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2010年高考物理试卷汇编（选修3-4）机械振动、机械波1、（全国卷）21一简谐振子沿轴振动，平衡位置在坐标原点。0时刻振子的位移-0.1m；时刻0.1m；4时刻0.1m。该振子的振幅和周期可能为A0.1m，B0.1m，8C0.2m，D0.2m，8【答案】ACD【解析】由于，若，t0时刻振子的位移x-0.1m；则振动方程为。当t时刻x0.1m；当t4s时刻x0.1m，满足题设条件，A正确。若，t0时刻振子的位移x-0.1m；则振动方程为。当t时刻x-0.2m；当t4s时刻x-0.1m，与题设条件不符，B错误。若，t0时刻振子的位移x-0.1m，则振动方程为或。t时刻x0.1m；当t4s时刻x0.1m，满足题设条件，C正确。若，t0时刻振子的位移x-0.1m；则振动方程为或。当t时刻x0.1m；当t4s时刻x0.1m，满足题设条件，D正确。正确选项：ACD2、（全国卷）15一简谐横波以4m/s的波速沿x轴正方向传播。已知t=0时的波形如图所示，则 A波的周期为1s Bx=0处的质点在t=0时向y轴负向运动 Cx=0处的质点在s时速度为0 Dx=0处的质点在s时速度值最大【答案】AB【解析】由图可得半波长为2m，波长为4m。周期，选项A正确。波沿x轴正方向传播，则x=0的质点在沿y轴的负方向运动，选项B正确。x=0的质点位移为振幅的一半，要运动到平衡位置的时间是，则s时，x=0的质点不在平衡位置也不在最大位移处，故CD错误。3、（新课标卷）33（2）(10分)波源S1和S2振动方向相同，频率均为4Hz，分别置于均匀介质中轴上的两点处，如图所示。两波源产生的简谐横波沿轴相向传播，波速为。己知两波源振动的初始相位相同。求：()简谐横波的波长： ()间合振动振幅最小的点的位置。【答案】（）1m （）0.25m 0.75m 1.25m 1.75m【解析】（）设波长为，频率为，则v=，代入已知数据得：=1m （）以O为坐标原点，设P为OA间任一点，其坐标为x，则两波源到P点的波程差l=x-(2-x)，0x2。其中x、l以m为单位。 合振动振幅最小的点的位置满足，k为整数 解得：x=0.25m。0.75m，1.25m，1.75m.4、（北京卷）17一列横波沿x轴正向传播，a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置。某时刻的波形如图1所示，此后，若经过3/4周期开始计时，则图2描述的是A.a处质点的振动图象B.b处质点的振动图象C.c处质点的振动图象D.d处质点的振动图象【答案】B【解析】由波的图像经过3/4周期a到达波谷，b达到平衡位置向下运动，c达到波峰，d达到平衡位置向上运动，这四个质点在3/4周期开始计时时刻的状态只有b符合振动图像。选项B正确。5、（上海物理）2利用发波水槽得到的水面波形如图a、b所示，则（）（A）图a、b均显示了波的干涉现象（B）图a、b均显示了波的衍射现象（C）图a显示了波的干涉现象，图b显示了波的衍射现象（D）图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象【答案】D【解析】从题图中可以很清楚的看到a、b波绕过了继续传播，产生了明显的衍射现象，选项D正确。6、（上海物理）3声波能绕过某一建筑物传播而光波却不能绕过该建筑物，这是因为（ ）（A）声波是纵波，光波是横波（B）声波振幅大，光波振幅小（C）声波波长较长，光波波长较短（D）声波波速较小，光波波速很大【答案】C【解析】波的衍射条件：障碍物与波长相差不多，选项C正确。7、（上海物理）16如右图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线和虚线分别表示t10和t20.5s（T0.5s）时的波形，能正确反映t37.5s时波形的是图（）【答案】D【解析】因为可确定波在的时间沿轴正方向传播，即，所以，=，波峰沿轴正方向传播，从处到处，选项D正确8、（上海物理）20如图，一列沿x轴正方向传播的简谐横波，振幅为2cm，波速为2m/s。在波的传播方向上两质点a、b的平衡位置相距0.4m（小于一个波长），当质点a在波峰位置时，质点b在x轴下方与x轴相距1cm的位置。则（）（A）此波的周期可能为0.6s（B）此波的周期可能为1.2s（C）从此时刻起经过0.5s，b点可能在波谷位置（D）从此时刻起经过0.5s，b点可能在波峰位置【答案】ACD【解析】如图，根据，A正确；从此时刻起经过，即，波沿轴正方向传播，波峰到处，不在波峰，C正确。如右下图，根据，B错误；从此时刻起经过，即，波沿轴正方向传播，波峰到处，的在波峰，D正确。正确选项ACD。PxyO9、（安徽卷）15一列沿x轴方向传播的简谐横波，某时刻的波形如图所示。P为介质中的一个质点，从该时刻开始的一段极短时间内，P的速度和加速度的大小变化情况是A变小，变大B变小，变小C变大，变大D变大，变小【答案】D【解析】由题图可得，波沿x轴方向传播，P质点在该时刻的运动方向沿y轴正方向，向平衡位置靠近，做加速度减小的加速运动，变大，变小，选项C正确。