（高考物理高分突破試題）專題16機(jī)械振動(dòng)和波（解析版）

（高考物理高分突破試題）專題16機(jī)械振動(dòng)和波（解析版）（高考物理高分突破試題）專題16機(jī)械振動(dòng)和波（解析版）/（高考物理高分突破試題）專題16機(jī)械振動(dòng)和波（解析版）專題16機(jī)械振動(dòng)和波一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(1)動(dòng)力學(xué)特征：F＝－kx,"－”表示回復(fù)力的方向與位移方向相反,k是比例系數(shù),不一定是彈簧的勁度系數(shù)．二、單擺(1)單擺的振動(dòng)可視為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件是最大擺角小于10°.(2)單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期公式：T＝2πeq\r(\f(l,g)).單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期(或頻率)跟振幅及擺球質(zhì)量無(wú)關(guān),擺長(zhǎng)l指懸點(diǎn)到擺球重心的距離,g為單擺所在處的重力加速度.(3)秒擺的周期為2s,根據(jù)單擺周期公式,可算得秒擺的擺長(zhǎng)約為1m.將一臺(tái)智能手機(jī)水平粘在秋千的座椅上,使手機(jī)邊緣與座椅邊緣平行(圖甲),讓秋千以小擺角(小于5°)自由擺動(dòng),此時(shí)秋千可看作一個(gè)理想的單擺,擺長(zhǎng)為L(zhǎng).從手機(jī)傳感器中得到了其垂直手機(jī)平面方向的a﹣t關(guān)系圖如圖乙所示.則以下說(shuō)法正確的是()A．忽略空氣阻力,秋千的回復(fù)力由重力和拉力的合力提供B．當(dāng)秋千擺至最低點(diǎn)時(shí),秋千對(duì)手機(jī)的支持力等于手機(jī)所受的重力C．秋千擺動(dòng)的周期為t3﹣t1D．該地的重力加速度g【解答】解：A、忽略空氣阻力,秋千的回復(fù)力由重力圓弧沿切線方向的分力提供,故A錯(cuò)誤;B、在最低點(diǎn),合力提供向心力：N秋千對(duì)手機(jī)的支持力：N=mg+mv2LC、完成一次全振動(dòng)的時(shí)間為周期,對(duì)秋千來(lái)說(shuō),秋千的周期為從最大振幅偏角到另外一最大振幅偏角位置再回到最大振幅偏角位置所用的時(shí)間.根據(jù)垂直手機(jī)平面方向的a﹣t關(guān)系圖,周期為：T＝t3﹣t1,故C正確;D、根據(jù)單擺周期公式：T=t3-t1=2π故選：C.如圖甲所示,O點(diǎn)為單擺的固定懸點(diǎn),在其正下方的P點(diǎn)有一個(gè)釘子,現(xiàn)將小球拉開一定的角度后開始運(yùn)動(dòng),小球在擺動(dòng)過(guò)程中的偏角不超過(guò)5°.從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí),繩中的拉力大小F隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示,重力加速度g取10m/s2,忽略一切阻力.下列說(shuō)法正確的是()A．t＝0.1πs時(shí)小球位于B點(diǎn)B．t＝0.4πs時(shí)小球位于C點(diǎn)C．OA之間的距離為1.5mD．OP之間的距離為1.2m【解答】解：AB．線圈在B點(diǎn)受到的拉力與重力的合力提供向心力,設(shè)小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的速度為v,則：F-mg=mv2L,可得：F=mg+mv2L,BC段擺長(zhǎng)小,所以經(jīng)過(guò)B點(diǎn)向C運(yùn)動(dòng)時(shí)繩子的拉力較大,可知,0～0.2πs內(nèi)應(yīng)該對(duì)應(yīng)著擺球在CB之間的擺動(dòng);0.2πs～0.6πs內(nèi)應(yīng)該對(duì)應(yīng)著擺球在BA之間的擺動(dòng),因t＝0.1πs時(shí)擺線拉力最小,可知小球位于C點(diǎn)C．?dāng)[球在AB之間擺動(dòng)的周期為T1＝0.8πs,根據(jù)T=2πLg,可得L1＝1.6m,即OA之間的距離為1.6m,D．?dāng)[球在BC之間擺動(dòng)的周期為T2＝0.4πs,根據(jù)T=2πLg,可得L2＝0.4m,即PB之間的距離為0.4m,所以O(shè)P之間的距離為1.2m,故選：D.如圖所示,樹梢的擺動(dòng)可視為周期12s、振幅1.2m的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).某時(shí)刻開始計(jì)時(shí),36s后樹梢向右偏離平衡位置0.6m.下列說(shuō)法正確的是()A．開始計(jì)時(shí)的時(shí)刻樹梢恰位于平衡位置B．樹梢做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的"圓頻率”約為0.08HzC．