2024年高考物理一輪復(fù)習(xí) 直線運動 單元檢測（含解析人教版）

直線運動

高考年份2016年2017年2018年一

考

全國卷卷卷皿卷卷卷卷卷卷

情InI卷IIinIIIm

分

波的/畦和兩列波相

析簡諧波的波的圖象，波動圖象，

面波的理?（統(tǒng)遇時振動液體的折光的折射波長、波速

考查角度周期、波波速、波長、波速

解質(zhì)點運動加強和減射率定律與頻率

速、波長頻率和頻率

規(guī)律弱的條件

選修3Y模塊由“機械振動與機械波”“電磁振蕩與電磁波”“幾何光學(xué)”“相對論”等四個學(xué)問板塊

構(gòu)成,考綱要求考查的有18個學(xué)問點和3個試驗,其中重點考查的〃級考點有3個,分別是“簡諧運動的公式

和圖象”“橫波的圖象”以及“光的折射定律”。近幾年高考基本上采納固定形式考查該部分學(xué)問，一個多

選題（或填空題），一個計算題,共計15分,選擇題往往綜合性比較強,但難度較低,計算題考查的內(nèi)容基本上是

在“機械振動與機械波”“幾何光學(xué)”兩部分輪換，難度中等。

預(yù)料2024年高考對選修3Y的考查仍舊將以“機械振動與機械波圖象”和“光的折射定律”為主,

考查熱點可能有：

（1）振動圖象與波動圖象綜合問題；（2）利用折射定律及幾何學(xué)問計算折射率；（3）波速、頻率、波長之間

的關(guān)系計算；（4）麥克斯韋電磁場理論,相對論的兩個基本假設(shè)；（5）用單擺測量重力加速度；（6）用雙縫干涉測

量光的波長。要特殊關(guān)注對簡諧運動、機械波的周期性與多解性的考查，以及折射定律結(jié)合全反射的考查。

」（1）（多選）繩波是一種簡潔的橫波,如圖甲，一根水平張緊的彈性長繩上有等間距

的反F、0、G、〃五個質(zhì)點，相鄰兩質(zhì)點間距離均為1m。tR時亥（0點從平衡位置起先沿y軸正方向振動，

并產(chǎn)生分別向左、向右傳播的波,。點振動圖象如圖乙所示,當(dāng)。點第一次達到正方向最大位移時,G點剛起先

振動,則（）。

A.這列波的周期為4s

B.。點振動0.5s后,G點和尸點起先振動

C.當(dāng)月點第一次達到正向最大位移時，。點通過的路程為21cm

D.當(dāng)t=15s時,〃點振動的速度最小,加速度最大

E.若0質(zhì)點振動的周期減為1s,則沿繩傳播的波速增大為4m/s

⑵如圖丙所示,4?為豎直放置的平面鏡，一束光線與鏡面成30°角射到平面鏡上,反射后在與平面鏡平行的

光屏上留下一光點P,現(xiàn)在將一塊玻璃磚（虛線所示）貼在平面鏡上,則進入玻璃磚的光線經(jīng)平面鏡反射后再從

玻璃醬左表面射出，打在光屏上的丁點，/在戶的正下方3.0cm的位置。已知光在真空中的傳播速度為

3.0X108m/s,玻璃醬對光的折射率為我，求玻璃磚的厚度d和光在玻璃磚中傳播的時間to

【解析】⑴依據(jù)“當(dāng)。點第一次達到正方向最大位移時,G點剛起先振動”，可得。G長度是四分之?個

波長，這列波的周期為4s,A項正確；0點振動0.5s后，波還沒有傳播到G點、〃點,B項錯誤;當(dāng)瓦點第一次

達到正向最大位移時，0點振動了四分之三個周期,運動的路程為3個振幅，大小為21cm,C項正確；當(dāng)f=15s

時，〃點已振動13s=3：7；處于波峰位置，振動的速度最小,加速度最大,D項正確;波速是由介質(zhì)確定的，不會

因周期的變更而變更,E項錯誤。

T

(2)光路圖如圖丁所示。由絲~~1m7得。2=30°,由題意及光路圖得As之戊an%-2dtan。2,代入數(shù)值

