高考物理二轮复习综合讲与练专题五振动和波光(含高考题)

1、专题五振动和波光 考情分析 1.本专题主要包括振动、波、光学三部分，在四 川卷中以选择题的形式呈现，难度中等偏下。 2高考对本专题考查的重点主要有以下几个方 面：简谐运动的规律及振动图像；波动图像；波 长、波速和频率及其相互关系；光的折射及全反 射等。 备考策略 加强对基本概念和基本规律的理解，抓住 波的产生和传播以及振动和波动图像、光 的折射定律这两条主线，强化训练，提高 对典型问题的分析能力。 考向一振动图像与波动图像的综合应用 (选择题) 1.波速、波长、周期、频率的关系 v f。 T 2机械波传播的特点 (1)传播速度由介质决定。 (2)波上各质点都以它的平衡位置为中心做简谐运动，只是

2、沿传播方向振动依次落后。 (3)波传播的只是振动形式和能量，质点并不随波迁移。 (4)波的传播方向和波上各质点的振动方向可以相互判断，常用的方法有“上下坡法”， 其方法是：沿波的传播速度的方向看，“上坡”的点向下振动，“下坡”的点向上振动，简 称“上坡下，下坡上”。 (5)每一个质点的起振方向都跟波源的起振方向相同。 3振动图像和波动图像的对比分析 (2014全国新课标)图(a)为一列简谐横波在 t2s 时的波形图，图(b)为媒质中平衡 例1 位置在x1.5m处的质点的振动图像， P是平衡位置为x2m的质点。 下列说法正确的是() A波速为 0.5m/s B波的传播方向向右 C02s 时间内，

3、P 运动的路程为 8cm D02s 时间内，P 向 y 轴正方向运动 E当 t7s 时，P 恰好回到平衡位置 解析根据图像可知：该波的波长2m，周期 T4s，故波速 v 0.5m/s，A 正确； T 从图(b)中可知：x1.5m 处的质点在 t2s 时，其在平衡位置沿y 轴负向运动，在图(a)中，沿 波的传播方向，“下坡向上，上坡向下”，故该波的传播方向向左，B 错误；02s，P 运动 t 的路程 s 4A8cm，C 正确；02s，P 从正向最大位移处运动到负向最大位移处，即沿 y T 5 轴负向运动，D 错误；当 t7s 时，P 点从图示(t2s)经历了 5s，即 T，到达平衡位置，E 正

4、4 确。 答案ACE 感悟升华 巧解波动图像与振动图像综合问题的基本方法 求解波动图像与振动图像综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法： (1)分清振动图像与波动图像，此问题最简单，只要看清横坐标即可，横坐标为 x 则为波 动图像，横坐标为 t 则为振动图像。 (2)看清横、纵坐标的单位，尤其要注意单位前的数量级。 (3)找准波动图像对应的时刻。 (4)找准振动图像对应的质点。 1(2014北京高考)一简谐机械横波沿 x 轴正方向传播，波长为 ，周期为 T。t0 时刻的 波形如图甲所示，a、b 是波上的两个质点。图乙是波上某一质点的振动图像。下列说法正确 的是() At0 时质点 a 的速

5、度比质点 b 的大 Bt0 时质点 a 的加速度比质点 b 的小 C图乙可以表示质点 a 的振动 D图乙可以表示质点 b 的振动 解析：选 D 根据题图甲所示的波动图像，由于波沿x 轴正方向传播，t0 时刻质点 a 速 度为零，质点 b 速度最大，即 t0 时刻质点 a 的速度比质点 b 的速度小，A 错误；由于 t0 时刻质点 a 位移最大，所受回复力最大，加速度最大，质点 b 处于平衡位置，位移为零，回 复力为零，加速度为零，所以 t0 时刻质点 a 的加速度比质点 b 的大，B 错误；根据题图甲 所示的波动图像，由于波沿x 轴正方向传播，t0 时刻，质点 a 从正的最大位移处向下运动，

6、质点 b 从平衡位置向下运动，所以题图乙可以表示质点b 的振动，C 错误，D 正确。 2(2014四川高考)如图所示，甲为 t1s 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 x0.5m 处质点的振动图像可能是() 解析：选 A 根据振动与波动的关系解决问题。 (法一)若波沿x 方向传播，则 t0 时的波形图如图甲虚线所示， 则质点 P 的振动图像为 题中乙图所示。距 P 点 0.5m 的质点的位移 y0，且向下运动，或 y0，且向上运动；若波 沿x 方向传播，则t0 时的波形图如图甲虚线所示，则质点Q 的振动图像为题中乙图所示。 距 Q 点 0.5m 的质点的位移