樹梢在開始計(jì)時(shí)后的36s內(nèi)通過(guò)的路程為4.8mD．再經(jīng)過(guò)4s,樹梢可能處于向左偏離平衡位置1.2m處【解答】解：A．經(jīng)過(guò)36s,即3T,為周期的整數(shù)倍,所以36s時(shí)的位置與開始計(jì)時(shí)時(shí)刻的位置相同,故A錯(cuò)誤;B．樹梢做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的"圓頻率”約為ω=2πT=2π12C．樹梢在開始計(jì)時(shí)后的36s內(nèi)通過(guò)的路程為s＝3×4A＝3×4×1.2m＝14.4m,故C錯(cuò)誤;D．36s后樹梢向右偏離平衡位置0.6m,y=1.2sin(π6t+φ),因?yàn)閠＝0,y＝0.6m,解得φ=π6或5π6,故選：D.將一個(gè)力傳感器連接到計(jì)算機(jī)上就可以記錄力隨時(shí)間變化的情況.如圖甲所示,單擺的固定懸點(diǎn)O與力傳感器(圖中未畫出)相連,現(xiàn)將小擺球(可視為質(zhì)點(diǎn))拉至A點(diǎn),此時(shí)細(xì)線處于張緊狀態(tài),釋放擺球,則擺球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi)的A、C之間來(lái)回?cái)[動(dòng),其中B點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)中的最低位置,∠AOB＝∠COB＝θ(θ小于5°且是未知量),測(cè)得單擺的擺長(zhǎng)L＝0.39m,由計(jì)算機(jī)DIS軟件繪制的細(xì)線對(duì)擺球的拉力大小F隨時(shí)間t變化的曲線如圖乙所示.(1)求單擺所處位置的重力加速度大小g0;(2)測(cè)得擺球的質(zhì)量為m,求擺球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度(用題中g(shù)0、m、L、Fmax表示).【解答】解：(1)小球在一個(gè)周期內(nèi)兩次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn),根據(jù)該規(guī)律,則小球的周期：T＝0.4π(s)由單擺的周期公式為：T=2π解得：g(2)擺球在最低點(diǎn)B受到繩子的拉力最大,設(shè)小球的速度為v,有：F則：v=答：(1)單擺所處位置的重力加速度大小等于7.75m/s;(2)測(cè)得擺球的質(zhì)量為m,擺球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度為Fmax秋千、鐘擺等運(yùn)動(dòng)都是我們熟悉的擺動(dòng)現(xiàn)象.它們形狀各異,卻遵循著相似的規(guī)律.如圖1所示,一個(gè)擺的擺長(zhǎng)為L(zhǎng),小球質(zhì)量為m,拉起小球使擺線與豎直方向夾角為θ時(shí)將小球由靜止釋放,忽略空氣阻力.(1)求小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的角速度大小.(2)如果只把小球的質(zhì)量改為2m,還是從相同的位置由靜止釋放,則小球從靜止到最低點(diǎn)的時(shí)間與原來(lái)相比是否會(huì)發(fā)生變化?簡(jiǎn)要說(shuō)明理由.(3)如果把擺線換成長(zhǎng)仍為L(zhǎng)的輕桿,如圖2所示,一端可繞固定在O點(diǎn)的光滑軸承在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),在距O點(diǎn)為L(zhǎng)2和L處分別固定一個(gè)質(zhì)量均為m、可看作質(zhì)點(diǎn)的小球,忽略輕桿的質(zhì)量和空氣阻力a．將桿與小球組成的系統(tǒng)仍拉到與豎直方向成θ角的位置由靜止釋放,當(dāng)系統(tǒng)向下運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),求此時(shí)系統(tǒng)的角速度大小.b．當(dāng)θ角較大時(shí),單擺的運(yùn)動(dòng)將不能看作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),周期公式也不能使用.如果通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得上面(2)中的運(yùn)動(dòng)周期為T,能否推算出此時(shí)輕桿系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)周期?如果不能,請(qǐng)說(shuō)明理由;如果能,請(qǐng)寫出推導(dǎo)過(guò)程并算出結(jié)果.【解答】解：(1)根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得mgL(1﹣cosθ)=12ω=解得ω=(2)依據(jù)單擺的周期公式T如果只把小球的質(zhì)量改為2m,還是從相同的位置由靜止釋放,則小球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期不變,從靜止到最低點(diǎn)的時(shí)間與原來(lái)相比不會(huì)發(fā)生變化.