中考物理復習初高中知識銜接分類匯編專題12機械波光波相關規(guī)律含解析

Page1專題12機械波、光波相關規(guī)律1、（2024年貴陽市?？迹┬∶靼l(fā)覺：鳴笛的警車向自己駛來時，音調變高；離自己遠去時，音調變低，聲源的頻率發(fā)生了變更嗎？通過查閱資料，小明白解到：警笛的發(fā)聲頻率并沒有變更，而是由于鳴笛的車與自己發(fā)生了相對運動，從而使自己聽到的聲音的頻率發(fā)生了變更，這種現象被稱為多普勒效應。我們知道物體振動產生的聲音以波的形式在介質中傳播，聲源每振動一次，就向外發(fā)出一個波，所以聲音的頻率就等于1s內聲源向外發(fā)出的波的個數。當聲源和接收者相對靜止時，聲源1s內發(fā)出幾個波，接收者在Is內就接收到幾個波，此時聽到的聲音的頻率等于聲源的頻率。當接收者靜止不動，聲源靠近接收者時，聲源與聲波的相對速度減小，接收者接收到波的個數就會增加，導致聽到的聲音的頻率增大，音調變高，此時接收者聽到的聲音頻率可用公式：計算，其中fd表示聽到的聲音的頻率，fs表示聲源的發(fā)聲頻率，vs表示聲源運動的速度，v表示聲波的速度。（v-vs表示聲源與聲波的相對速度）小明將發(fā)聲頻率肯定的蜂鳴器固定在遙控車上進行了試驗，他位于距遙控車300m的A處，如圖18所示。已知遙控車的總質量為0.8kg。（1）求遙控車靜止時對水平地面的壓力。（2）若遙控車用15s的時間就能到達小明所在的位置，求遙控車這段路程內的平均速度。（3）若小明所用的蜂鳴器的發(fā)聲頻率為fs=524Hz，遙控車以20m/s的速度向小明駛去，請你計算小明聽到的蜂鳴聲的頻率fd。（v=340m/s，計算結果保留一位小數）（4）依據對多普勒效應的相識，請你說明當小明靜止不動，遙控車離小明遠去時，小明聽到的聲音音調變低的緣由，并寫出此時小明聽到的聲音頻率fd的計算公式。解析：（1）對水平地面的壓力為：F＝G＝mg＝0.8kg×10N/kg＝8N（2）平均速度為：v＝eq\f(s,t)＝eq\f(300m,15s)＝20m/s（3）由聲音頻率公式得：fd＝fs（eq\f(v,v－vs)）＝524Hz×eq\f(340m/s,340m/s－20m/s)≈556.8Hz（4）當小明靜止不動，遙控車離小明遠去時，聲源與聲波的相對速度增加，接收者接收到波的個數就會削減，導致聽到的聲音的頻率降低，音調變低；小明聽到的聲音頻率計算公式為fd＝fs（eq\f(v,v＋vs)）。2、（2024貴陽適應性卷）小明在商場里望見了一臺精致的擺鐘（如圖所示），他發(fā)覺擺鐘下端的擺錘在不停地來回搖擺，爸爸告知他擺鐘計量時間就是利用了擺錘的這種周期性搖擺．擺錘的搖擺讓小明想到了物理課本上提到過的單擺，于是他用小球和一根無彈性的細繩制成單擺探討擺錘搖擺的規(guī)律（如圖所示），M是細繩上端的固定點．通過査閱資料他了解到：①固定點M到小球中心的距離稱為擺長，用字母l表示；②單擺來回搖擺一次的時間叫做單擺的周期，用字母T表示；③單擺的周期T與擺長L關系的公式為T＝2πeq\r(\f(l,g))，其中g為重力加速度，單位為m/s2.請解答下列問題：（1）小球重2N，它從A點運動到O點，其重心下降高度為0.1m，則此過程中重力對小球做的功是多少？（2）若小球在搖擺過程中通過的來回路程為0.24m，所用時間是1.2s，求小球的平均速度．（3）小明依據資料了解到利用單擺周期性搖擺的規(guī)律可以測量重力加速度，于是測出擺長l＝1.2m，單擺的周期T＝2.2s，請你計算當地重力加速度g的值．（取π＝3.14，計算結果保留兩位小數）（4）探討發(fā)覺，重力加速度的大小隨地球緯度的增加而增加．若要將一臺在廣州走時精確的擺鐘拿到北京仍能精確計時，應當將其擺長增加還是削減？為什么？（不考慮海拔和溫度的影響）解析：（1）重力做功W＝Gh＝2N×0.1m＝0.2J（2）小球的平均速度v＝eq\f(s,t)＝eq\f(0.24m,1.2s)＝0.2m/s（3）由T＝2πeq\r(\f(l,g))得g＝eq\f(4π2l,T2)＝eq\f(4×3.142×1.2m,（2.2s）2)≈9.78m/s2（4）要使擺鐘走時仍舊精確，應增大其擺長．由公式T＝2πeq\r(\f(l,g))可知，當擺鐘從廣州拿到北京時g值變大，要使擺錘搖擺的周期不變，須要將擺長適當增大，保證其走時精確。3、（2024?貴陽）如圖1所示，小水塘安靜的水面上漂移著一個乒乓球，小帆試圖用扔石子激起水波的方法將乒乓球推向水塘邊．