物理3-4知識習題

1、第十二章振動波動光第1講機械振動知識一簡諧運動1簡諧運動的表達式(1)動力學表達式：Fkx，其中“”表示回復力與位移的方向相反(2)運動學表達式：xAsin(t)，其中A代表振幅，2f表示簡諧運動的快慢，(t)代表簡諧運動的相位，叫做初相2回復力(1)定義：使物體返回到平衡位置的力(2)方向：時刻指向平衡位置(3)來源：振動物體所受的沿振動方向的合力3描述簡諧運動的圖象圖象橫軸表示振動時間縱軸表示某時刻質(zhì)點的位移物理意義表示振動質(zhì)點的位移隨時間的變化規(guī)律知識二受迫振動和共振1受迫振動(1)概念：振動系統(tǒng)在周期性驅(qū)動力作用下的振動(2)特點：受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，跟系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)2

2、共振(1)現(xiàn)象：當驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時，受迫振動的振幅最大(2)條件：驅(qū)動力的頻率等于固有頻率(3)特征：共振時振幅最大(4)共振曲線：如圖1211所示圖1211考點一簡諧運動的規(guī)律和應(yīng)用一、變化規(guī)律位移增大時二、對稱規(guī)律1做簡諧運動的物體，在關(guān)于平衡位置對稱的兩點，回復力、位移、加速度具有等大反向的關(guān)系、另外速度的大小、動能具有對稱性，速度的方向可能相同或相反2振動質(zhì)點來回通過相同的兩點間的時間相等，如tBCtCB；質(zhì)點經(jīng)過關(guān)于平衡位置對稱的等長的兩線段時時間相等，如tBCtBC，如圖1212所示圖12121個示范例(2013·上海高考)做簡諧運動的物體，當它每次經(jīng)過同

3、一位置時，可能不同的物理量是()A位移B速度C加速度D回復力【解析】做簡諧運動的物體，當它每次經(jīng)過同一位置時，位移相同，回復力相同，加速度相同，可能不同的物理量是速度，選項B正確【答案】B1個預(yù)測例(多選)圖1213一個質(zhì)點在平衡位置O點附近做機械振動若從O點開始計時，經(jīng)過3 s質(zhì)點第一次經(jīng)過M點(如圖1213所示)；再繼續(xù)運動，又經(jīng)過2 s它第二次經(jīng)過M點；則該質(zhì)點第三次經(jīng)過M點還需要的時間是()A8 sB4 sC14 s D. s【解析】設(shè)圖中a、b兩點為質(zhì)點振動過程的最大位移處，若開始計時時刻，質(zhì)點從O點向右運動，OM過程歷時3 s，MbM運動過程歷時2 s，顯然，4 s，T16 s質(zhì)點

4、第三次經(jīng)過M點還需要的時間t3T2 s(162) s14 s，故選項C正確若開始計時時刻，質(zhì)點從O點向左運動，OaOM運動過程歷時3 s，MbM運動過程歷時2 s，顯然，4 s，T s質(zhì)點第三次經(jīng)過M點還需要的時間t3T2 s(2) s s，故選項D正確綜上所述，該題的正確答案是C、D.【答案】CD考點二簡諧運動的圖象和應(yīng)用一、對簡諧運動圖象的認識1簡諧運動的圖象是一條正弦或余弦曲線，如圖1214所示圖12142圖象反映的是位移隨時間的變化規(guī)律，隨時間的增加而延伸，圖象不代表質(zhì)點運動的軌跡3任一時刻圖線上過該點切線的斜率數(shù)值表示該時刻振子的速度大小正負表示速度的方向，正時沿x正方向，負時沿x負

5、方向二、圖象信息1由圖象可以得出質(zhì)點做簡諧運動的振幅、周期2可以確定某時刻質(zhì)點離開平衡位置的位移3可以根據(jù)圖象確定某時刻質(zhì)點回復力、加速度和速度的方向(1)回復力和加速度的方向：因回復力總是指向平衡位置，故回復力和加速度在圖象上總是指向t軸(2)速度的方向：速度的方向可以通過下一時刻位移的變化來判斷，下一時刻位移如增加，振動質(zhì)點的速度方向就是遠離t軸，下一時刻位移如減小，振動質(zhì)點的速度方向就是指向t軸1個示范例圖1215(2012·重慶高考)裝有砂粒的試管豎直靜浮于水面，如圖1215所示，將試管豎直提起少許，然后由靜止釋放并開始計時，在一定時間內(nèi)試管在豎直方向近似做簡諧運動若取豎直向

6、上為正方向，則以下描述試管振動的圖象中可能正確的是()【解析】試管在豎直方向上做簡諧運動，平衡位置是在重力與浮力相等的位置，開始時向上提起的距離，就是其偏離平衡位置的位移，為正向最大位移，因此應(yīng)選D.【答案】D1個預(yù)測例圖1216如圖1216所示為一彈簧振子的振動圖象，試完成以下問題：(1)寫出該振子簡諧運動的表達式(2)在第2 s末到第3 s末這段時間內(nèi)，彈簧振子的加速度、速度、動能和彈性勢能各是怎樣變化的？(3)該振子在前100 s的總位移是多少？路程是多少？【解析】(1)由振動圖象可得：A5 cm，T4 s，0則 rad/s故該振子簡諧運動的表達式為：x5 sin t (cm)(2)由圖