(3)a.根據(jù)機(jī)械能守恒定律得mg解得ωb.該系統(tǒng)等效為質(zhì)量為m的小球在距離O點(diǎn)1.5L處.雖然已知2m的小球的周期為T,但是周期T與運(yùn)動(dòng)半徑L之間的函數(shù)關(guān)系未知,所以不能倠測(cè)出該系統(tǒng)的周期.答：(1)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的角速度大小為2g(2)小球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期不變;(3)此時(shí)系統(tǒng)的角速度大小為12g(1-cosθ三、機(jī)械波的特點(diǎn)(1)介質(zhì)依存性：機(jī)械波離不開介質(zhì)．(2)能量信息性：機(jī)械波傳播的是振動(dòng)的形式、能量和信息．(3)傳播不移性：在傳播方向上,各質(zhì)點(diǎn)只在各自平衡位置附近振動(dòng),并不隨波遷移．(4)時(shí)空重復(fù)性：機(jī)械波傳播時(shí),介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)不斷地重復(fù)著振源的振動(dòng)形式．(5)周期、頻率同源性：介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期均等于振源的振動(dòng)周期且在傳播中保持不變．(6)起振同向性：各質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)的方向與振源開始振動(dòng)方向相同．(7)波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系：v＝λf,f由波源決定,v由介質(zhì)決定．四、振動(dòng)圖像和波的圖像的比較圖像類型振動(dòng)圖像波的圖像研究對(duì)象一振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沿波傳播方向上所有質(zhì)點(diǎn)研究?jī)?nèi)容一質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化規(guī)律某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的空間分布規(guī)律圖像物理意義表示某質(zhì)點(diǎn)各個(gè)時(shí)刻的位移表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移圖像信息(1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期(2)質(zhì)點(diǎn)振幅(3)各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)位移(4)各時(shí)刻速度、加速度方向(1)波長(zhǎng)、振幅(2)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的位移(3)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻加速度方向(4)傳播方向、振動(dòng)方向的互判形象比喻記錄著一個(gè)人一段時(shí)間內(nèi)活動(dòng)的錄像帶記錄著許多人某時(shí)刻動(dòng)作、表情的集體照片圖像變化隨時(shí)間推移,圖像延續(xù),但已有形狀不變隨時(shí)間推移,圖像沿傳播方向平移一完整曲線占橫坐標(biāo)距離表示一個(gè)周期表示一個(gè)波長(zhǎng)如圖所示,是一個(gè)人兩次抖動(dòng)同一細(xì)繩形成的機(jī)械波,第一次抖動(dòng)形成圖甲所示波形,第二次抖動(dòng)形成圖乙所示的波形,下列說(shuō)法中正確的是()A．機(jī)械波向外傳遞的過(guò)程中頻率會(huì)逐漸減小B．在傳播方向上相鄰兩個(gè)波峰間的距離是一個(gè)波長(zhǎng)C．甲、乙兩列繩波的起振方向相同D．機(jī)械波以傳遞振動(dòng),所以繩上的各點(diǎn)隨波向外遷移【解答】解：A．機(jī)械波的頻率是由波源的頻率決定的,在傳播中不發(fā)生變化,故A錯(cuò)誤;B．由波長(zhǎng)的定義,在傳播方向上兩個(gè)相鄰波峰間的距離是一定是一個(gè)波長(zhǎng),故B正確;C．根據(jù)"同側(cè)法”可知,波形甲的起振方向向下,波形乙的起振方向向上,故C錯(cuò)誤;D．機(jī)械波傳播的是振動(dòng)形式和能量．質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近振動(dòng),并不隨波向外遷移,故D錯(cuò)誤.故選：B.B超成像的基本原理是探頭向人體發(fā)射一組超聲波,遇到人體組織會(huì)產(chǎn)生不同程度的反射,探頭接收到的超聲波信號(hào)輸入計(jì)算機(jī),形成B超圖像.