10、（海南卷）18(2)(6分)右图为某一报告厅主席台的平面图，AB是讲台，、 是与讲台上话筒等高的喇叭，它们之间的相互位置和尺寸如图所示报告者的声音放大后经喇叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫为了进免啸叫，话筒最好摆放在讲台上适当的位置，在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消。已知空气中声速为340m/s，若报告人声音的频率为136Hz，问讲台上这样的位置有多少个？【答案】4【解析】相应于声频的声波的波长是式中是空气中的声速。在右图中，O是AB的中点，P是OB上任一点。将表示为 式中为实数，当时，从两个喇叭来的声波因干涉而加强；当时，从两个喇叭来的声波因干涉而相消。由此可知，O是干涉加强点；对于B点，所以，B点也是干涉加强点。因而O、B之间有两个干涉相消点，由对称性可知，AB上有4个干涉相消点。11、（重庆卷）14一列简谐波在两时刻的波形如题14图中实线和虚线所示，由图可确定这列波的A 周期 B波速 C波长 D频率【答案】C 【解析】由图象可确定波的波长12、（四川卷）16一列间谐横波沿直线由A向B传播，A、相距.45m，右图是A处质点的振动图像。当A处质点运动到波峰位置时，B处质点刚好到达平衡位置且向y轴正方向运动，这列波的波速可能是 A4.5/s B . 3.0m/s C . 1.5m/s D .0.7m/s【答案】AAB【解析】由振动图象可得振动周期T=0.4s，波由A向B传播，A处质点运动到波峰位置时，B处质点刚好到达平衡位置且向y轴正方向运动，A、B间的距离，则波长，波速。当n=0时，v=4.5m/s；当n=1时，v=0.9m/s；当n=2时，v=0.5m/s等，A正确。13、（天津卷）4一列简谐横波沿x轴正向传播，传到M点时波形如图所示，再经0.6s，N点开始振动，则该波的振幅A和频率f为AA=1m f=5HzBA=0.5m f=5HzCA=1m f=2.5HzDA=0.5m f=2.5Hz【答案】D【解析】由题图的振幅A=0.5m，波长=4m。经0.6s，N点开始振动得波速，所以频率，D正确。14、（福建卷）15一列简谐横波在t=0时刻的波形如图中的实线所示，t=0.02s时刻的波形如图中虚线所示。若该波的周期T大于0.02s，则该波的传播速度可能是A2m/s B3m/s C4m/s D5m/s 【答案】B【解析】KS*5U.C#解法一：质点振动法（1）设波向右传播，则在0时刻处的质点往上振动，设经历时间时质点运动到波峰的位置，则，即。当时，符合要求，此时；当时，不符合要求。（2）设波向左传播，则在0时刻处的质点往下振动，设经历时间时质点运动到波峰的位置，则，即。当时，符合要求，此时；当时，不符合要求。KS*5U.C#综上所述，只有B选项正确。解法二：波的平移法（1）设波向右传播，只有当波传播的距离为时，实线才会和虚线重合，即0时刻的波形才会演变成时的波形，所以，当时，符合要求，此时；当时，不符合要求。（2）设波向左传播，只有当波传播的距离为时，实线才会和虚线重合，即0时刻的波形才会演变成时的波形，所以，KS*5U.C#，当时，符合要求，此时；当时，不符合要求。综上所述，只有选项B正确。15、（山东卷）37（1）渔船常利用超声波来探测远外鱼群的方位。已知某超声波频率为1.0Hz，某时刻该超声波在水中传播的波动图像如图所示。从该时刻开始计时，画出m处质点做简谐运动的振动图像（至少一个周期）。现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为4s，求鱼群与渔船间的距离（忽略船和鱼群的运动）。【答案】如图所示 3000m【解析】由于处质点，在负的最大位移处，其周期T=1，质点做简谐运动的振动图像如图所示 由波形图可以读出波长=1510-3m 由波速公式 鱼群与渔船的距离16、（浙江卷）18在O点有一波源，t0时刻开始向上振动，形成向右传播的一列横波。t1=4s时，距离O点为3m的A点第一次达到波峰；t2=7s时，距离O点为4m的B点第一次达到波谷。则以下说法正确的是A. 该横波的波长为2mB. 该横波的周期为4sC. 该横波的波速为1m/sD. 距离O点为1m的质点第一次开始向上振动的时刻为6s末【答案】BC【解析】由得：解得波长振动从O传到距离O点为1m的质点所需时间选项BC正确电磁场和电磁波1、（新课标卷）14在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是 A奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象 B麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在 C库仑发现了点电荷的相互作用规律：密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值 D安培发现了磁场对运动电荷的作用规律：洛仑兹发现了磁场对电流的作用规律【答案】AC【解析】赫兹用实验证实了电磁波的存在，B错误。