7、可知，在t2 s時，振子恰好通過平衡位置，此時加速度為零，隨著時間的延續(xù)，位移值不斷增大，加速度的值也變大，速度值不斷變小，動能不斷減小，彈性勢能逐漸增大當t3 s時，加速度的值達到最大，速度等于零，動能等于零，彈性勢能達到最大值(3)振子經(jīng)過一個周期位移為零，路程為5×4 cm20 cm，前100 s剛好經(jīng)過了25個周期，所以前100 s振子位移x0，振子路程s20×25 cm500 cm5 m.【答案】(1)x5sin t (cm)(2)見解析(3)05 m考點三受迫振動和共振自由振動、受迫振動和共振的比較振動類型比較項目自由振動受迫振動共振受力情況僅受回復力周期性驅(qū)動

8、力作用周期性驅(qū)動力作用振動周期或頻率由系統(tǒng)本身性質(zhì)決定，即固有周期或固有頻率由驅(qū)動力的周期或頻率決定，即TT驅(qū)或ff驅(qū)T驅(qū)T固或f驅(qū)f固振動能量振動物體的機械能不變由產(chǎn)生驅(qū)動力的物體提供振動物體獲得的能量最大常見例子彈簧振子或單擺(5°)機械工作時底座發(fā)生的振動共振篩、轉(zhuǎn)速計等如圖1217所示，兩個彈簧振子懸掛在同一支架上，已知甲彈簧振子的固有頻率為8 Hz，乙彈簧振子的固有頻率為72 Hz，當支架受到豎直方向且頻率為9 Hz的驅(qū)動力作用做受迫振動時，兩個彈簧振子的振動情況是()圖1217A甲的振幅較大，且振動頻率為8 HzB甲的振幅較大，且振動頻率為9 HzC乙的振幅較大，且振動頻

9、率為9 HzD乙的振幅較大，且振動頻率為72 Hz【解析】據(jù)受迫振動發(fā)生共振的條件可知甲的振幅較大，因為甲的固有頻率接近驅(qū)動力的頻率，做受迫振動物體的頻率等于驅(qū)動力的頻率，所以B選項正確【答案】B考點四實驗：探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度1實驗原理單擺在偏角很小(小于5°)時的擺動，可看成簡諧運動，其固有周期T2 ，可得g，通過實驗方法測出擺長l和周期T，即可計算得到當?shù)氐闹亓铀俣?實驗步驟(1)組成單擺實驗器材有：帶有鐵夾的鐵架臺，中心有孔的小鋼球，約1 m長的細線在細線的一端打一個比小鋼球的孔徑稍大些的結(jié)，將細線穿過小鋼球上的小孔，制成一個單擺；將單擺固定在帶鐵夾的鐵架臺

10、上，使小鋼球自由下垂(2)測擺長實驗器材有：毫米刻度尺和游標卡尺讓擺球處于自由下垂狀態(tài)時，用刻度尺量出懸線長l線，用游標卡尺測出擺球的直徑(2r)，則擺長為ll線r.(3)測周期實驗儀器有：秒表把擺球拉離平衡位置一個小角度(小于5°)，使單擺在豎直面內(nèi)擺動，測量其完成全振動30次(或50次)所用的時間，求出完成一次全振動所用的平均時間，即為周期T.(4)求重力加速度將l和T代入g42l/T2，求g的值；變更擺長3次，重新測量每次的擺長和周期，再取重力加速度的平均值，即得本地的重力加速度3數(shù)據(jù)處理(1)平均值法：用g(g1g2g3g4g5g6)/6求出重力加速度(2)圖象法圖1218由

11、單擺的周期公式T2 可得lT2，因此以擺長l為縱軸，以T2為橫軸作出的lT2圖象是一條過原點的直線，如圖1218所示，求出斜率k，即可求出g值g42k，k.(2011·福建高考)某實驗小組在利用單擺測定當?shù)刂亓铀俣鹊膶嶒炛校?1)用游標卡尺測定擺球的直徑，測量結(jié)果如圖1219所示，則該擺球的直徑為_cm.圖1219(2)小組成員在實驗過程中有如下說法，其中正確的是()A把單擺從平衡位置拉開30°的擺角，并在釋放擺球的同時開始計時B測量擺球通過最低點100次的時間t，則單擺周期為C用懸線的長度加擺球的直徑作為擺長，代入單擺周期公式計算得到的重力加速度值偏大D選擇密度較小的擺

12、球，測得的重力加速度值誤差較小【解析】(1)游標卡尺讀數(shù)為0.9 cm7×0.1 mm0.97 cm.(2)單擺符合簡諧運動的條件是最大偏角不超過5°，并從平衡位置計時，故A錯誤；若第一次過平衡位置計為“0”則周期T，若第一次過平衡位置計為“1”則周期T，B錯誤；由T2得g，其中L為擺長，即懸線長加擺球半徑，若為懸線長加擺球直徑，由公式知g偏大，故C正確；為了能將擺球視為質(zhì)點和減少空氣阻力引起的誤差，應(yīng)選密度較大體積較小的擺球，故D錯誤【答案】(1)0.97(0.96、0.98均可)(2)C1.圖12110如圖12110所示，彈簧振子的頻率為5 Hz，讓它從B位置開始振動，

13、并開始計時，則經(jīng)過0.12 s時()A小球位于BO之間，運動方向向右B小球位于BO之間，運動方向向左C小球位于CO之間，運動方向向右D小球位于CO之間，運動方向向左【解析】周期T0.2 s，則0.6，即t0.6T，TtT，所以小球位于CO之間，運動方向向右，C正確【答案】C2有一個在光滑水平面內(nèi)的彈簧振子，第一次用力把彈簧壓縮x后釋放讓它振動，第二次把彈簧壓縮2x后釋放讓它振動，則先后兩次振動的周期之比和振幅之比分別為()A1111B1112C1414 D1212【解析】彈簧的壓縮量即為振子振動過程中偏離平衡位置的最大距離，即振幅，故振幅之比為12.而對同一振動系統(tǒng)，其周期由振動系統(tǒng)自身的性質(zhì)

