高考物理 专题练习题专题十三 机械振动 机械波 光学选修34.docx
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高考物理专题练习题专题十三机械振动机械波光学选修34
专题十三 机械振动 机械波 光学（选修3—4）
高考命题规律
2019年高考必备
2014年
2015年
2016年
2017年
2018年
Ⅰ卷
Ⅱ卷
Ⅰ卷
Ⅱ卷
Ⅰ卷
Ⅱ卷
Ⅲ卷
Ⅰ卷
Ⅱ卷
Ⅲ卷
Ⅰ卷
Ⅱ卷
Ⅲ卷
考点一
机械振动 机械波
34
（1）
34
（1）
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（2）
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（2）
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（1）
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（2）
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（1）
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（1）
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（1）
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（2）
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（1）
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（1）
考点二
光学
34
（2）
34
（1）
34
（2）
34
（1）
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（2）
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（2）
34
（2）
34
（2）
34
（1）
34
（2）
34
（2）
考点三
实验:
1.探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度
2.测定玻璃的折射率
3.用双缝干涉测光的波长
34
（2）
34
（1）
34
（1）
考点一 机械振动 机械波
命题角度1机械振动 机械波
高考真题体验·对方向
1.〔2018全国Ⅰ·34
（2）〕一列简谐横波在t=s时的波形图如图（a）所示,P、Q是介质中的两个质点.图（b）是质点Q的振动图象.求
（ⅰ）波速及波的传播方向;
（ⅱ）质点Q的平衡位置的x坐标.
答案:
（ⅰ）0.18m/s x轴负方向 （ⅱ）（9cm,0）
解析:
（ⅰ）由图（a）可知,波长λ=2×18cm=0.36m,由图（b）可知,周期T=2s,所以v==0.18m/s,由图（b）在t=s的下一刻向上运动;结合图（a）由同侧法可知,传播方向沿x轴负方向;
（ⅱ）由图（a）可知O处纵坐标为-,OP时间间隔为T=T,又PQ时间间隔为s=T,所以OQ的时间间隔为T,OQ的水平间距d=v·T=9cm,所以Q的平衡位置的坐标为x=9cm.
2.〔2018全国Ⅲ·34
（1）〕一列简谐横波沿x轴正方向传播,在t=0和t=0.20s时的波形分别如图中实线和虚线所示.已知该波的周期T>0.20s.下列说法正确的是 （填正确答案:
标号）.
A.波速为0.40m/s
B.波长为0.08m
C.x=0.08m的质点在t=0.70s时位于波谷
D.x=0.08m的质点在t=0.12s时位于波谷
E.若此波传入另一介质中其波速变为0.80m/s,则它在该介质中的波长为0.32m
答案:
ACE
解析:
根据题意,从图中可以看出该波波长等于0.16m,由于周期T>0.20s,因此在0.20s时间内波向x轴正方向传播只能是0.5λ,所以周期为0.40s,波速为v==0.40m/s,A对、B错;0.7s=1.75T,0.12s=0.3T,t=0时刻位于0.08m处的质点向上振动,0.70s后处于波谷位置,0.12s后介于平衡位置和波峰之间,C对、D错;波传播到另一介质中后周期不变,波长变为λ'=v'T=0.32m,E选项正确.
3.〔2018全国Ⅱ·34
（1）〕声波在空气中的传播速度为340m/s,在钢铁中的传播速度为4900m/s.一平直桥由钢铁制成,某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音,分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.00s,桥的长度为 m,若该声波在空气中的波长为λ,则它在钢铁中的波长为λ的 倍.
答案:
365
解析:
设桥长为L,声音在空气或钢铁中匀速传播,根据题意,有=1.00s,得L≈365m.声音在钢铁、空气中传播时的周期不变,则波长之比为.
4.〔2017全国Ⅲ·34
（1）〕如图,一列简谐横波沿x轴正方向传播,实线为t=0时的波形图,虚线为t=0.5s时的波形图.已知该简谐波的周期大于0.5s.关于该简谐波,下列说法正确的是 （填正确答案:
标号）.
A.波长为2m
B.波速为6m/s
C.频率为1.5Hz
D.t=1s时,x=1m处的质点处于波峰
E.t=2s时,x=2m处的质点经过平衡位置
答案:
BCE
解析:
由波的图象可以看出,波长为λ=4m,A错,由题意知n+T=0.5s,且T>0.5s,故式中n=0,即T=0.5s,T=s,频率为1.5Hz,波速为v==6m/s,B、C正确;根据波传播方向与振动方向的关系知,t=1s=T,x=1m处的质点振动到波谷位置,D错;同理t=2s=3T,x=2m处的质点从平衡位置向上运动,故E正确.
5.〔2016全国Ⅱ·34
（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
（1）简谐波的周期、波速和波长;
（2）质点O的位移随时间变化的关系式.
答案:
（1）4s 7.5cm/s 30cm
（2）y=0.08cos或y=0.08sin
解析:
（1）设振动周期为T.由于质点A在0到1s内由最大位移处第一次回到平衡位置,经历的是个周期,由此可知T=4s①
由于质点O与A的距离5cm小于半个波长,且波沿x轴正向传播,O在t=s时回到平衡位置,而A在t=1s时回到平衡位置,时间相差s.两质点平衡位置的距离除以传播时间,可得波的速度
v=7.5cm/s②
利用波长、波速和周期的关系得,简谐波的波长
λ=30cm③
（2）设质点O的位移随时间变化的关系为
y=Acos④
将①式及题给条件代入上式得
⑤
解得φ0=,A=8cm⑥
质点O的位移随时间变化的关系式为
y=0.08cos⑦
或y=0.08sin
判断波的传播方向与质点的振动方向的三种常见方法
（1）上下坡法:
沿波的传播方向,上坡时质点向下振动,下坡时质点向上振动,如图甲所示.