7、y0，且向上运动，或y0，且向下运动。所以选项A 正确。 甲 (法二)根据波形图像可得波长 2m，根据振动图像可得周期 T2s。两质点之间的距离 11 x0.5m 。根据振动和波动之间的关系，则另一质点相对该质点的振动延迟 T，如图乙 44 1 所示，或者提前 T，如图丙所示。符合条件的只有选项 A。 4 3(2013四川高考)图甲是一列简谐横波在 t1.25s 时的波形图，已知 c 位置的质点比 a 位置的晚 0.5s 起振，则图乙所示振动图像对应的质点可能位于() 甲乙 AaxbBbxc CcxdDdxe 解析：选 D 根据所给波形图和 c 位置的质点比 a 位置的质点晚 0.5s 起振，

8、则该列简谐横 波的周期是 T1s，又根据周期和所给波形图能找到t0 时的波形图(余弦图像)，又根据所给 振动图像可知，t0 时所找质点应该位于平衡位置上方且向上振动，又结合t0 时的波形图 可知，所找质点可能位于dx 光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由 G 点射出，如图乙所示。 乙 由反射定律和几何关系得 3 xOGxOCR 2 射到 G 点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C 点射出。 答案：(1) 2R(2)见解析 考向三光的波动性电磁波和相对论 (选择题) 1光的波动性 (1)必须明确光的干涉现象和光的衍射现象证明了光的波动性，光的偏振现象说明光为横 波。 (2)必须掌握光的干涉和光

9、的衍射产生的条件：发生干涉的条件是两光源频率相等，相位 差恒定；发生明显衍射的条件是障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多或比光的波长小。 2对麦克斯韦电磁场理论的进一步理解 3.狭义相对论的两个基本假设 (1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。 (2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。 4时间和空间的相对性 “同时”的相对性：同时是相对的，与参考系的运动有关。 江苏高考)某同学用单色光进行双缝干涉实验 ，在屏上观察到图甲所示的条 例3(2014 纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示。他改变的实验条件可能是() A减小光源到单缝的距

10、离 B减小双缝之间的距离 C减小双缝到光屏之间的距离 D换用频率更高的单色光源 思路探究 l 由双缝干涉条纹间距公式x 分析判断。 d l 解析根据 x 知， 要使条纹间距变大， 可减小双缝之间的距离 d， 增大光的波长 (即 d 降低光的频率)或增大双缝到屏的距离l，B 正确，A、C、D 错误。 答案B 感悟升华 分析光的干涉现象“三注意” (1)干涉条件：两列相干波源频率相同、相位差恒定、振动方向在同一直线上。 (2)明暗条纹的形成条件： rk (k0,1,2,3，)，明条纹。 1 k (k0,1,2,3，)，暗条纹。 r 2 l (3)条纹间距：x 。 d d 用双缝干涉实验测光的波长原

11、理： x。 l 8目前雷达发射的电磁波频率多在 200MHz 至 1000MHz 的范围内。下列关于雷达和电 磁波的说法正确的是() A真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3m 至 1.5m 之间 B电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的 C测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离 D波长越短的电磁波，反射性能越强 v3108v3108 解析：选 ACD 由公式 vf 可得，minm0.3m，maxm fmax1000106fmin200106 1.5m，A 正确；电磁波是由周期性变化的电场或磁场产生的 ，B 错误；由雷达的工作原理可 知 C 正确；波长越短的电磁波，

12、传播的直线性越好，反射性能越强，D 正确。 9(2014攀枝花模拟)下列现象中，属于光的衍射现象的是() A雨后天空出现彩虹 B通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹 C一束白光通过三棱镜形成彩色光带 D日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹 解析：选 B 雨后天空出现彩虹是太阳光经过空气中悬浮的水珠时发生折射和全反射而形 成的，不是衍射，A 错误；通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹属于单缝衍射，B 正确； 一束白光通过三棱镜形成彩色光带是因为组成白光的各单色光折射率不同而发生的色散，不 是衍射，C 错误；日光照在肥皂泡上在肥皂泡的前后表面两次发射的光叠加而产生干涉， 彩色 条纹属于干涉图样，D 错误

