當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時，激起的振蕩電流最強,這就

是電諧振現(xiàn)象.

(2)使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧.

(3)從經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩中“檢”出調(diào)制信號的過程，叫做檢波.檢波是調(diào)制的逆過程,

也叫做解調(diào).

【命題方向】

?？碱}型：

下列說法中，正確的是()

A.電磁波不能在真空中傳播

B.無線電通信是利用電磁波傳輸信號的

C.電磁波在真空中的傳播速度與頻率無關(guān)

D.無線電廣播與無線電視傳播信號的原理毫無相似之處

【分析】電磁波的傳播不需要介質(zhì)，無線電廣播與無線電視傳播信號的原理相似.

解：A、電磁波的傳播不需要介質(zhì)，在真空中可以傳播.故A錯誤.

B、無線電通信是利用電磁波傳輸信號.故B正確.

C、電磁波在真空中的傳播速度相同，與頻率無關(guān).故C正確.

D、無線電廣播與無線電視傳播信號的原理相似.故D錯誤.

故選BC.

【點評】解決本題的關(guān)鍵知道電磁波的特點，以及電磁波的應(yīng)用.

10.電磁波的應(yīng)用

【知識點的認識】

電磁波譜

1.電磁波譜：按照電磁波的波長或頻率大小的順序把它們排列成譜，叫做電磁波譜.

2.電磁波譜按波長由大到小的排列順序為無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X

射線、Y射線.

3.各種電磁波的特性：紅外線熱效應(yīng)顯著；紫外線化學(xué)、生理作用顯著并能產(chǎn)生熒光效應(yīng);

X射線穿透本領(lǐng)很大；丫射線穿透本領(lǐng)更大.

電磁波的應(yīng)用

電磁波譜頻率/Hz真空中波長/m特性應(yīng)用遞變規(guī)律

直

無線<3X10">10-3波動性強，無線電

電波