8振动和波光学模块20181017

1、五年高考，三年模拟 振动和波 光学模块 2018年10月机械振动与机械波专题考纲解读考点内容要求高考示例常考题型预测热度机械振动简谐运动2017北京理综,15,6分2017上海单科,10,4分2016北京理综,15,6分2015天津理综,9(2)选择题填空题简谐运动的公式和图像单摆、周期公式受迫振动和共振机械波机械波2017课标,34(1),5分2017北京理综,20,6分2017天津理综,5,6分2016课标,34(1),5分2016课标,34(1),5分2016天津理综,7,6分选择题填空题计算题横波和纵波横波的图像波速、波长和频率(周期)的关系波的干涉和衍射现象多普勒效应分析解读在新课标

2、省区的高考中,对该部分知识点的考查不会面面俱到,以中等难度的题目为主。对简谐运动的考查相对较少,主要考查振动图像和波动图像以及波的传播规律等,考查的题型在不同省、市略有差别,但大多以非选择题的形式出现。本专题综合运用运动学、动力学和能的转化等方面的知识,讨论机械振动和机械波的特点和规律,以及它们之间的联系和区别。熟练掌握振动的周期、能量、波速、波长与频率的关系及机械波的干涉、衍射等知识对后面电磁振荡及电磁波的干涉、衍射等内容的复习具有较大的帮助。命题探究解法一图像法由题意可知此波t=0时的图像如图所示(1)A点第一次回到平衡位置时t=T4,即T=4s;A点比O点晚到平衡位置t=23s。即t=1

3、6T,故O、A平衡位置间的距离x=16即5cm=16,=30cm,v=T=7.5cm/s(2)设质点O的位移随时间变化的关系式为y=Acos2tT+0代入数据4=Acos00=Acos2T×13+0联立解得0=3,A=8cm故质点O的位移随时间变化的关系式为y=0.08cos2t+3(国际单位制)或y=0.08sin2t+56(国际单位制)解法二解析法()设振动周期为T。由于质点A在0到1s内由最大位移处第一次回到平衡位置,经历的是14个周期,由此可知T=4s由于质点O与A的距离5cm小于半个波长,且波沿x轴正向传播,O在t=13s时回到平衡位置,而A在t=1s时回到平衡位置,时间相

4、差23s。两质点平衡位置的距离除以传播时间,可得波的速度v=7.5cm/s利用波长、波速和周期的关系得,简谐波的波长=30cm()设质点O的位移随时间变化的关系为y=Acos2tT+0将式及题给条件代入上式得4=Acos00=Acos6+0解得0=3,A=8cm质点O的位移随时间变化的关系式为y=0.08cost2+3(国际单位制)或y=0.08sint2+56(国际单位制)五年高考考点一机械振动1.(2017北京理综,15,6分)某弹簧振子沿x轴的简谐运动图像如图所示,下列描述正确的是()A.t=1s时,振子的速度为零,加速度为负的最大值B.t=2s时,振子的速度为负,加速度为正的最大值C.

5、t=3s时,振子的速度为负的最大值,加速度为零D.t=4s时,振子的速度为正,加速度为负的最大值答案A2.(2017上海单科,10,4分)做简谐运动的单摆,其摆长不变,若摆球的质量增加为原来的94倍,摆球经过平衡位置的速度减为原来的23,则单摆振动的()A.周期不变,振幅不变B.周期不变,振幅变小C.周期改变,振幅不变D.周期改变,振幅变大答案B3.(2016北京理综,15,6分)如图所示,弹簧振子在M、N之间做简谐运动。以平衡位置O为原点,建立Ox轴。向右为x轴正方向。若振子位于N点时开始计时,则其振动图像为()答案A4.(2014浙江理综,17,6分)一位游客在千岛湖边欲乘坐游船,当日风浪

6、较大,游船上下浮动。可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动,振幅为20cm,周期为3.0s。当船上升到最高点时,甲板刚好与码头地面平齐。地面与甲板的高度差不超过10cm时,游客能舒服地登船。在一个周期内,游客能舒服登船的时间是()A.0.5sB.0.75sC.1.0sD.1.5s答案C5.(2014安徽理综,14,6分)在科学研究中,科学家常将未知现象同已知现象进行比较,找出其共同点,进一步推测未知现象的特性和规律。法国物理学家库仑在研究异种电荷的吸引力问题时,曾将扭秤的振动周期与电荷间距离的关系类比单摆的振动周期与摆球到地心距离的关系。已知单摆摆长为l,引力常量为G,地球质量为M,摆球到地心的