sin2

解得坦cm,光在玻璃醬里傳播的速度光在玻璃醬里傳播的路程—,所以光在玻璃磚里運動的時

4cos2

間^―,解得^W3X10H0So

【答案】(l)ACD(2)苧cmV3X1O40s

(1)(多選)《夢溪筆談》是中國科學(xué)技術(shù)史上的重要文獻，書中對彩虹作了如下描

述：“虹乃雨中日影也，日照雨則有之?！眻D甲是彩虹成因的簡化示意圖，設(shè)水滴是球形的，圖中的圓代表水滴

過球心的截面，入射光線在過此截面的平面內(nèi)，a、6是兩種不同頻率的單色光。下列說法正確的是(兀

A.雨后太陽光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹

B.水滴對a光的臨界角大于對6光的臨界角

C.在水滴中,a光的傳播速度大于b光的傳播速度

D.在水滴中,a光的波長小于b光的波長

E.a、b光分別通過同一雙縫干涉裝置,a光的相鄰亮條紋間距較小

甲

(2)有兩列簡諧橫波a、b在同一介質(zhì)中分別沿x軸正方向和負方向傳播。兩列波在片0時刻的波形曲線如

圖乙所示，已知a波的周期北=1So

①求兩列波的傳播速度。

②從t=0時刻起先,最短經(jīng)過多長時間x=L0m的質(zhì)點偏離平衡位置的位移為0.16m?

【解析】雨后彩虹是由太陽光入射到水滴中發(fā)生折射時,不同色光偏折程度不同而形成的，即發(fā)生色散形

成的,A項正確;畫出光路圖如圖丙所示,分析可知,第一次折射時,b光的折射角較大,而入射角相等,依據(jù)折射

率公式〃且L可知,6光的折射率較小，由sin口可得,水滴對a光的臨界角小于對6光的臨界角,B項錯誤;

sin

由公式「一可知,在水滴中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度,C項錯誤;a光的折射率大于方光的折射率，

則a光的頻率大于b光的頻率,a光的波長小于b光的波長,D項正確;干涉條紋的間距與波長成正比,則a光

的相鄰亮條紋間距較小,E項正確。

（2）①由圖乙可知a、6兩列波的波長分別為Aa=2.5m,九=4.0m

兩列波在同種介質(zhì)中的傳播速度相同，有7=—=2.5m/s?

②a波的波峰傳播到x=L0m的質(zhì)點經(jīng)驗的時間t?上——----

b波的波峰傳播到x=LOm的質(zhì)點經(jīng)驗的時間也上一上史——

又ta=tb=t

聯(lián)立解得5勿-8刀二1（式中以n均為正整數(shù)）

分析可知，當(dāng)〃巧、n=3時,x=l.0m處的質(zhì)點偏離平衡位置的位移為0.16m時經(jīng)過時間最短

將m=5代入

解得t=5.4So

【答案】⑴ADE(2)@.5m/s②5.4s

?河南信陽模擬）（1）（多選）在坐標原點的波源產(chǎn)生一列沿二軸正方向傳播的簡諧橫波，波速吁200m/s,

已知fR時刻,波剛好傳播到xNOm處,如圖甲所示。在xNOOm處有一接收器（圖中未畫出），則下列說法正

確的是（）°

，y/cm

10

?Z(xlOm)

0

-10

甲

A.波源起先振動時方向沿p軸負方向

B.從t=0起先經(jīng)0.15s,x=Wm的質(zhì)點運動的路程為0.6m

C.接收器在t=2s時才能接收到此波

D.若波源向x軸正方向運動,接收器收到波的頻率可能為9Hz

E.若該波與另一列頻率為5Hz沿x軸負方向傳播的簡諧橫波相遇,不能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣

