2017年高考物理(考點解讀+命題熱點突破)15振動和波動光學(xué)

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專題15振動和波動光學(xué)

【命題熱點突破一】對振動和波動的考查

例1、［2016?全國卷I】【物理——選修3-4】

（D某同學(xué)漂浮在海面上，雖然水面波正平穩(wěn)地以L8m/s的速率向著海灘傳播，但他并不向海灘靠近.該

同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個波峰到第10個波峰通過身下的時間間隔為15s.下列說法正確的是.

A.水面波是一種機(jī)械波

B.該水面波的頻率為6Hz

C.該水面波的波長為3m

D.水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因為波傳播時能量不會傳遞出去

E.水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因為波傳播時振動的質(zhì)點并不隨波遷移

（1）【答案】ACE【解析】水面波是一種機(jī)械波，故A正確；該同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個波峰到第10個波峰通

過身上的時間間隔為15s,所以周期孩s=js,該水面波的頻率,尸0.6Hz,故B錯誤；該水面波

的波長，=v7=3m,故C正確；水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，只能說是因為波傳播時振動的質(zhì)點并不隨

波遷移，不能說是因為波傳播時能量不會傳遞出去，波的傳播過程也是能量傳遞的過程，故D錯誤，E正

確.

【變式探究】（2015?高考海南卷）一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在1=0時刻的波形如圖所示，質(zhì)點。

的x坐標(biāo)為3nl.已知任意振動質(zhì)點連續(xù)2次經(jīng)過平衡位置的時間間隔為0.4s.下列說法正確的是（）

B.波的頻率為1.25Hz

C.x坐標(biāo)為15m的質(zhì)點在t=0.6s時恰好位于波谷

D.＞坐標(biāo)為22m的質(zhì)點在t=0.2s時恰好位于波峰

E.當(dāng)質(zhì)點尸位于波峰時，x坐標(biāo)為17nl的質(zhì)點恰好位于波谷

解析：任意振動質(zhì)點連續(xù)兩次通過平衡位置的過程所用時間為半個周期，即，7=0.4s,7=0.8s,f=1=

1.25Hz,選項B正確；由題圖知：該波的波長A=4m,波速v=}=5m/s,選項A錯誤；畫出力=0.6s

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3

時的波形圖如圖所示，因15m=34+[4,故x坐標(biāo)為15m的質(zhì)點與x=3m處的質(zhì)點振動情況一樣，即

畫出￡=0.2s時波形圖如圖所示，因22m=5AA,故x=22m處的質(zhì)點與x=2m處的質(zhì)點振動情況

一樣，即在波峰位置，選項D正確；因質(zhì)點。與x=17m處質(zhì)點的平衡位置間距離Ax=14m=3d+（2,

故兩質(zhì)點振動步調(diào)相反，選項E正確.

答案：BDE

【變式探究】

如圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，圖乙為介質(zhì)中x=2m處的質(zhì)點戶以此時刻為計時起點的振動

圖象.下列說法正確的是（）

A.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/s

C.經(jīng)過0.15s,質(zhì)點。沿x軸的正方向傳播了3nl

D.經(jīng)過0.1s,質(zhì)點0的運動方向沿y軸正方向

E.經(jīng)過0.35s,質(zhì)點0距平衡位置的距離小于質(zhì)點產(chǎn)距平衡位置的距離

解析：由甲、乙兩題圖可知，該波沿x軸正方向傳播，A正確：由題圖甲知波長：=4m,由題圖乙知周期7

A4

=0.2s,則波速v=y=—m/S=2Om/s,B正確；質(zhì)點不隨波遷移，只在其平衡位置附近振動，C錯誤；

經(jīng)過0.1S=|r,質(zhì)點々的運動方向沿了軸負(fù)方向，D錯誤；經(jīng)過0.35s=47,質(zhì)點尸到達(dá)波峰，而質(zhì)點

。在波谷與平衡位置之間，故E正確.

答案：ABE

【方法技巧】波動圖象和振動圖象的應(yīng)用技巧

求解波動圖象與振動圖象綜合類問題可采用“一分、一看、二找”的方法：

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(1)分清振動圖象與波動圖象，此問題最簡單，只要看清橫坐標(biāo)即可，橫坐標(biāo)為X則為波動圖象，橫坐標(biāo)為

t則為振動圖象.

(2)看清橫、縱坐標(biāo)的單位，尤其要注意單位前的數(shù)量級.

(3)找準(zhǔn)波動圖象對應(yīng)的時刻.

(4)找準(zhǔn)振動圖象對應(yīng)的質(zhì)點.

【命題熱點突破二】對光的折射與全反射的考查

例2、(2016?四川理綜，5,6分)某同學(xué)通過實驗測定半圓形玻璃磚的折射率〃.如圖甲所示，。是圓心，

助V是法線，AO、80分別表示某次測量時光線在空氣和玻璃磚中的傳播路徑.該同學(xué)測得多組入射角/和折

射角八作出sin/—sinr圖象如圖乙所示，則()

0.30.60.9sin

乙

A.光由4經(jīng)。到氏/?—1.5

B.光由8經(jīng)。至U4n=1.5

C.光由月經(jīng)。到B,〃=0.67

D.光由8經(jīng)。到4,n—0.67

【答案】B【解析】在題圖乙中任取一點，對應(yīng)smAsmi,即折射角大于入射角，可知光由3經(jīng)。到一」,

A、C錯誤.由折射定律和題圖乙可知，＞?二需=*,當(dāng)smr=0.9時，sm『CL6,代入數(shù)據(jù)得3正

SillIA

確，D錯誤.

