2020高考物理二輪復習 專題十三 機械振動機械波光學對對練（含解析）

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1、機械振動機械波光學 2020年高考必備 2015年 2016年 2017年 2018年 2019年 Ⅰ卷 Ⅱ卷 Ⅰ卷 Ⅱ卷 Ⅲ卷 Ⅰ卷 Ⅱ卷 Ⅲ卷 Ⅰ卷 Ⅱ卷 Ⅲ卷 Ⅰ卷 Ⅱ卷 Ⅲ卷 考點一 機械振動　機械波 34(2) 34(2) 34(1) 34(2) 34(1) 34(1) 34(1) 34(2) 34(1) 34(1) 34(1) 34(1) 34(1) 考點二 光學 34(1) 34(2) 34(1) 34(2) 34(2) 34(2) 34(2) 34(1) 34(2) 34(2)

2、 34(2) 34(2) 考點三 實驗:1.探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度 2.測定玻璃的折射率 3.用雙縫干涉測光的波長 34(1) 34(1) 34(2) 考點一　機械振動　機械波 命題角度1機械振動　機械波　 高考真題體驗·對方向 1.〔2019全國Ⅰ·34(1)〕一簡諧橫波沿x軸正方向傳播,在t=T2時刻,該波的波形圖如圖(a)所示,P、Q是介質中的兩個質點.圖(b)表示介質中某質點的振動圖象.下列說法正確的是　　　　.(填正確答案標號)? A.質點Q的振動圖象與圖(b)相同 B.在t=0時

3、刻,質點P的速率比質點Q的大 C.在t=0時刻,質點P的加速度的大小比質點Q的大 D.平衡位置在坐標原點的質點的振動圖象如圖(b)所示 E.在t=0時刻,質點P與其平衡位置的距離比質點Q的大 答案CDE 解析在T2時刻質點Q向上振動,而圖(b)中質點在該時刻是向下振動,A錯誤.圖(a)是在T2時刻的波形,t=0時刻質點P在波谷,速率為0,質點Q在平衡位置,速率最大,B錯誤.t=0時刻質點P在波谷,加速度最大,質點Q在平衡位置,加速度為0,C正確.在T2時刻平衡位置在坐標原點的質點向下振動,圖(b)中質點在該時刻是向下振動,D正確;t=0時刻質點P在波谷,與平衡位置距離等于振幅,質點Q

4、在平衡位置,與平衡位置距離是0,E正確. 2. 〔2019全國Ⅱ·34(1)〕如圖,長為l的細繩下方懸掛一小球a,繩的另一端固定在天花板上O點處,在O點正下方34l的O'處有一固定細鐵釘.將小球向右拉開,使細繩與豎直方向成一小角度(約為2°)后由靜止釋放,并從釋放時開始計時,當小球a擺至最低位置時,細繩會受到鐵釘?shù)淖钃?設小球相對于其平衡位置的水平位移為x,向右為正.下列圖象中,能描述小球在開始一個周期內的x-t關系的是　　　　　.? 答案A 解析根據(jù)T=2πl(wèi)g可知,當細繩碰到釘子時l變短,周期變小,恰為原來的二分之一,觀察x-t圖可知,B、D錯誤;又由于a球擺到最高位置時,

5、x1=lsin θ1,x2=l4sin θ2,x1x2=4sin θ1sin θ2.設擺動過程中小球a最高點與其平衡位置的高度差為h,根據(jù)能量守恒知,sin θ1=l2-(l-h)2l=2lh-h2l,sin θ2=l216-(l4-h)?2l4=4lh2-h2l,sin θ1sin θ2=142l-hl2-h.所以x1x2=2l-hl2-h>1,得x1>x2,由此可知A正確,C錯誤. 3.〔2019全國Ⅲ·34(1)〕水槽中,與水面接觸的兩根相同細桿固定在同一個振動片上.振動片做簡諧振動時,兩根細桿周期性觸動水面形成兩個波源.兩波源發(fā)出的波在水面上相遇,在重疊區(qū)域發(fā)生干涉并形成了干涉圖樣.

6、關于兩列波重疊區(qū)域內水面上振動的質點,下列說法正確的是　　　　.(填正確答案標號)? A.不同質點的振幅都相同 B.不同質點振動的頻率都相同 C.不同質點振動的相位都相同 D.不同質點振動的周期都與振動片的周期相同 E.同一質點處,兩列波的相位差不隨時間變化 答案BDE 解析兩列波發(fā)生干涉,形成穩(wěn)定的干涉圖樣,加強區(qū)與減弱區(qū)相互間隔,加強區(qū)振幅大,減弱區(qū)振幅小,A錯誤;振動頻率取決于波源,所有點的振動周期與頻率都相同,等于波源振動的周期與頻率,B、D正確;相位不同造成了加強區(qū)與減弱區(qū),C錯誤;同一質點處,兩列波的相位差恒定,E正確. 4.〔2018全國Ⅰ·34(2)〕一列簡諧橫

7、波在t=13 s時的波形圖如圖(a)所示,P、Q是介質中的兩個質點.圖(b)是質點Q的振動圖象.求 (ⅰ)波速及波的傳播方向; (ⅱ)質點Q的平衡位置的x坐標. 答案(ⅰ)0.18 m/s　x軸負方向　(ⅱ)(9 cm,0) 解析(ⅰ)由圖(a)可知,波長λ=2×18 cm=0.36 m,由圖(b)可知,周期T=2 s,所以v=λT=0.18 m/s,由圖(b)在t=13 s 的下一刻向上運動;結合圖(a)由同側法可知,傳播方向沿x軸負方向; (ⅱ)由圖(a)可知O處縱坐標為-A2,OP時間間隔為30°360°T=112T,又PQ時間間隔為13 s=16T,所以OQ的時間間隔為1