她發(fā)覺小石子扔進水中，激起了一圈圈水波向外擴展，而球幾乎只在原處“蹦蹦跳跳”，并未隨水波向外水平移動。圖1小帆猜想其中緣由可能是：A．小石子使水產生的振動不夠強，水波太小，水對乒乓球的水平推力太小B．兵兵球浸入水中深度過淺，水對它的水平推力太小C．向外漸漸擴展的水波，是被石子擊中的那部分水，將豎直方向的振動向外依次傳播而形成，而水并未水平移動，故對乒乓球沒有產生水平推力為了驗證猜想，她設計了如下的試驗方案：①平安起見，選擇一個水深較淺（膝蓋以下）的水池，將質量不同的小木塊、小紙船、乒乓球置于安靜水面以O為圓心的同一圓上（它們浸入水的深度不同），如圖2所示；②用手替代石子，以肯定的頻率沿豎直方向拍打水面O點處；③拿走紙船和木塊，變更拍打水面的方向，視察乒乓球的運動狀況。圖2請回答以下問題：（1）在驗證猜想A時，她用不同的力度沿豎直方向拍打水面，若發(fā)覺乒乓球沒有水平移動，則說明：球是否能水平移動與水波大?。ㄟx填“有關”或“無關”）。（2）試驗方案①②是為了驗證猜想（選填序號字母），試驗時，若視察到三個物體都只在原位置上下振動，小帆由此得到：“乒乓球是否水平移動與浸入深度無關．”你認為這一結論是否牢靠？，緣由是：。（3）實施方案③時，若發(fā)覺除了豎直拍打外，其他拍打方向均能使乒乓球在水平方向上移動，說明當時小帆所扔的石子幾乎是以方向入水，要驗證猜想C，再供應幾個相同的兵兵球，請你設計一個試驗方案：。解析：（1）小帆用不同的力度沿豎直方向拍打水面，水振動強度不同，若發(fā)覺乒乓球沒有水平移動，則說明：球是否能水平移動與水波大小無關；（2）將質量不同的小木塊、小紙船、乒乓球置于安靜水面以O為圓心的同一圓上，變更了物體浸入水的深度，然后用手拍打，視察現象，可驗證猜想B；（3）依據題意，豎直方向拍打水，乒乓球不移動，其它方向拍打水，乒乓球都移動，當時小帆扔石子后，乒乓球沒有移動，說明石子幾乎是以豎直方向入水的；猜想C被石子擊中的那部分水，將豎直方向的振動向外依次傳播而形成，而水并未水平移動，所以要驗證該猜想，應將幾個乒乓球分別放在以O點為圓心的不同同心圓上，用手以肯定頻率沿豎直方向拍打水面O點處，視察乒乓球的運動狀況。故答案為：（1）無關；（2）B；不行靠；沒有限制三個物體的質量相同；（3）豎直；將幾個乒乓球分別放在以O點為圓心的不同同心圓上，用手以肯定頻率沿豎直方向拍打水面O點處，視察乒乓球的運動狀況。光波1、（2024黃岡）太陽光通過三棱鏡后被分解成了紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫幾種顏色的光（如圖）．此試驗不僅表明白白光是由各種色光混合而成，而且表明白________光通過棱鏡后偏折的程度比其他顏色的光要?。畵丝梢酝茢?，紅光在棱鏡中傳播速度最________．解析：太陽光經過三棱鏡后，被分解成各種色光，這是光的色散現象；紅光通過棱鏡后偏折的程度比其他顏色的光要小，所以紅光在棱鏡中傳播速度最快。故答案為：紅；快。2、探討表明，當光從真空斜射向某種介質發(fā)生折射時，入射角θ1與折射角θ2滿意eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n，式中n為該種介質的折射率．如圖所示，一束光從空氣垂直射入玻璃三棱鏡AB面，從AC面射出時偏離原方向．圖中θ＝15°，棱鏡頂角α＝30°，則該棱鏡的折射率為________。解析：在AC面發(fā)生折射時的光路圖如圖,由幾何學問知：∠i=45°,∠r=30°依據折射定律n=。3.一束光從某種玻璃中射向空氣時，當入射角增大到41.8°時，折射光線消逝，只存在入射光線與反射光線，這種現象叫做光的全反射，發(fā)生這種現象時的入射角叫做這種物質的臨界角．現讓一束光垂直射入由上述玻璃制成的等腰直角一棱鏡的一個面時（如圖所示），請在圖中完成這束入射光射出三棱鏡的光路圖．解析：一束光線從空氣垂直射入玻璃制成的等腰直角三棱鏡的斜邊所在的面時，傳播方向不變；這束光線射向玻璃三棱鏡的始終角邊所在的面時，入射角為，會發(fā)生全反射現象，該反射光線斜射向三棱鏡的另始終角邊所在的面時，再次發(fā)生全反射，反射光線從玻璃三棱鏡中垂直射出，傳播方向不變，光路圖如下：4、（2024合肥38中三模）物理學中把光從真空射入某種介質發(fā)生折射時，入射角i的正弦與折射角r的正弦之比n叫做介質的“肯定折射率”，簡稱“折射率”