第十四章　選修3－4　機械振動　機械波　光學(xué)

PAGEPAGE1第十四章選修3－4機械振動機械波光學(xué)做真題明方向1．[2023·全國乙卷][物理——選修3－4](1)一列簡諧橫波沿x軸傳播，圖(a)是t＝0時刻的波形圖；P是介質(zhì)中位于x＝2m處的質(zhì)點，其振動圖像如圖(b)所示．下列說法正確的是()A．波速為2m/sB．波向左傳播C．波的振幅是10cmD．x＝3m處的質(zhì)點在t＝7s時位于平衡位置E．質(zhì)點P在0～7s時間內(nèi)運動的路程為70cm(2)如圖，一折射率為eq\r(2)的棱鏡的橫截面為等腰直角三角形△ABC，AB＝AC＝l，BC邊所在底面上鍍有一層反射膜．一細光束沿垂直于BC方向經(jīng)AB邊上的M點射入棱鏡，若這束光被BC邊反射后恰好射向頂點A，求M點到A點的距離．2．[2023·全國甲卷][物理——選修3－4](1)等腰三角形△abc為一棱鏡的橫截面，ab＝ac；一平行于bc邊的細光束從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，甲光的出射點在乙光的下方，如圖所示．不考慮多次反射．下列說法正確的是()A．甲光的波長比乙光的長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．該棱鏡對甲光的折射率大于對乙光的折射率E．在棱鏡內(nèi)bc邊反射時的入射角，甲光比乙光的大(2)分別沿x軸正向和負向傳播的兩列簡諧橫波P、Q的振動方向相同，振幅均為5cm，波長均為8m，波速均為4m/s.t＝0時刻，P波剛好傳播到坐標原點，該處的質(zhì)點將自平衡位置向下振動；Q波剛好傳到x＝10m處，該處的質(zhì)點將自平衡位置向上振動．經(jīng)過一段時間后，兩列波相遇．(ⅰ)在給出的坐標圖上分別畫出P、Q兩列波在t＝2.5s時刻的波形圖(P用虛線，Q波用實線)；(ⅱ)求出圖示范圍內(nèi)的介質(zhì)中，因兩列波干涉而振動振幅最大和振幅最小的質(zhì)點的平衡位置．

專題82簡諧運動共振1．下列說法不正確的是()A．彈簧振子做簡諧振動時，振動系統(tǒng)的勢能與動能之和保持不變B．如圖簡諧運動裝置，若撤去A振動周期變小C．單擺裝置，擺球在運動過程中擺線的拉力始終大于重力D．系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動時，系統(tǒng)振動的頻率等于周期性驅(qū)動力的頻率2．(多選)如圖甲所示，由勁度系數(shù)k＝20N/m的彈簧和質(zhì)量為m＝0.1kg的小球套在水平光滑桿上組成的彈簧振子，振子以O(shè)點為平衡位置，在a、b兩點之間做簡諧運動，其振動圖象如圖乙所示，由振動圖象可知()A．振幅A＝3cmB．在t2時刻，振子的加速度為零C．在t1時刻，振子的加速度為零D．振子的最大加速度大小為a＝6m/s23．如圖所示為單擺在兩次受迫振動中的共振曲線，下列說法正確的是()A．若兩次受迫振動分別在月球上和地球上進行，且擺長相等，則圖線Ⅱ是月球上的單擺共振曲線B．若兩次受迫振動均在地球上同一地點進行的，則兩次擺長之比為l1∶l2＝4∶25C．圖線Ⅱ若是在地球表面上完成的，則該單擺擺長約為1mD．若擺長均為1m，則圖線Ⅰ是在地球表面上完成的4.[2023·江蘇連云港二模]飛力士棒(Flexi-bar)是德國物理治療師發(fā)明的一種康復(fù)器材，它由一根PVC軟桿、兩端的負重頭和中間的握柄組成，棒的固有頻率為4.5Hz，如圖所示．下列說法正確的是()A．用力越大，棒振動的越快B．增大手驅(qū)動的頻率，棒的振幅一定變大C．增大手驅(qū)動的頻率，棒的振動頻率可能減小D．雙手驅(qū)動該棒每分鐘振動270次，則棒的振幅最大5．[2023·湖南卷]如圖(a)，在均勻介質(zhì)中有A、B、C和D四點，其中A、B、C三點位于同一直線上，AC＝BC＝4m，DC＝3m，DC垂直AB.t＝0時，位于A、B、C處的三個完全相同的橫波波源同時開始振動，振動圖像均如圖(b)所示，振動方向與平面ABD垂直，已知波長為4m．