高考物理 考前三個(gè)月 第1部分 專題14 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 光試題-人教版高三全冊(cè)物理試題

1．(2015·新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ·34)(1)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，分別用紅色和綠色的激光照射同一雙縫，在雙縫后的屏幕上，紅光的干涉條紋間距Δx1與綠光的干涉條紋間距Δx2相比，Δx1____Δx2(填“＞”、“＝”或“＜”)．若實(shí)驗(yàn)中紅光的波長(zhǎng)為630nm，雙縫與屏幕的距離為1.00m，測(cè)得第1條到第6條亮條紋中心間的距離為10.5mm，則雙縫之間的距離為________m.(2)甲、乙兩列簡(jiǎn)諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿x軸正向和負(fù)向傳播，波速均為v＝25cm/s.兩列波在t＝0時(shí)的波形曲線如圖1所示．求：圖1①t＝0時(shí)，介質(zhì)中偏離平衡位置位移為16cm的所有質(zhì)點(diǎn)的x坐標(biāo)；②從t＝0開始，介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為－16cm的質(zhì)點(diǎn)的時(shí)間．2．(2015·江蘇單科·12B)(1)一漁船向魚群發(fā)出超聲波，若魚群正向漁船靠近，則被魚群反射回來(lái)的超聲波與發(fā)出的超聲波相比________．A．波速變大B．波速不變C．頻率變高D．頻率不變(2)用2×106Hz的超聲波檢查膽結(jié)石，該超聲波在結(jié)石和膽汁中的波速分別為2250m/s和1500m/s，則該超聲波在結(jié)石中的波長(zhǎng)是膽汁中的________倍．用超聲波檢查膽結(jié)石是因?yàn)槌暡ǖ牟ㄩL(zhǎng)較短，遇到結(jié)石時(shí)________(選填“容易”或“不容易”)發(fā)生衍射．(3)人造樹脂是常用的眼鏡鏡片材料．如圖2所示，光線射在一人造樹脂立方體上，經(jīng)折射后，射在桌面上的P點(diǎn)．已知光線的入射角為30°，OA＝5cm，AB＝20cm，BP＝12cm，求該人造樹脂材料的折射率n.圖23．(2015·天津理綜·9)(1)某同學(xué)利用單擺測(cè)量重力加速度．①為了使測(cè)量誤差盡量小，下列說(shuō)法正確的是________．A．組裝單擺須選用密度和直徑都較小的擺球B．組裝單擺須選用輕且不易伸長(zhǎng)的細(xì)線C．實(shí)驗(yàn)時(shí)須使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動(dòng)D．?dāng)[長(zhǎng)一定的情況下，擺的振幅盡量大②如圖3所示，在物理支架的豎直立柱上固定有擺長(zhǎng)約1m的單擺．實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于僅有量程為20cm、精度為1mm的鋼板刻度尺，于是他先使擺球自然下垂，在豎直立柱上與擺球最下端處于同一水平面的位置做一標(biāo)記點(diǎn)，測(cè)出單擺的周期T1；然后保持懸點(diǎn)位置不變，設(shè)法將擺長(zhǎng)縮短一些，再次使擺球自然下垂，用同樣方法在豎直立柱上做另一標(biāo)記點(diǎn)，并測(cè)出單擺的周期T2；最后用鋼板刻度尺量出豎直立柱上兩標(biāo)記點(diǎn)之間的距離ΔL.用上述測(cè)量結(jié)果，寫出重圖3力加速度的表達(dá)式g＝________.(2)中國(guó)古人對(duì)許多自然現(xiàn)象有深刻認(rèn)識(shí)，唐人張志和在《玄真子·濤之靈》中寫道：“雨色映日而為虹”．從物理學(xué)角度看，虹是太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)雨滴的兩次折射和一次反射形成的．圖4是彩虹成因的簡(jiǎn)化示意圖，其中a、b是兩種不同頻率的單色光，則兩光()圖4A．在同種玻璃中傳播，a光的傳播速度一定大于b光B．以相同角度斜射到同一玻璃板透過(guò)平行表面后，b光的側(cè)移量大C．分別照射同一光電管，若b光能引起光電效應(yīng)，a光也一定能D．以相同的入射角從水中射入空氣，在空氣中只能看到一種光時(shí)，一定是a光(3)圖5甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖，a、b兩質(zhì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為xa＝2m和xb＝6m，圖乙為質(zhì)點(diǎn)b從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖象．下列說(shuō)法正確的是()圖5A．該波沿＋x方向傳播，波速為1m/sB．質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)4s振動(dòng)的路程為4mC．此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的速度沿＋y方向D．質(zhì)點(diǎn)a在t＝2s時(shí)速度為零機(jī)械振動(dòng)、機(jī)械波和光是每年高考必考的內(nèi)容．