7、距离为r,则单摆振动周期T与距离r的关系式为()A.T=2rGMlB.T=2rlGMC.T=2rGMlD.T=2lrGM答案B6.2015天津理综,9(2)某同学利用单摆测量重力加速度。为了使测量误差尽量小,下列说法正确的是。 A.组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球B.组装单摆须选用轻且不易伸长的细线C.实验时须使摆球在同一竖直面内摆动D.摆长一定的情况下,摆的振幅尽量大如图所示,在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约1m的单摆。实验时,由于仅有量程为20cm、精度为1mm的钢板刻度尺,于是他先使摆球自然下垂,在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点,测出单摆的周期T1;

8、然后保持悬点位置不变,设法将摆长缩短一些,再次使摆球自然下垂,用同样方法在竖直立柱上做另一标记点,并测出单摆的周期T2;最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离L。用上述测量结果,写出重力加速度的表达式g=。 答案BC42LT12-T227.2013课标,34(1),5分如图,一轻弹簧一端固定,另一端连接一物块构成弹簧振子,该物块是由a、b两个小物块粘在一起组成的。物块在光滑水平面上左右振动,振幅为A0,周期为T0。当物块向右通过平衡位置时,a、b之间的粘胶脱开;以后小物块a振动的振幅和周期分别为A和T,则AA0(填“>”、“<”或“=”),TT0(填“>”

9、、“<”或“=”)。 答案<(3分)<(2分)教师用书专用(811)8.2013江苏单科,12B(1)如图所示的装置,弹簧振子的固有频率是4Hz。现匀速转动把手,给弹簧振子以周期性的驱动力,测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz,则把手转动的频率为。 A.1HzB.3HzC.4HzD.5Hz答案A9.(2013上海单科,4,2分)做简谐振动的物体,当它每次经过同一位置时,可能不同的物理量是()A.位移B.速度C.加速度D.回复力答案B10.2015山东理综,38(1)如图,轻弹簧上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向,物

10、块简谐运动的表达式为y=0.1sin(2.5t)m。t=0时刻,一小球从距物块h高处自由落下;t=0.6s时,小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度的大小g=10m/s2。以下判断正确的是。 a.h=1.7mb.简谐运动的周期是0.8sc.0.6s内物块运动的路程是0.2md.t=0.4s时,物块与小球运动方向相反答案ab11.(2013安徽理综,24,20分)如图所示,质量为M、倾角为的斜面体(斜面光滑且足够长)放在粗糙的水平地面上,底部与地面的动摩擦因数为,斜面顶端与劲度系数为k、自然长度为L的轻质弹簧相连,弹簧的另一端连接着质量为m的物块。压缩弹簧使其长度为34L时将物块由静

11、止开始释放,且物块在以后的运动中,斜面体始终处于静止状态。重力加速度为g。(1)求物块处于平衡位置时弹簧的长度;(2)选物块的平衡位置为坐标原点,沿斜面向下为正方向建立坐标轴,用x表示物块相对于平衡位置的位移,证明物块做简谐运动;(3)求弹簧的最大伸长量;(4)为使斜面体始终处于静止状态,动摩擦因数应满足什么条件(假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力)?答案(1)L+mgsink(2)当物块的位移为x时,弹簧伸长量为x+L,物块所受合力为F合=mg sin -k(x+L)联立以上各式可得F合=-kx可知物块做简谐运动(3)L4+2mgsink(4)(kL+4mgsin)cos4Mg+4mgcos2-

12、kLsin考点二机械波1.2017课标,34(1),5分(多选)如图,一列简谐横波沿x轴正方向传播,实线为t=0时的波形图,虚线为t=0.5s时的波形图。已知该简谐波的周期大于0.5s。关于该简谐波,下列说法正确的是。 A.波长为2mB.波速为6m/sC.频率为1.5HzD.t=1s时,x=1m处的质点处于波峰E.t=2s时,x=2m处的质点经过平衡位置答案BCE2.(2017天津理综,5,6分)手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动,带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播,示意如图。绳上有另一质点P,且O、P的平衡位置间距为L。t=0时,O位于最高点,P的位移恰好为

13、零,速度方向竖直向上,下列判断正确的是()A.该简谐波是纵波B.该简谐波的最大波长为2LC.t=T8时,P在平衡位置上方D.t=3T8时,P的速度方向竖直向上答案C3.(2017北京理综,20,6分)物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如,利用波的干涉,可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。如图所示,两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧,它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发出波长为1和2的无线电波。飞机降落过程中,当接收到1和2的信号都保持最强时,表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是()A.天线发出的两种无线电波必须一样强B.导航利用了1与2两种无线电波之间的干涉