下列說法正確的是()A．這三列波的波速均為2m/sB．t＝2s時，D處的質(zhì)點開始振動C．t＝4.5s時，D處的質(zhì)點向y軸負方向運動D．t＝6s時，D處的質(zhì)點與平衡位置的距離是6cm6．[2023·江蘇省期中調(diào)研考試]如圖所示，水平彈簧振子以O(shè)點為平衡位置，在A、B兩點間做簡諧運動，A、B之間的距離為0.4m，P點為O、B的中點．某時刻，振子從P點以速度v向B點運動，經(jīng)過時間t＝1.8s，振子的速度第二次變?yōu)椋璿.求：(1)彈簧振子的振動周期T；(2)振子經(jīng)過P點向右運動作為計時起點的振動方程．

專題83機械波1．[2023·新課標卷]船上的人和水下的潛水員都能聽見輪船的鳴笛聲．聲波在空氣中和在水中傳播時的()A．波速和波長均不同B．頻率和波速均不同C．波長和周期均不同D．周期和頻率均不同2．(多選)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是一個小孔，O是波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域的傳播情況，每兩條相鄰的波紋(圖中曲線)之間距離表示一個波長，則對于波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述正確的是()A．此時能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象B．如果將孔AB擴大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象C．擋板前后波紋之間距離相等D．如果孔的大小不變，使波源頻率增大，一定能明顯觀察到衍射現(xiàn)象3.生活中手機小孔位置內(nèi)安裝了降噪麥克風，其原理是通過其降噪系統(tǒng)產(chǎn)生與外界噪音相位相反的聲波疊加從而實現(xiàn)降噪的效果．圖丙表示的是理想情況下的降噪過程，實線表示環(huán)境噪聲，虛線表示降噪系統(tǒng)產(chǎn)生的等幅反相聲波．則()A．降噪過程應(yīng)用的是聲波的干涉原理，P點振動加強B．降噪過程應(yīng)用了聲波的衍射原理，使噪聲無法從外面進入耳麥C．降噪聲波與環(huán)境噪聲聲波的傳播速度大小相等D．質(zhì)點P經(jīng)過一個周期向外遷移的距離為一個波長4.[2023·湖北省華大新高考聯(lián)考](多選)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t＝0時刻的波形如圖所示，此時P、Q兩質(zhì)點偏離平衡位置的位移相等，以后最少每隔0.6s兩質(zhì)點偏離平衡位置的位移相等，已知這列波的周期大于0.6s，下列說法正確的是()A．波的傳播速度為10m/sB．當質(zhì)點P處于波峰時，質(zhì)點Q處于平衡位置C．質(zhì)點P的振動方程為y＝4sin(eq\f(5π,3)t＋eq\f(5π,6))cmD．0～2.0s時間內(nèi)，質(zhì)點P運動的路程為26cm5．[2023·吉林省實驗中學(xué)高二期中]在x軸上有兩個波源，分別位于x＝－0.2m和x＝1.0m處，振幅分別為12cm、8cm，由它們產(chǎn)生的兩列簡諧橫波甲、乙分別沿x軸正方向和x軸負方向傳播．如圖所示為t＝0時刻兩列波的波形圖，此刻平衡位置處于x＝0.2m和x＝0.6m處的兩質(zhì)點剛開始振動．已知兩列波同時傳播到x＝0.4m處，0～0.2s時間內(nèi)，平衡位置處于x＝0.4m處的質(zhì)點P運動的路程為L＝24cm.求：(1)甲波波速的大??；(2)質(zhì)點P的振動方程．