14、決定，與振幅無關(guān)，故周期之比為11.【答案】B3一質(zhì)點做簡諧運動的圖象如圖12111所示，下列說法正確的是()圖12111A質(zhì)點振動頻率是4 HzB在10 s內(nèi)質(zhì)點經(jīng)過的路程是20 cmC第4 s末質(zhì)點的速度是零D在t1 s和t3 s兩時刻，質(zhì)點位移大小相等、方向相同【解析】由振動圖象可知，質(zhì)點振動的周期是4 s，頻率是0.25 Hz，故選項A錯誤振幅為2 cm，一個周期內(nèi)質(zhì)點經(jīng)過的路程為4A,10 s為2.5個周期，經(jīng)過的路程為2.5×4A10A20 cm，選項B是正確的.4 s末質(zhì)點在平衡位置，且速度最大，故選項C錯誤在t1 s和t3 s兩時刻，質(zhì)點分別在正最大位移和負最大位移處

15、，質(zhì)點位移大小相等、方向相反，故選項D錯誤【答案】B4(多選)圖12112表示一彈簧振子做受迫振動時的振幅與驅(qū)動力頻率的關(guān)系，由圖可知()圖12112A驅(qū)動力頻率為f2時，振子處于共振狀態(tài)B驅(qū)動力頻率為f3時，振子振動頻率為f3C假如讓振子自由振動，它的頻率為f2D振子做自由振動時，頻率可以為f1、f2、f3【解析】理解共振曲線是關(guān)鍵，驅(qū)動力頻率為f2時彈簧振子的振幅最大，f2也就等于彈簧振子的固有頻率，故振子自由振動時，它的頻率為固有頻率f2，當驅(qū)動力頻率為f1、f3時，彈簧振子只做受迫振動，其頻率與振子固有頻率無關(guān)A、B、C正確【答案】ABC5.圖12113如圖12113所示，彈簧振子在振

16、動過程中，振子從a到b歷時0.2 s，振子經(jīng)a、b兩點時速度相同，若它從b再回到a的最短時間為0.4 s，則該振子的振動頻率為()A1 Hz B1.25 HzC2 Hz D2.5 Hz【解析】由簡諧運動的對稱性可知，tob0.1 s，tbc0.1 s，故0.2 s，解得T0.8 s，f1.25 Hz，選項B正確【答案】B6(多選)如圖12114所示為同一地點的兩單擺甲、乙的振動圖象，下列說法中正確的是()圖12114A甲、乙兩單擺的擺長相等B甲擺的振幅比乙擺大C甲擺的機械能比乙擺大D在t0.5 s時有正向最大加速度的是乙擺【解析】可從題圖上看出甲擺振幅大且兩擺周期相等，則擺長相等，因質(zhì)量關(guān)系不

17、明確，無法比較機械能t0.5 s時乙擺球在負的最大位移處，故有正向最大加速度，所以正確答案為A、B、D.【答案】ABD7(多選)一質(zhì)點做簡諧運動的振動圖象如圖12115所示，質(zhì)點的速度與加速度方向相同的時間段有()圖12115A00.3 sB0.3 s0.6 sC0.6 s0.9 s D0.9 s1.2 s【解析】質(zhì)點做簡諧運動時加速度方向與回復力方向相同，與位移方向相反，總是指向平衡位置；位移增加時速度與位移方向相同，位移減小時速度與位移方向相反，故位移減小時加速度與速度方向相同故B、D正確【答案】BD8(2012·北京高考)一個彈簧振子沿x軸做簡諧運動，取平衡位置O為x軸坐標原點

18、從某時刻開始計時，經(jīng)過四分之一周期，振子具有沿x軸正方向的最大加速度能正確反映振子位移x與時間t關(guān)系的圖象是()【解析】根據(jù)Fkx及牛頓第二定律得ax，當振子具有沿x軸正方向的最大加速度時，具有沿x軸負方向的最大位移，故選項A正確，選項B、C、D錯誤【答案】A9(2013·江蘇高考)如圖12116所示的裝置，彈簧振子的固有頻率是4 Hz.現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動把手，給彈簧振子以周期性的驅(qū)動力，測得彈簧振子振動達到穩(wěn)定時的頻率為1 Hz，則把手轉(zhuǎn)動的頻率為()圖12116A1 Hz B3 HzC4 Hz D5 Hz【解析】轉(zhuǎn)動把手后，彈簧振子開始做受迫振動，受迫振動是按照外界驅(qū)動力的頻率振動的，既

19、然振子穩(wěn)定后的振動頻率為1 Hz，則把手轉(zhuǎn)動的頻率即為1 Hz.【答案】A10(2013·安徽高考)根據(jù)單擺周期公式T2，可以通過實驗測量當?shù)氐闹亓铀俣热鐖D12117所示，將細線的上端固定在鐵架臺上，下端系一小鋼球，就做成了單擺圖12117圖12118(1)用游標卡尺測量小鋼球直徑，示數(shù)如圖12118所示，讀數(shù)為_mm.(2)以下是實驗過程中的一些做法，其中正確的有_a擺線要選擇細些的、伸縮性小些的，并且盡可能長一些b擺球盡量選擇質(zhì)量大些、體積小些的c為了使擺的周期大一些，以方便測量，開始時拉開擺球，使擺線相距平衡位置有較大的角度d拉開擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5°，