14、C.两种无线电波在空间的强弱分布稳定D.两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合答案C4.2016课标,34(1),5分(多选)某同学漂浮在海面上,虽然水面波正平稳地以1.8m/s的速率向着海滩传播,但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15s。下列说法正确的是。 A.水面波是一种机械波B.该水面波的频率为6HzC.该水面波的波长为3mD.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时能量不会传递出去E.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时振动的质点并不随波迁移答案ACE5.2016课标,34(1),5分(多选)由波源S形成的简谐横波在均匀介质

15、中向左、右传播。波源振动的频率为20Hz,波速为16m/s。已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧,且P、Q和S的平衡位置在一条直线上,P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8m、14.6m。P、Q开始振动后,下列判断正确的是。 A.P、Q两质点运动的方向始终相同B.P、Q两质点运动的方向始终相反C.当S恰好通过平衡位置时,P、Q两点也正好通过平衡位置D.当S恰好通过平衡位置向上运动时,P在波峰E.当S恰好通过平衡位置向下运动时,Q在波峰答案BDE6.(2016天津理综,7,6分)(多选)在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动,其表达式为y=5sin(2t),它在介

16、质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播,某时刻波刚好传播到x=12m处,波形图像如图所示,则()A.此后再经6s该波传播到x=24m处B.M点在此后第3s末的振动方向沿y轴正方向C.波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向D.此后M点第一次到达y=-3m处所需时间是2s答案AB7.2015海南单科,16(1),4分(多选)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图所示,质点P的x坐标为3m。已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s。下列说法正确的是。 A.波速为4m/sB.波的频率为1.25HzC.x坐标为15m的质点在t=0.6s时恰好位于波谷D.x坐标为22m的

17、质点在t=0.2s时恰好位于波峰E.当质点P位于波峰时,x坐标为17m的质点恰好位于波谷答案BDE8.2014课标,34(1),5分(多选)图(a)为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图,P是平衡位置在x=1.0m处的质点,Q是平衡位置在x=4.0m处的质点;图(b)为质点Q的振动图像。下列说法正确的是。 A.在t=0.10s时,质点Q向y轴正方向运动B.在t=0.25s时,质点P的加速度方向与y轴正方向相同C.从t=0.10s到t=0.25s,该波沿x轴负方向传播了6mD.从t=0.10s到t=0.25s,质点P通过的路程为30cmE.质点Q简谐运动的表达式为y=0.10sin

18、10t(国际单位制)答案BCE9.(2014安徽理综,16,6分)一简谐横波沿x轴正向传播,图1是t=0时刻的波形图,图2是介质中某质点的振动图像,则该质点的x坐标值合理的是()A.0.5mB.1.5mC.2.5mD.3.5m答案C10.2013课标,34(1),6分(多选)如图,a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点,相邻两点的间距依次为2m、4m和6m。一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播,在t=0时刻到达质点a处,质点a由平衡位置开始竖直向下运动,t=3s 时a第一次到达最高点。下列说法正确的是()A.在t=6s时刻波恰好传到质点d处B.在t=5s时刻质点c恰好到达最高点C.质

19、点b开始振动后,其振动周期为4sD.在4s<t<6s的时间间隔内质点c向上运动E.当质点d向下运动时,质点b一定向上运动答案ACD11.2017课标,34(1),5分如图(a),在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S2(0,-2)。两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示。两列波的波速均为1.00m/s。两列波从波源传播到点A(8,-2)的路程差为m,两列波引起的点B(4,1)处质点的振动相互(填“加强”或“减弱”),点C(0,0.5)处质点的振动相互(填“加强”或“减弱”)。 答案2减弱加强教师用书专用(1226)12.(2016四川理综,6

20、,6分)(多选)简谐横波在均匀介质中沿直线传播,P、Q是传播方向上相距10m的两质点。波先传到P,当波传到Q开始计时,P、Q两质点的振动图像如图所示。则()A.质点Q开始振动的方向沿y轴正方向B.该波从P传到Q的时间可能为7sC.该波的传播速度可能为2m/sD.该波的波长可能为6m答案AD13.(2015四川理综,2,6分)平静湖面传播着一列水面波(横波),在波的传播方向上有相距3m的甲、乙两小木块随波上下运动,测得两小木块每分钟都上下30次,甲在波谷时,乙在波峰,且两木块之间有一个波峰。这列水面波()A.频率是30HzB.波长是3mC.波速是1m/sD.周期是0.1s答案C14.(2015北