【變式探究】如圖，一個三棱鏡的截面為等腰直角△4匕為直角.一細(xì)束光線沿此截面所在平面且平

行于比?邊的方向射到46邊上的點，〃、｛間距為，光進(jìn)入棱鏡后直接射到4c邊上，并剛好能發(fā)生全反

射.試求：

(1)該棱鏡材料的折射率〃；

(2)光從邊到/1C邊的傳播時間.(已知真空中的光速為c)

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解析：（1）設(shè)光從4?邊射入時，折射角為。，射到4。邊上N點時，入射角為￡,光路圖如圖所示:

根據(jù)折射定律"sina=sin4定，

光在4c邊上恰好發(fā)生全反射：〃sin￡=1,

根據(jù)幾何關(guān)系。+￡=90°,

聯(lián)立解得：〃=幸.

（2）由圖中幾何關(guān)系可得思刀之間的距離為x=-J

sin。

由（1）中可得：sin。=坐

U

用「表示光在棱鏡內(nèi)的傳播速度，則v=-

n

光從數(shù)邊到我邊的傳播時間為事

v2c

答案:⑴平⑵嚶

【變式探究】

如圖所示，將一等腰直角棱鏡截去棱角，使其平行于底面，可制成“道威棱鏡”，這樣就減小了棱鏡的重

量和雜散的內(nèi)部反射.從M點發(fā)出的一束平行于底邊切的單色光從〃1邊射入，已知玻璃棱鏡的折射率n

=4.求：

（1）光線進(jìn)入棱鏡時的折射角。；

（2）第一次折射后到達(dá)底邊切的光線能否從切邊射出，若能，求折射角；若不能，求從面邊射出的光線

與破邊的夾角.

解析：（1）由幾何關(guān)系知，光線在/C邊射入時的入射角為45°,根據(jù)折射定律有：

sin45°=/?sina

解得：a=30°.

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(2)設(shè)光線在棱鏡中發(fā)生全

反射的臨界角為C,有：

sinC=~

n

解得：￡45°.

如圖所示，由幾何關(guān)系知，第一次折射后到達(dá)底邊切的光線，在CD邊的入射角8=75°>C,光線在切邊

發(fā)生全反射，不能從切邊射出.

、4B

C；45°D

由幾何關(guān)系知，光線到達(dá)出邊處的入射角為30。，小于臨界角C,故光線從砂邊射出.根據(jù)光路的可逆

性可知，射出的光線仍與底邊平行，與砂邊的夾角為45。.

答案：(1)30°(2)不能夾角為45°

【方法技巧】光的折射和全反射題型的分析思路

(1)確定要研究的光線，有時需根據(jù)題意，分析、尋找臨界光線、邊界光線為研究對象.

(2)找入射點，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若光疏一光密：定有反射、折射光線.

②若光密一光疏：如果入射角大于或等于臨界角，一定會發(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.

【命題熱點突破三】對光的波動性的考查

例3、(2016?天津理綜，2,6分)如圖所示是a、6兩光分別經(jīng)過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖

樣，貝M)

_________________

。光的干涉圖樣6光的干涉圖樣

A.在同種均勻介質(zhì)中，a光的傳播速度比。光的大

B.從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時a光臨界角大

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C.照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應(yīng)時，a光的飽和電流大

1）.若兩光均由氫原子能級躍遷產(chǎn)生，產(chǎn)生a光的能級能量差大

【答案】D【解析】由干涉條紋間距Ax=^-Z可知，％<人，19立同種均勻介質(zhì)，對頻率大的波折射率更

大即哈珀，光在介質(zhì)中的傳播速度v=;,故"Gb,A錯誤.發(fā)生全反射的臨界角滿足smC=：,故Ca<C},

B錯誤.飽和電流只與入射光強(qiáng)度有關(guān)，與頻率無關(guān)，C錯誤.光子能量區(qū)=加，因此&>&,D正確.

【變式探究】如圖所示，兩束單色光a、6從水下射向/點后，光線經(jīng)折射合成一束光c,則下列說法中正

確的是（）

A.用同一雙縫干涉實驗裝置分別以a、6光做實驗，a光的干涉條紋間距大于。光的干涉條紋間距

B.用a、6光分別做單縫衍射實驗時，它們的衍射條紋寬度都是均勻的

C.在水中a光的速度比。光的速度小

D.a光在水中的臨界角大于6光在水中的臨界角

E.a光的頻率小于b光的頻率

解析：由題圖可判斷a光的折射率小、頻率小、波長長，因此同一裝置下的干涉條紋間距大，故A、E正確.衍

射條紋都是不均勻的，故B錯誤.由知，a光在水中的傳播速度大，故C錯誤.由sinC=4口，a光

nn

在水中的臨界角大，故D正確.