（2）同侧法:
波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧,如图乙所示.
（3）微平移法:
将波形图沿传播方向平移ΔxΔx≤,再由x轴上某一位置的两波形曲线上的点来判定,如图丙所示.
新题演练提能·刷高分
1.（2018山西高三第二次模拟考试）如图所示,一列简谐波沿x轴传播,实线为t=0时的波形图,此时P质点向y轴负方向振动;虚线为0.02s（小于1个周期）时的波形图,则 （填正确答案:
标号）.
A.波沿x轴正方向传播
B.波速为3.5m/s
C.t=0.02s时,x=8cm处质点向y轴负方向振动
D.t=0至t=0.08s,质点P通过的路程为0.04m
E.该波的频率为6.25Hz
答案:
ACE
解析:
由题意知,此时P质点向y轴负方向运动,根据波形平移法判断得知该波沿x轴正方向传播,故A正确;已知虚线为经过0.02s时第一次出现的波形图,则波传播的距离不到一个波长,由波形平移法可知波在Δt=0.02s时间内传播的距离为Δx=1cm=0.01m,则波速为v==0.5m/s,故B错误;由题图可知在t=0.02s时,由“上下坡法”可知x=8cm处质点向y轴负方向振动,故C正确;由题图可知波长为λ=0.08m,则周期T==0.16s,故经过Δt=0.08s=,故质点P通过的路程为2A=2cm=0.02m,故D错误;该波的频率f==6.25Hz,故E正确,故选ACE.
2.
（2018山东潍坊高三第二次高考模拟）如图所示为一列横波在t=0时刻的波形图,沿波的传播方向上依次有P、Q两点,分别位于x=4m和x=9m处.从t=0时刻开始,质点P在t=11s时第3次到达波谷,求:
（1）该波的波速;
（2）质点Q的振动方程.
答案:
（1）2m/s
（2）y=8sint+πcm
解析:
（1）设波的周期为T,P第三次到达波谷时间t=T+2T,解得T=4s.由图象可知,波长λ=8m,波速v==2m/s.
（2）由图象可知,振幅为A=8m,波的频率ω=,质点Q的初相位φ=π.质点Q的振动方程y=8sint+πcm.
3.（2018湖北武汉高中毕业生四月调研测试）一列简谐横波某时刻的波形图如图甲所示,从该时刻开始计时,质点A的振动图象如图乙所示.下列说法正确的是 （填正确答案:
标号）.
A.t=0.6s时,质点P的位移为2m
B.0~0.6s内,质点P运动的路程为6m
C.t=0.6s时,波传播的距离为6m
D.若t=0时,振动刚刚传到A点,则t=1.6s时,x=50m的质点第二次位于波峰
E.若t=0时,振动刚刚传到A点,则t=2.4s时,x=50m的质点第二次位于波峰
答案:
ABE
解析:
由振动图象可知t=0时刻质点A向下振动,则波向x轴正向传播,质点P此时向下振动;T=0.8s,则t=0.6s时,质点P振动T到达最高点,则位移为2m,质点P的路程为3A=6cm,选项AB正确;波速v=m/s=25m/s,则t=0.6s时,波传播的距离为x=vt=15m,选项C错误;若t=0时,振动刚刚传到A点,则x=50m的质点第二次位于波峰时,波向前传播的距离为60m,则用时间s=2.4s,故选项E正确,D错误.故选ABE.
4.（2018广东惠州高三4月模拟）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 （填正确答案:
标号）.
A.这列波的传播方向是沿x轴正方向
B.这列波的传播速度是20m/s
C.经过0.15s,质点P沿x轴的正方向传播了3m
D.经过0.1s时,质点Q的运动方向沿y轴正方向
E.经过0.35s时,质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离
答案:
ABE
解析:
由图乙读出,t=0时刻质点的速度向下,则由波形的平移法可知,这列波沿x轴正方向传播,A正确;由图知λ=4m,T=0.2s,则波速v=m/s=20m/s,B正确;简谐横波中质点在平衡位置附近振动,并不随着波迁移,C错误;图示时刻Q点沿y轴正方向运动,t=0.1s=T,质点Q的运动方向沿y轴负方向,D错误;t=0.35s=1.75T,经过0.35s时,质点P到达波峰,而质点Q位于平衡位置与波谷之间,故质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离,E正确.
命题角度2干涉、衍射、电磁波等概念
高考真题体验·对方向
1.〔2016全国Ⅱ·34
（1）〕关于电磁波,下列说法正确的是 （填正确答案:
标号）.
A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波
C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输
E.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的电磁波随即消失
答案:
ABC
解析:
电磁波在真空中的传播速度为光速,A选项正确;电磁波是由周期性变化的电场和磁场相互激发产生的,B选项正确;传播速度方向、电场方向、磁场方向三者两两垂直,C选项正确;电磁波可以通过光缆传播,D选项错误;当电磁振荡消失后,电磁波可继续传播,E选项错误.
2.〔2017全国Ⅰ·34
（1）〕如图（a）,在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1（0,4）和S2（0,-2）.两波源的振动图线分别如图（b）和图（c）所示.两列波的波速均为1.00m/s.两列波从波源传播
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