21、京理综,15,6分)周期为2.0s的简谐横波沿x轴传播,该波在某时刻的图像如图所示,此时质点P沿y轴负方向运动。则该波()A.沿x轴正方向传播,波速v=20m/sB.沿x轴正方向传播,波速v=10m/sC.沿x轴负方向传播,波速v=20m/sD.沿x轴负方向传播,波速v=10m/s答案B15.(2015天津理综,3,6分)图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,a、b两质点的横坐标分别为xa=2m和xb=6m,图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图像。下列说法正确的是()A.该波沿+x方向传播,波速为1m/sB.质点a经4s振动的路程为4mC.此时刻质点a的速度沿+y方向D.质点a在t=2s时速度

22、为零答案D16.(2015福建理综,16,6分)简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播,波速为v。若某时刻在波的传播方向上,位于平衡位置的两质点a、b相距为s,a、b之间只存在一个波谷,则从该时刻起,下列四幅波形图中质点a最早到达波谷的是()答案D17.(2014天津理综,5,6分)平衡位置处于坐标原点的波源S在y轴上振动,产生频率为50Hz的简谐横波向x轴正、负两个方向传播,波速均为100m/s。平衡位置在x轴上的P、Q两个质点随波源振动着,P、Q的x轴坐标分别为xP=3.5m、 xQ=-3m。当S位移为负且向-y方向运动时,P、Q两质点的()A.位移方向相同、速度方向相反B.位移方向相同

23、、速度方向相同C.位移方向相反、速度方向相反D.位移方向相反、速度方向相同答案D18.(2014浙江理综,14,6分)下列说法正确的是()A.机械波的振幅与波源无关B.机械波的传播速度由介质本身的性质决定C.物体受到的静摩擦力方向与其运动方向相反D.动摩擦因数的数值跟相互接触的两个物体的材料无关答案B19.(2014北京理综,17,6分)一简谐机械横波沿x轴正方向传播,波长为,周期为T。t=0时刻的波形如图1所示,a、b是波上的两个质点。图2是波上某一质点的振动图像。下列说法中正确的是()A.t=0时质点a的速度比质点b的大B.t=0时质点a的加速度比质点b的小C.图2可以表示质点a的振动D.

24、图2可以表示质点b的振动答案D20.(2014四川理综,5,6分)如图所示,甲为t=1s时某横波的波形图像,乙为该波传播方向上某一质点的振动图像,距该质点x=0.5m处质点的振动图像可能是()答案A21.(2013四川理综,5,6分)图1是一列简谐横波在t=1.25s时的波形图,已知c位置的质点比a位置的晚0.5s起振,则图2所示振动图像对应的质点可能位于()A.a<x<bB.b<x<cC.c<x<dD.d<x<e答案D22.(2013福建理综,16,6分)如图,t=0时刻,波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正向开始振动,振动周期为0.4s,在同一均

25、匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波。图中能够正确表示t=0.6s时波形的图是()答案C23.2013重庆理综,11(1),6分一列简谐横波沿直线传播,某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6m,且这两质点之间的波峰只有一个,则该简谐波可能的波长为()A.4m、6m和8mB.6m、8m和12mC.4m、6m和12mD.4m、8m和12m答案C24.(2013天津理综,7,6分)(多选)一列简谐横波沿直线传播,该直线上平衡位置相距9 m的a、b两质点的振动图像如图所示,下列描述该波的图像可能正确的是()答案AC25.(2013上海单科,14,3分)一列横波沿水平绳传播,绳的一端在t=

26、0时开始做周期为T的简谐运动,经过时间t(3T/4<t<T),绳上某点位于平衡位置上方的最大位移处。则在2t时,该点位于平衡位置的()A.上方,且向上运动B.上方,且向下运动C.下方,且向上运动D.下方,且向下运动答案A26.2013山东理综,37(1),8分如图所示,在某一均匀介质中,A、B是振动情况完全相同的两个波源,其简谐运动表达式均为x=0.1sin(20t)m,介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4m和5m,两波源形成的简谐横波分别沿AP、BP方向传播,波速都是10m/s。求简谐横波的波长。P点的振动(增“加强”或“减弱”)。 答案1m加强三年模拟A组2016

27、2018年模拟·基础题组考点一机械振动1.(2018北京海淀期中,3,4分)一个弹簧振子沿x轴做简谐运动,取平衡位置O为x轴坐标原点。从某时刻开始计时,经过二分之一的周期,振子具有沿x轴正方向的最大加速度。下图中能正确反映该弹簧振子的位移x与时间t关系的图像是()答案D2.(2018河南郑州调研,8,5分)弹簧振子在振动过程中,振子经过a、b两点时的速度相等,且从a点运动到b点最短历时为0.2s,从b点再到b点最短历时0.2s,则这个弹簧振子的振动周期和频率分别为()A.0.4s,2.5HzB.0.8s,2.5HzC.0.4s,1.25HzD.0.8s,1.25Hz答案D3.(201