20、在釋放擺球的同時開始計時，當擺球回到開始位置時停止計時，此時間間隔t即為單擺周期Te拉開擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5°，釋放擺球，當擺球振動穩(wěn)定后，從平衡位置開始計時，記下擺球做50次全振動所用的時間t，則單擺周期T【解析】(1)按照游標卡尺的讀數(shù)原則得小鋼球直徑為18 mm6×0.1 mm18.6 mm.(2)單擺的構(gòu)成條件：細線質(zhì)量要小，彈性要??；球要選體積小，密度大的；偏角不超過5°.故a、b正確，c錯誤為了減小測量誤差，要從擺球擺過平衡位置時計時，且需測量多次全振動所用時間，然后計算出一次全振動所用的時間故d錯誤，e正確【答案】(1)18.6(2)ab

21、e第2講機械波知識一機械波的形成和傳播特點1機械波的形成和傳播(1)產(chǎn)生條件有波源有介質(zhì)，如空氣、水、繩子等(2)傳播特點傳播振動形式、能量和信息質(zhì)點不隨波遷移介質(zhì)中各質(zhì)點振動頻率、振幅、起振方向等都與波源相同2波長、波速、頻率及其關(guān)系(1)波長在波動中，振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離，用表示(2)波速波在介質(zhì)中的傳播速度由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定(3)頻率由波源決定，等于波源的振動頻率(4)波長、波速和頻率的關(guān)系：vf.知識二波的圖象1坐標軸x軸：各質(zhì)點平衡位置的連線y軸：沿質(zhì)點振動方向，表示質(zhì)點的位移2物理意義：表示介質(zhì)中各質(zhì)點在某一時刻相對各自平衡位置的位移3圖象形狀：簡諧波的圖象是正

22、弦(或余弦)曲線，如圖1221所示圖1221(1)波動圖象和振動圖象非常相似但物理意義截然不同解答問題時首先加以區(qū)別(2)振動圖象和波動圖象可以通過振幅、周期和波長的關(guān)系聯(lián)系起來知識三波的特性1波的干涉和衍射波的干涉波的衍射條件兩列波的頻率必須相同明顯條件：障礙物或孔的尺寸比波長小或相差不多現(xiàn)象形成加強區(qū)和減弱區(qū)相互隔開的穩(wěn)定的干涉圖樣波能夠繞過障礙物或孔繼續(xù)向前傳播2.多普勒效應(yīng)考點一機械波的形成與傳播一、波的傳播方向和質(zhì)點振動方向判斷圖12221若已知某時刻A點振動方向向上，則波向x軸負方向傳播2若已知波向x軸正方向傳播，則該時刻B點向上振動二、由t時刻的波形確定tt時刻的波形圖12231

23、波向右傳播tT的時間和向左傳播tT的時間波形相同2若t>T，可以采取“舍整取零頭”的辦法(2013·福建高考)如圖，t0時刻，波源在坐標原點從平衡位置沿y軸正向開始振動，振動周期為0.4 s，在同一均勻介質(zhì)中形成沿x軸正、負兩方向傳播的簡諧橫波下圖中能夠正確表示t0.6 s時波形的圖是()【解析】根據(jù)波動與振動的關(guān)系分析波的圖象根據(jù)波的傳播的周期性，t0.6 s時的波形是波源振動1個周期形成的，此時波源在坐標原點從平衡位置向y軸負方向振動，由波的傳播方向與質(zhì)點的振動方向的關(guān)系知選項C正確【答案】C考點二振動圖象和波動圖象的對比應(yīng)用振動圖象波動圖象圖象物理意義表示一個質(zhì)點在各時刻

24、的位移表示某時刻各質(zhì)點的位移圖象信息(1)質(zhì)點振動周期(2)質(zhì)點振幅(3)各時刻質(zhì)點位移(4)各時刻速度、加速度方向(1)波長、振幅(2)任意一質(zhì)點此刻的位移(3)任意一質(zhì)點在該時刻加速度方向(4)傳播方向、振動方向的互判1個示范例圖1224(多選)(2013·天津高考)一列簡諧橫波沿直線傳播，該直線上平衡位置相距9 m的a、b兩質(zhì)點的振動圖象如圖1224所示，下列描述該波的圖象可能正確的是()【解析】根據(jù)振動圖象、波動規(guī)律解決問題根據(jù)y­t圖象可知，a、b兩質(zhì)點的距離為n或n，即n9 m或n9 m(n0,1,2,3，)解得波長 m或 m即該波的波長36 m、7.2 m、4

25、 m或12 m、 m、 m，選項A、B、C、D的波長分別為4 m、8 m、12 m、16 m，故選項A、C正確，選項B、D錯誤【答案】AC1個預(yù)測例一簡諧橫波沿x軸正向傳播，t0時刻的波形如圖1225(a)所示，x0.30 m處的質(zhì)點的振動圖線如圖1225(b)所示，該質(zhì)點在t0時刻的運動方向沿y軸_(填“正向”或“負向”)已知該波的波長大于0.30 m，則該波的波長為_m.圖1225【解析】依據(jù)振動圖象描述的是同一質(zhì)點不同時刻的運動特征可知t0時刻質(zhì)點運動方向沿y軸正向因為橫波沿x軸正向傳播且波長大于0.30 m，則0.3 m，解得0.8 m(對應(yīng)P點)【答案】正向0.8考點三波的多解問題的

