【2021屆備考】2020全國名校物理試題分類解析匯編(12月)-G單元機(jī)械振動和機(jī)械波

G單元機(jī)械振動和機(jī)械波名目G1機(jī)械振動 1G2機(jī)械波 2G3試驗(yàn)：用單擺測定重力加速度 5G4機(jī)械振動與機(jī)械波綜合 7G1機(jī)械振動【物理卷（解析）·2021屆云南省部分名校高三12月統(tǒng)一考試（202212）】34.【物理選修3—4】（1）（5分）下列說法中正確的是____。（選對一個(gè)給3分，選對兩個(gè)給4分，選對三個(gè)給5分。選錯(cuò)一個(gè)扣3分，最低得分為0分） A．一彈簧連接一物體沿水平方向做簡諧運(yùn)動，則該物體做的是勻變速直線運(yùn)動B．若單擺的擺長不變，擺球的質(zhì)量增加為原來的4倍，擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)的速度減為原來的1/2，則單擺振動的頻率將不變，振幅變小 C．做簡諧運(yùn)動的物體，當(dāng)它每次經(jīng)過同一位置時(shí)，速度不愿定相同 D．單擺在周期性的外力作用下做受迫運(yùn)動，則外力的頻率越大,單擺的振幅越大E．機(jī)械波在介質(zhì)中傳播時(shí),各質(zhì)點(diǎn)不會隨波的傳播而遷移，只是在平衡位置四周振動【答案】【學(xué)問點(diǎn)】機(jī)械振動和機(jī)械波考點(diǎn)檢測題。G1、G2。【答案解析】BCE。在A選項(xiàng)中，一彈簧連接一物體沿水平方向做簡諧運(yùn)動，則該物體做的是加速度不斷變化的運(yùn)動—非勻變速直線運(yùn)動。A錯(cuò)；在B選項(xiàng)中依據(jù)機(jī)械能守恒定律可知，掁幅減小，由可知，它的頻率與質(zhì)量無關(guān)，即頻率不變，B正確；做簡諧運(yùn)動的物體，當(dāng)它每次經(jīng)過同一位置時(shí)，速度大小相等，但方向不同，所以說速度不同。C正確；單擺在周期性的外力作用下做受迫運(yùn)動，則外力的頻率越大,只有與固有頻率相等或接近時(shí)，振幅最大，D錯(cuò)誤；依據(jù)機(jī)械波產(chǎn)生的緣由可知：機(jī)械波在介質(zhì)中傳播時(shí),各質(zhì)點(diǎn)不會隨波的傳播而遷移，只是在平衡位置四周振動。E正確；故本題選擇BCE答案。【思路點(diǎn)撥】求解本題要知道物體作簡諧運(yùn)動是隨正弦或余弦規(guī)律變化，還要知道單擺的振動周期與質(zhì)量無關(guān)，只跟擺長和重力加速度有關(guān)系，受迫振動的頻率隨外加頻率而變化。更要知道機(jī)械波傳播時(shí)各質(zhì)點(diǎn)不會隨波的傳播而遷移，只是在平衡位置四周振動。只要知道這些理論就不難選擇本題的正確答案了。G2機(jī)械波【物理卷（解析）·2021屆江蘇省揚(yáng)州中學(xué)高三上學(xué)期質(zhì)量檢測（12月）（202212）】12．選做題(請從A、B和C三小題中選定兩小題作答．如都作答則按A、B兩小題評分．)B．(選修模塊3-4)(12分)（1）下列說法中正確的是________．A．水面上的油膜在陽光照射下會呈現(xiàn)彩色，這是由光的衍射造成的B．光的偏振證明白光和聲波一樣是縱波C．狹義相對論認(rèn)為：不論光源與觀看者做怎樣的相對運(yùn)動，光速都是一樣的D．在“利用單擺測定重力加速度”的試驗(yàn)中，測量單擺周期應(yīng)當(dāng)從小球經(jīng)過最低點(diǎn)處開頭計(jì)時(shí)（2）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，周期為2s，t＝0時(shí)刻的波形如圖所示．該列波的波速是_____m/s；質(zhì)點(diǎn)a平衡位置的坐標(biāo)xa＝2.5m，再經(jīng)______s它第一次經(jīng)過平衡位置向y軸正方向運(yùn)動．（3）如圖所示，一個(gè)半徑為R的透亮?????球體放置在水平面上，一束藍(lán)光從A點(diǎn)沿水平方向射入球體后經(jīng)B點(diǎn)射出，最終射到水平面上的C點(diǎn)．已知OA＝，該球體對藍(lán)光的折射率為，求：①這束藍(lán)光從球面射出時(shí)的出射角β；②若換用一束紅光同樣從A點(diǎn)射向該球體，則它從球體射出后落到水平面上形成的光點(diǎn)在C點(diǎn)左邊還是右邊？【答案】【學(xué)問點(diǎn)】光的衍射；光的干涉；狹義相對論；用單擺測定重力加速度波長、頻率和波速的關(guān)系；橫波的圖象N2N4G3G2【答案解析】（1）CD；（2）2m/s0.25s（3）β＝60°右邊解析：（1）A、水面上的油膜在陽光照射下會呈現(xiàn)彩色，這是由光的干涉造成的，故A錯(cuò)誤；