血管探頭發(fā)送的簡(jiǎn)諧超聲波圖像如圖所示,t＝0時(shí)刻波恰好傳到質(zhì)點(diǎn)M,t＝2.5×10﹣8s時(shí)刻恰好傳到質(zhì)點(diǎn)N.下列說(shuō)法正確的是()A．血管探頭發(fā)出的超聲波在血管中的傳播速度為8×102m/sB．質(zhì)點(diǎn)N開始振動(dòng)的方向沿y軸負(fù)方向C．質(zhì)點(diǎn)M的振動(dòng)方程為y＝0.4sin(2π×108t)mmD．t＝3.125×10﹣8s時(shí),質(zhì)點(diǎn)M與質(zhì)點(diǎn)N的位移大小相等、方向相反【解答】解：A．超聲波在血管中的傳播速度為v=xt=(16-12)×B．t＝0時(shí)刻,波剛好傳播到質(zhì)點(diǎn)M,根據(jù)"同側(cè)法”可知,質(zhì)點(diǎn)M的起振方向沿y軸正方向,因此質(zhì)點(diǎn)N的起振方向也是沿y軸正方向,故B錯(cuò)誤;C．根據(jù)波長(zhǎng)、波速和周期的關(guān)系,周期T圓頻率ω質(zhì)點(diǎn)M的振動(dòng)方程為y＝Asinωt＝0.4sin(4π×107t)mm,故C錯(cuò)誤;D．根據(jù)t＝0時(shí)刻的波動(dòng)圖像可知,質(zhì)點(diǎn)M與質(zhì)點(diǎn)N的平衡位置相差半個(gè)波長(zhǎng),則兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況相反,因此質(zhì)點(diǎn)N的振動(dòng)方程為y當(dāng)t＝3.125×10﹣8s時(shí)質(zhì)點(diǎn)M的位移y質(zhì)點(diǎn)M的位移y因此質(zhì)點(diǎn)N的位移大小相等、方向相反,故D正確.故選：D.兩列簡(jiǎn)諧橫波分別沿x軸正方向和負(fù)方向傳播,波速均為v＝0.2m/s,兩個(gè)波源分別位于x＝﹣0.2m和x＝1.2m處,波源的振幅均為2cm.如圖所示為t＝0時(shí)刻兩列波的圖象,此刻平衡位置在x＝0.2m和x＝0.8m處的P、Q兩質(zhì)點(diǎn)剛開始振動(dòng).質(zhì)點(diǎn)M的平衡位置位于x＝0.5m處,下列說(shuō)法正確的是()A．這兩列波的頻率均為2HzB．t＝3.5s時(shí),質(zhì)點(diǎn)P的位移為2cmC．0～4s時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)過(guò)的路程為20cmD．質(zhì)點(diǎn)M始終在平衡位置附近振動(dòng)【解答】解：A、由波形圖可得兩列波的波長(zhǎng)相等,均為λ＝0.4m,又波速v＝0.2m/s,則兩列波的周期均為T=λv=0.40.2s＝2s,頻率為f=1TB、t＝3.5s時(shí),波傳播距離為x＝vt＝0.2×3.5m＝0.7m,此時(shí)向左傳播的波的波峰傳至P點(diǎn),而向右傳播的波經(jīng)過(guò)3.5s振動(dòng)了134T,即波峰也傳播至P點(diǎn),由波的疊加原理可知t＝3.5s時(shí),P點(diǎn)的位移為y＝2cm+2cm＝4cm,故C、向左傳播的波傳至P點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間Δt＝4s時(shí),兩波在P點(diǎn)共同引起振動(dòng)的時(shí)間Δt2＝1s分析知P點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),故0～4s內(nèi)P經(jīng)過(guò)的路程為s＝12cm+8cm＝20cm,故C正確;D、兩列波傳到M點(diǎn)之前,質(zhì)點(diǎn)M始終處于平衡位置;兩波同時(shí)傳至M點(diǎn),M點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),M點(diǎn)在平衡位置附近振動(dòng),故D錯(cuò)誤.故選：C.清晨,在平靜的湖面上,老張和老李分別在甲、乙兩只小船上靜坐釣魚,兩船相距40m.突然湖邊的水受到擾動(dòng),引起一列水波在水面上從左向右傳播.某時(shí)刻甲船和乙船的位置如圖,甲位于波峰時(shí),乙恰位于波谷,且峰、谷間的高度差為0.4m.若水波的周期為4s,則()A．水波波速為5m/sB．甲、乙振動(dòng)的振幅等于0.4mC．水波波長(zhǎng)為16mD．9s內(nèi)乙運(yùn)動(dòng)的路程為36m【解答】解：AC．由圖可知,甲、乙的距離為Δx解得：λ＝16m則水波波速為v故A錯(cuò)誤,C正確;B．峰、谷間的高度差為0.4m,則甲、乙的振幅為A＝0.2m,故B錯(cuò)誤;D．9s內(nèi)乙運(yùn)動(dòng)的路程為：s=tT×4A故選：C.一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波,t＝0時(shí)刻波源質(zhì)點(diǎn)O從平衡位置開始振動(dòng),圖甲是簡(jiǎn)諧橫波在t＝0.6s時(shí)的部分波形圖,圖乙是這列波上x＝0.7m處的質(zhì)點(diǎn)從t＝0.7s時(shí)刻開始振動(dòng)的圖像,下列說(shuō)法正確的是()A．