答案:ABE

【變式探究】

以下說法中正確的是（）

A.對于同一障礙物，波長越長的光越容易繞過去

B.白光通過三棱鏡在屏上出現(xiàn)彩色條紋是光的一種干涉現(xiàn)象

C.紅光由空氣進(jìn)入水中，波長變長、顏色不變

D.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干涉

E.不管光源與觀察者是否存在相對運動，觀察者觀察到的光速是不變的

解析：對于同一障礙物，它的尺寸d不變，波長兒越長的光越容易滿足四人會產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，

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越容易繞過障礙物，所以A項正確.白光通過三棱鏡出現(xiàn)彩色條紋是光的色散現(xiàn)象，B項錯誤.波的頻率由

波源決定，波速由介質(zhì)決定，所以紅光從空氣進(jìn)入水中，頻率/"不變，波速r變小，由r=4/"得，波長4

變小，所以C項錯誤.檢查平面的平整度是利用了光的干涉，所以D項正確.由光速不變原理知，E項正確.

答案:ADE

【命題熱點突破四】光學(xué)實驗

例4、［2015?北京?21（1）】10.”測定玻璃的折射率”的實驗中，在白紙上放好玻璃磚，ad和匕力,分別

是玻璃磚與空氣的兩個界面，如圖1所示，在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針片和鳥，用“+”表示大頭針的

位置，然后在另一側(cè)透過玻璃磚觀察，并依次插上大頭針鳥和舄，在插居和舄時，應(yīng)使（選

A、鳥只擋?。鄣南馚、巴只擋住鳥的像C、.△同時擋住《、g的像

10.【答案】C

【解析】在“測定玻璃石專的折射率”實將中，由折射的光路可知插針時應(yīng)使與同時擋住耳、A的像，鳥同

時擋住々、A、月的像，故選項C正確。

【變式探究】（1）幾位同學(xué)做“用插針法測定玻璃折射率”實驗，圖示直線aa'、bb'表示在白紙上畫出

的玻璃磚的兩個界面.幾位同學(xué)進(jìn)行了如下操作：

A.甲同學(xué)選定的玻璃磚兩個光學(xué)面a"與bb'不平行，其他操作正確

B.乙同學(xué)在白紙上正確畫出平行玻璃磚的兩個界面aa'和66'后，將玻璃磚向aa'方向平移了少許，其

他操作正確

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C.丙同學(xué)在白紙上畫aa'、bb'兩界面時，其間距比平行玻璃磚兩光學(xué)面的間距稍微大些，其他操作正確

上述幾位同學(xué)的操作，對玻璃折射率的測定結(jié)果沒有影響的是(填寫選項前的字母).

(2)在用插針法測玻璃磚折射率的實驗中，已確定好入射方向4。插了兩枚大頭針V和月，如圖所示(①②

③是三條直線).在以后的操作說法中你認(rèn)為正確的是________.

A.在6。'側(cè)調(diào)整觀察視線，另兩枚大頭針月和月可能插在③線上

B.保持。點不動，減小入射角，在66側(cè)調(diào)整觀察視線，另兩枚大頭針A和K可能插在①線上

C.保持。點不動，增大入射角，在附側(cè)調(diào)整觀察視線，看不清A和R的像，這可能是光在W/側(cè)面發(fā)

生全反射

解析：(1)甲同學(xué)選定的玻璃轉(zhuǎn)兩個光學(xué)面會和成‘不平行，不會影響入射角和折射角的確定；乙同學(xué)將玻

瑞移向的方向平移了少許，直線胸、防之間的距離仍然等于玻璃移的厚度，入射角和折射角的大小不變；

丙同學(xué)在白紙上畫冊和姐間距比平行玻璃轉(zhuǎn)兩光學(xué)面的間距稍微大些，使畫出的入射點向左移，出射點向

右移，所畫的折射角比實際值大，算得的折射率將偏小.

w

0D②Q

(2)由折射定律得知，光線通過平行玻璃轉(zhuǎn)后向一側(cè)發(fā)生側(cè)移，由于光線在上表面折射時，折射角小于入射

角，則出射光線向②一側(cè)偏移，如圖，故另兩枚大頭針8和月不可能插在③線上.故A錯誤.若保持。點

不動，瀛小入射角，折射角也減小，另外兩枚大頭針尸，和月可能插在①線上.故B正確.若保持。點不動,

增大入射角，在成'側(cè)調(diào)整觀察視線，看不清汽和總的像，反射光增強(qiáng)，折射光線減弱，根據(jù)光路可逆性原

理得知，光線不可能在反界面發(fā)生全反射.故C錯誤.

答案：(1)AB(2)B

【失分防范】

(1)測光的波長實驗的失分點：

①實驗裝置各部分的順序不明；

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②測量的干涉條紋的條數(shù)錯誤.

(2)測玻璃的折射率的失分點：

①不能正確確定折射光線和折射角；

②不能利用幾何知識正確表示入射角與折射角的正弦值.

可以從以下幾點防范：

(1)對測光的波長實驗

①明確各部分裝置的安裝順序：光源一濾光片一單縫一雙縫一遮光筒一光屏一測量頭；

②開始時，分劃線在第1條亮紋的中心，后在第N條亮紋的中心，則移過的亮紋條數(shù)為A-1.

(2)對測玻璃的折射率實驗

①先確定界面、光的入射點、出射點，然后確定第一次的折射光線和折射角；

②準(zhǔn)確畫出光路圖和輔助線，然后利用數(shù)學(xué)知識計算折射率.