B、光的偏振證明白光是橫波，故B錯(cuò)誤；

C、不論光源與觀看者做怎樣的相對運(yùn)動，狹義相對論認(rèn)為：光速都是一樣的，故C正確；

D、在“利用單擺測定重力加速度”的試驗(yàn)中，測量單擺周期應(yīng)當(dāng)從小球經(jīng)過最低點(diǎn)處開頭計(jì)時(shí)，而不是在最高位置，故D正確；

故選：CD（2）由圖讀出波長λ=4m，則波速v==2m/s

依據(jù)波的傳播方向推斷可知，圖中x=2m處質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方向沿y軸向上，當(dāng)此質(zhì)點(diǎn)的狀態(tài)傳到a點(diǎn)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)a第一次經(jīng)過平衡位置向y軸正方向運(yùn)動．

則質(zhì)點(diǎn)a第一次經(jīng)過平衡位置向y軸正方向運(yùn)動的時(shí)間t==s=0.25s．

（3）設(shè)∠ABO=θ，由依據(jù)幾何關(guān)系得：sinθ===得：θ=30°，

依據(jù)折射定律得，n=，

sinβ=nsinθ=得：β=60°

紅光的折射率比藍(lán)光小，則光線射出后偏折程度減小，即β變小，所以從球體射出后落到水平面上形成的光點(diǎn)與C點(diǎn)相比，位置偏右．

答：這束藍(lán)光從球面射出時(shí)的出射角β為60°，它從球體射出后落到水平面上形成的光點(diǎn)位置偏右．【思路點(diǎn)撥】（1）陽光下油膜呈現(xiàn)彩色是光的干涉造成的，光的偏振說明光的是橫波，狹義相對論認(rèn)為：光速不變原理，在“利用單擺測定重力加速度”的試驗(yàn)中，應(yīng)當(dāng)在最低點(diǎn)處開頭計(jì)時(shí)，從而即可各項(xiàng)求解．（2）由圖讀出波長λ，由波速公式v=求波速．依據(jù)波的傳播方向推斷可知，圖中x=2m處質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方向沿y軸向上，當(dāng)此質(zhì)點(diǎn)的狀態(tài)傳到a點(diǎn)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)a第一次經(jīng)過平衡位置向y軸正方向運(yùn)動．運(yùn)用波形的平移法爭辯質(zhì)點(diǎn)a第一次經(jīng)過平衡位置向y軸正方向運(yùn)動的時(shí)間．（3）依據(jù)幾何關(guān)系求出入射角，通過折射定律求出折射角．換用紅光，折射率減小，偏折程度變小，從而確定出折射后落到水平面上的位置．【物理卷（解析）·2021屆重慶市巴蜀中學(xué)高三12月月考（202212）】11．[選修3-4]（1）如圖甲所示，是一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖，P是離原點(diǎn)x1=2m的一個(gè)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)，Q是離原點(diǎn)x2=4m的一個(gè)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)，此時(shí)離原點(diǎn)x3=6m的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)剛剛要開頭振動．圖乙是該簡諧波傳播方向上的某一質(zhì)點(diǎn)的振動圖像（計(jì)時(shí)起點(diǎn)相同）．由此可知：A．這列波的波長為λ=2mB．乙圖可能是圖甲中質(zhì)點(diǎn)Q的振動圖像C．這列波的傳播速度為v=3m/sD．這列波的波源起振方向?yàn)橄蛏?2)如圖所示，AOB為半圓形玻璃磚截面，玻璃的折射率為，現(xiàn)有一束平行光線以45°角入射到AB面上后，經(jīng)折射從半圓面上的部分位置射出.試求半圓柱面能被照亮的部分與整個(gè)半圓柱面的面積之比.【答案】【學(xué)問點(diǎn)】橫波的圖象；波長、頻率和波速的關(guān)系．光的折射定律．G2N1【答案解析】（1）B（2）被照亮的面積與整個(gè)半圓柱的面積之比為1：2解析：AC、由甲讀出波長λ=4m，由圖乙讀出周期T=2s，波速v==m/s=2m/s，故AC錯(cuò)誤；

B、由圖乙看出，t=0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過平衡位置向上，而圖甲中，Q點(diǎn)也經(jīng)過平衡位置向上運(yùn)動，故乙圖可能是圖甲中質(zhì)點(diǎn)Q的振動圖象，故B正確．D、波源的起振方向與x3=6m的質(zhì)點(diǎn)t=0時(shí)刻的振動方向，簡諧波沒x軸正方向傳播，則知x3=6m的質(zhì)點(diǎn)在t=0時(shí)刻的振動方向向下，則波源的起振方向沿y軸正方向，故D錯(cuò)誤；