(2)如圖乙所示,真空中兩束細平行單色光a和6從一透亮半球的左側(cè)以相同速率沿半球的平面方向向右移動,

光始終與透亮半球的平面垂直。當(dāng)6光移動到某一位置時，兩束光都恰好從透亮半球的左側(cè)球面射出(不考慮

光在透亮介質(zhì)中的多次反射后再射出球面)。此時a和6都停止移動,在與透亮半球的平面平行的足夠大的光

屏〃上形成兩個小光點，已知透亮半球的半徑為R,對單色光a和6的折射率分別為2考和氏2光屏〃到透

亮半球的平面的距離個+手)尺不考慮光的干涉和衍射,真空中光速為c,求：

①兩束細單色光a和6的距離do

②兩束光從透亮半球的平面入射直至到達光屏傳播的時間差A(yù)to

【解析】波源S起先振動時的方向與圖示時刻xNOm處質(zhì)點的振動方向相同，沿y軸負方向,A項正確；

由圖可讀出波長X=20m,則該波的周期7=4).1s,t=0.15s=l.57；所以xNOm的質(zhì)點在t=0.15s時經(jīng)過

的路程為L5X4/=L5X0.4m=0.6m,B項正確;波傳到接收器所用的時間冷薩s=1.8s,C項錯誤;波

的頻率為10Hz,若波源向x軸正方向運動,依據(jù)多普勒效應(yīng)可知,接收器接收到波的頻率應(yīng)大于10Hz,不行

能為9Hz,D項錯誤;波的頻率為10Hz,若該波與另一列頻率為5Hz沿x軸負方向傳播的簡諧橫波相遇,不能

產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣,E項正確。

(2)①由sin口得，透亮半球?qū)光和b光的臨界角分別為60°和30°,畫出光路如圖丙所示

丙

A.B為兩單色光在透亮半球面的出射點，設(shè)折射光線在光屏上形成的光點為〃和C則49、比'均沿切線

方向。由幾何關(guān)系得

d=Rsin60°-/fein30°乏亞

②a光在透亮介質(zhì)中的速度4c

iz

傳播時間t\二cos60°_V3R

13

光屏〃到透亮半球的平面的距離￡巧+

AF=L-Rcos60°*R

4rL

故a光在真空中傳播的時間婷二

則t=ti+ti,_(b+3)R

a-3

同理,b光在透亮介質(zhì)中的速度乃一二

22

傳播時間V3R

2

在真空中，由幾何關(guān)系得及?=7?

ti'=-

則tb=ti+tl._(V3+1)R

田A//2V3R

故At二t「ta飛—o

【答案】⑴ABE⑵鱷^

（1）（多選）如圖所示,兩列簡諧橫波分別沿x軸正方向和負方向傳播,兩波源分別

位于x=O.2m和x=L2m處，兩列波的速度均為r=O.4m/s,兩列波的振幅均為2cm。圖甲為LO時刻兩列

波的圖象（傳播方向如圖甲所示），此刻平衡位置處于尸0.2m和x4）.8m的尸、。兩質(zhì)點剛起先振動。質(zhì)點〃

的平衡位置處于x4）.5m處,下列說法正確的是（）。

2PMQ

、?1??11111y?、??

-0.2°0.40.61.2x/m

—z

甲

A.￡4.75s時亥（J,質(zhì)點P、0都運動到〃點

B.質(zhì)點〃的起振方向沿y軸負方向

C.t=2s時亥!),質(zhì)點〃的縱坐標為-2cm

D.0在s這段時間內(nèi)質(zhì)點〃通過的路程為20cm

E.〃點振動后的振幅是4cm

⑵如圖乙所示，厚度為2的玻璃磚與水平試驗桌面成45°角放置。紅色激光束平行于水平桌面射到玻璃磚的

表面，在桌面上得到兩個較亮的光點/、氏測得/、6間的距離為乙求玻璃磚對該紅色激光的折射率。

乙

【解析】(1)尸、0兩質(zhì)點在各自的平衡位置來回振動，不沿波的傳播方向移動，故A項錯誤；由同側(cè)法可推

斷B項正確;兩列波疊加，〃點為振動加強點，振幅為4cm,故E項正確;波的周期為1s,波傳播到〃點的時間

是0.75s,當(dāng)t=2s時,〃點振動的時間為L25s,是周期的：倍,路程為5倍振幅，即20cm,質(zhì)點〃的縱坐標

為Ycm,故C項錯誤,D項正確。

丙

(2)如圖丙所示，由折射定律有畫竺二

sin

Rt△惻?中sinrq—,2+(―)2

在中PN—L,解得

【答案】(l)BDE(2)