【高考真題】

1.[2016?北京卷】如圖1-所示，彈簧振子在M、N之間做簡諧運動.以平衡位置。為原點，建立公軸.向

右為x軸正方向.若振子位于N點時開始計時，則其振動圖像為()

猴砸砸owl~~I、

/〃〃〃〃〃〃/"〃〃〃〃)〃//〃〃〃〃/方〃〃/〃〃>

MON%

【答案】A【解析】彈簧振子的初始位置N點位于x軸的正向位移處.選項A正確，選項B、C、D不正

確.

2.[2016-全國卷I】【物理——選修3-4]

(1)某同學(xué)漂浮在海面上，雖然水面波正平穩(wěn)地以1.8m/s的速率向著海灘傳播，但他并不向海灘靠近.該

同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個波峰到第10個波峰通過身下的時間間隔為15s.下列說法正確的是.

A.水面波是一種機(jī)械波

B.該水面波的頻率為6Hz

C.該水面波的波長為3m

D.水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因為波傳播時能量不會傳遞出去

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E.水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因為波傳播時振動的質(zhì)點并不隨波遷移

(1)【答案】ACE【解析】水面波是一種機(jī)械波，故A正確；該同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個波峰到第10個波峰通

t155

過身上的時間間隔為15s,所以周期？=-=于s=￡s,該水面波的頻率f=0.6Hz,故B錯誤；該水面

n93

波的波長4=〃=3m,故C正確；水面波沒有將該同.學(xué)推向岸邊，只能說是因為波傳播時振動的質(zhì)點并不

隨波遷移，不能說是因為波傳播時能量不會傳遞出去，波的傳播過程也是能量傳遞的過程，故D錯誤，E正

確.

3.【2016?全國卷H】【物理——選修3-4】

(2)一列簡諧橫波在介質(zhì)中沿x軸正向傳播，波長不小于10cm.。和4是介質(zhì)中平衡位置分別位于x=0和x

=5cm處的兩個質(zhì)點.￡=0時開始觀測，此時質(zhì)點。的位移為y=4cm_,質(zhì)點/處于波峰位置；/時，

質(zhì)點。第一次回到平衡位置，r=ls時，質(zhì)點4第一次回到平衡位置.求：

(i)簡諧波的周期、波速和波長；

(ii)質(zhì)點。的位移隨時間變化的關(guān)系式.

【答案】(i)4s7.5cm/s30cm

【解析】⑴設(shè)振動周瞰工由于質(zhì)點4在0到1s內(nèi)由最大位移處第一次回到平衡位置，經(jīng)歷的是M周期，

由此可知

7=4s①

由于質(zhì)點。與4的距離5m小于半個波長，且波沿x軸正向傳播，。在s時回到平衡位置，而在:

=3時回到平衡位置，時間相差?5.兩質(zhì)點平衡位置的距離除以傳播時間，可得浪的速度

T=7.5cms②

利用波長、波速和周期的關(guān)系得，簡諧波的波長

/.=30cm③

(ii)設(shè)質(zhì)點。的位移隨時間變化的關(guān)系為

,2nt\

尸/cos|——F0。）④

將①式及題給條件代入上式得

4=Jcos仇

⑤

0=/1COS（丁+00

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解得0o=/~,A=8cm⑥

質(zhì)點。的位移隨時間變化的關(guān)系式為

/ntnA,

y=0.08cos（下~+句（國際單位制）

或y=0.08si（nv.Rt+—51吟J（國際單位制）.

4.[2016?全國卷HI】【物理——選修3-4]

（1）由波源S形成的簡諧橫波在均勻介質(zhì)中向左、右傳播.波源振動的頻率為20Hz,波速為16m/s.己知

介質(zhì)中只。兩質(zhì)點位于波源S的兩側(cè)，且A。和S的平衡位置在一條直線上，P、0的平衡位置到S的平

衡位置之間的距離分別為15.8m、14.6m.P、0開始振動后，下列判斷正確的是.

A.P、0兩質(zhì)點運動的方向始終相同

B.P、0兩質(zhì)點運動的方向始終相反

C.當(dāng)S恰好通過平衡位置時，P、0兩點也正好通過平衡位置

D.當(dāng)S恰好通過平衡位置向上運動時，，在波峰

E.當(dāng)S恰好通過平衡位置向下運動時，0在波峰

【答案】BDE【解析】波長4=〃=：=0.8m,S0=14.601=18：4，當(dāng)S處于平衡位置向上振動時，Q

應(yīng)處于波谷；5P=15.8m=19^A,當(dāng)S處于平衡位置向上振動時，P應(yīng)處于波峰；可見尸、0兩質(zhì)點運動的

方向應(yīng)始終相反，A、C錯誤，B、D、E正確.

5.12016?北京卷】下列說法正確的是（）

A.電磁波在真空中以光速c傳播

B.在空氣中傳播的聲波是橫波

C.聲波只能在空氣中傳播

D.光需要介質(zhì)才能傳播

【答案】A【解析】光波屬于電磁波,光波在真空中的速度也就是電磁波在真空中的速度,選項A正確.空

氣中的聲波是振源的振動造成空氣密度的變化而產(chǎn)生的，它存在密部和疏部，屬于縱波，選項B不正確.聲

波不僅僅能在空氣中傳播，在固體、流體中都可以傳播，選項C不正確.光波屬于電磁波，電磁波是通過

電磁場的交替變化傳遞的，不需要介質(zhì)，選項D不正確.