（2）依據(jù)折射定律得，=n

光在AB面上的折射角θ=30°．

在曲面上發(fā)生全反射的臨界角sinC=，得C=45°

如圖依據(jù)幾何關(guān)系得，E點(diǎn)以上和F點(diǎn)以下的光線發(fā)生全反射，不能從曲面上射出，有光線射出的部分為EF部分．

依據(jù)幾何關(guān)系解得，∠AOE=75°，∠BOF=15°，所以∠EOF=90°．

故被照亮的面積與整個(gè)半圓柱的面積之比為1：2【思路點(diǎn)撥】由甲讀出波長λ，由圖乙讀出周期T，由v=求出波速．波源的起振方向與x3=6m的質(zhì)點(diǎn)t=0時(shí)刻的振動方向，由波的傳播方向推斷．依據(jù)圖乙t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位置和速度方向，在圖甲中選擇對應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)．（2）依據(jù)折射定律求出光在AB面上的折射角，以及求出光在玻璃磚內(nèi)發(fā)生全反射的臨界角，抓住入射到曲面上的光，入射角小于臨界角才能折射出去，依據(jù)幾何關(guān)系求出能射出去的范圍．從而得知半圓柱面能被照亮的部分與整個(gè)半圓柱面的面積之比．G3試驗(yàn)：用單擺測定重力加速度【物理卷（解析）·2021屆江蘇省揚(yáng)州中學(xué)高三上學(xué)期質(zhì)量檢測（12月）（202212）】12．選做題(請從A、B和C三小題中選定兩小題作答．如都作答則按A、B兩小題評分．)B．(選修模塊3-4)(12分)（1）下列說法中正確的是________．A．水面上的油膜在陽光照射下會呈現(xiàn)彩色，這是由光的衍射造成的B．光的偏振證明白光和聲波一樣是縱波C．狹義相對論認(rèn)為：不論光源與觀看者做怎樣的相對運(yùn)動，光速都是一樣的D．在“利用單擺測定重力加速度”的試驗(yàn)中，測量單擺周期應(yīng)當(dāng)從小球經(jīng)過最低點(diǎn)處開頭計(jì)時(shí)（2）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，周期為2s，t＝0時(shí)刻的波形如圖所示．該列波的波速是_____m/s；質(zhì)點(diǎn)a平衡位置的坐標(biāo)xa＝2.5m，再經(jīng)______s它第一次經(jīng)過平衡位置向y軸正方向運(yùn)動．（3）如圖所示，一個(gè)半徑為R的透亮?????球體放置在水平面上，一束藍(lán)光從A點(diǎn)沿水平方向射入球體后經(jīng)B點(diǎn)射出，最終射到水平面上的C點(diǎn)．已知OA＝，該球體對藍(lán)光的折射率為，求：①這束藍(lán)光從球面射出時(shí)的出射角β；②若換用一束紅光同樣從A點(diǎn)射向該球體，則它從球體射出后落到水平面上形成的光點(diǎn)在C點(diǎn)左邊還是右邊？【答案】【學(xué)問點(diǎn)】光的衍射；光的干涉；狹義相對論；用單擺測定重力加速度波長、頻率和波速的關(guān)系；橫波的圖象N2N4G3G2【答案解析】（1）CD；（2）2m/s0.25s（3）β＝60°右邊解析：（1）A、水面上的油膜在陽光照射下會呈現(xiàn)彩色，這是由光的干涉造成的，故A錯(cuò)誤；

B、光的偏振證明白光是橫波，故B錯(cuò)誤；

C、不論光源與觀看者做怎樣的相對運(yùn)動，狹義相對論認(rèn)為：光速都是一樣的，故C正確；

D、在“利用單擺測定重力加速度”的試驗(yàn)中，測量單擺周期應(yīng)當(dāng)從小球經(jīng)過最低點(diǎn)處開頭計(jì)時(shí)，而不是在最高位置，故D正確；

故選：CD（2）由圖讀出波長λ=4m，則波速v==2m/s

依據(jù)波的傳播方向推斷可知，圖中x=2m處質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方向沿y軸向上，當(dāng)此質(zhì)點(diǎn)的狀態(tài)傳到a點(diǎn)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)a第一次經(jīng)過平衡位置向y軸正方向運(yùn)動．

則質(zhì)點(diǎn)a第一次經(jīng)過平衡位置向y軸正方向運(yùn)動的時(shí)間t==s=0.25s．

（3）設(shè)∠ABO=θ，由依據(jù)幾何關(guān)系得：sinθ===得：θ=30°，

依據(jù)折射定律得，n=，

sinβ=nsinθ=得：β=60°

紅光的折射率比藍(lán)光小，則光線射出后偏折程度減小，即β變小，所以從球體射出后落到水平面上形成的光點(diǎn)與C點(diǎn)相比，位置偏右．

答：這束藍(lán)光從球面射出時(shí)的出射角β為60°，它從球體射出后落到水平面上形成的光點(diǎn)位置偏右．【思路點(diǎn)撥】（1）陽光下油膜呈現(xiàn)彩色是光的干涉造成的，光的偏振說明光的是橫波，狹義相對論認(rèn)為：光速不變原理，在“利用單擺測定重力加