26、處理方法一、造成波動問題多解的主要因素1周期性(1)時間周期性：時間間隔t與周期T的關(guān)系不明確(2)空間周期性：波傳播距離x與波長的關(guān)系不明確2雙向性(1)傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定(2)振動方向雙向性：質(zhì)點振動方向不確定二、解決波的多解問題的思路一般采用從特殊到一般的思維方法，即找出一個周期內(nèi)滿足條件的關(guān)系t或x，若此關(guān)系為時間，則tnTt(n0,1,2)；若此關(guān)系為距離，則xnx(n0,1,2)1個示范例如圖1226甲所示，一列機械橫波沿ab直線向右傳播，已知a、b兩點間的距離為1 m，a、b兩點的振動情況如圖乙所示，下列說法中正確的是()圖1226A波速可能是 m/sB波速可能大

27、于1 m/sC波長可能是 m D波長可能大于4 m【解析】由振動圖象可知，T4 s，由題意結(jié)合a、b兩點的振動情況可得，(n)1 m，解得， m(n0,1,2)，選項C正確，D錯誤；波速可能值是v m/s(n0,1,2)，選項A、B錯誤【答案】C1個預(yù)測例一列簡諧橫波在t0時刻的波形如圖1227中的實線所示，t0.02 s時刻的波形如圖中虛線所示若該波的周期T大于0.02 s，則該波的傳播速度可能是()圖1227A2 m/s B3 m/s C4 m/s D5 m/s【解析】由圖知波長8 cm，若波向右傳播，則T0.02 s，波速v1 m/s.若波向左傳播，則T0.02 s，波速v3 m/s，選

28、項B正確【答案】B1振源A帶動細繩振動，某時刻形成的橫波波形如圖1228所示，則在波傳播到細繩上一點P時，開始計時，如圖所示四個圖形中能表示P點振動圖象的是()圖1228【解析】由圖象可知，振源開始起振的方向向下所以，質(zhì)點P從平衡位置開始向下振動，故P點的振動圖象如選項C所示【答案】C圖12292簡諧波某時刻的波形圖象如圖1229所示，由此圖可知()A若質(zhì)點a向下運動，則波是從左向右傳播的B若質(zhì)點b向上運動，則波是從左向右傳播的C若波從右向左傳播，則質(zhì)點c向下運動D若波從右向左傳播，則質(zhì)點d向下運動【解析】若質(zhì)點a向下運動，由“帶動法”或“微平移法”可知，波應(yīng)從右向左傳播，A錯誤，同理可知B正

29、確；若波從右向左傳播，c、d均應(yīng)向上運動，C、D錯誤【答案】B3一列簡諧橫波沿x軸傳播，t0時刻的波形如圖12210甲所示，此時質(zhì)點P正沿y軸負方向運動，其振動圖象如圖乙所示，則該波的傳播方向和波速分別是()圖12210A沿x軸負方向，60 m/sB沿x軸正方向，60 m/sC沿x軸負方向，30 m/s D沿x軸正方向，30 m/s【解析】由題圖甲知，波長24 m，由題圖乙知T0.4 s根據(jù)v可求得v60 m/s，故C、D項錯誤根據(jù)“同側(cè)法”可判斷出波的傳播方向沿x軸負方向，故A項正確，B項錯誤【答案】A4如圖12211所示，S1、S2為水槽中的兩個波源，它們分別激起兩列水波，圖中實線表示波峰

30、，虛線表示波谷已知兩列波的波長分別為1和2且12，該時刻在P點兩列波的波峰與波峰相遇，則以下敘述正確的是()圖12211AP點有時在波峰，有時在波谷，振動始終加強BP點始終在波峰CP點的振動不遵循波的疊加原理，也不始終加強DP點的振動遵循波的疊加原理，但并不始終加強【解析】任何波的疊加都遵循波的疊加原理，但只有兩列波發(fā)生干涉時，才能形成穩(wěn)定的干涉圖樣，即S1、S2兩列波只有頻率相同、相位差恒定時，才可在P點始終加強故選項D正確【答案】D5(2011·北京高考)介質(zhì)中有一列簡諧機械波傳播，對于其中某個振動質(zhì)點()A它的振動速度等于波的傳播速度B它的振動方向一定垂直于波的傳播方向C它在一

31、個周期內(nèi)走過的路程等于一個波長D它的振動頻率等于波源的振動頻率【解析】由振動和波的關(guān)系可知：質(zhì)點的振動速度是質(zhì)點運動的速度，而波的傳播速度是指“振動”這種運動形式的傳播速度，故A錯；波可分為橫波和縱波，在縱波中，質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在一條直線上，故B錯；在一個周期內(nèi)波傳播的距離等于波長，而質(zhì)點運動的路程等于4個振幅，故C錯；介質(zhì)中所有質(zhì)點的振動都是由波源的振動引起的，它們的振動頻率與波源的振動頻率都相同，故D正確【答案】D6.圖12212沿x軸正方向傳播的一列簡諧橫波在某時刻的波形圖如圖12212所示，其波速為200 m/s，下列說法中正確的是()A圖示時刻質(zhì)點b的速度方向沿y軸正方向