縱觀近幾年的高考，高考對(duì)該部分知識(shí)點(diǎn)的考查體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：波動(dòng)圖象與波速公式的綜合應(yīng)用、波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象的結(jié)合、光的折射、光的全反射、光的折射率的測(cè)定和光的波長(zhǎng)的測(cè)定．復(fù)習(xí)時(shí)要加強(qiáng)對(duì)基本概念、規(guī)律的理解，抓住簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)圖象、波的傳播和波動(dòng)圖象、光的折射和全反射三條主線，強(qiáng)化典型題目的訓(xùn)練，掌握其分析、求解的思路和方法．考題一機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波1．(2015·海南單科·16)一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t＝0時(shí)刻的波形如圖6所示，質(zhì)點(diǎn)P的x坐標(biāo)為3m．已知任意振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)連續(xù)2次經(jīng)過(guò)平衡位置的時(shí)間間隔為0.4s．下列說(shuō)法正確的是________．圖6A．波速為4m/sB．波的頻率為1.25HzC．x坐標(biāo)為15m的質(zhì)點(diǎn)在t＝0.6s時(shí)恰好位于波谷D．x坐標(biāo)為22m的質(zhì)點(diǎn)在t＝0.2s時(shí)恰好位于波峰E．當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P位于波峰時(shí)，x坐標(biāo)為17m的質(zhì)點(diǎn)恰好位于波谷2．(2015·鄭州二質(zhì)檢)如圖7所示，圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖，圖乙為介質(zhì)中x＝2m處的質(zhì)點(diǎn)P以此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)的振動(dòng)圖象，質(zhì)點(diǎn)Q的平衡位置位于x＝3.5m處．下列說(shuō)法正確的是()圖7A．這列波沿x軸正方向傳播B．這列波的傳播速度是20m/sC．在0.3s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)P向右移動(dòng)了3mD．t＝0.1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的加速度大于質(zhì)點(diǎn)Q的加速度E．t＝0.25s時(shí)，x＝3.5m處的質(zhì)點(diǎn)Q到達(dá)波峰位置3．(2015·江西師大附中、鷹潭一中4月聯(lián)考)如圖8所示為某時(shí)刻從O點(diǎn)同時(shí)發(fā)出的兩列簡(jiǎn)諧橫波在同一介質(zhì)中沿相同方向傳播的波形圖，P質(zhì)點(diǎn)在甲波最大位移處，Q質(zhì)點(diǎn)在乙波最大位移處，下列說(shuō)法中正確的是________．(填正確答案標(biāo)號(hào))．圖8A．兩列波具有相同的波速B．兩列波傳播相同距離時(shí)，乙波所用的時(shí)間比甲波的短C．P質(zhì)點(diǎn)比Q質(zhì)點(diǎn)先回到平衡位置D．在P質(zhì)點(diǎn)完成20次全振動(dòng)的時(shí)間內(nèi)Q質(zhì)點(diǎn)完成了30次全振動(dòng)E．甲波和乙波在空間相遇處不會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣1．巧解波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象綜合問(wèn)題的基本方法求解波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象綜合類問(wèn)題可采用“一分、一看、二找”的方法：(1)分清振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象，此問(wèn)題最簡(jiǎn)單，只要看清橫坐標(biāo)即可，橫坐標(biāo)為x則為波動(dòng)圖象，橫坐標(biāo)為t則為振動(dòng)圖象．(2)看清橫、縱坐標(biāo)的單位，尤其要注意單位前的數(shù)量級(jí)．(3)找準(zhǔn)波動(dòng)圖象對(duì)應(yīng)的時(shí)刻．(4)找準(zhǔn)振動(dòng)圖象對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)．2．波的多解問(wèn)題的分析思路考題二光的折射和全反射4.(2015·安徽理綜·18)如圖9所示，一束單色光從空氣入射到棱鏡的AB面上，經(jīng)AB和AC兩個(gè)面折射后從AC面進(jìn)入空氣．當(dāng)出射角i′和入射角i相等時(shí)，出射光線相對(duì)于入射光線偏轉(zhuǎn)的角度為θ.已知棱鏡頂角為α，則計(jì)算棱鏡對(duì)該色光的折射率表達(dá)式為()圖9A.eq\f(sin\f(α＋θ,2),sin\f(α,2)) B.eq\f(sin\f(α＋θ,2),sin\f(θ,2))C.eq\f(sinθ,sinθ－\f(α,2)) D.eq\f(sinα,sinα－\f(θ,2))5．