28、7北京海淀期中,5,4分)(多选)如图所示,物体A放置在物体B上,B与一轻弹簧相连,它们一起在光滑水平面上以O点为平衡位置做简谐运动,所能到达相对于O点的最大位移处分别为P点和Q点,运动过程中A、B之间无相对运动。已知弹簧的劲度系数为k,系统的振动周期为T,弹簧始终处于弹性限度内。下列说法中正确的是()A.物体B从P向O运动的过程中,弹簧的弹性势能逐渐变小B.物体B处于PO之间某位置时开始计时,经T/2时间,物体B一定运动到OQ之间C.物体B的速度为v时开始计时,每经过T时间,物体B的速度仍为vD.当物体B相对平衡位置的位移为x时,A、B间摩擦力的大小等于kx答案ABC4.(2016浙江温州十

29、校联合体期中)弹簧振子以O点为平衡位置,在B、C两点间做简谐运动,在t=0时刻,振子从O、B间的P点以速度v向B点运动;在t=0.2s时,振子速度第一次变为-v;在t=0.5s时,振子速度第二次变为-v。(1)求弹簧振子振动周期T;(2)若B、C之间的距离为25cm,求振子在4.0s内通过的路程;(3)若B、C之间的距离为25cm,从平衡位置开始计时,写出弹簧振子位移表达式,并画出弹簧振子的振动图像。答案(1)1.0s(2)200cm(3)x=12.5sin2tcm考点二机械波1.(2018北京海淀期中,8,6分)(多选)如图是某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动,带

30、动2、3、4、 各个质点依次上下振动,把振动从绳的左端传到右端。t=T4时,质点5刚要开始运动。下列说法正确的是()A.t=T4时,质点5开始向下运动B.t=T4时,质点3的加速度方向向下C.从t=T2开始的一小段时间内,质点8的速度正在减小D.从t=T2开始的一小段时间内,质点8的加速度正在减小答案BC2.(2017河北衡水摸底,14,4分)(多选)在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波,波速v=200m/s,已知t=0时刻,波刚好传播到x=40m处,如图所示,在x=400m处有一接收器(图中未画出),则下列说法正确的是()A.波源开始振动时方向沿y轴负方向B.从t=0开始经0.

31、15s,x=40m处的质点运动的路程为0.6mC.接收器在t=2s时才能接收到此波D.若波源向x轴正方向运动,接收器接收到波的频率可能为9HzE.若该波与另一列频率为5Hz沿x轴负方向传播的简谐横波相遇,不能产生稳定的干涉图样答案ABE3.2017河北唐山联考,34(1),5分(多选)某简谐横波在介质中传播,在t=0.25s时刻的波形如图甲所示,图乙为x=1.5m处的质点P的振动图像,质点Q的平衡位置位于x=3.0m处,下列说法正确的是()A.该波一定沿x轴正方向传播B.这列波的传播速度一定是2m/sC.在0.3s时间内,质点P一定向右移动0.6mD.t=0.75s时,质点Q的速度一定大于质点

32、P的速度E.t=0时刻,质点Q的加速度方向一定沿y轴负方向答案ABD4.2018山西大同联考,34(2),10分如图甲所示,在某介质中波源A、B相距d=20m;t=0时两者开始上下振动,A只振动了半个周期,B连续振动,已知两波源之间连线上距A点1m处的质点C在t=0到t=22s内所经过的路程为128cm,开始阶段两波源的振动图像如图乙所示(A、B所形成的波传播速度大小相等),求:图甲图乙()在t=0到t=22s内,质点C遇到B形成的波在前进过程中的波峰的个数;()波源A、B所形成的波的传播速度。答案()1()1.0m/s5.(2016江西赣中南五校二联,24,14分)如图所示是一列横波在某一时

33、刻的波形图,波沿x轴正方向传播,求:(1)质点A、质点C的振动方向各是怎样的;(2)再经过34T,质点A通过的路程和质点C的位移。答案(1)波沿x轴正方向传播,所以质点A沿y轴正方向振动,质点C沿y轴负方向振动。(2)再经过34T,质点A通过3倍振幅的路程,即6 cm;质点C到达y轴正向最大位移处,位移是2 cm。B组20162018年模拟·提升题组(满分25分15分钟)一、选择题(每小题5分,共15分)1.(2018北京海淀期中,10)(多选)一列简谐横波向x轴负方向传播,在t=0时的波形如图所示,P、Q两质点的平衡位置的坐标分别为(-1m,0)、(-7m,0)。已知t=0.7s时