波源的起振方向向上B．t＝0.6s時(shí),x＝0.1m處的質(zhì)點(diǎn)在波谷處C．波的頻率f＝0.5HzD．波源的振動(dòng)方程為y＝5sin(5πt)cm【解答】解：A.由圖乙可知,t＝0.7s時(shí),振動(dòng)剛好傳達(dá)x＝0.7m處,該點(diǎn)起振方向向下,說(shuō)明波源的振動(dòng)方向向下,故A錯(cuò)誤;B.由甲圖可知34λ＝0.5m﹣0.2m＝0.3m,即λ＝0.4m,根據(jù)圖中信息,T＝0.6s時(shí),x＝1m處的質(zhì)點(diǎn)位于波谷,故B正確C.由題意可知該波的波速為v=xt=結(jié)合上述分析,可得波的周期為T=λv=頻率為f=1T=故C錯(cuò)誤;D.由圖可知,波的振幅A＝5cm,根據(jù)上述分析可得,波源的振動(dòng)方程為y＝﹣Asin(2π代入數(shù)據(jù)可得y＝﹣5sin(5πt)cm故D錯(cuò)誤.故選：B.五、波的干涉2022年12月安徽省某地發(fā)生3級(jí)地震,震源深度8千米.地震發(fā)生時(shí)監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)到一列沿x軸傳播的地震橫波,t＝0時(shí)刻波形如圖(a)所示,質(zhì)點(diǎn)P從t＝0時(shí)刻開始的振動(dòng)圖像如圖(b)所示.則下列說(shuō)法正確的是()A．該波沿x軸正方向傳播B．該波沿x軸傳播20km距離需要5sC．該波在傳播過(guò)程中遇到4km尺寸的障礙物時(shí)不會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象D．該波與頻率為2Hz的簡(jiǎn)諧橫波相遇,一定能形成干涉圖樣【解答】解：A、由圖(b)可知質(zhì)點(diǎn)P在t＝0時(shí)刻沿y軸負(fù)方向振動(dòng),根據(jù)波形平移法可知,該波沿x軸負(fù)方向傳播,故A錯(cuò)誤;BC、由圖(a)可知波長(zhǎng)為4km,則該波在傳播過(guò)程中遇到4km尺寸的障礙物時(shí)會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象;由圖(b)可知周期為1s,則波速為v=λT=4km/s,則該波沿x軸傳播20km距離需要的時(shí)間為ΔtD、該波的頻率為f=1T=1Hz,則該波與頻率為2Hz的簡(jiǎn)諧橫波相遇,不能形成干涉圖樣,故故選：B.圖甲描繪了在t＝0時(shí)刻,由兩波源S1、S2在均勻介質(zhì)中形成的波陣面平面圖(實(shí)線和虛線分別代表波峰和波谷).已知這兩個(gè)波源的振動(dòng)頻率相等,振幅相同.P和Q是該平面上的兩個(gè)固定點(diǎn),S1、S2間的距離是0.2m.圖乙是P點(diǎn)的振動(dòng)圖像(位移﹣時(shí)間關(guān)系).下列說(shuō)法中正確的是()A．S1S2的連線上共有4個(gè)干涉減弱點(diǎn)B．S1S2連線的延長(zhǎng)線上沒(méi)有干涉增強(qiáng)點(diǎn)C．t＝0.2s時(shí),Q點(diǎn)的位移是AD．波源S1發(fā)出的機(jī)械波波速為0.2m/s【解答】解：A．由圖甲可知,波長(zhǎng)為λ＝0.1m,根據(jù)干涉減弱點(diǎn)的特點(diǎn),路程差應(yīng)為半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,S1S2的連線上距S1、S2的距離差為0.05m、0.15m的點(diǎn)各有兩個(gè),即共有4個(gè)干涉減弱點(diǎn).故A正確;B．只要S1S2連線的延長(zhǎng)線上各點(diǎn)到兩波源的距離差為一個(gè)波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí),均為干涉增強(qiáng)點(diǎn).故B錯(cuò)誤;C．由甲圖可知Q點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn),t＝0.2s時(shí),Q點(diǎn)的位移是零.故C錯(cuò)誤;D．由乙圖可知,波的振動(dòng)周期為T＝0.4s根據(jù)v=v＝0.25m/s,故D錯(cuò)誤.故選：A.圖中S1、S2為兩個(gè)相干波源,實(shí)線和虛線分別表示發(fā)出的波的波峰和波谷位置,下列關(guān)于圖中a、b兩位置正確的說(shuō)法是()A．a(chǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)的位置,b為振動(dòng)減弱的位置B．a(chǎn)為振動(dòng)減弱的位置,b為振動(dòng)加強(qiáng)的位置C．a(chǎn)、b都為振動(dòng)加強(qiáng)的位置D．