(2015·西安交大附中四模)如圖10所示，OBCD為半圓柱體玻璃的橫截面，OD為直徑，一束由紅光和紫光組成的復(fù)色光沿AO方向從真空斜射入玻璃，B、C點(diǎn)為兩單色光的射出點(diǎn)(設(shè)光線在B、C處未發(fā)生全反射)．已知從B點(diǎn)射出的單色光由O到B的傳播時(shí)間為t.圖10(1)若OB、OC兩束單色光在真空中的波長(zhǎng)分別為λB、λC，試比較λB、λC的大?。?2)求從C點(diǎn)射出的單色光由O到C的傳播時(shí)間tC.6．(2015·長(zhǎng)沙4月模擬)某透明物體的橫截面如圖11所示，其中ABC為直角三角形，AB為直角邊，長(zhǎng)度為2L，∠ABC＝45°，eq\x\to(ADC)為一圓弧，其圓心在AC邊的中點(diǎn)．此透明物體的折射率為n＝2.0.若一束寬度與AB邊長(zhǎng)相等的平行光從AB邊垂直射入透明物體，試由光路圖畫出光線從ADC圓弧射出的區(qū)域，并求此區(qū)域的圓弧長(zhǎng)度s.圖111.必須掌握折射率的兩個(gè)公式(1)n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)(θ1、θ2分別為入射角和折射角)．(2)n＝eq\f(c,v)(c為光速，v為光在介質(zhì)中的速度)．2．必須明確全反射的條件及臨界角公式(1)全反射的條件：光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，入射角大于或等于臨界角．(2)臨界角公式：sinC＝eq\f(1,n).3．光的折射和全反射題型的分析思路(1)確定要研究的光線，有時(shí)需根據(jù)題意，分析、尋找臨界光線、邊界光線為研究對(duì)象．(2)找入射點(diǎn)，確認(rèn)界面，并畫出法線．(3)明確兩介質(zhì)折射率的大小關(guān)系．①若光疏→光密：定有反射、折射光線．②若光密→光疏：如果入射角大于或等于臨界角，一定發(fā)生全反射．(4)根據(jù)反射定律、折射定律列出關(guān)系式，結(jié)合幾何關(guān)系，具體求解．考題三光的幾種特性7．關(guān)于光的特性易錯(cuò)點(diǎn)辨析(正確的打√號(hào)，錯(cuò)誤的打×號(hào))(1)在干涉現(xiàn)象中，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位移總比減弱點(diǎn)的位移要大()(2)變化的電場(chǎng)能在其周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)()(3)拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加一個(gè)偏振片以增加透射光的強(qiáng)度()(4)偏振是橫波特有的現(xiàn)象()(5)光導(dǎo)纖維傳遞信號(hào)利用了光的全反射原理()(6)太陽(yáng)光下的肥皂泡呈現(xiàn)出彩色條紋，這是光的折射現(xiàn)象()(7)半徑較大的凸透鏡的彎曲表面向下放在另一塊平板玻璃上，讓光從上方射入，能看到亮暗相間的同心圓，這是光的干涉現(xiàn)象()(8)不管光源與觀察者是否存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，觀察者觀察到的光速是不變的()(9)水面上的油膜呈現(xiàn)彩色是光的干涉現(xiàn)象()(10)在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用了光的色散現(xiàn)象()(11)當(dāng)一列聲波從空氣中傳入水中時(shí)波長(zhǎng)一定會(huì)變長(zhǎng)()(12)麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)()(13)在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光由紅光改為綠光，則干涉條紋間距變窄()(14)光纖通信的工作原理是全反射，光纖通信具有容量大、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)()(15)用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的偏振()(16)當(dāng)水波通過(guò)障礙物時(shí)，若障礙物的尺寸與波長(zhǎng)差不多，或比波長(zhǎng)大得多時(shí)，將發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象()(17)用兩束單色光A、B，分別在同一套裝置上做干涉實(shí)驗(yàn)，若A光的條紋間距比B光的大，則說(shuō)明A光波長(zhǎng)大于B光波長(zhǎng)()(18)在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，條紋間距與縫的寬度成正比()(19)真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源、觀察者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)()(20)只有障礙物的尺寸比波長(zhǎng)小得多時(shí)才會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象()(21)紅光在玻璃磚中的傳播速度比紫光在玻璃磚中的傳播速度大()(22)光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光從紅光改為紫光，則相鄰亮條紋間距一定變小()(23)在波的傳播方向上兩相鄰的相對(duì)平衡位置的位移始終相同的質(zhì)點(diǎn)間的距離等于波長(zhǎng)()(24)全息照相的拍攝利用了光的干涉原理()(25)醫(yī)學(xué)上用激光做“光刀”來(lái)進(jìn)行手術(shù)，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特點(diǎn)()(26)泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象()(27)電磁波不同于機(jī)械波之處是電磁波能在真空中傳播()(28)紫外線是一種比所有可見光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的電磁波()8．