13、。 1(2014成都质检)下列说法中正确的是() A做简谐运动的质点，其振动能量与振幅无关 B泊松亮斑是光的干涉现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象 C真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关 D各种电磁波在真空中的传播速度与光速一样，为 3105m/s 解析：选 C 做简谐运动的质点，其振动能量与振幅有关，A 错误；泊松亮斑是光的衍射 现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象， B 错误；真空中的光速在不同的惯性 参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关， C 正确；各种电磁波在真空中的传播速度 与光速一样，为 3108m/s，D 错误。

14、2图(a)为一列简谐横波在 t0.10s 时刻的波形图，P 是平衡位置在 x1.0m 处的质点， Q 是平衡位置在 x4.0m 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 t0.10s 时，质点 Q 向 y 轴正方向运动 B在 t0.25s 时，质点 P 的加速度方向与 y 轴正方向相同 C从 t0.10s 到 t0.25s，该波沿 x 轴正方向传播了 6m D从 t0.10s 到 t0.25s，质点 P 通过的路程为 30cm 解析：选 B 由振动图像可知，在 t0.10s 时，质点 Q 向 y 轴负方向运动，A 错误；结合 波形图及质点运动方向与波的传播方向的“上

15、坡下、 下坡上”规律可知， 波沿 x 轴负方向传播， 3 题图(a)中质点 P 经 t0.25s0.10s0.15s T 时间，位移变为负值，即此时质点 P 的加速 4 33 度方向沿 y 轴正方向， B 正确； 波在 t0.15s T 时间内沿 x 轴负方向传播 6m，C 错误； 44 1 任意质点在半个周期内通过的路程为2 倍振幅，即20cm，从平衡位置或最大位移处开始， T 4 时间内通过的路程等于振幅，而题图(a)中质点 P 在半个周期后，已经过平衡位置并向负的最 1 大位移处运动， T 时间内通过的路程小于振幅，D 错误。 4 3(2014攀枝花质检)关于下列光学现象，说法正确的是(

16、) A水中蓝光的传播速度比红光快 B光从空气射入玻璃时可能发生全反射 C在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要浅 D分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽 c 解析：选 D 光在介质中的传播速度 v ，其中 n 是折射率，由于水对蓝光的折射率大于 n 水对红光的折射率， 所以在水中蓝光传播速度比红光慢， A 错误；光从光密介质射入光疏介质 H 时，才有可能发生全反射，B 错误；视深h 和实际深度 H 的关系为 h ，所以鱼的实际深度 n l 比看到的要深，C 错误；双缝干涉实验中条纹间距 x ，由于红光波长大于蓝光波长，所 d 以用红光时得到的条纹间

17、距更宽，D 正确。 4(2014宜宾模拟)下列说法中不正确的是() A泊松亮斑的本质是光绕过盘的边缘产生的衍射现象 B在同一种物质中，不同波长的光波的传播速度不一样，波长越短，波速越小 C全息照相是利用了光的衍射原理，这就要求参考光和物光有很高的相干性 D经典力学的时空观就是一个绝对的时空观，时间与空间、物体的运动无关 解析：选 C 泊松亮斑的本质是光绕过盘的边缘产生的衍射现象，A 正确；在同一种物质 中，不同波长的光波的传播速度不一样，波长越短，波速越小， B 正确；全息照片的拍摄利用 了光的干涉原理，即两束光频率必须相同，要求参考光和物光有很高的相干性， C 错误；经典 力学的时空观就是一

18、个绝对的时空观，时间与空间、物体的运动无关，D 正确。 5(2014湖北重点中学联考)波速均为 v2m/s 的甲、乙两列简谐横波都沿 x 轴正方向传 播，某时刻波的图像分别如图甲、乙所示，其中 P、Q 处的质点均处于波峰。关于这两列波， 下列说法正确的是() A甲波中的 M 处质点比 P 处质点先回到平衡位置 B从图示的时刻开始，经过 1.0s，P 质点通过的位移为 2m C从图示的时刻开始，P 处质点比 Q 处质点先回到平衡位置 D此时刻，M 点的运动方向沿 x 轴正方向 解析：选 C 根据上下坡法可知甲图中M 点正向上振动，需要大于四分之一周期时间才能 回到平衡位置，P 点正通过最大振幅向

19、下振动， 需要四分之一周期回到平衡位置， 故 P 处的质 点比 M 处质点先回到平衡位置，A、D 错误；由图知， 甲4m，乙8m，由 v 解得 T甲T 2s，T 乙4s，故 P 处的质点经过 1s 振动了二分之一周期，振动到了波谷位置，即通过的位 移为 0.2m，B 错误；P、Q 处的质点要想回到平衡位置，最小需要四分之一周期，即P 处的质 点需要 0.5s，Q 处的质点需要 1s，故从图示的时刻开始，P 处质点比 Q 处质点先回到平衡位 置，C 正确。 6属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中() A真空中光速不变 B时间间隔具有相对性 C物体的质量不变 D物体的能量与质量成正比 解析