34、,质点P第二次出现波峰,下列说法正确的是()A.该波的波长为5mB.该波的波速为10m/sC.波源的起振方向沿y轴负方向D.当质点Q位于波峰时,质点P位于波谷E.t=0.9s时,质点Q第一次出现波峰答案BDE2.2017河南五县十校联考,34(1)(多选)如图甲所示为x轴上的某振源所产生的简谐横波在t=0时刻的波形图,x=0.3m处的质点P从t=0时刻开始振动的图像如图乙所示。则下列说法正确的是()甲乙A.该简谐横波的传播方向沿x轴的负方向B.该简谐横波的速度为1m/sC.如果该波与一频率为0.4Hz的简谐横波相遇,则能产生稳定的干涉现象D.如果该波遇到一大小为0.4m的障碍物,则能发生明显的

35、衍射现象E.从计时开始,在0.8s的时间内质点P通过的路程为80cm答案BDE3.(2016湖北孝感调研)(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播,周期为T。在t=0时的波形如图所示,波上有P、Q两点,其纵坐标分别为yP=2cm,yQ=-2cm,下列说法正确的是()A.P点的振动形式传到Q点需要T2B.P、Q在振动过程中,位移的大小总相等C.在5T4内,P点通过的路程为20cmD.经过3T8,Q点回到平衡位置E.在相等时间内,P、Q两点通过的路程相等答案ABE二、非选择题(共10分)4.(10分)2017河北唐山联考,34(2)如图所示,实线为一列沿x轴正向传播的简谐横波在t1=0时刻的波形,虚线

36、是它在t2=0.5s时刻的波形,且T<0.5s<2T,求:这列波的波长,波在0.5s内传播的距离s;这列波的传播速度v和周期T;在0.5s后,x=5m处的质点再需经过多少时间到达波峰?答案11m22m/s0.364s在0.5 s时,x=5 m处的质点处于平衡位置且正在向y轴正方向运动故到达波峰需要再经过时间t=(n+14)T=(111+411n)s(n=0、1、2)C组20162018年模拟·方法题组方法1利用简谐运动的对称性和周期性解题2016东北三校联考,34(1),6分(多选)如图所示,一列简谐横波沿x轴正向传播,波传到x=1m的P点时,P点开始向下振动,此时为计时

37、起点,已知在t=0.4s时P、M间第一次形成图示波形,此时x=4m的M点正好在波谷,下列说法中正确的是()A.P点的振动周期为0.4sB.P点开始振动方向沿y轴正方向C.当M点开始振动时P点正好在波峰D.这列波的传播速度是10m/sE.从计时开始的0.4s内,P质点通过的路程为30cm答案ACD方法2判断波的传播方向和质点的振动方向的方法1.2018河北石家庄调研,34(1),5分(多选)如图甲所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,P是参与波动的、离原点x1=2m处的质点,Q是参与波动的、离原点x2=4m处的质点。图乙是参与波动的某一质点的振动图像(所有参与波动的质点计时起

38、点相同)。由图可知()A.从t=0到t=6s,质点P通过的路程为0.6mB.从t=0到t=6s,质点Q通过的路程为12mC.这列波的传播速度为v0=2m/sD.从t=0起,P质点比Q质点先到达波峰E.乙图可能是甲图中质点Q的振动图像答案ACE2.2017山西五校联考,34(1)(多选)如图甲所示为一列简谐横波在t=0.6s时的波形图,图乙为质点A的振动图像,则下列判断正确的是()A.该简谐波沿x轴负方向传播B.这列波的传播速度为203m/sC.从t=0.6s开始,质点P比质点Q先回到平衡位置D.从t=0.6s开始,再经过t=1.5s后质点A传播到了坐标原点处E.从t=0.6s开始,紧接着的t=

39、0.6s的时间内质点A通过的路程为10cm答案ABE3.2016安徽皖南八校一联,34(2),10分一列简谐横波在t=0时刻的波形如图所示,质点P此时刻沿y轴负方向运动,经过0.1s第一次到达平衡位置,波速为5m/s,求:该波的传播方向;P点的横坐标为多少?图中Q点(横坐标为x=7.5m的点)的振动方程。答案由题意知,质点P在t=0时刻沿y轴负方向运动,结合题图可知,该波的传播方向沿x轴负方向。根据波的传播方向沿x轴负方向,x=3 m处的运动形式第一次传播到P点所用的时间为0.1 s,由v=T=xt可得:x=v·t=5×0.1 m=0.5 m故P点的横坐标为x=3 m-x=