(2015·新余二模)下列說(shuō)法正確的是()A．如果質(zhì)點(diǎn)所受的力與它偏離平衡位置的位移的大小的平方根成正比，并且總是指向平衡位置，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)B．向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測(cè)出反射波的頻率變化就能知道血流的速度，這種方法俗稱“彩超”C．含有很多顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象叫做光的色散，光在干涉、衍射及折射時(shí)都可以發(fā)生色散D．麥克斯韋關(guān)于電磁場(chǎng)的兩個(gè)基本觀點(diǎn)是：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)和變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)E．狹義相對(duì)論表明物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量總是要小于靜止時(shí)的質(zhì)量9．(2015·棗莊第十八中學(xué)4月模擬改編)下列說(shuō)法中正確的是________．(填正確答案標(biāo)號(hào))A．當(dāng)一列聲波從空氣中傳入水中時(shí)波長(zhǎng)一定會(huì)變長(zhǎng)B．a(chǎn)、b兩束光分別照射同一雙縫干涉裝置在屏上得到的干涉圖樣中，a光的相鄰亮條紋間距小于b光的相鄰亮條紋間距，則可以判斷水對(duì)a光的折射率比b光大C．肥皂泡呈現(xiàn)彩色條紋是光的折射現(xiàn)象造成的D．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)E．變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)1.分析光的干涉現(xiàn)象的“三點(diǎn)注意”(1)干涉區(qū)的位移：穩(wěn)定干涉中，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)內(nèi)各點(diǎn)的振動(dòng)位移不一定比減弱區(qū)內(nèi)各點(diǎn)的振動(dòng)位移大(振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)內(nèi)各點(diǎn)的振幅比減弱區(qū)內(nèi)各點(diǎn)的振幅大)．(2)干涉條件：頻率相同、相位差恒定、振動(dòng)方向在同一條直線上．(3)加強(qiáng)、減弱區(qū)形成條件：Δr＝kλ，k＝0、1、2、3…振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)；Δr＝(k＋eq\f(1,2))λ，k＝0、1、2、3…振動(dòng)減弱區(qū)．2．區(qū)分光的干涉、衍射和色散(1)白光發(fā)生光的干涉、衍射和光的色散時(shí)都可出現(xiàn)彩色條紋，但出現(xiàn)彩色條紋的本質(zhì)不相同，干涉和衍射是光的波長(zhǎng)不同引起的干涉條紋間距、衍射明顯程度不同的緣故，而光的色散是在同一種介質(zhì)中波速不同、折射率不同造成的．(2)區(qū)分干涉和衍射，關(guān)鍵是理解其本質(zhì)，實(shí)際應(yīng)用中可從條紋寬度、條紋間距、亮度等方面加以區(qū)分．專題綜合練1．(2015·重慶理綜·11)(1)虹和霓是太陽(yáng)光在水珠內(nèi)分別經(jīng)過(guò)一次和兩次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球來(lái)說(shuō)明．兩束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上會(huì)形成MN和PQ兩條彩色光帶，光路如圖12所示．M、N、P、Q點(diǎn)的顏色分別為()圖12A．紫、紅、紅、紫 B．紅、紫、紅、紫C．紅、紫、紫、紅 D．紫、紅、紫、紅(2)圖13為一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧機(jī)械橫波某時(shí)刻的波形圖，質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)周期為0.4s．求該波的波速并判斷P點(diǎn)此時(shí)的振動(dòng)方向．圖132．(2015·懷化二模)(1)一列簡(jiǎn)諧橫波從左向右以v＝2m/s的速度傳播，某時(shí)刻的波形圖如圖14所示，下列說(shuō)法正確的是________．(填正確答案標(biāo)號(hào))圖14A．