6.【2016?天津卷】在均勻介質(zhì)中坐標(biāo)原點。處有一波源做簡諧運動，其表達(dá)式為y=5sin（]?力，它在介

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質(zhì)中形成的簡諧橫波沿X軸正方向傳播，某時刻波剛好傳播到X=12m處，波形圖像如圖1-所示，則（）

A.此后再經(jīng)6s該波傳播到x=24m處

B."點在此后第3s末的振動方向沿y軸正方向

C.波源開始振動時的運動方向沿y軸負(fù)方向

D.此后M點第一次到達(dá)尸一3m處所需時間是2s

【答案】AB【解析】根據(jù)波源做簡諧運動的表達(dá)式可知，周期為4s,從波的圖像可以看出波長為Sm,

根據(jù)波速公式可以得出，波速為2ms,再經(jīng)過6s,波向前傳播了12m,故振動的形式傳到x=24m處，A

正確；”點在此時振動的方向沿J軸負(fù)方向，則第3s末，即經(jīng)過了;周期，該點的振動方向沿］軸正方向,

B正確；波傳播到x=12m時的起振方向為y軸正方向，波源的起振方向與每個點的起振方向一致，C錯誤;

該時刻M點向J,軸負(fù)方向振動，設(shè)經(jīng)時間口運動到平衡位置，由3=5si號:，得產(chǎn)薪$,故“點第一次

到達(dá)產(chǎn)-3m處所需時間為空s,D錯誤.

7.【2016?四川卷】簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，P、。是傳播方向上相距10m的兩質(zhì)點，波先傳

到巴當(dāng)波傳到。時開始計時，P、。兩質(zhì)點的振動圖像如圖1-所示.貝M）

A.質(zhì)點0開始振動的方向沿y軸正方向

B.該波從。傳到0的時間可能為7s

C.該波的傳播速度可能為2m/s

D.該波的波長可能為6m

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【答案】AD【解析】讀圖可知，質(zhì)點尸的振動圖像為虛線，質(zhì)點0的振動圖像為實線.從0時刻開始，

質(zhì)點0的起振方向沿y軸正方向，A選項正確.由題可知，簡諧橫波的傳播方向從。到0,由圖可知，周期

7=6s,質(zhì)點0的振動圖像向左平移4s后與一點的振動圖像重合，意味著。比一的振動滯后了4s,即產(chǎn)

傳到0的時間At可能為4s,同時由周期性可知，從尸傳到0的時間△匕為(4+〃7)$,〃=0,1,2,…，

即△t=4s,10s,16s,…，所以B選項錯誤.由「=若，考慮到簡諧波的周期性，當(dāng)△t=4s,10s,

16s,…時，速度y可能為2.5m/s,1m/s,0.625m/s,?-?,C選項錯誤.同理，考慮周期性，由y—vT

可得，波長可能為15m,6m,3.75m,…，D選項正確.

[2015?江蘇?12B(2)[2.用ZXIO'Hz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)石中的波長時膽汁中的倍。用超聲波檢查膽結(jié)石是因為超聲波的波長短，

遇到結(jié)石時(選填“容易”或者“不容易”)發(fā)生衍射。

2.【答案】1.5不容易

.v4%

Z=--^=—=1-5

【解析】根據(jù)了，在傳播過程中，頻率保持不變，所以2治；根據(jù)波長越長越容易發(fā)生衍射,

所以用超聲波遇到結(jié)石時，不容易發(fā)生衍射。

【考點】波的衍射

[2015?上海?1713.質(zhì)點運動的位移x與時間￡的關(guān)系如圖所示，其中做機(jī)械振動的是

【解析】機(jī)械振動是指物體在某一平衡位置附近做來回往復(fù)運動，質(zhì)點運動的位移x與時間t的關(guān)系如圖

所示中，故A、B、C正確，D錯誤。

【考點，定位】機(jī)械運動

[2015?天津?3】4.圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，a、6兩質(zhì)點的橫坐標(biāo)分別為4=2〃z和