洛仑磁发现了磁场对运动电荷作用的规律，D错误。2、（上海物理）7电磁波包含了g射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是（）（A）无线电波、红外线、紫外线、g射线（B）红外线、无线电波、g射线、紫外线（C）g射线、红外线、紫外线、无线电波（D）紫外线、无线电波、g射线、红外线【答案】A【解析】电磁波谱波长由长到短的排列顺序是无线电波、红外线、可见光、紫外线、g射线，选项A正确。3、（四川卷）15下列说法正确的是 A粒子大角度散射表明粒子很难进入原子内部B氢原子跃迁发出的光从空气射入水时可能发生全反射C裂变反应有质量亏损，质量数不守恒D射线是一种波长很短的电磁波【答案】D【解析】粒子散射实验现象表明大多数粒子不发生偏转，说明穿过了原子，少数粒子发生偏转，说明无法穿过原子核，A错误。光只有从光密介质进入光疏介质才可能发生全反射，空气和水比较水是光密介质，B错误。裂变反应有质量亏损是由于核子的平均密度变化引起的，但核子的总数不变，即质量数守恒，C错误。射线是频率很大、波长很短的电磁波，D正确。4、（天津卷）1下列关于电磁波的说法正确的是A均匀变化的磁场能够在空间产生电场 B电磁波在真空和介质中传播速度相同C只要有电场和磁场，就能产生电磁波 D电磁波在同种介质中只能沿直线传播【答案】A【解析】变化的磁场可以产生电场，变化的电场可以产生磁场。A正确。电磁波在真空和介质中传播速度不同，B错误。电磁波是由变化的电场和变化的磁场由近及远的传播形成，C错误。电磁波可以产生反射、折射、衍射和干涉，D错误。光学1、（全国卷）20某人手持边长为6cm的正方形平面镜测量身后一棵树的高度。测量时保持镜面与地面垂直，镜子与眼睛的距离为0.4m。在某位置时，他在镜中恰好能够看到整棵树的像；然后他向前走了6.0m，发现用这个镜子长度的5/6就能看到整棵树的像。这棵树的高度约为A4.0m B4.5m C5.0m D5.5m眼睛树的像树【答案】B【解析】如图是恰好看到树时的反射光路，由图中的三角形可得，即。人离树越远，视野越大，看到树所需镜面越小，同理有，以上两式解得L=29.6m，H=4.5m。2、（全国卷）20频率不同的两束单色光1和2 以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如右图所示，下列说法正确的是A 单色光1的波长小于单色光2的波长B 在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2 的传播速度C 单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间D 单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角【答案】AD【解析】由题图可知，1的光线折射率大，频率大，波长小。在介质中传播速度小，因而产生全反射的临界角小。选项AD正确，B错。由，在玻璃中传播的距离，传播的速度，所以光在玻璃中传播的时间，1光线的折射角小，所经历的时间应该长，选项C错误。3、（新课标卷）33（1）(5分)如图，一个三棱镜的截面为等腰直角，为直角。此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射。该棱镜材料的折射率为 。(填入正确选项前的字母) A. B. C. D.【答案】A【解析】根据折射率定义有，已知1=4502+3=900，解得：n=4、（北京卷）14对于红、黄、绿、蓝四种单色光，下列表述正确的是A.在相同介质中，绿光的折射率最大B.红光的频率最高C.在相同介质中，蓝光的波长最短D.黄光光子的能量最小【答案】C【解析】红、黄、绿、蓝四种单色光的频率依次增大，光从真空进入介质频率不变，B 错。由色散现象同一介质对频率大的光有大的折射率，A错。频率大的光在真空中和介质中的波长都小，蓝光的波长最短，C正确。频率大，光子能量大，D错。5、（上海理综）9使用照相机拍摄清晰满意的照片，必须选择合适的曝光量。曝光量P可以表示为：P=，式中为常数，为照相机镜头“通光孔径”的直径，为照相机镜头的焦距，为曝光时间，将的倒数称为照相机的光圈数。一摄影爱好者在某次拍摄时，选择的光圈数是8，曝光时间是s。 若他想把曝光时间减少一半，但不改变曝光量，那么光圈数应选择（ ）。A4 B5.6 C8 D11答案：B6、（上海物理）6根据爱因斯坦光子说，光子能量E等于（h为普朗克常量，c、l为真空中的光速和波长）（）（A）（B）（C）hl（D）【答案】A【解析】由于。选项A正确。