A質(zhì)點(diǎn)再經(jīng)過(guò)一個(gè)周期將傳播到D點(diǎn)B．B點(diǎn)正在向上運(yùn)動(dòng)C．B點(diǎn)再經(jīng)過(guò)eq\f(1,8)T回到平衡位置D．該波的周期T＝0.05sE．C點(diǎn)再經(jīng)過(guò)eq\f(3,4)T將到達(dá)波峰的位置(2)如圖15所示，MN是一條通過(guò)透明球體球心的直線，在真空中波長(zhǎng)為λ0＝600nm的單色細(xì)光束AB平行于MN射向球體，B為入射點(diǎn)，若出射光線CD與MN的交點(diǎn)P到球心O的距離是球半徑的eq\r(2)倍，且與MN所成的夾角α＝30°.求：圖15①透明球體的折射率n；②此單色光在透明球體中的波長(zhǎng)λ.3．(2015·銀川一模)(1)如圖16甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖，圖乙為介質(zhì)中x＝2m處的質(zhì)點(diǎn)P以此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)的振動(dòng)圖象．下列說(shuō)法正確的是()圖16A．這列波的傳播方向是沿x軸正方向B．這列波的傳播速度是20m/sC．經(jīng)過(guò)0.15s，質(zhì)點(diǎn)P沿x軸的正方向傳播了3mD．經(jīng)過(guò)0.1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向E．經(jīng)過(guò)0.35s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q距平衡位置的距離小于質(zhì)點(diǎn)P距平衡位置的距離(2)直徑d＝1.00m，高H＝0.50m的不透明圓桶，放在水平地面上，桶內(nèi)盛有折射率n＝1.60的透明液體，某人站在地面上離桶中心的距離為x＝2.10m處，他的眼睛到地面的距離y＝1.70m，問(wèn)桶中液面高h(yuǎn)至少為多少時(shí)，他能看到桶底中心？(桶壁厚度不計(jì))4．(2015·新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ·34)(1)如圖17所示，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為θ，經(jīng)折射后射出a、b兩束光線．則________．圖17A．在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度B．在真空中，a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)C．玻璃磚對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率D．若改變光束的入射方向使θ角逐漸變大，則折射光線a首先消失E．分別用a、b光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn)，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距(2)平衡位置位于原點(diǎn)O的波源發(fā)出的簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中沿水平x軸傳播，P、Q為x軸上的兩個(gè)點(diǎn)(均位于x軸正向)，P與O的距離為35cm，此距離介于一倍波長(zhǎng)與二倍波長(zhǎng)之間．已知波源自t＝0時(shí)由平衡位置開始向上振動(dòng)，周期T＝1s，振幅A＝5cm.當(dāng)波傳到P點(diǎn)時(shí)，波源恰好處于波峰位置；此后再經(jīng)過(guò)5s，平衡位置在Q處的質(zhì)點(diǎn)第一次處于波峰位置．求：①P、Q間的距離；②從t＝0開始到平衡位置在Q處的質(zhì)點(diǎn)第一次處于波峰位置時(shí)，波源在振動(dòng)過(guò)程中通過(guò)的路程．5．(2015·山東理綜·38)(1)如圖18所示，輕彈簧上端固定，下端連接一小物塊，物塊沿豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．以豎直向上為正方向，物塊簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y＝0.1sin(2.5πt)m．t＝0時(shí)刻，一小球從距物塊h高處自由落下；t＝0.6s時(shí)，小球恰好與物塊處于同一高度．取重力加速度的大小g＝10m/s2.以下判斷正確的是________．(雙選，填正確答案標(biāo)號(hào))圖18a．h＝1.7mb．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期是0.8sc．0.6s內(nèi)物塊運(yùn)動(dòng)的路程是0.2md．t＝0.4s時(shí)，物塊與小球運(yùn)動(dòng)方向相反(2)半徑為R、介質(zhì)折射率為n的透明圓柱體，過(guò)其軸線OO′的截面如圖19所示．位于截面所在平面內(nèi)的一細(xì)束光線，以角i0由O點(diǎn)入射，折射光線由上邊界的A點(diǎn)射出．當(dāng)光線在O點(diǎn)的入射角減小至某一值時(shí)，折射光線在上邊界的B點(diǎn)恰好發(fā)生全反射．求A、B兩點(diǎn)間的距離．圖19