40、2.5 m由图可知,该波的波长为=6 m,则f=v=56 Hz=2f=53 rad/s图中Q点(横坐标为x=7.5 m的点)在t=0时刻处于波峰,其振动方程为y=A cos t,代入数据得:y=5 cos 53t(cm)方法3利用波传播的周期性、双向性解题1.2018河南八市第一次测评,17(1),5分(多选)如图甲所示为一列简谐横波在t=0.20s时刻的波形图,在波传播路径上有P、Q、R三个质点,它们的平衡位置分别在x1=1.2m、x2=2.5m和x3=4m处,图乙为质点R的振动图像,则。 A.此简谐横波沿x轴正向传播B.从图甲所示时刻,再经过0.10s质点R传到x=8m处C.质点

41、Q从图甲所示时刻开始,第一次回到平衡位置所用的时间为0.0625sD.质点P比质点Q早0.3s回到平衡位置E.从图甲所示时刻,再经过0.08s,x=3.2m处的质点刚好回到平衡位置答案ACE2.2017河北保定统考,34(2),10分一列简谐横波沿x轴方向传播,已知x轴上x1=0和x2=1m两处质点的振动图像分别如图甲、乙所示,求此波的传播速度。答案由所给出的振动图像可知周期T=4×10-3 s,由题图可知,t=0时刻,x1=0的质点在正向最大位移处,x2=1 m的质点在平衡位置向y轴负方向运动所以当波沿x轴正向传播时,两质点间距离为x=(n+34)1,其中n=0,1,2。当波沿x轴

42、负方向传播时,两质点间距离为x=(n+14)2,其中n=0,1,2因为(n+34)1=1 m,所以1=44n+3 m(n=0,1,2)因为(n+14)2=1 m,所以2=44n+1 m(n=0,1,2)波沿x轴正方向传播时的波速v1=1T=1 0004n+3 m/s(n=0,1,2)波沿x轴负方向传播时的波速v2=2T=1 0004n+1 m/s(n=0,1,2)3.2016河北五校联考,34(2),10分如图所示,a、b是水平绳上的两点,相距42cm,一列简谐波沿绳传播,当a点经过平衡位置向上运动时,b点正好到达上方最大位移处,求该波的波长。答案=1684k+3cm(k=0,1,2)或=16

43、84k+1cm(k=0,1,2)光学专题考纲解读考点内容要求高考示例常考题型预测热度光的折射与全反射光的折射定律2017课标,34(2),10分2017课标,34(2),10分2017北京理综,14,6分2017天津理综,2,6分2016课标,34(2),10分选择题计算题折射率测定玻璃的折射率全反射、光导纤维光的波动性光的干涉、衍射和偏振现象2017课标,34(1),5分2015课标,34(1),5分选择题填空题用双缝干涉测光的波长分析解读本专题内容为新课标高考的选考内容,是选修模块3-4中的两个重要部分之一,高考命题为了突出知识的覆盖面,该部分出题的可能性很大。光学专题体现了几何光学和物理

44、光学的基本规律和重要的研究方法,研究了光的传播规律、光的本性及它们在科技、生活中的重要应用。复习时应在理解概念和规律上多下工夫。重点是光的折射、色散、全反射、光的干涉、衍射现象以及利用它们分析解决实际问题。在几何光学中,正确作图是基础,应结合规律和几何关系进行分析解决问题。在物理光学中,应正确理解产生现象的原因和条件,并能熟练地运用解决实际问题。命题探究如图,根据光路的对称性和光路可逆性,与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行。这样,从半球面射入的折射光线,将从圆柱体底面中心C点反射。设光线在半球面的入射角为i,折射角为r。由折射定律有sini=nsinr由正弦定理有sinr2

45、R=sin(i-r)R由几何关系,入射点的法线与OC的夹角为i。由题设条件和几何关系有sini=LR式中L是入射光线与OC的距离。由式和题给数据得sinr=6205由式和题给数据得n=2.051.43五年高考考点一光的折射与全反射1.(2017北京理综,14,6分)如图所示,一束可见光穿过平行玻璃砖后,变为a、b两束单色光。如果光束b是蓝光,则光束a可能是()A.红光B.黄光C.绿光D.紫光答案D2.(2017天津理综,2,6分)明代学者方以智在阳燧倒影中记载:“凡宝石面凸,则光成一条,有数棱则必有一面五色”,表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示,一束复色光通过三棱镜后分解成两束单

46、色光a、b,下列说法正确的是()A.若增大入射角i,则b光先消失B.在该三棱镜中a光波长小于b光C.a光能发生偏振现象,b光不能发生D.若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应,则a光的遏止电压低答案D3.2015课标,34(1),5分(多选)如图,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为,经折射后射出a、b两束光线。则。 A.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度B.在真空中,a光的波长小于b光的波长C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D.若改变光束的入射方向使角逐渐变大,则折射光线a首先消失E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,