32、B圖示時刻質(zhì)點a的加速度為零 C若此波遇到另一簡諧波并發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象，則該波所遇到的波的頻率為50 HzD若該波發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，該波所遇到的障礙物或孔的尺寸一定比4 m大得多【解析】因波沿x軸正方向傳播，故圖示時刻質(zhì)點b向y軸負方向振動，A錯；圖示時刻質(zhì)點a的加速度最大，B錯；因該波的頻率f Hz50 Hz，故C對；因該波的波長為4 m，故D錯【答案】C7如圖12213所示，甲是一列橫波在某一時刻的波動圖象，乙是在x6 m處的質(zhì)點從該時刻開始計時的振動圖象，a、b是介質(zhì)中兩個質(zhì)點，下列說法正確的是()甲乙圖12213A這列波沿x軸的正方向傳播B這列波的波速是1.5 m/sCb比a先回到平

33、衡位置Da、b兩質(zhì)點的振幅都是10 cm【解析】由振動圖象得x6 m處的質(zhì)點該時刻向y軸正向運動，對照波動圖象可知，波的傳播方向為x軸負向，A錯誤；此刻b向平衡位置運動，a遠離平衡位置運動，b先回到平衡位置，C正確；由振動圖象得T4 s，由波動圖象得8 m，故v2 m/s，B錯誤；所有質(zhì)點的振幅都為5 cm，D錯誤【答案】C8(2013·北京高考)一列沿x軸正方向傳播的簡諧機械橫波，波速為4 m/s.某時刻波形如圖12214所示，下列說法正確的是()圖12214A這列波的振幅為4 cmB這列波的周期為1 sC此時x4 m處質(zhì)點沿y軸負方向運動D此時x4 m處質(zhì)點的加速度為0【解析】讀

34、懂波形圖，明確波動與振動的關(guān)系由題圖可得，這列波的振幅為2 cm，選項A錯誤；由題圖得，波長8 m，由T得T2 s，選項B錯誤；由波動與振動的關(guān)系得，此時x4 m處質(zhì)點沿y軸正方向運動，且此質(zhì)點正處在平衡位置，故加速度a0，選項C錯誤，選項D正確【答案】D9(2013·重慶高考)一列簡諧橫波沿直線傳播，某時刻該列波上正好經(jīng)過平衡位置的兩質(zhì)點相距6 m，且這兩質(zhì)點之間的波峰只有一個，則該簡諧波可能的波長為()A4 m、6 m和8 m B6 m、8 m和12 mC4 m、6 m和12m D4 m、8 m和12 m【解析】根據(jù)題意，兩質(zhì)點之間的波峰只有一個，可能情況有：6 m，12 m6

35、m6 m，4 m，故選項C正確【答案】C10.圖12215(2013·山東高考)如圖12215所示，在某一均勻介質(zhì)中，A、B是振動情況完全相同的兩個波源，其簡諧運動表達式均為x0.1 sin(20t)m，介質(zhì)中P點與A、B兩波源間的距離分別為4 m和5 m，兩波源形成的簡諧橫波分別沿AP、BP方向傳播，波速都是10 m/s.(1)求簡諧橫波的波長(2)P點的振動_(填“加強”或“減弱”)【解析】(1)設(shè)此簡諧橫波的波速為v，波長為，周期為T，由題意知T0.1 s由波速公式v代入數(shù)據(jù)得1 m(2)PBPA1 m，即P點的振動加強【答案】1 m加強11一列簡諧波沿x軸正方向傳播，t0時波

36、形如圖12216甲所示，已知在0.6 s末，A點恰第四次(圖中為第一次)出現(xiàn)波峰，求：(1)該簡諧波的波長、波速分別為多少？(2)經(jīng)過多長時間x5 m處的質(zhì)點P第一次出現(xiàn)波峰？(3)如果以該機械波傳到質(zhì)點P開始計時，請在圖12216乙中畫出P點的振動圖象，并標明必要的橫、縱坐標值，至少畫出一個周期的圖象甲乙圖12216【解析】(1)2 m；T s0.2 s，v10 m/s.(2)波峰傳到P點：t s0.45 s(3)如圖所示【答案】(1)2 m10 m/s(2)0.45 s(3)圖見解析第3講光的折射全反射光的色散知識一光的折射1折射定律(如圖1231)圖1231(1)內(nèi)容：折射光線與入射光線

37、、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比(2)表達式：n12，式中n12是比例常數(shù)(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的2折射率(1)物理意義：折射率僅反映介質(zhì)的光學特性，折射率大，說明光從真空射入到該介質(zhì)時偏折大，反之偏折小(2)定義式：n12，不能說n12與sin 1成正比、與sin 2成反比折射率由介質(zhì)本身的光學性質(zhì)和光的頻率決定(3)計算公式：n，因為vc，所以任何介質(zhì)的折射率總大于1.(1)光在發(fā)生折射時，入射角的正弦與折射角的正弦成正比并不是入射角與折射角成正比(2)介質(zhì)的折射率由介質(zhì)本身的光學性質(zhì)決定與入射角、折射角無關(guān)知識二光的

38、全反射現(xiàn)象和光的色散1全反射(1)條件：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)入射角大于或等于臨界角(2)現(xiàn)象：折射光完全消失，只剩下反射光(3)臨界角：折射角等于90°時的入射角，用C表示，sin C.(4)應(yīng)用：全反射棱鏡光導纖維，如圖1232.圖12322光的色散(1)色散現(xiàn)象：白光通過三棱鏡會形成由紅到紫七種色光組成的彩色光譜，如圖1233.圖1233(2)成因：由于n紅n紫，所以以相同的入射角射到棱鏡界面時，紅光和紫光的折射角不同，就是說紫光偏折得更明顯些，當它們射出另一個界面時，紫光的偏折角最大，紅光偏折角最小考點一光的折射和全反射一、對折射率的理解1公式n中，不論是光從真空射入介質(zhì)，