專題84實驗：用單擺測定重力加速度1．[2023·山西省三中模擬]在探究單擺運動的實驗中：(1)圖(a)是用力傳感器對單擺振動過程進行測量的裝置圖，圖(b)是與力傳感器連接的計算機屏幕所顯示的F-t圖象，根據(jù)圖(b)的信息可得，從t＝0時刻開始擺球第一次擺到最低點的時刻為________s，擺長為________m(取π2＝10，重力加速度大小g＝10m/s2).(2)單擺振動的回復(fù)力是________．A．擺球所受的重力B．擺球重力在垂直擺線方向上的分力C．擺線對擺球的拉力D．擺球所受重力和擺線對擺球拉力的合力(3)某同學(xué)的操作步驟如下，其中正確的是________．A．取一根細線，下端系住直徑為d的金屬小球，上端固定在鐵架臺上B．用米尺量得細線長度l，測得擺長為lC．讓小球在水平面內(nèi)做圓周運動，測得擺動周期，再根據(jù)公式計算重力加速度2．[2023·新課標卷]一學(xué)生小組做“用單擺測量重力加速度的大小”實驗．(1)用實驗室提供的螺旋測微器測量擺球直徑．首先，調(diào)節(jié)螺旋測微器，擰動微調(diào)旋鈕使測微螺桿和測砧相觸時，發(fā)現(xiàn)固定刻度的橫線與可動刻度上的零刻度線未對齊，如圖(a)所示，該示數(shù)為________mm；螺旋測微器在夾有擺球時示數(shù)如圖(b)所示，該示數(shù)為________mm，則擺球的直徑為________mm.(2)單擺實驗的裝置示意圖如圖(c)所示，其中角度盤需要固定在桿上的確定點O處，擺線在角度盤上所指的示數(shù)為擺角的大小．若將角度盤固定在O點上方，則擺線在角度盤上所指的示數(shù)為5°時，實際擺角________5°(填“大于”或“小于”).(3)某次實驗所用單擺的擺線長度為81.50cm，則擺長為________cm.實驗中觀測到從擺球第1次經(jīng)過最低點到第61次經(jīng)過最低點的時間間隔為54.60s，則此單擺周期為________s，該小組測得的重力加速度大小為________m/s2.(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字，π2取9.870)3．[2023·北京市海淀區(qū)期中考試]用單擺測定重力加速度的實驗裝置如圖甲所示．(1)選用合適的器材組裝成單擺后，主要步驟如下：①將單擺上端固定在鐵架臺上；②讓刻度尺的零刻度線對準擺線的懸點，測擺長L；③記錄小球完成n次全振動所用的總時間t④根據(jù)單擺周期公式計算重力加速度g的大小．根據(jù)圖乙所示，測得的擺長L＝________cm；重力加速度測量值表達式g＝________(用L、n、t表示).(2)為減小實驗誤差，多次改變擺長L，測量對應(yīng)的單擺周期T，用多組實驗數(shù)據(jù)繪制T2-L圖象，如圖丙所示．由圖可知重力加速度g＝________(用圖中字母表示).(3)關(guān)于實驗操作或結(jié)果分析，下列說法正確的是________(選填選項前的字母).A．測量擺長時，要讓小球靜止懸掛再測量B．擺長一定的情況下，擺的振幅越大越好C．多次改變擺線長l，測量多組對應(yīng)的50次全振動時間t，通過繪制的t2-l關(guān)系圖線也可以測定重力加速度

專題85光的反射、折射、全反射1．[2023·江蘇卷]地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大，太陽光斜射向地面的過程中會發(fā)生彎曲．下列光路圖中能描述該現(xiàn)象的是()2.[2023·山東省日照市二模]物理社團的同學(xué)想測量一透明物體的折射率．如圖所示，透明物體左右兩側(cè)緊靠遮光板，右下方壓著一片小樹葉，觀察點距離透明物體左上邊緣的高度為h、水平距離為2h時，恰好看到樹葉．移走透明物體(小樹葉和遮光板的位置不動)，觀察點水平向右移動，當水平移動距離eq\f(3,2)h時，恰好又看到小樹葉．則透明物體的折射率為()A．eq\r(3)B．eq\r(5)C．eq\r(2)D．23．[2023·湖南卷]一位潛水愛好者在水下活動時，利用激光器向岸上救援人員發(fā)射激光信號，設(shè)激光光束與水面的夾角為α，如圖所示．他發(fā)現(xiàn)只有當α大于41°時，岸上救援人員才能收到他發(fā)出的激光光束，下列說法正確的是()A．水的折射率為eq\f(1,sin41°)B．水的折射率為eq\f(1,sin49°)C．