专题15 振动和波动 光学(命题猜想)-2017年高考物理命题猜想与仿真押题(原卷版)

1、专题15振动和波动光学(命题猜想)【命题热点突破一】对振动和波动的考查例1、【2016全国卷I】【物理一一选修3-4】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.水面波是一种机械波该水面波的频率为6Hz该水面波的波长为3m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【变式探究】(2015高考海南卷)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

2、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()波速为4m/s波的频率为1.25Hzx坐标为15m的质点在t=0.6s时恰好位于波谷x坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰当质点P位于波峰时，x坐标为17m的质点恰好位于波谷【变式探究】如图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为介质中x=2m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象下列说法正确的是()A.这列波的传播方向是沿x轴正方向这列波的传播速度是20m/s经过0.15s,质点P沿x轴的正方向传播了3m经过0.1s,质点Q的运动方向沿y轴正方向经过0.35s,质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离【方法技

3、巧】波动图象和振动图象的应用技巧求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法：分清振动图象与波动图象，此问题最简单，只要看清横坐标即可，横坐标为x则为波动图象，横坐标为t则为振动图象.看清横、纵坐标的单位,尤其要注意单位前的数量级.找准波动图象对应的时刻.找准振动图象对应的质点.【命题热点突破二】对光的折射与全反射的考查例2、(2016四川理综，5，6分)某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图甲所示，O是圆心,MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径.该同学测得多组入射角i和折射角r,作出sinisinr图象如图乙所示，贝9()u.3u

4、.bu.ysinr甲乙A光由A经O到B,n=1.5光由B经O到A,n=1.5光由A经O到B,n=0.67光由B经O到A,n=0.67【变式探究】如图，一个三棱镜的截面为等腰直角4BC,ZA为直角.一细束光线沿此截面所在平面且平行于BC边的方向射到AB边上的M点，M、A间距为1.光进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生该棱镜材料的折射率n；光从AB边到AC边的传播时间.(已知真空中的光速为c)【变式探究】如图所示，将一等腰直角棱镜截去棱角，使其平行于底面，可制成“道威棱镜”，这样就减小了棱镜的重量和杂散的内部反射.从M点发出的一束平行于底边CD的单色光从AC边射入，已知玻璃棱镜的折射率n=i2

5、.求：光线进入棱镜时的折射角a第一次折射后到达底边CD的光线能否从CD边射出，若能，求折射角；若不能，求从BD边射出的光线与BD边的夹角.【方法技巧】光的折射和全反射题型的分析思路确定要研究的光线，有时需根据题意，分析、寻找临界光线、边界光线为研究对象.找入射点，确认界面，并画出法线.明确两介质折射率的大小关系.若光疏-光密：定有反射、折射光线.若光密f光疏：如果入射角大于或等于临界角，一定会发生全反射.根据反射定律、折射定律列出关系式，结合几何关系，具体求解.【命题热点突破三】对光的波动性的考查例3、(2016天津理综，2,6分)如图所示是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉

6、图样，则()|ISMQ光的干涉图样b光的干涉图样在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大【变式探究】如图所示，两束单色光a、b从水下射向A点后，光线经折射合成一束光c,则下列说法中正确的是()用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距用a、b光分别做单缝衍射实验时，它们的衍射条纹宽度都是均匀的在水中a光的速度比b光的速度小a光在水中的临界角大于b光在水中的临界角a光的频率小于b光的频率【变式探究】以下说法中正

7、确的是()对于同一障碍物，波长越长的光越容易绕过去白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的【命题热点突破四】光学实验例4、【2015北京21(1)】10.“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖,aa和bb分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图1所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针p和咒，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针=和.，在插Pp和.时，应使(选填选项前的字母)A、P只挡住P的像31B、

8、P只挡住P的像C、P同时挡住P、P的像42312【变式探究】几位同学做“用插针法测定玻璃折射率”实验，图示直线aa，、bb表示在白纸上画出的玻璃砖的两个界面几位同学进行了如下操作：甲同学选定的玻璃砖两个光学面aa，与bb不平行，其他操作正确乙同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界面aa和bb后，将玻璃砖向aa方向平移了少许，其他操作正确丙同学在白纸上画aa、bb两界面时，其间距比平行玻璃砖两光学面的间距稍微大些，其他操作正上述几位同学的操作，对玻璃折射率的测定结果没有影响的是(填写选项前的字母).(2)在用插针法测玻璃砖折射率的实验中，已确定好入射方向AO,插了两枚大头针P1和P2,如图所示(