xh=6m,圖乙為質(zhì)點b從該時刻開始計時的振動周象，下列說法正確的是

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A.該波沿+x方向傳播，波速為lm/s

B.質(zhì)點a經(jīng)過4s振動的路程為4m

C.此時刻質(zhì)點a的速度沿+y方向

D.質(zhì)點a在戶2s時速度為零

4.【答案】D

【解析】根據(jù)b點在該時刻向上運動可以確定波沿-x傳播，A錯。由乙圖可知周期為8秒，4秒內(nèi)a質(zhì)點振

動的路程為Im,B錯。波沿-x傳播可以判定a沿-y方向運動，C錯。經(jīng)過2秒質(zhì)點振動四分之一周期，a

質(zhì)點剛好運動到最大位移處速度為零，D正確。

【2015?上海?2】5.如圖，尸為橋墩，4為靠近橋墩浮出水面的葉片，波源S連續(xù)振動，形成水波，此時

葉片4靜止不動。為使水波能帶動葉片振動，可用的方法是

離P

A.提高波源頻率B.降低波源頻率

C.增加波源距橋墩的距離D.減小波源距橋墩的距離

5.【答案】B

【解析】葉片A之所以不動，是因為水波不能繞過橋墩傳過來，也就是說水波衍射不太明顯，而發(fā)生明顯

衍射的條件是，障礙物的尺寸也波長小或差不多，所以要讓葉片A動起來方法只能是減小橋墩的民族尺寸

或熠大水波的波長，水波的速度一定，減小頻率會增長波長，熠大頻率會減小波長，故A錯誤，B正確；

改變波源與橋墩的距離不會讓衍射現(xiàn)象更明顯，所以C、D錯誤。

【考點定位】波的衍射

【2015?山東?38(1)】6.如圖，輕彈簧上端固定，下端連接一小物塊，物塊沿豎直方向做簡諧運動。以

豎直向上為正方向，物塊簡諧運動的表達(dá)式為片0.lsin(2.5nt)m。t=0時刻，一小球從距物塊//高處自由

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落下；Z=0.6s時，小球恰好與物塊處于同一高度。取重力加速度的大小為^=10m/s2.以下判斷正確的是

(雙選，填正確答案標(biāo)號)

O-r-

h

?

a.A=l.7mb.簡諧運動的周期是0.8s

c.0.6s內(nèi)物塊運動的路程是0.2md.片0.4s時，物塊與小球運動方向相反

6.【答案】ab

，II1、

【解析】t=0.6s時，物塊的位移為｝-O.lsin(2.5JixO.6)m=-0.1m5則對小球],解得h=1.7m,選

2727r

T=——=----s=0.8s

項a正確；簡諧運動的周期是?2.5),選項b正確；0.6$內(nèi)物塊運動的路程是3A=0.3m,

T

選項c錯誤；t=0.4s=2,此時物塊在平衡位置向下振動，則此時物塊與小球運動方向相同，選項d錯誤；

故選ab.

【考點定位】簡諧振動；自由落體運動.

【2015?上海?1517.一簡諧橫波沿水平繩向右傳播，波速為%周期為7,振幅為兒繩上兩質(zhì)點區(qū)N

A

的平衡位置相距四分之三波長，N位于M右方。設(shè)向上為正，在k0時刻M位移為+々，且向上運動；經(jīng)時

2

A

間tM位移仍為+—，但向下運動，則

2

A.在t時刻，4恰好在波谷位置

B.在力時刻，/V位移為負(fù)，速度向上

C.在大時刻，/V位移為負(fù)，速度向下

A

D.在2f時刻，”位移為-一，速度向下

2

7.【答案】C

【解析】因為波向右傳播，當(dāng)t/2時M在波峰位置時，N點在平衡位置且向下振動，當(dāng)M點由波峰向平衡位

置運動過程中，N點就由平衡位置向波谷運動，所以經(jīng)過時間t,M點的位置是+A/2時，N點在平衡位置下

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方，向下運動，還沒有到達(dá)波谷，故A、B錯誤，C正確；M點經(jīng)過t/2時間從+A/2運動到波峰，所以從+A/2

運動到平衡位置的時間小于t/2,所以，M點從平衡位置向下運動，到返回平衡位位置向上運動過程中，N

點就從波谷向波峰運動，經(jīng)過2t后，M點在平衡位置的下方，所以N點速度方向向上，所以D錯誤。

【考點定位】波的傳播

42015?北京?1518.周期為2.0s的簡諧橫波沿x軸傳播，該波在某時刻的圖像如圖所示，此時質(zhì)點P

A.沿x軸正方向傳播，波速k20m/sB.沿x軸正方向傳播，波速片10m/s

C.沿x軸負(fù)方向傳播，波速片20m/sD.沿x軸負(fù)方向傳播，波速片10m/s

8.【答案】B

【解析】橫波的振動方向與傳播方向垂直，已知P點的振動方向向下，由同側(cè)法可知傳播方向右，而讀圖

2，八,

V=-=10w5

潺波長2=20m,7=2s,則波速T,故選項B正確。

【考點定位】橫波的性質(zhì)、機(jī)械振動與機(jī)械波的關(guān)系。

[2015?福建?1619.簡諧橫波在同一均勻介質(zhì)中沿x軸正方向傳播，波速為%若某時刻在波的傳播方

向上，位于平衡位置的兩質(zhì)點a、6相距為s,a、8之間只存在一個波谷，則從該時刻起，下列四副波形中

質(zhì)點a最早到達(dá)波谷的是（）

9.【答案】D

【解析】由圖A知，波長丸=2s,周期v,由圖知質(zhì)點a向上振動，經(jīng)3T/4第一次到達(dá)波谷，用時

33sT--

42v,B圖對應(yīng)波長2=s,周期v,由圖知質(zhì)點a向下振動，經(jīng)T/4第一次到達(dá)波谷，用

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時一44v,C圖對應(yīng)波長X=s,周期v,由圖知質(zhì)點a向上振動，經(jīng)3T/4第一次到達(dá)波谷,