當他以α＝60°向水面發(fā)射激光時，岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角小于60°D．當他以α＝60°向水面發(fā)射激光時，岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角大于60°4．[2023·湖北省華大新高考聯(lián)盟聯(lián)考]如圖所示，半徑為12cm的半圓形透明柱體與屏幕MN接觸于B點，MN垂直于直徑AB，一單色光a以入射角53°射向圓心O，反射光線b與折射光線c恰好垂直．已知光在真空中的傳播速度為3×108m/s，則下列說法正確的是()A．柱體的折射率為eq\f(5,4)B．兩個光斑之間的距離為20cmC．增大光束a的入射角，可以在O點發(fā)生全反射D．光在介質(zhì)中的傳播速率v＝2.25×108m/s5．一名潛水員在夜間進行深水作業(yè)，其頭盔上的照明燈可看做是點光源向各個方向發(fā)射光線，在平靜的水面上可看到該光源發(fā)出的光只從一個半徑r＝1.8m的圓形區(qū)域內(nèi)射出水面，若水的折射率n＝eq\f(5,3).求：(1)此時潛水員的頭部在水面下方的深度h；(2)若在8s的時間內(nèi)，我們發(fā)現(xiàn)透光的圓形水域半徑從1.8m擴大到6m，試根據(jù)光學(xué)知識求出潛水員在水下豎直方向勻速運動的速度vy．

專題86光的干涉、衍射、偏振1．[2023·遼寧省模擬預(yù)測]關(guān)于光的干涉和衍射的說法，正確的是()A．光的干涉條件是兩列波的振幅必須相等B．光的衍射條件是光的波長要比障礙物小C．光的干涉和衍射都能使復(fù)色光發(fā)生色散D．光的干涉和衍射現(xiàn)象說明光具有粒子性2.[2023·江蘇卷]用某種單色光進行雙縫干涉實驗，在屏上觀察到的干涉條紋如圖甲所示，改變雙縫間的距離后，干涉條紋如圖乙所示，圖中虛線是亮紋中心的位置．則雙縫間的距離變?yōu)樵瓉淼?)A．eq\f(1,3)倍B．eq\f(1,2)倍C．2倍D．3倍3．[2023·浙江省稽陽聯(lián)誼學(xué)校聯(lián)考]光的干涉現(xiàn)象在技術(shù)中有許多應(yīng)用．如圖甲所示是利用光的干涉檢查精密光學(xué)平面的平整度，下列說法正確的是()A．圖甲中上板是待檢查的光學(xué)元件，下板是標準樣板B．若換用波長更長的單色光，其它條件不變，則圖乙中的干涉條紋變密C．若出現(xiàn)圖丙中彎曲的干涉條件，說明被檢查的平面在此處出現(xiàn)了不平整D．用單色光垂直照射圖丁中的牛頓環(huán)，也可以得到間距相等的明暗相間的同心圓環(huán)4．[2023·浙江省強基聯(lián)盟統(tǒng)測](多選)小剛同學(xué)用光傳感器研究光的波動現(xiàn)象，實驗裝置如圖甲所示，某次實驗中，得到了如圖乙所示的光強分布圖，則下列說法正確的是()A．該同學(xué)觀察到的是光的干涉圖樣B．該同學(xué)觀察到的是光的衍射圖樣C.若僅減小激光器和中間縫屏的距離，則觀察到條紋的寬度將不變D．若換用光強更大、頻率更低的激光，則觀察到條紋的寬度將變大5．[2023·山東棗莊模擬預(yù)測]某實驗小組用完全相同的雙縫干涉實驗裝置進行實驗，僅換用頻率不同的單色光a、b得到的干涉圖樣分別如圖甲、乙所示，下列說法正確的是()A．a(chǎn)光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B．a(chǎn)光子的能量大于b光子的能量C．從同一種介質(zhì)射入空氣發(fā)生全反射時，a光的臨界角大于b光的臨界角D．對于同一金屬，a光的截止電壓小于b光的截止電壓6．[2023·山東省濱州市二模]將一塊平板玻璃放置在另一塊平板玻璃上，一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃間形成一個劈形空氣薄膜，光從上方入射后，從上往下看到干涉條紋如圖所示．下列說法正確的是()A．若抽去一張紙片，條紋之間的距離變小B．若把開始的紫光換成紅光，條紋之間的距離變小C.