7、（江苏卷）12B （1）激光具有相干性好，平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛。下面关于激光的叙述正确的是 （A）激光是纵波（B）频率相同的激光在不同介质中的波长相同（C）两束频率不同的激光能产生干涉现象（D）利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离（2）如图甲所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.3010-7m,屏上P点距双缝s1和s2的路程差为7.9510-7m.则在这里出现的应是 （选填“明条纹”或“暗条纹”）。现改用波长为6.3010-7m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将 （选填“变宽”、“变窄”、或“不变”。 （3）如图乙所示，一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上面的A点射出。已知入射角为i ,A与O 相距l,介质的折射率为n,试求介质的厚度d. 【答案】（1）D （2）暗条纹 变宽 （3） 【解析】（1）测距利用的是平行度好的特点。答案D（2）由于，波程差是半波长的奇数倍，是暗条纹。又，变大，变大，变宽。（3）设折射角为，折射定律；几何关系 l= 2d tan;，解得：8、（江苏卷）12C（1）研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板（阴极K），钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流。下列光电流I与AK之间的电压UAK的关系图象中，正确的是 （2）钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子。光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小_(选填“增大、“减小”或“不变”)， 原因是_。（3）已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.4eV和-1.51eV， 金属钠的截止频率为5.531014Hz, 普朗克常量h=6.6310-34Js.请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板， 能否发生光电效应。【答案】（1）C（2）减小；光电子受到金属表面层中力的阻碍作用（或需要克服逸出功）（3）氢原子放出的光子能量EE3E2，代人数据得：E =1 89eV，金属钠的逸出功W0=h0，代人数据得W02.3 eV，因为EW0，所以不能发生光电效应。【解析】（1）虽然I强I弱，但截止电压相等，选项C正确（2）减小；光电子受到金属表面层中力的阻碍作用（或需要克服逸出功）（3）氢原子放出的光子能量EE3E2，代人数据得：E =1 89eV，金属钠的逸出功W0=h0，代人数据得W02.3 eV，因为EW0，所以不能发生光电效应。9、（海南卷）18(1)一光线以很小的入射角射入一厚度为d、折射率为n的平板玻璃，求出射光线与入射光线之间的距离（很小时）【答案】【解析】如图，设光线以很小的入射角入射到平板玻璃表面上的A点，折射角为，从平板玻璃另一表面上的B点射出。设AC为入射光线的延长线。由折射定律和几何关系可知，它与出射光线平行。过B点作，交于D点，则的长度就是出射光线与入射光线之间的距离，由折射定律得由几何关系得 出射光线与入射光线之间的距离为当入射角很小时，有由此及式得 10、（重庆卷）20如题20图所示，空气中在一折射率为的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90、半径为R的扇形OAB，一束平行光平行于横截面，以45入射角照射到OA上，OB不透光，若只考虑首次入射到圆弧上的光，则上有光透出部分的弧长为A B C D 【答案】B 【解析】光路图如图所示，由折射定律可求得设在C点恰好发生全反射，由可求得C=450，AOC=。弧AB上有光透出的部分弧长CD为，正确的答案是B11、（四川卷）18用波长为的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7。由此可知，钨的极限频率是（普朗克常量h=6.63s），光速c=3.0/s，结果取两位有效数字）A5.5Hz .Hz C . 9.8Hz D .1.2Hz【答案】B【解析】根据光电效应方程，在恰好发生光电效应时最大出动能为0有，且，综合化简得，B正确。12、（山东卷）37（2）如图所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由MN端面的中点垂直射入，恰好能在弧面EF上发生全反射，然后垂直PQ端面射出。求该玻璃棒的折射率。若将入射光向N端平移，当第一次射到弧面EF上时_（填“能”“不能”或“无