G=』T=至2=—

用時.44v,D圖對應(yīng)波長5,由圖知質(zhì)點a向下振動，經(jīng)T/4第一次到達(dá)波谷，用時

【考點】機(jī)械波

【2015?四川?2】10.平靜湖面?zhèn)鞑ブ涣兴娌ǎM波），在波的傳播方向上有相距3m的甲、乙兩小木

塊隨波上下運動，測得兩個小木塊每分鐘都上下30次，甲在波谷時，乙在波峰，且兩木塊之間有一個波峰。

這列水面波

A.頻率是30HzB.波長是3mC.波速是lm/sD.周期是0.1s

10.【答案】C

【解析】木塊的上下運動反映了所在位置水面質(zhì)點的振動情況，即波傳播方向上的質(zhì)點每分鐘完成30次全

60

振動，因此其周期為：T=30s=2s,故選項D錯誤；頻率為：f=^=0.5Hz,故選項A錯誤；又因為甲在

32s

波谷時，乙在波峰，目兩木塊之間有一個波峰，所以SAB=M",解得波長為：，=亍=2m,故選項B錯

誤；根據(jù)波長、波速、周期間關(guān)系可知，這列水面波的波速為：v=7='ms=lms,故選項C正確。

【考點定位】對機(jī)械波、機(jī)械振動特點和規(guī)律的理解與應(yīng)用。

【2015?海南?16（1）］11.一列沿x軸正方向傳播的簡譜橫波在40時刻的波形如圖所示，質(zhì)點尸的x

坐標(biāo)為3m.。已知任意振動質(zhì)點連續(xù)2次經(jīng)過平衡位置的時間間隔為0.4s。下列說法正確的是（填正確答

案標(biāo)號。選對1個得2分，選對2個得3分，選3個得4分；每選錯1個扣2分，最低得分為0分）。

yfcm

5

P

波速為4m/s

波的頻率為1.25Hz

x坐標(biāo)為15m的質(zhì)點在片0.2s時恰好位于波谷

x的坐標(biāo)為22m的質(zhì)點在t=0,2s時恰好位于波峰

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E.當(dāng)質(zhì)點尸位于波峰時，x坐標(biāo)為17m的質(zhì)點恰好位于波谷

11.【答案】BDE

-T=0.4s

【解析】任意振動質(zhì)點連續(xù)2次經(jīng)過平衡位置的時間間隔為0.4s,則2,解得T=0.8s

A4...1

v=—=----=5wsj=—

從圖像中可知尤=4根，所以根據(jù)公式108,故A錯誤；根據(jù)公式T可得波的頻率為

1.25Hz,B正確；x坐標(biāo)為15m的質(zhì)點和x坐標(biāo)為3m的質(zhì)點相隔12m,為波長的整數(shù)倍，即兩質(zhì)點為同相

點，而x坐標(biāo)為3m的質(zhì)點經(jīng)過t=0.2s即四分之一周期振動到平衡位置，所以x坐標(biāo)為15m的質(zhì)點在t=0.2s

時振動到平衡位置，C錯誤；x的坐標(biāo)為22m的質(zhì)點和x的坐標(biāo)為2m的質(zhì)點為同相點，x的坐標(biāo)為2m的

質(zhì)點經(jīng)過t=0.2s即四分之一周期恰好位于波峰，故x的坐標(biāo)為22m的質(zhì)點在t=0.2s時恰好位于波峰，D正

確；當(dāng)質(zhì)點P位于波峰時，經(jīng)過了半個周期，而x坐標(biāo)為17m的質(zhì)點和x坐標(biāo)為1m的質(zhì)點為同相點，經(jīng)

過半個周期x坐標(biāo)為1m的質(zhì)點恰好位于波谷，E正確。

【考點定位】橫波圖像，波.長，波速以及頻率的關(guān)系

[2015?重慶?11(2)】12.題11圖2為一列沿x軸正方向傳播的簡諧機(jī)械橫波某時刻的波形圖，質(zhì)點P

的振動周期為0.4s.求該波的波速并判斷P點此時的振動方向。

題“圖2

12.【答案】v=2.5m/siP點沿y軸正向振動

【解析】由波形圖可知4=

A

v=~=2.5m/s

距T

波沿x軸正方向，由同側(cè)法可知P點沿y軸正向振動。

【考點定位】橫波的性質(zhì)、機(jī)械振動與機(jī)械波的關(guān)系。

【2015?全國新課標(biāo)I?34(1)]13.在雙縫干涉實驗中，分布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可與綠光的干涉條紋間距Ax?相比巧(填或“=”)。

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若實驗中紅光的波長為630〃加，雙縫到屏幕的距離為1加，測得第一條到第6條亮條紋中心間的距離為

1().5mm,則雙縫之間的距離為。

13.【答案】＞0.3

Ax*

【解析】雙縫干涉條紋間距-d,紅光波長長，所以紅光的雙縫干涉條紋間距校大，即。條

:LA

Ax10.-_2.1ww=2.1xl0~wAx

紋間距根據(jù)數(shù)據(jù)可得5，根據(jù)d可得

LA_Iwx630xlCT"

=3xl0_4w=0.3mm

Ax2.1xl0":w

【考點定位】雙縫干涉實驗

【名師點睛】雙縫干涉實驗的條紋間距公式熟記，對于從紅光到紫光的波長頻率折射率全反射臨界角等等

要認(rèn)清變化趨勢。

【2015?全國新課標(biāo)H-34(2)]14.平衡位置位于原點。的波源發(fā)出簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿水平x軸