39、還是從介質(zhì)射入真空，1總是真空中的光線與法線間的夾角，2總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角2折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射角的大小無關(guān)3折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)4折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān)，還與光的頻率有關(guān)同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小5同一種色光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長不同，但頻率相同二、對全反射現(xiàn)象的理解1光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，例如從水中或玻璃中射入空氣中2入射角必須大于或等于臨界角3全反射現(xiàn)象可以從能量的角度去理解：當光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，在入射角逐漸增大的過程中，反射光的能量逐漸增強，折射光的能量逐漸減弱，當入射角

40、等于臨界角時，折射光的能量已經(jīng)減弱為零，這時就發(fā)生了全反射1個示范例圖1234(多選)(2013·天津高考)固定的半圓形玻璃磚的橫截面如圖1234，O點為圓心，OO為直徑MN的垂線足夠大的光屏PQ緊靠玻璃磚右側(cè)且垂直于MN.由A、B兩種單色光組成的一束光沿半徑方向射向O點，入射光線與OO夾角較小時，光屏NQ區(qū)域出現(xiàn)兩個光斑，逐漸增大角，當時，光屏NQ區(qū)域A光的光斑消失，繼續(xù)增大角，當時，光屏NQ區(qū)域B光的光斑消失，則()A玻璃磚對A光的折射率比對B光的大BA光在玻璃磚中傳播速度比B光的大C<<時，光屏上只有1個光斑D<<時，光屏上只有1個光斑【解析】根據(jù)全反射

41、定律和n解決問題當A光光斑消失時，sin ；當B光光斑消失時，sin .由于>，故nA>nB，選項A正確；根據(jù)n，得vA<vB，選項B錯誤；當<<時，A光發(fā)生全反射，B光發(fā)生折射和反射，在光屏PQ上有兩個光斑，選項C錯誤；當<<時，A、B兩光都發(fā)生全反射，光屏PQ上有一個光斑，選項D正確【答案】AD1個預(yù)測例圖1235如圖1235所示，一玻璃球體的半徑為R，O為球心，AB為直徑來自B點的光線BM在M點射出，出射光線平行于AB，另一光線BN恰好在N點發(fā)生全反射已知ABM30°，求(1)玻璃的折射率；(2)球心O到BN的距離【解析】(1)設(shè)光線B

42、M在M點的入射角為i，折射角為r，由幾何知識可知，i30°，r60°，根據(jù)折射定律得n代入數(shù)據(jù)得n.(2)光線BN恰好在N點發(fā)生全反射，則BNO為臨界角Csin C設(shè)球心到BN的距離為d，由幾何知識可知dRsin C聯(lián)立式得dR.【答案】(1)(2)R考點二不同光學器件對光路的控制作用類別項目平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)結(jié)構(gòu)玻璃磚上下表面平行橫截面為三角形橫截面是圓對光線的作用通過平行玻璃磚的光線不改變傳播方向，但要發(fā)生側(cè)移通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向棱鏡底面偏折圓界面的法線是過圓心的直線，經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折1個示范例圖1236(2013·新課標

43、全國卷)如圖1236為一光導纖維(可簡化為一長玻璃絲)的示意圖，玻璃絲長為L，折射率為n，AB代表端面已知光在真空中的傳播速度為c.(1)為使光線能從玻璃絲的AB 端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣妫蠊饩€在端面AB上的入射角應(yīng)滿足的條件；(2)求光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠璧淖铋L時間【解析】(1)設(shè)光線在端面AB上C點(見右圖)的入射角為i，折射角為r，由折射定律有sin insin r, 設(shè)該光線射向玻璃絲內(nèi)壁D點的入射角為，為了使該光線可在此光導纖維中傳播，應(yīng)有式中，是光線在玻璃絲內(nèi)發(fā)生全反射時的臨界角，它滿足nsin 1由幾何關(guān)系得r90°由式得sin i(2)光在玻璃絲中傳播速

44、度的大小為v光速在玻璃絲軸線方向的分量為vxvsin 光線從玻璃絲端面AB傳播到其另一端面所需時間為T光線在玻璃絲中傳播，在剛好發(fā)生全反射時，光線從端面AB傳播到其另一端面所需的時間最長，由式得Tmax【答案】(1)sin i(2)1個預(yù)測例圖1237雨后太陽光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹設(shè)水滴是球形的，圖1237中的圓代表水滴過球心的截面，入射光線在過此截面的平面內(nèi)，a、b、c、d代表四條不同顏色的出射光線，則它們可能依次是()A紫光、黃光、藍光和紅光B紫光、藍光、黃光和紅光C紅光、藍光、黃光和紫光D紅光、黃光、藍光和紫光【解析】四種光線紅、黃、藍、紫的頻率為f紅<f黃<f藍&

45、lt;f紫，故其折射率n紅<n黃<n藍<n紫，因折射率大，光在折射時，偏折程度大，故太陽光經(jīng)水滴折射后，在水中傳播，從上到下依次為紅光、黃光、藍光、紫光，再由光的反射定律，結(jié)合傳播圖可知其反射后從上到下順序顛倒，因此出射光依次為紫光、藍光、黃光和紅光，B正確，A、C、D均錯【答案】B考點三實驗：測定玻璃的折射率一、實驗原理如圖1238所示，當光線AO1以一定的入射角1穿過兩面平行的玻璃磚時，通過插針法找出跟入射光線AO1對應(yīng)的出射光線O2B，從而求出折射光線O1O2和折射角2，再根據(jù)n12或n算出玻璃的折射率圖1238二、實驗步驟1如圖1239所示，把白紙鋪在木板上圖1239