a(chǎn)、b都為振動(dòng)減弱的位置【解答】解：ABCD、由圖可知,a點(diǎn)是波峰與波谷相遇點(diǎn),是振動(dòng)減弱點(diǎn);b點(diǎn)到兩個(gè)波源的距離相等,故是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),故ACD錯(cuò)誤,B正確.故選：B.消除噪聲污染是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)的一個(gè)重要課題.內(nèi)燃機(jī)、通風(fēng)機(jī)等在排放各種高速氣流的過(guò)程中都發(fā)出噪聲,干涉型消聲器可以用來(lái)削弱高速氣流產(chǎn)生的噪聲.干涉型消聲器的結(jié)構(gòu)及氣流運(yùn)行如圖所示,波長(zhǎng)為A的聲波沿水平管道自左向右傳播,當(dāng)聲波到達(dá)a處時(shí),分成兩束相干波,它們分別通過(guò)r1和r2的路程,再在b處相遇,從而達(dá)到削弱噪聲的目的.下列說(shuō)法正確的是()A．若Δr＝r2﹣r1,則Δr等于半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍B．若b和c在同一條直線上,b和c之間的距離為12λ,則cC．若聲波的振動(dòng)頻率發(fā)生改變,則聲波的傳播速度也發(fā)生改變D．若聲波的振動(dòng)頻率發(fā)生改變,b點(diǎn)有可能是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)【解答】解：A、兩束相干波在b處相遇振動(dòng)減弱,則路程差Δr等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,故A錯(cuò)誤;B、當(dāng)兩束相干波到達(dá)c處時(shí),路程差Δr仍等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,c為聲波的減弱點(diǎn),故B錯(cuò)誤;C、若聲波的振動(dòng)頻率發(fā)生改變,由于聲波的傳播速度由介質(zhì)決定,所以聲波的傳播速度不變,故C錯(cuò)誤;D、若聲波的振動(dòng)頻率發(fā)生改變,聲波的傳播速度不變,由v＝λf知聲波的波長(zhǎng)發(fā)生改變,Δr可能等于半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍,則b點(diǎn)有可能是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn),故D正確.故選：D.手機(jī)上一般會(huì)有兩個(gè)麥克風(fēng),一個(gè)比較大的位于手機(jī)下方,另一個(gè)位于手機(jī)頂部.小亮同學(xué)查閱手機(jī)說(shuō)明書后知道手機(jī)頂部的麥克風(fēng)為降噪麥克風(fēng).該同學(xué)進(jìn)一步查閱資料得知：降噪麥克風(fēng)通過(guò)降噪系統(tǒng)產(chǎn)生與外界噪音相位相反的聲波,與噪音疊加從而實(shí)現(xiàn)降噪的效果.理想情況下的降噪過(guò)程如圖所示,實(shí)線對(duì)應(yīng)環(huán)境噪聲,虛線對(duì)應(yīng)降噪系統(tǒng)產(chǎn)生的等幅反相聲波.下列說(shuō)法正確的是()A．降噪過(guò)程應(yīng)用的是聲波的干涉原理,P點(diǎn)振動(dòng)減弱B．降噪聲波的頻率與環(huán)境噪聲的頻率不相同C．降噪聲波與環(huán)境噪聲聲波的波長(zhǎng)大小不相等D．質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)過(guò)一個(gè)周期向外遷移的距離為一個(gè)波長(zhǎng)【解答】解：ABC．由題圖可知,降噪聲波與環(huán)境聲波波長(zhǎng)相等,在同一種介質(zhì)中傳播速度相等,由v＝λf知降噪聲波的頻率與環(huán)境噪聲的頻率相同,疊加時(shí)產(chǎn)生干涉,由于兩列聲波振幅相同、相位相反,所以振動(dòng)減弱,起到降噪作用,P點(diǎn)振動(dòng)減弱,振幅為零,故A正確,BC錯(cuò)誤;D．P點(diǎn)只在平衡位置處振動(dòng)并不隨波移動(dòng),故D錯(cuò)誤.故選：A.六、光的折射、全反射(1)折射率：n＝eq\f(sini,sinr)n＝eq\f(c,v)(2)全反射：sinC＝eq\f(1,n)(發(fā)生全反射的兩個(gè)條件：①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì);②入射角大于或等于臨界角．)七、平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體對(duì)光的偏折作用類別項(xiàng)目平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)結(jié)構(gòu)玻璃磚上下表面是平行的橫截面為三角形的三棱鏡橫截面是圓對(duì)光線的作用通過(guò)平行玻璃磚的光線不改變傳播方向,但要發(fā)生側(cè)移通過(guò)三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后,出射光線向棱鏡底面偏折圓界面的法線是過(guò)圓心的直線,經(jīng)過(guò)兩次折射后向圓心偏折應(yīng)用測(cè)定玻璃的折射率全反射棱鏡,改變光的傳播方向改變光的傳播方向【特別提醒】不同顏色的光的頻率不同,在同一種介質(zhì)中的折射率、光速也不同,發(fā)生全反射現(xiàn)象的臨界角也不同.