傳播，P、0為x軸上的兩個點(均位于x軸正向)，一與0的距離為35cm,此距離介于一倍波長與二倍波長

之間，已知波源自t=0時由平衡位置開始向上振動，周期TMs,振幅/=5cm。當(dāng)波傳到尸點時，波源恰好

處于波峰位置；此后再經(jīng)過5s,平衡位置在。處的質(zhì)點第一次處于波峰位置，求：

(i)只0之間的距離；

(ii)從Q0開始到平衡位置在0處的質(zhì)點第一次處于波峰位置時，波源在振動過程中通過路程。

14.【答案】(1)133cm；(2)125cm

OP=-X

【解析】(1)由題意，0、P兩點的距離與波長滿足：4

A

V=

波速與波長的關(guān)系為:T

0

vt=PQ-\—

在t=5s時間間隔內(nèi)波傳播的路程為vt,由題意有：4

綜上解得：PQ=133cm

(2)Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置時，波源運動時間為：

t.=t+-T

14

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*]一4J八'JL

波源由平衡位置開始運動，每經(jīng)過4,波源運動的路程為A,由題意可知：4

故ti時間內(nèi)，波源運動的路程為s=25A=125cm

【考點定位】波的傳播

[2015?全國新課標(biāo)I?34(2)]15.甲乙兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿X軸正向和負(fù)向傳播，波速均

為25cm/s,兩列波在，=0時的波形曲線如圖所示。求

(i)f=O時，介質(zhì)中偏離平衡位置位移為16cm的所有質(zhì)點的x坐標(biāo)；

(ii)從f=0開始，介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為一16c根的質(zhì)點的時間。

15.【答案】(i)x]=(50+300n)cmn=±1,±2,±3....(ii)0.1s

【解析】(D根據(jù)兩列波的振幅都為8cw,偏離平衡位置位移為16c物的的質(zhì)點即為兩劑波的波峰相遇。

設(shè)質(zhì)點x坐標(biāo)為x

根據(jù)波形圖可知，甲乙的波長分別為2=60加，%=50cm

則甲乙兩列'波的波峰坐標(biāo)分別為

西=50+左x50(ki=±L±2,±3-??…)

再=50+x60(k:=±L±2S±3'...)

綜上，所有波峰和波峰相遇的質(zhì)點坐標(biāo)為

整理可得再=(5。+300吸^八=±[±2：±3……

(ii)偏離平衡位置位移為一16cm是兩列波的波谷相遇的點，

Ax=(50+辦土！60)-(50+組里x50)4s4

「=0時，波谷之差22〃=±1,±2,±3……

整理可得?=5n②)+5

波谷之間最小的距離為?'=5cm

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兩列波相向傳播，相對速度為2y=50cm/s

Ax1八?

t=---=0.Is

所以出現(xiàn)偏離平衡位置位移為-16c加的最短時間2v

.【考點定位】機(jī)械振動機(jī)械波

[2015?天津?9(2)]16.某同學(xué)利用單擺測量重力加速度

①為了使測量誤差盡量小，下列說法正確的是

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的細(xì)線

C.實驗時須使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動

D.擺長一定的情況下，擺的振幅盡量大

②如圖所示，在物理支架的豎直立柱上固定有擺長約為1m的單擺，實驗時，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，測出單擺的周期工；然后保持懸點位置不變，設(shè)法將擺長縮短一些，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，并測出單擺周期與；最后用鋼板刻度尺量出豎直立柱上兩標(biāo)記點之間的

距離用上述測量結(jié)果，寫出重力加速度的表達(dá)式g=

1

。一一

16.【答，案】①BC；②f——

邛-#7

【解析】①為了減小空氣阻力的誤差選用密度大，體積小的小球，A錯。如果振幅過大(大于10"小球的運

動不在是簡諧運動，所以誤差較大，D錯誤。要求小球在運動過程中擺長不變，且是單擺，而不能是圓錐擺

故選BC。

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R,24”2心4/AL

42=472,"=4乃2」g=———二

②g同理得g兩式相減可得（一心

考點：用單擺測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?/p>

【2015?北京?21（2）］17.用單擺測定重力加速度的實驗裝置如圖2所示。

①組裝單擺時，應(yīng)在下列器材中選用（選填選項前的字母）

A.長度為1m左右的細(xì)線B.長度為30cm左右的細(xì)線

C.直徑為1.8cm的塑料球D.直徑為L8cm的鐵球

②測出懸點。到小球球心的距離（擺長）上及單擺完成n次全振動所用的時間t,則重力加速度爐（用

L、n、Z■表示）

③下表是某同學(xué)記錄的3組實驗數(shù)據(jù)，并做了部分計算處理。

3

組次12

擺長Lcm80.0090.00100.00

50次全振動所用的時間rs90.095.5100.5

振動周期Fs1.801.91

重力加速度g（m?/）9.749.73

請計算出第3組實驗中的及s,斤m/s2

④用多組實驗數(shù)據(jù)做出"一心圖像，也可以求出重力加速度g,已知三位同學(xué)做出的〃一心圖線的示意圖

如圖3中的a、Ac所示，其中a和6平行，。和。都過原點，圖線6對應(yīng)的g值最接近當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊?/p>

值。則相對于圖線6,下列分析正確的是（選填選項前的字母）。

A.出現(xiàn)圖線a的原因可能是誤將懸點到小球下端的距離記為擺長L

B.出現(xiàn)圖線c的原因可能是誤將49次全振動記為50次

C.圖線c對應(yīng)的g值小于圖線6對應(yīng)的g值

⑤