20、：选 A 由爱因斯坦狭义相对论基本假设可知选项A 正确。 7(2014广元模拟)下列说法中正确的是() A交通警察通过发射超声波测量车速，利用了波的干涉原理 B电磁波的频率越高，它所能携带的信息量就越大，所以激光可以比无线电波传递更多 的信息 C单缝衍射中，缝越宽，衍射现象越明显 D地面上测得静止的直杆长为L，则在沿杆方向高速飞行的火箭中的人测得杆长应小于 L 解析：选 BD 交警通过发射超声波测量车速，利用了多普勒效应，A 错误；电磁波能携带 的信息量与其频率有关，频率越高，能携带的信息量就越大，选项 B 正确；由发生明显衍射 条件知，选项 C 错误；根据爱因斯坦相对论可知，运动的物体长度变

21、短，选项 D 正确。 8(2014安徽六校联考)公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯，在晚上观 察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积，下列说法正确的是() A红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较小 B红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较小 C红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较大 D红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较大 解析：选 D 光从水里射入空气发生折射，入射角相同时，折射率越大，折射角越大，从 水面上看光源越浅，红灯发出的红光的折射率最小，看起来最深；设光源的深度为d，光的临 界角为 C，则光能够照亮的水面面积大小为S (dtanC)2，可见，临界角越大，照亮的面积越 大

22、，各种色光中，红光的折射率最小，临界角最大，所以红灯照亮的水面面积较大，选项 D 正确。 9(2014九江联考)下列物理现象中： (1)在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝； (2)“闻其声而不见其人”； (3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音； (4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高。 这些物理现象分别属于波的() A反射、衍射、干涉、多普勒效应 B折射、衍射、多普勒效应、干涉 C反射、折射、干涉、多普勒效应 D衍射、折射、干涉、多普勒效应 解析：选 A 在春天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，属于声波的反射；“闻其声 而不见其人”属于声波的衍射；

23、学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音属于声波 的干涉；当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高属于多普勒效 应。正确选项是 A。 10 (2014上海虹口期末)小河中有一个实心桥墩P， A 为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶， 俯视如图所示，小河水面平静。现在 S 处以某一频率拍打水面，使形成的水波能带动树叶 A 振动起来，可以采用的方法是() A提高拍打水面的频率 B降低拍打水面的频率 C无论怎样拍打，A 都不会振动起来 D无需拍打，A 也会振动起来 解析：选 B 使形成的水波能带动树叶 A 振动起来，必须使水面形成的波波长足够长，衍 射现象明显，可以采用的方法是降低

24、拍打水面的频率，选项 B 正确。 11.(2014唐山模拟)某学习小组在探究三棱镜对光的色散的实验中，用一束含有两种 A、B 不同颜色的光束以一定的角度从三棱镜的一边射入，并从另一面射出，如图所示。由此我们 可以知道() A在同种介质中，A 光的波长比 B 光的波长长 B从空气中以相同的入射角射入同样的介质，A 光的折射角比 B 光的小 CA、B 两种光在水中的速度一样大 DA、B 两种光从相同的介质入射到空气中，逐渐增大入射角，B 光先发生全反射 解析：选 AD 由图可知，B 光折射率较大，B 光的频率大。在同种介质中，A 光的波长比 B 光的波长长，选项 A 正确；从空气中以相同的入射角射

25、入同样的介质，A 光的折射角比 B 光的大，选项 B 错误；A、B 两种光在水中的速度，A 光较大，选项 C 错误；由于B 光的折射 率较大，B 光的全反射临界角较小，A、B 两种光从相同的介质入射到空气中，逐渐增大入射 角，B 光先发生全反射，选项 D 正确。 12光纤通信采用的光导纤维是由内芯和外套组成，如图所示，其中内芯的折射率为 n1， 外套的折射率为 n2，下列说法正确的是() A内芯和外套的折射率应满足n1n2 B内芯和外套的折射率应满足n1n2 C从左端面入射的光线，其入射角 必须大于某值，全部光才能被传导 D从左端面入射的光线，其入射角 必须小于某值，全部光才能被传导 解析： 选 AD 光纤通信是利用光的全反射原理来工作的， 光只有从