如圖所示,楔形玻璃的橫截面POQ的頂角為30°,OP邊上的點(diǎn)光源S到頂點(diǎn)O的距離為d,垂直于OP邊的光線SN在OQ邊的折射角為45°.不考慮多次反射,OQ邊上有光射出部分的長(zhǎng)度為()A．12dB．22dC【解答】解：設(shè)光線在OQ界面點(diǎn)的入射角為α,折射角為β,幾何關(guān)系可知α＝30°由于光路可逆,根據(jù)折射定律可得n=光線射出OQ面的臨界條件為發(fā)生全反射,光路圖如圖所示光線在AB兩點(diǎn)發(fā)生全反射,有公式sinC=在AB兩個(gè)位置臨界角為45°,AB之間有光線射出,由幾何關(guān)系可知AB＝2AC＝2CS由于∠QOP＝30°,所以2CS＝OS＝d故AB＝d故ABD錯(cuò)誤,C正確.故選：C.在水池底部水平放置三條細(xì)燈帶構(gòu)成的等腰直角三角形發(fā)光體,直角邊的長(zhǎng)度為0.9m,水的折射率n=43,細(xì)燈帶到水面的距離h=710m,則有光射出的水面形狀(用陰影表示A．B．C．D．【解答】解：取細(xì)燈帶上某一點(diǎn)作為點(diǎn)光源,點(diǎn)光源發(fā)出的光在水面上有光射出的水面形狀為圓形,設(shè)此圓形的半徑為R,點(diǎn)光源出的光線在水面恰好全反射的光路圖如圖1所示.由sinC=1n=1R＝h?tanC=710×三角形發(fā)光體的每一條細(xì)燈帶發(fā)出的光在水面上有光射出的水面形狀的示意圖如圖2所示.三條細(xì)燈帶構(gòu)成的等腰直角三角形發(fā)光體發(fā)出的光在水面上有光射出的水面形狀的示意圖如圖3所示設(shè)直角邊的長(zhǎng)度為a＝0.9m,由幾何關(guān)系可得此三角形的內(nèi)切圓的半徑r＝a-而R＝0.3m=13a,可知：R＞r,則由圖3可知有光射出的水面形狀在三角形中央?yún)^(qū)域無(wú)空缺部分,故C正確,ABD故選：C.如圖所示為一斜邊鍍銀的等腰直角棱鏡的截面圖.一細(xì)黃光束從直角邊AB以角度θ入射,依次經(jīng)AC和BC兩次反射,從直角邊AC出射.出射光線相對(duì)于入射光線偏轉(zhuǎn)了α角,則α()A．等于90°B．大于90°C．小于90°D．與棱鏡的折射率有關(guān)【解答】解：題圖已經(jīng)畫出此過(guò)程中光的傳播路徑,通過(guò)BC作出△ABC的對(duì)稱圖形,如圖所示：根據(jù)對(duì)稱性可知,從CD邊射出的光線與法線的夾角也為θ,所以光線從AC射出時(shí)與法線的夾角也為θ;由于垂直于AB的法線與垂直于AC的法線相互垂直,根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)(一個(gè)角的兩邊與另一個(gè)角的兩邊相互垂直,這兩個(gè)角相等或互補(bǔ))可知,從AC邊射出的光線與入射光線相互垂直,故出射光線相對(duì)于入射光線偏轉(zhuǎn)角為α＝90°,故A正確、BCD錯(cuò)誤.故選：A.(多選)等腰三角形△abc為一棱鏡的橫截面,ab＝ac;一平行于bc邊的細(xì)光束從ab邊射入棱鏡,在bc邊反射后從ac邊射出,出射光分成了不同顏色的兩束,甲光的出射點(diǎn)在乙光的下方,如圖所示.不考慮多次反射.下列說(shuō)法正確的是()A．甲光的波長(zhǎng)比乙光的長(zhǎng)B．甲光的頻率比乙光的高C．在棱鏡中的傳播速度,甲光比乙光的大D．該棱鏡對(duì)甲光的折射率大于對(duì)乙光的折射率E．在棱鏡內(nèi)bc邊反射時(shí)的入射角,甲光比乙光的大【解答】解：ABCD、作出光路圖如圖所示細(xì)光束經(jīng)ab邊折射后的折射角θ甲＞θ乙,根據(jù)幾何關(guān)系可知光在bc邊上的入射角甲光比乙光的大,根據(jù)n=sinθ1sinθ2,細(xì)光束在ab邊折射時(shí),兩種光的入射角相同,折射角θ甲＞θ乙,所以n甲＜n乙,乙光的折射率大,則頻率大,波長(zhǎng)小;由n=cE、由題圖可知從ac邊射出的光線平行,即甲、乙兩束光折射角相同,由n甲＜n乙,結(jié)合光路可逆,則有在棱鏡內(nèi)bc邊反射時(shí)的入射角,甲光比乙光的大,故E正確.故選：ACE.柱狀光學(xué)器件橫截面如圖所示,OP右側(cè)是以O(shè)為圓心,半徑為R的14圓,左側(cè)是直角梯形,AP長(zhǎng)為R,AC與CO夾角45°,AC中點(diǎn)為B,a、b兩種頻率的細(xì)激光束,垂直AB面入射,器件介質(zhì)對(duì)a,b光的折射率分別為1.42、1.40,保持光的入射方向不變,入射點(diǎn)從A向B移動(dòng)過(guò)程中,能在PM面全反射后,從OM面射出的光是(不考慮三次反射以后的光)(A．僅有a光B．僅有b光C．a(chǎn)、b光都可以D．