答案精析專題14機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波光真題示例1．(1)＞0.3(2)①x＝(50＋300n)cm(n＝0，±1，±2，±3，…)②0.1s解析(1)雙縫干涉條紋間距Δx＝eq\f(l,d)λ，紅光波長(zhǎng)長(zhǎng)，所以紅光的雙縫干涉條紋間距較大，即Δx1＞Δx2.相鄰條紋間距Δx＝eq\f(10.5mm,5)＝2.1mm＝2.1×10－3m，根據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ可得d＝eq\f(lλ,Δx)＝0.3m.(2)①兩列波的振幅均為8cm，故偏離平衡位置位移為16cm的質(zhì)點(diǎn)應(yīng)為兩列波的波峰相遇處的質(zhì)點(diǎn)．根據(jù)波形圖可知，甲、乙的波長(zhǎng)分別為λ乙＝60cm，λ甲＝50cm則甲、乙兩列波的波峰坐標(biāo)分別為x甲＝(50＋k1×50)cm(k1＝0，±1，±2，±3，…)x乙＝(50＋k2×60)cm(k2＝0，±1，±2，±3，…)綜上分析，所有波峰和波峰相遇的質(zhì)點(diǎn)x坐標(biāo)應(yīng)為x＝(50＋300n)cm(n＝0，±1，±2，±3，…)②偏離平衡位置位移為－16cm對(duì)應(yīng)為兩列波的波谷相遇．t＝0時(shí)，波谷之差Δx′＝(50＋eq\f(2n1＋1,2)×60)－(50＋eq\f(2n2＋1,2)×50)整理可得Δx′＝10(6n1－5n2)＋5波谷之間最小的距離為Δx′＝5cm兩列波相向傳播，相對(duì)速度為2v＝50cm/s所以出現(xiàn)偏離平衡位置位移為－16cm的最短時(shí)間t＝eq\f(Δx′,2v)＝0.1s.2．(1)BC(2)1.5不容易(3)eq\f(\r(449),14)(或1.5)解析(1)在同種介質(zhì)中，超聲波的傳播速度保持不變，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，頻率變高，所以B、C正確．(2)根據(jù)λ＝eq\f(v,f)，在傳播過(guò)程中，頻率保持不變，所以eq\f(λ1,λ2)＝eq\f(v1,v2)＝1.5；波長(zhǎng)越長(zhǎng)越容易發(fā)生衍射，所以超聲波遇到結(jié)石時(shí)，不容易發(fā)生衍射．(3)設(shè)折射角為γ，由折射定律n＝eq\f(sini,sinγ)，其中i＝30°由幾何關(guān)系知sinγ＝eq\f(BP－OA,OP)，且OP＝eq\r(BP－OA2＋AB2)代入數(shù)據(jù)解得n＝eq\f(\r(449),14)(或n≈1.5)．3．(1)①BC②eq\f(4π2ΔL,T\o\al(2,1)－T\o\al(2,2))(2)C(3)D解析(1)①在利用單擺測(cè)重力加速度實(shí)驗(yàn)中，為了使測(cè)量誤差盡量小，須選用密度大、半徑小的擺球和輕且不易伸長(zhǎng)的細(xì)線，擺球須在同一豎直面內(nèi)擺動(dòng)，擺長(zhǎng)一定時(shí)，振幅盡量小些，以使其滿足簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)條件，故選B、C.②設(shè)第一次擺長(zhǎng)為L(zhǎng)，第二次擺長(zhǎng)為L(zhǎng)－ΔL，則T1＝2πeq\r(\f(L,g))，T2＝2πeq\r(\f(L－ΔL,g))，聯(lián)立解得g＝eq\f(4π2ΔL,T\o\al(2,1)－T\o\al(2,2)).(2)由題圖可知，a光在同一介質(zhì)中的折射率大，其頻率大．根據(jù)n＝eq\f(c,v)，知a光在玻璃中的傳播速度小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．當(dāng)a、b光以相同的角度斜射到同一玻璃板上后，其光路圖如圖所示，由圖可知，a光的側(cè)移量大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．由于a光的頻率大，且頻率越大，越容易引起光電效應(yīng)，選項(xiàng)C正確．由sinC＝eq\f(1,n)可知a光的臨界角小，即a光比b光容易發(fā)生全反射，因此在空氣中只能看到一種光時(shí)，一定是b光，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．(3)由題圖可知，該簡(jiǎn)諧橫波波長(zhǎng)為λ＝8m，周期T＝8s，所以波速為v＝eq\f(λ,T)＝1m/s，該時(shí)刻開始質(zhì)點(diǎn)b向上運(yùn)動(dòng)，所以該波沿－x方向傳播，A錯(cuò)誤；經(jīng)過(guò)4s(半個(gè)周期)質(zhì)點(diǎn)a振動(dòng)的路程為2A＝1m，B錯(cuò)誤；此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a速度方向與質(zhì)點(diǎn)b相反，沿－y方向，C錯(cuò)誤；在t＝2s時(shí)質(zhì)點(diǎn)a在波谷處，速度為0，D正確．考題一機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波1．BDE[任意振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)連續(xù)2次經(jīng)過(guò)平衡位置的時(shí)間間隔為0.4s，則eq\f(1,2)T＝0.4s，解得T＝0.8s.