(1)(多選)關(guān)于機械振動和機械波，下列說法正確的是()。

A.一個振動,假如回復(fù)力與偏離平衡位置的位移的平方成正比而且方向與位移相反,就能判定它是簡諧運動

B.假如測出單擺的擺長R周期7；作出相7圖象，圖象的斜率就等于重力加速度g的大小

C.當(dāng)系統(tǒng)做受迫振動時,當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時,受迫振動的振幅最大

D.游泳時耳朵在水中聽到的音樂與在岸上聽到的是一樣的,說明機械波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì),頻率并

不變更

E.多普勒效應(yīng)在科學(xué)技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用,例如,交警向行進中的車輛放射頻率已知的超聲波，同時測量反

射波的頻率,依據(jù)反射波頻率變更的多少就能知道車輛的速度

⑵如圖甲所示，水平桌面上有一水槽,槽中放置著平面鏡瓶鏡面與水平面之間的夾角為心一束白光從。點

射向水面,先經(jīng)水而折射,再經(jīng)平面鏡反射,又經(jīng)水面折射回到空氣中，最終在水槽左上方的豎直屏?上形成彩

色光帶。若漸漸增大《角，各種色光接連消逝，假定全部光線均在同一豎直平面。

屏

N

①.色光最先從屏上消逝。

彝入射光線與水面成30°角，鏡面與水平面之間的夾角《=15。，屏上的彩色光帶恰好全部消逝。求最終消

逝的色光對水的折射率。（結(jié)果可以用根式表示）

【解析】（1）一個振動,假如回復(fù)力與偏離平衡位置的位移成正比而且方向與位移相反,就能判定它是簡

諧運動,A項錯誤;依據(jù)7tliJ二可得lyf,則假如測出單擺的擺長1、周期7；作出相7圖象，圖象的斜率

就等于力，B項錯誤;當(dāng)系統(tǒng)做受迫振動,驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時,受迫振動的振幅最大，產(chǎn)生共

振,C項正確;游泳時耳朵在水中聽到的音樂與在岸上聽到的是一樣的,說明機械波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì),

頻率并不變更,D項正確;多普勒效應(yīng)在科學(xué)技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用,例如,交警向行進中的車輛放射頻率已知的

超聲波，同時測量反射波的頻率,依據(jù)反射波頻率變更的多少就能知道車輛的速度,E項正確。

（2）。漸漸增大9角,反射光線沿逆時針方向轉(zhuǎn)動,反射光線射到水面的入射角增大,因為紫光的臨界角

最小,所以紫光的入射角首先達到臨界角，發(fā)生全反射,故從屏幕上最先消逝的是紫色光。

②最終消逝的是紅光,紅光傳播的光路如圖乙所示

屏

N

在空氣與水的界面,入射角,折射角為萬。由折射定律〃二:

紅光在平面鏡上的入射角為由幾何關(guān)系知P+y=A5°

紅光由水面射向空氣，恰好發(fā)生全反射時入射角為C,由幾何關(guān)系知C=y

且sin聯(lián)立解得n旁。

【答案】(l)CDE(2)①紫皆

「：H"，⑴(多選)下列說法正確的是()o

A.赫茲預(yù)言了電磁波的存在并用試驗加以證明

B.在高速運動的火箭上的人認為火箭的長度并沒有變更

C.與平面鏡相比,全反射棱鏡的反射率高,幾乎可達100%

D.單擺在驅(qū)動力作用下做受迫振動,其振動周期與單擺的擺長無關(guān)