46、2在白紙上畫一直線aa作為界面，過aa上的一點O畫出界面的法線NN，并畫一條線段AO作為入射光線3把長方形玻璃磚放在白紙上，并使其長邊與aa重合，再用直尺畫出玻璃磚的另一邊bb.4在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2.5從玻璃磚bb一側(cè)透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線的方向直到P1的像被P2的像擋住再在bb一側(cè)插上兩枚大頭針P3、P4，使P3能擋住P1、P2的像，P4能擋住P3本身及P1、P2的像6移去玻璃磚，在拔掉P1、P2、P3、P4的同時分別記下它們的位置，過P3、P4作直線OB交bb于O.連接O、O，OO就是玻璃磚內(nèi)折射光線的方向AON為入射角OON為折射角7改變?nèi)肷?/p>

47、角，重復實驗三、數(shù)據(jù)處理1計算法：用量角器測量入射角1和折射角2，并查出其正弦值sin 1和sin 2.算出不同入射角時的，并取平均值2作sin 1­sin 2圖象：改變不同的入射角1，測出不同的折射角2，作sin 1­sin 2圖象，由n可知圖象應(yīng)為直線，如圖12310所示，其斜率就是玻璃折射率圖123103“單位圓法”確定sin 1、sin 2，計算折射率n.以入射點O為圓心，以一定長度R為半徑畫圓，交入射光線OA于E點，交折射光線OO于E點，過E作NN的垂線EH，過E作NN的垂線EH.如圖12311所示，sin 1，sin 2，OEOER，則n.只要用刻度尺測出EH、

48、EH的長度就可以求出n.圖12311圖12312(2011·天津高考)某同學用大頭針、三角板、量角器等器材測半圓形玻璃磚的折射率開始玻璃磚的位置如圖12312中實線所示，使大頭針P1、P2與圓心O在同一直線上，該直線垂直于玻璃磚的直徑邊，然后使玻璃磚繞圓心O緩慢轉(zhuǎn)動，同時在玻璃磚的直徑邊一側(cè)觀察P1、P2的像，且P2的像擋住P1的像如此觀察，當玻璃磚轉(zhuǎn)到圖中虛線位置時，上述現(xiàn)象恰好消失此時只須測量出_，即可計算出玻璃磚的折射率請用你的測量量表示出折射率n_.【解析】當恰好看不見P1、P2的像時，剛好發(fā)生全反射現(xiàn)象，此時玻璃磚直徑轉(zhuǎn)過的角度為臨界角，折射率n.【答案】玻璃磚直徑邊繞O點

49、轉(zhuǎn)過的角度1某種介質(zhì)對空氣的折射率是，一束光從該介質(zhì)射向空氣，入射角是60°，則下列光路圖中正確的是(圖中為空氣，為介質(zhì))()【解析】由題意知，光由光密介質(zhì)射向了光疏介質(zhì)，由sin C得C45°60°，故此時光在兩介質(zhì)的界面處會發(fā)生全反射，只有反射光線，沒有折射光線，故D選項正確【答案】D2(多選)如圖13213所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向E點，并偏折到F點，已知入射方向與邊AB的夾角為30°，E、F分別為AB、BC的中點，則()圖13213A該棱鏡的折射率為B光在F點發(fā)生全反射C光從空氣進入棱鏡，波長變小D從F點出射的光束與

50、入射到E點的光束平行【解析】在E點作出法線可知入射角為60°，折射角為30°，折射率為，故A對；由光路的可逆性可知，在BC邊上的入射角小于臨界角，不會發(fā)生全反射，B錯；由公式介，可知C對；三棱鏡兩次折射使得光線都向底邊偏折，不會與入射到E點的光束平行，故D錯【答案】AC3(2013·四川高考)光射到兩種不同介質(zhì)的分界面，分析其后的傳播情形可知()A折射現(xiàn)象的出現(xiàn)說明光是縱波B光總會分為反射光和折射光C折射光與入射光的傳播方向總是不同的D發(fā)生折射是因為光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同【解析】光的折射不能反映光是縱波還是橫波，由光的偏振現(xiàn)象可知光是橫波，選項A錯誤；當光從

51、光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，且入射角大于或等于臨界角時，發(fā)生全反射現(xiàn)象，沒有折射光，選項B錯誤；當光線垂直于界面入射時，折射光與入射光的傳播方向相同，選項C錯誤；發(fā)生折射是因為光的傳播速度在不同介質(zhì)中不同，選項D正確【答案】D4觀察者看見太陽從地平線升起時，關(guān)于太陽位置的下列敘述中正確的是()A太陽位于地平線之上B太陽位于地平線之下C太陽恰位于地平線D大氣密度不知，無法判斷【解析】太陽光由地球大氣層外的真空射入大氣層時要發(fā)生折射，根據(jù)折射定律，折射角小于入射角，折射光線進入觀察者的眼睛，觀察者認為光線來自它的反向延長線這樣使得太陽的實際位置比觀察者看見的太陽位置偏低【答案】B5(2012·北京高考)一束單色光由空氣射入玻璃，這束光的()A速度變慢，波長變短B速度不變，波長變短C頻率增高，波長變長 D頻率不變，波長變長【解析】單色光由空氣射入玻璃時，根據(jù)v知，光的速度v變慢，光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，光的頻率不變，根據(jù)v知光從空氣射入玻璃時，波長變短，故選項A正確，選項B、C、D錯誤【答