從波形圖中可知λ＝4m，所以波速為v＝eq\f(λ,T)＝5m/s，故A錯(cuò)誤；根據(jù)公式f＝eq\f(1,T)可得波的頻率為1.25Hz，B正確；x坐標(biāo)為15m的質(zhì)點(diǎn)距原點(diǎn)Δx＝3λ＋eq\f(3,4)λ，此時(shí)在波谷位置，經(jīng)t＝0.6s即t＝eq\f(3,4)T，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)到平衡位置，C錯(cuò)誤；x坐標(biāo)為22m的質(zhì)點(diǎn)距原點(diǎn)Δx＝5λ＋eq\f(λ,2)，此時(shí)在平衡位置向上運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)t＝0.2s即四分之一周期恰好位于波峰，D正確；當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P位于波峰時(shí)，x坐標(biāo)為17m的質(zhì)點(diǎn)距P的距離Δx＝14m即Δx＝3λ＋eq\f(λ,2)，此時(shí)x坐標(biāo)為17m的質(zhì)點(diǎn)恰好位于波谷，E正確．]2．ADE[由題圖乙讀出，t＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P的速度向上，則由波形的平移法可知，這列波沿x軸正方向傳播，故A正確；由題圖知：λ＝4m，T＝0.4s，則波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4,0.4)m/s＝10m/s，故B錯(cuò)誤；據(jù)波的傳播特點(diǎn)可知，質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移，而是在平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；當(dāng)t＝0.1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P位于最大位移處，據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知，此時(shí)加速度最大，而質(zhì)點(diǎn)Q此時(shí)不在最大位移處，所以質(zhì)點(diǎn)P的加速度大于質(zhì)點(diǎn)Q的加速度，故D正確；t＝0.25s時(shí)，波沿x軸正方向傳播的距離Δx＝vt＝2.5m，將波形沿x軸正方向平移2.5m．可知，x＝3.5m處的質(zhì)點(diǎn)Q處于波峰位置，故E正確．]3．ADE[兩列簡(jiǎn)諧波在同一介質(zhì)中傳播，所以具有相同的波速，傳播相同的距離所用時(shí)間相等，故A正確，B錯(cuò)誤．由圖可知，兩列波波長(zhǎng)之比λ甲∶λ乙＝3∶2，波速相同，由波速公式v＝eq\f(λ,T)得到周期之比為T甲∶T乙＝3∶2.Q質(zhì)點(diǎn)與P質(zhì)點(diǎn)都要經(jīng)過(guò)eq\f(1,4)周期回到平衡位置．所以Q質(zhì)點(diǎn)比P質(zhì)點(diǎn)先回到平衡位置，故C錯(cuò)誤．兩列波的頻率之比為f甲∶f乙＝2∶3，則在P質(zhì)點(diǎn)完成20次全振動(dòng)的時(shí)間內(nèi)Q質(zhì)點(diǎn)完成了30次全振動(dòng)，故D正確．兩列波的頻率不同，不能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，故E正確．]考題二光的折射和全反射4．A[如圖所示，設(shè)AB面上的折射角為γ，AC面上的入射角為γ′，由于i′＝i，由光的折射定律及光路可逆知γ′＝γ，又設(shè)兩法線的夾角為β，則由幾何關(guān)系得：γ＋γ′＋β＝180°，又由α＋β＝180°，則解得：γ＝eq\f(α,2)，又由幾何關(guān)系得：γ＋γ′＋θ＝i＋i′，解得：i＝eq\f(α＋θ,2)，則棱鏡對(duì)該色光的折射率n＝eq\f(sini,sinγ)＝eq\f(sin\f(α＋θ,2),sin\f(α,2))，故A正確．]5．(1)λB<λC(2)t解析(1)由于光線OB偏折比光線OC偏折更多，所以O(shè)B光的折射率較大，波長(zhǎng)較短，即有λB<λC；(2)作出光路圖如圖所示．作界面OD的法線MN，設(shè)圓柱體直徑為d，入射角為θ，折射角分別為θB、θC，連接DB、DC，由折射定律得nB＝eq\f(sinθ,sinθB)，nC＝eq\f(sinθ,sinθC)nB＝eq\f(c,vB)，nC＝eq\f(c,vC)由以上四式得eq\f(sinθB,vB)＝eq\f(sinθC,vC)已知t＝eq\f(dsinθB,vB)，tC＝eq\f(dsinθC,vC)，可得tC＝t.6．見解析圖eq\f(πL,3)解析如圖，作出兩條邊緣光線，所求光線射出的區(qū)域?yàn)镋DF.如圖，從圓弧ADC射出的邊緣光線的入射角等于材料的臨界角θ，因sinθ＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,2)故θ＝30°由幾何關(guān)系得：圓弧DEF長(zhǎng)度為s＝2θ·L故所求s＝eq\f(πL,3).考題三光的幾種特性7.12345678910×√×√√×√√√×11121314151617181920√√√√××√×√×2122232425262728√√√×√√√×8．