E.在磨制各種鏡面或其他精密的光學(xué)平面時,可以用衍射法檢查平面的平整程度

(2)如圖甲所示，相距*0m的兩個波源，在￡4時同時起先振動，波源/只振動了半個周期，其振動圖象如圖

乙所示，波源B連續(xù)振動，其振動圖象如圖丙所示，兩列簡諧橫波的傳播速度都為7=1.0m/s,求：

①322s內(nèi)，波源力右側(cè)1m處的質(zhì)點C經(jīng)過的路程。

②3i6s內(nèi)，從波源/發(fā)出的半個波傳播過程中遇到的波峰個數(shù)。

【解析】(1)麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在,是赫茲用試驗加以證明的,A項錯誤;在高速運動的火箭上的

人與火箭具有相等的速度,當(dāng)他以自己為參考系時,火箭相對于他的速度是0,所以火箭的長度并沒有變更,B

項正確;全反射棱鏡是依據(jù)全反射的原理制成的,與平面鏡相比,全反射棱鏡的反射率高,幾乎可達100%C項

正確;單擺在驅(qū)動力作用下做受迫振動,其振動周期由驅(qū)動力的頻率確定,與單擺的擺長無關(guān),D項正確;檢查平

面的平整程度運用的是光的薄膜干涉,與衍射無關(guān),E項錯誤。

(2)①波源4引起的質(zhì)點。振動的路程cm

波源6的振動傳播到。點的時間

t=------19s

之后的3s,波源6引起的質(zhì)點。振動的路程

S2qX44=120cm

所以，在0%2s內(nèi)質(zhì)點C經(jīng)過的路程s=si+sz=128cm。

②16s內(nèi)兩列波相對運動的長度'-B-dCvt'-d=\2m

〃波的波長%B=VTB=2m

波源A發(fā)出的波在傳播過程中遇到的波峰個數(shù)〃上

【答案】⑴BCD⑵0128nl軟

（D（多選）圖甲是水面上兩列頻率相同的波在某時刻的疊加狀況，以波源&、S為

圓心的兩組同心圓弧分別表示同一時刻兩列波的波峰（實線）和波谷（虛線），S的振幅4=3cm,W的振幅41

cm,則下列說法正確的是（）。

甲

A.質(zhì)點〃是振動減弱點

B.質(zhì)點4、〃在該時刻的高度差為10cm

C.再過半個周期，質(zhì)點&C是振動加強點

D.質(zhì)點C的振幅為1cm

E.質(zhì)點C此刻以后將向下振動

⑵圖乙為用某種透亮材料制成的一塊柱形棱鏡的截面圖，圓弧CD為半徑為E的四分之一的圓周，圓心為0,

光線從AB面上的某點入射,入射角氏35°,它進入棱鏡后恰好以臨界角射在比■面上的0點。

。畫出光線由AB面進入棱鏡且從?；∶嫔涑龅墓饴穲D。

②求該棱鏡的折射率n。

【解析】（1）兩個波源的振動步調(diào)樣，因圖中/、。到兩個波源路程差為零,是振動加強點，而以C兩點

是波峰與波谷相遇,是振動減弱點，故A項錯誤；圖示時刻，質(zhì)點/的位移為+3cm+2cm^cm,質(zhì)點2的位移

為-3cm-2cm=-5cm,故質(zhì)點42在該時刻的高度差為10cm,B項正確;振動的干涉圖象是穩(wěn)定的,4。始終

是振動加強點，而&C始終是振動減弱點，故C項錯誤;質(zhì)點C是振動減弱點，振幅為3cm-2cm=lcm,故D項

正確;質(zhì)點C是振動減弱點，此刻在上方最大位移處,故質(zhì)點C此刻以后將向下振動,E項正確。

AD

丙

①光路圖如圖丙所示。

②光線在歐面上恰好發(fā)生全反射,入射角等于臨界角C

sinC^-

光線在四界面上發(fā)生折射,折射角&K00-C由幾何關(guān)系得cos即rinC由折射定律得力3一

sin2

解得n與

【答案】（l）BDE（2）。如圖丙所示鱷

（1）（多選）關(guān)于振動和波，下列說法正確的