47、a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距答案ABD4.(2015安徽理综,18,6分)如图所示,一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上,经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气。当出射角i'和入射角i相等时,出射光线相对于入射光线偏转的角度为。已知棱镜顶角为,则计算棱镜对该色光的折射率表达式为()A.sin+2sin2B.sin+2sin2C.sinsin(-2)D.sinsin(-2)答案A5.(2014北京理综,20,6分)以往,已知材料的折射率都为正值(n>0)。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料,其折射率可以为负值(n<0),称为负折射率材料。位于空气中的这类材料

48、,入射角i与折射角r依然满足sinisinr=n,但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)。现空气中有一上下表面平行的负折射率材料,一束电磁波从其上表面射入,下表面射出。若该材料对此电磁波的折射率n=-1,正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是()答案B6.(2013四川理综,3,6分)光射到两种不同介质的分界面,分析其后的传播情形可知()A.折射现象的出现说明光是纵波B.光总会分为反射光和折射光C.折射光与入射光的传播方向总是不同的D.发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同答案D7.2017课标,34(2),10分一直桶状容器的高为2l,底面是边长为l的正方形;容器内

49、装满某种透明液体,过容器中心轴DD'、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料,其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源,已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直,求该液体的折射率。答案1.558.2017课标,34(2),10分如图,一半径为R的玻璃半球,O点是半球的球心,虚线OO'表示光轴(过球心O与半球底面垂直的直线)。已知玻璃的折射率为1.5。现有一束平行光垂直入射到半球的底面上,有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线)。求()从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值;()距光轴R3的入射光线经球面折射后与光轴的交点

50、到O点的距离。答案()23R()3(22+3)5R(或2.74R)9.2017江苏单科,12B(3)人的眼球可简化为如图所示的模型。折射率相同、半径不同的两个球体共轴。平行光束宽度为D,对称地沿轴线方向射入半径为R的小球,会聚在轴线上的P点。取球体的折射率为2,且D=2R。求光线的会聚角。(示意图未按比例画出)答案由几何关系sin i=D2R,解得i=45°,则由折射定律sinisin=n,解得=30°且i=+2,解得=30°10.2016课标,34(2),10分如图,在注满水的游泳池的池底有一点光源A,它到池边的水平距离为3.0m。从点光源A射向池边的光线AB与

51、竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角,水的折射率为43。()求池内的水深;()一救生员坐在离池边不远处的高凳上,他的眼睛到池面的高度为2.0m。当他看到正前下方的点光源A时,他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°。求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)。答案()2.6m()0.7m11.2014课标,34(2),9分一个半圆柱形玻璃砖,其横截面是半径为R的半圆,AB为半圆的直径,O为圆心,如图所示。玻璃的折射率为n=2。()一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面,若光线到达上表面后,都能从该表面射出,则入射光束在AB上的最大宽度为多少?()一细束光线在O点左侧与O

52、相距 32R处垂直于AB从下方入射,求此光线从玻璃砖射出点的位置。答案()2R() 设光线在距O点32R的C点射入后,在上表面的入射角为,由几何关系及式和已知条件得=60°>光线在玻璃砖内会发生三次全反射,最后由G点射出,如图。由反射定律和几何关系得OG=OC=32R射到G点的光有一部分被反射,沿原路返回到达C点射出。教师用书专用(1225)12.2016浙江自选,13(1),4分如图所示的半圆形玻璃砖,圆心为O,半径为R,折射率为 3。光由空气从A点垂直射入玻璃砖,OA=R2。则()A.该玻璃的临界角为45°B.光在玻璃砖中的传播速度为v=32cC.光第一次射出玻璃

53、砖的折射角为60°D.玻璃的临界角随入射光线位置变化而变化答案C13.(2015福建理综,13,6分)如图,一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b,波长分别为a、b,该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb,则()A.a<b,na>nbB.a>b,na<nbC.a<b,na<nbD.a>b,na>nb答案B14.2015重庆理综,11(1),6分虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的,可用白光照射玻璃球来说明。两束平行白光照射到透明玻璃球后,在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带,光路如图所示。M、N、P、Q点的颜色分别为()A.紫、红、红、紫B.红、紫、红、紫C.红、紫、紫、红D.紫、红、紫、红答案A15.(2015四川理综,3,6分)直线P1P2过均匀玻璃球球心O,细光束a、b平行且关于P1P2对称,由空气射入玻璃球的光路如图。a、b光相比()A.玻璃对a光的折射率较大B.玻璃对a光的临界角较小C.b光在玻璃中的传播速度较小D.b光在玻璃中的传播时间较短答案C16.(2014四川理综,3,6分)如图所示,口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