9、是三条直线).在以后的操作说法中你认为正确的是.在bb侧调整观察视线，另两枚大头针P和P可能插在线上34保持0点不动，减小入射角，在bb侧调整观察视线，另两枚大头针P和P可能插在线上34保持0点不动，增大入射角，在bb侧调整观察视线，看不清P1和P2的像，这可能是光在bb侧面发生全反射【失分防范】测光的波长实验的失分点：实验装置各部分的顺序不明；测量的干涉条纹的条数错误.测玻璃的折射率的失分点：不能正确确定折射光线和折射角；不能利用几何知识正确表示入射角与折射角的正弦值可以从以下几点防范：(1)对测光的波长实验明确各部分装置的安装顺序：光源-滤光片-单缝-双缝-遮光筒-光屏-测量头；开始时，分

10、划线在第1条亮纹的中心，后在第N条亮纹的中心，则移过的亮纹条数为N1.(2)对测玻璃的折射率实验先确定界面、光的入射点、出射点，然后确定第一次的折射光线和折射角；准确画出光路图和辅助线，然后利用数学知识计算折射率.【高考真题】1.【2016北京卷】如图1-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()MON【2016全国卷I】【物理选修3-4】(1)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

11、法正确的.水面波是一种机械波该水面波的频率为6Hz该水面波的波长为3m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【2016全国卷II】【物理选修3-4】(2)一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播，波长不小于10cm.O和A是介质中平衡位置分别位于x=0和x=5cm处的两个质点.t=0时开始观测，此时质点O的位移为y=4cm,质点A处于波峰位置；t=|s时，质点O第一次回到平衡位置，t=1s时，质点A第一次回到平衡位置.求：简谐波的周期、波速和波长；质点O的位移随时间变化的关系式.【2016全国卷III】【物理选修3-

12、4】（1）由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、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.P、Q两质点运动的方向始终相同BP、Q两质点运动的方向始终相反当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在波峰当S恰好通过平衡位置向下运动时，Q在波峰【2016北京卷】下列说法正确的是（）电磁波在真空中以光速c传播在空气中传播的声波是横波C声波只能在空气中传播光需要介质

13、才能传播【2016天津卷】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（n），它在介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1-所示，则（）图1-此后再经6s该波传播到x=24m处M点在此后第3s末的振动方向沿y轴正方向波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向此后M点第一次到达y=-3m处所需时间是2s【2016四川卷】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时开始计时，p、q两质点的振动图像如图1-所示.贝y（）图1-质点Q开始振动的方向沿y轴正方向该波从P传到Q的时间可能为7s该波

14、的传播速度可能为2m/s该波的波长可能为6m【2015江苏12B(2)】2.用2x106Hz的超声波检查胆结石，该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2250m/s和1500m/s,则该超声波在结石中的波长时胆汁中的倍。用超声波检查胆结石是因为超声波的波长短，遇到结石时(选填“容易”或者“不容易”)发生衍射。【2015上海17】3.质点运动的位移x与时间t的关系如图所示，其中做机械振动的是【2015天津3】4.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x=2m和ax=6m,图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象，下列说法正确的是b该波沿+x方向传播，波速为1m/s质点a经过4

15、s振动的路程为4m此时刻质点a的速度沿+y方向质点a在t=2s时速度为零【2015上海2】5.如图，P为桥墩，A为靠近桥墩浮出水面的叶片，波源S连续振动，形成水波，此时叶片A静止不动。为使水波能带动叶片振动，可用的方法是A.提高波源频率B降低波源频率C.增加波源距桥墩的距离减小波源距桥墩的距离【2015山东38(1)】6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，物块简谐运动的表达式为y=0.1sin(2.5nt)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为g=10m/s2.以下判断正确的是

16、.双选，填正确答案标号)O-r-a.h=17mb简谐运动的周期是08sc.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【2015上海15】7一简谐横波沿水平绳向右传播，波速为v,周期为T振幅为A。绳上两质点M、AN的平衡位置相距四分之三波长，N位于M右方。设向上为正，在t=0时刻M位移为+，且向上运动;厶A经时间t(tT)，M位移仍为+，但向下运动，则在t时刻，N恰好在波谷位置B在t时刻，N位移为负，速度向上在t时刻，N位移为负，速度向下A在2t时刻，N位移为，速度向下2【2015北京15】8.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

17、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【2015福建16】9.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，下列四副波形中质点a最早到达波谷的是（）【2015四川2】10.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，测得两个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