BCD[當(dāng)與它偏離平衡位置的位移的大小成正比，與其方向總是相反時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；測(cè)出反射波的頻率變化就能知道血流的速度，這種方法俗稱“彩超”，是利用多普勒效應(yīng)原理，故B正確；多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象叫做光的色散，光在干涉、衍射及折射時(shí)都可以將復(fù)合光進(jìn)行分解，故C正確；麥克斯韋電磁場(chǎng)理論：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)和變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，故D正確；由相對(duì)論質(zhì)量公式可知，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量大于靜止時(shí)的質(zhì)量，故E錯(cuò)誤．]9．ABD[當(dāng)一列聲波從空氣中傳入水中時(shí)，頻率不變，波速變大，故根據(jù)λ＝eq\f(v,f)可知波長(zhǎng)一定會(huì)變長(zhǎng)，選項(xiàng)A正確；a、b兩束光分別照射同一雙縫干涉裝置在屏上得到的干涉圖樣中，a光的相鄰亮條紋間距小于b光的相鄰亮條紋間距，根據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ可知a光的波長(zhǎng)小于b光，則a光的頻率大于b光，則可以判斷水對(duì)a光的折射率比b光大，選項(xiàng)B正確；肥皂泡呈現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象造成的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，選項(xiàng)D正確；均勻變化的電場(chǎng)(磁場(chǎng))產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)(電場(chǎng))，選項(xiàng)E錯(cuò)誤．]專題綜合練1．(1)A(2)2.5m/s沿y軸正方向解析(1)玻璃對(duì)紅光的折射率最小，對(duì)紫光的折射率最大，由折射定律和反射定律可知M點(diǎn)為紫色、N點(diǎn)為紅色，P點(diǎn)為紅色，Q點(diǎn)為紫色，故A項(xiàng)正確．(2)由波形圖可知，波長(zhǎng)λ＝1.0m，則波速為v＝eq\f(λ,T)＝2.5m/s由波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向可知，P點(diǎn)的振動(dòng)方向沿y軸正方向．2．(1)BDE(2)①eq\r(2)②424nm解析(1)質(zhì)點(diǎn)不隨波傳播，A錯(cuò)；由波向右傳播可知B點(diǎn)向上振動(dòng)，B對(duì)；B點(diǎn)向上振動(dòng)靠近平衡位置平均速度大，回到平衡位置所用時(shí)間小于八分之一周期，C錯(cuò)；由T＝eq\f(λ,v)可知周期為0.05s，D對(duì)；C點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，所以經(jīng)過(guò)四分之三周期到達(dá)波峰，E對(duì)．(2)①光路圖如圖所示，設(shè)在B點(diǎn)的入射角為i、折射角為γ，在C點(diǎn)的入射角為β，出射角為θ，在△OCP中，OC＝R，OP＝eq\r(2)R；由正弦定理可得：eq\f(R,sinα)＝eq\f(\r(2)R,sinπ－θ)sinθ＝eq\f(\r(2),2)θ＝45°所以∠COP＝θ－α＝15°因?yàn)镺B＝OC＝R，所以γ＝β，又根據(jù)折射定律可得i＝θ＝45°所以∠BOM＝i＝45°由幾何關(guān)系可得：γ＋β＝∠COP＋∠BOM＝60°所以γ＝β＝30°由折射定律可得：n＝eq\f(sini,sinγ)＝eq\r(2)②n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ0,λ)所以λ＝eq\f(λ0,n)≈424nm.3．(1)ABE(2)0.22m解析(1)由乙圖讀出，t＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P的速度向下，則由波形的平移法可知，這列波沿x軸正方向傳播，故A正確；由圖知：λ＝4m，T＝0.2s，則波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4,0.2)m/s＝20m/s，故B正確；簡(jiǎn)諧橫波中質(zhì)點(diǎn)在平衡位置附近振動(dòng)，并不隨著波遷移，故C錯(cuò)誤；圖示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)Q沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，t＝0.1s＝eq\f(1,2)T，質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向，故D錯(cuò)誤；t＝0.35s＝1eq\f(3,4)T，經(jīng)過(guò)0.35s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P到達(dá)波峰，而質(zhì)點(diǎn)Q位于平衡位置與波谷之間，故質(zhì)點(diǎn)Q距平衡位置的距離小于質(zhì)點(diǎn)P距平衡位置的距離，故E正確．(2)如圖所示，設(shè)O點(diǎn)發(fā)出的光經(jīng)過(guò)液面上O′點(diǎn)進(jìn)入人眼．延長(zhǎng)液面直線交AB于C.△O′ED和△O′AC相似，故eq\f(H－h(huán),y－h(huán))＝eq\f(a,a＋x－\f(d,2))其中a為O′D的長(zhǎng)度．解得：a＝eq\f(4,3)(H－h(huán))說(shuō)明：γ＝5