a(chǎn)、b光都不可以【解答】解：當(dāng)兩種頻率的細(xì)激光束從A點(diǎn)垂直于AB面入射時(shí),激光沿直線傳播到O點(diǎn),經(jīng)第一次反射沿半徑方向直線傳播出去,光路如圖1.保持光的入射方向不變,入射A點(diǎn)從A向B點(diǎn)B移動(dòng)過(guò)程中,如下圖可知,激光沿直線傳播到CO面經(jīng)反射向PM面?zhèn)鞑?根據(jù)圖像可知,入射點(diǎn)從A向B移動(dòng)的過(guò)程中,光線傳播到PM面的入射角逐漸增大,如圖2.當(dāng)入射點(diǎn)為B點(diǎn)時(shí),根據(jù)光的反射定律及幾何關(guān)系可知,光線傳播到PM面的P點(diǎn),此時(shí)光線在PM面上的入射角最大,設(shè)為α,由幾何關(guān)系得α＝45°根據(jù)全反射臨界角公式得sinCa=sinCb=兩種頻率的細(xì)激光束的全反射的臨界角關(guān)系為Ca＜45°＜Cb故在入射光從A向B移動(dòng)過(guò)程中,a光能在PM面全反射后,從OM面射出;b光不能在PM面發(fā)生全反射,故僅有a光.A正確,BCD錯(cuò)誤.故選：A.八、光的波動(dòng)性九、多普勒效應(yīng)：當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí),觀察者接收到的頻率變大;當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí),觀察者接收到的頻率變小.如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖.G為標(biāo)準(zhǔn)石英環(huán),C為待測(cè)柱形樣品,C的上表面與上方標(biāo)準(zhǔn)平面石英板之間存在劈形空氣層.用單色平行光垂直照射上方石英板,會(huì)形成干涉條紋.已知C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù),當(dāng)溫度升高時(shí),下列說(shuō)法正確的是()A．劈形空氣層的厚度變大,條紋向左移動(dòng)B．劈形空氣層的厚度變小,條紋向左移動(dòng)C．劈形空氣層的厚度變大,條紋向右移動(dòng)D．劈形空氣層的厚度變小,條紋向右移動(dòng)【解答】解：溫度升高時(shí),G和C均發(fā)生熱膨脹,體積增大,已知C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù),溫度升高,G比C膨脹明顯,石英板上升的高度比C上表面上升的高度大,則劈形空氣層厚度變大;從劈形空氣層的上下表面分別反射的兩列光是相干光,發(fā)生干涉現(xiàn)象,出現(xiàn)條紋.根據(jù)條紋的位置與空氣層的厚度是對(duì)應(yīng)的,劈形空氣層厚度變大,同一厚度的空氣層向劈尖移動(dòng),條紋向劈尖移動(dòng),即條紋向左移動(dòng),故A正確,BCD錯(cuò)誤.故選：A.(多選)某同學(xué)采用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究光的干涉與衍射現(xiàn)象,狹縫S1、S2的寬度可調(diào),狹縫到屏的距離為L(zhǎng).同一單色光垂直照射狹縫,實(shí)驗(yàn)中分別在屏上得到了圖乙、圖丙所示圖樣.下列描述正確的是()A．圖乙是光的雙縫干涉圖樣,當(dāng)光通過(guò)狹縫時(shí),也發(fā)生了衍射B．遮住一條狹縫,另一狹縫寬度增大,其他條件不變,圖丙中亮條紋寬度增大C．照射兩條狹縫時(shí),增加L,其他條件不變,圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大D．照射兩條狹縫時(shí),若光從狹縫S1、S2到屏上P點(diǎn)的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,P點(diǎn)處一定是暗條紋【解答】解：A、由圖可知,圖乙中間部分是等間距條紋,所以圖乙是光的雙縫干涉圖樣,當(dāng)光通過(guò)狹縫時(shí),同時(shí)也發(fā)生衍射,故A正確;B、狹縫越小,衍射范圍越大,衍射條紋越寬,遮住一條狹縫,另一狹縫寬度增大,則衍射現(xiàn)象減弱,圖丙中亮條紋寬度減小,故B錯(cuò)誤;C、根據(jù)條紋間距公式Δx=Ldλ可知照射兩條狹縫時(shí),增加L,其他條件不變,圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大,故D、照射兩條狹縫時(shí),若光從狹縫S1、S2到屏上P點(diǎn)的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,P點(diǎn)處一定是暗條紋,故D正確.故選：ACD.如圖所示,由波長(zhǎng)為λ1和λ2的單色光組成的一束復(fù)色光,經(jīng)半反半透鏡后分成透射光和反射光.透射光經(jīng)擴(kuò)束器后垂直照射到雙縫上并在屏上形成干涉條紋.O是兩單色光中央亮條紋的中心位置,P1和P2分別是波長(zhǎng)為λ1和λ2的光形成的距離O點(diǎn)最近的亮條紋中心