18、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标号【2015海南16（1）】11.一列沿x轴正方向传播的简谱横波在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（填正确答案选对1个得2分，选对2个得3分，选3个得4分；每选错1个扣2分，最低得分为0分）。Wen波速为4m/s波的频率为1.25Hzx坐标为15m的质点在t=0.2s时恰好位于波谷x的坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰当质点P位于波峰时，x坐标为17m的质点恰好位于波谷【2015重庆11（2）】12.题11

19、图2为一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形图，质点P的振动周期为0.4s求该波的波速并判断P点此时的振动方向。【2015全国新课标34(1)】13.在双缝干涉实验中，分布用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Ax与绿光的干涉条纹间距Ax相比AxAx(填“”“v”或“=”)。1212若实验中红光的波长为630nm，双缝到屏幕的距离为1m,测得第一条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm，则双缝之间的距离为mm。【2015全国新课标1134(2)】14.平衡位置位于原点O的波源发出简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播，P、Q为x轴上的两个点(均位于x轴正向)

20、，P与Q的距离为35cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间，已知波源自t=0时由平衡位置开始向上振动，周期T=1s，振幅A=5cm。当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5s,平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置，求：P、Q之间的距离；从t=0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过路程。【2015全国新课标34(2)】15.甲乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播，波速均为25cm/s，两列波在t二0时的波形曲线如图所示。求(i)t=0时，介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标;(ii)从t二0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位

21、移为-16cm的质点的时间。15.x=(50+300n)cmn=1,2,30.1s1【2015天津9(2)】16.某同学利用单摆测量重力加速度为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球组装单摆须选用轻且不易伸长的细线实验时须使摆球在同一竖直面内摆动摆长一定的情况下，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为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T；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,1用同样方法

22、在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆周期T；最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点2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=【2015北京21（2）】17.用单摆测定重力加速度的实验装置如图2所示。A.长度为1m左右的细线B.长度为30cm左右的细线C.直径为1.8cm的塑料球D.直径为1.8cm的铁球测出悬点O到小球球心的距离（摆长）L及单摆完成n次全振动所用的时间t,则重力加速度g=用L、n、t表示）下表是某同学记录的3组实验数据，并做了部分计算处理。组次1*摆长LemSO.0050.00100.0050庆全振动所用的时间“95.51D0.5振动周期口L801.91重力加速

23、度(ms2)99旳请计算出第3组实验中的T=s,g=m/s2用多组实验数据做出T2-L图像，也可以求出重力加速度g,已知三位同学做出的T2-L图线的示意图如图3中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b,下列分析正确的(选填选项前的字母)。出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次图线c对应的g值小于图线b对应的g值某同学在家里测重力加速度。他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图4所示，由于家里只有一根量程为30cm的刻度尺，于是他在细线上的A点做了一个标记，使得悬点O

24、到A点间的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变，通过改变O、A间细线长度以改变摆长。实验中，当O、A间细线的长度分别为l和l时，测得相应单摆的周期为T、T.由此可得重力加速度g=(用l、l、121212T、T表示)。121.【2016全国卷I】【物理选修3-4】(2)如图1-,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与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为4（1）求池内的水深；（ii）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

25、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）.2.【2016全国卷III】【物理选修3-4】（2）如图1-所示，玻璃球冠的折射率为：/3,其底面镀银，底面的半径是球半径的23倍；在过球心O且垂直于底面的平面（纸面）内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点.求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角.图1-3.【2016天津卷】图1-是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，贝Wnn的光的干眇图样占光的干苗图样图1-在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大照射在

26、同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大4.【2016江苏卷】【选修3-4】(2)杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的相同.如图1-所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，【2015重庆11(1)】1.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，光路如题11图1所示.M、N、P、Q点的颜色分别为紫、红、红

27、、紫B.红、紫、红、紫C.红、紫、紫、红D.紫、红、紫、红【2015福建13】2.如图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b波长分别为久、人,ab该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n、aA.九n,ababB.九九，ababababD九X，nn,abab【2015海南16(2)】4.一半径为R的半圆形玻璃砖，横截面如图所示。已知玻璃的全反射临界角r(r-)与玻璃砖的底平面成(-r)角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上。经柱面折射后，有部分光(包括与柱面相切的入射光)能直接从玻璃砖底面射出。若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光，求底面透光部分的宽度。R2cosY【2015天津2】5.中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在玄真子。涛之灵中写道：“雨色映日而为虹”，从物理学的角度看，虹时太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的，右图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b时两种不同频率的单