干涉條紋是兩個玻璃板上表面的反射光疊加形成的D．無論條紋是直線還是曲線，任意一條條紋所在的位置下面的空氣薄膜的厚度相等7．[2023·江蘇省連云港二模]某一質(zhì)檢部門利用干涉原理測定礦泉水的折射率．如圖所示，單縫S0、屏上的P0點位于雙縫S1和S2的中垂線上，當雙縫與屏之間的介質(zhì)為空氣或礦泉水時，屏上的干涉條紋間距分別為Δx1與Δx2.當介質(zhì)為礦泉水時，屏上P點處是P0上方第2條亮紋的中心．則()A．Δx2大于Δx1B．該礦泉水的折射率為eq\f(Δx1,Δx2)C．當介質(zhì)為空氣時，P0上方第2條亮紋的中心在P點的下方D．僅將S0水平向左移動少許，就不能觀察到干涉圖樣了

專題87電磁波相對論1．(多選)下列關(guān)于機械波和電磁波，下列說法正確的是()A．機械波和電磁波都可以在真空中傳播B．機械波既有橫波又有縱波，而電磁波只有縱波C．電磁波和機械波都能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象以及多普勒效應(yīng)D．波速、波長與頻率的關(guān)系v＝λf，對機械波和電磁波都適用2．電磁波的頻率范圍很廣，按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，如圖所示．下列說法正確的是()A．移動電話使用可見光進行Wi-Fi聯(lián)網(wǎng)B．冷物體的紅外輻射比熱物體的紅外輻射強C．紫外線具有的能量足以破壞細胞核中的物質(zhì)D．X射線的頻率比γ射線的頻率高3．[2023·江蘇省十三中期中考試]圖甲LC振蕩電路中通過Q點的電流(向右為正)變化規(guī)律如圖乙所示，則()A．t＝0.25s時，電容器處于充電狀態(tài)B．t＝0.25s時，電容器上極板帶正電C．t＝1.75s時，Q點的電勢比P點低D．t＝1.75s時，磁場能向電場能轉(zhuǎn)化4．地面陽光的成分包括44%的可見光、53%的紅外線和3%的紫外線．在大氣層之外，陽光中含有10%的紫外線，大多數(shù)的紫外線被大氣阻擋住而無法到達地表．下列說法正確的是()A.紅外線的頻率比可見光大B．紫外線的波長比可見光長C．紅外線的衍射能力比紫外線弱D．紅外線和紫外線在真空中的傳播速度相同5．下列關(guān)于電磁波的說法正確的是()A．X射線能在磁場中偏轉(zhuǎn)，穿透力較強，可用來進行人體透視B．紫外線有很強的熒光效應(yīng)，可用于防偽C．麥克斯韋建立了電磁場理論并證實了電磁波的存在D．紅外體溫計是依據(jù)體溫計發(fā)射紅外線來測量體溫的6．第五代移動通信系統(tǒng)(5G)將無線通信與國際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合起來，能為客戶提供各種通信及信息服務(wù)，與4G相比，5G使用的電磁波頻率更高．下列關(guān)于電磁波敘述正確的是()A．周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波B．電磁波是縱波，不能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象C．電磁波和機械波都依賴于介質(zhì)才能傳播D．與4G相比，5G使用的電磁波在真空中傳播的速度更快，更容易發(fā)生衍射7．收音機中的調(diào)諧電路線圈的電感為L，要想接收波長為λ的電臺信號，應(yīng)把調(diào)諧電路中電容器的電容調(diào)至(c為光速)()A．eq\f(λ,2πLc)B．eq\f(1,2π\(zhòng)r(Lcλ))C．eq\f(λ2,2πLc2)D．eq\f(λ2,4π2Lc2)

專題88實驗：測定玻璃的折射率用雙縫干涉測量光的波長1．(1)如圖所示，某同學(xué)在“測定玻璃的折射率”的實驗中，先將白紙平鋪在木板上并用圖釘固定，玻璃磚平放在白紙上，然后在白紙上確定玻璃磚的界面aa′和bb′.O為直線AO與aa′的交點．在直線AO上豎直地插上P1、P2兩枚大頭針．下面關(guān)于該實驗的說法正確的是________