8、4T,OQ的水平間距d=v·14T=9 cm,所以Q的平衡位置的坐標為x=9 cm. 5.〔2018全國Ⅲ·34(1)〕 一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,在t=0和t=0.20 s時的波形分別如圖中實線和虛線所示.已知該波的周期T>0.20 s.下列說法正確的是　　　　(填正確答案標號).? A.波速為0.40 m/s B.波長為0.08 m C.x=0.08 m的質點在t=0.70 s時位于波谷 D.x=0.08 m的質點在t=0.12 s時位于波谷 E.若此波傳入另一介質中其波速變?yōu)?.80 m/s,則它在該介質中的波長為0.32 m 答案ACE 解析根據(jù)題意,從圖中可

9、以看出該波波長等于0.16 m,由于周期T>0.20 s,因此在0.20 s時間內波向x軸正方向傳播只能是0.5λ,所以周期為0.40 s,波速為v=λT=0.40 m/s,A對、B錯;0.7 s=1.75T,0.12 s=0.3T,t=0時刻位于0.08 m處的質點向上振動,0.70 s后處于波谷位置,0.12 s 后介于平衡位置和波峰之間,C對、D錯;波傳播到另一介質中后周期不變,波長變?yōu)棣?=v'T=0.32 m,E選項正確. 6.〔2017全國Ⅲ·34(1)〕如圖,一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,實線為t=0時的波形圖,虛線為t=0.5 s時的波形圖.已知該簡諧波的周期大于0.5 s.

10、關于該簡諧波,下列說法正確的是　　　(填正確答案標號).? A.波長為2 m B.波速為6 m/s C.頻率為1.5 Hz D.t=1 s時,x=1 m處的質點處于波峰 E.t=2 s時,x=2 m處的質點經過平衡位置 答案BCE 解析由波的圖象可以看出,波長為λ=4 m,A錯,由題意知n+34T=0.5 s,且T>0.5 s,故式中n=0,即34T=0.5 s,T=23 s,頻率為1.5 Hz,波速為v=λT=6 m/s,B、C 正確;根據(jù)波傳播方向與振動方向的關系知,t=1 s=32T,x=1 m處的質點振動到波谷位置,D錯;同理t=2 s=3T,x=2 m處的質點從平衡

11、位置向上運動,故E正確. 判斷波的傳播方向與質點的振動方向的三種常見方法 (1)上下坡法:沿波的傳播方向,上坡時質點向下振動,下坡時質點向上振動,如圖甲所示. (2)同側法:波形圖上某點表示傳播方向和振動方向的箭頭在圖線同側,如圖乙所示. (3)微平移法:將波形圖沿傳播方向平移ΔxΔx≤λ4,再由x軸上某一位置的兩波形曲線上的點來判定,如圖丙所示. 典題演練提能·刷高分 1.(2019江西南昌三模)如圖甲所示,為一列沿x軸傳播的簡諧橫波在t=0時刻的波形圖.圖乙表示該波傳播的介質中x=2 m處的質點a從t=0時起的振動圖象.則下列說法正確的是　　　　.(填正確答案標號)

12、? A.波傳播的速度為20 m/s B.波沿x軸負方向傳播 C.t=0.25 s時,質點a的位移沿y軸負方向 D.t=0.25 s時,x=4 m處的質點b的加速度沿y軸負方向 E.從t=0開始,經0.3 s,質點b通過的路程是6 m 答案ACD 解析由乙圖知,質點的振動周期為T=0.2 s,由甲圖知,波長λ=4 m,則波速為:v=λT=20 m/s.故A正確;由乙圖知,t=0時刻,質點a向下運動.根據(jù)甲圖可知,該波沿x軸正方向傳播,故B錯誤;由乙圖知,質點的振動周期為T=0.2 s,所以質點A在t=0.25 s的時刻的振動情況與t=0.05 s時刻的振動情況相同,即處于負的最

13、大位移處,所以a的位移沿y軸負方向.故C正確;由圖甲可知,a質點和b質點的平衡位置相距半個波長,振動情況總是相反,所以在振動過程中任意時刻的位移都相反,所以0.25 s時,質點b處于正的最大位移處.加速度沿y軸負方向.故D正確;因為0.3 s=1.5T,則s=n·4A=1.5×4×0.2 m=1.2 m,故E錯誤.故選ACD. 2. (2019安徽安慶二模)如圖所示,一列簡諧橫波沿x軸負方向傳播,在t1=0時刻波形如圖中的實線所示,t2=0.5 s時刻的波形如圖中虛線所示,若該列波的周期T>0.5 s,試求: (1)該列波的波長λ、周期T和波速v; (2)在x軸上質點P在t=0時刻

14、的運動方向和t=3.0 s內通過的路程. 答案(1)8 m　2 s　4 m/s　(2)質點P向y軸負方向運動　0.3 m 解析(1)由圖可知,波長λ=8 m,由于該波沿x軸負方向傳播,從t1=0到t2=0.5 s時間內,有:Δt=t2-t1=k+14T=0.5 s(k=0,1,2,3…),又知T>0.5 s,聯(lián)立上式解得:k=0,則波的周期T=4Δt=2 s 由v=λT可得v=82 m/s=4 m/s. (2)由于波沿x軸負向轉播,故t=0時刻質點P向y軸負方向運動,又知t=3.0 s=32T,則質點P在t=3.0 s時間內通過的路程為s=32×4A=6×5×10-2 m=0.3 m.

15、 3.一列簡諧橫波某時刻的波形圖如圖甲所示,從該時刻開始計時,質點A的振動圖象如圖乙所示.下列說法正確的是　　　　(填正確答案標號).? A.t=0.6 s時,質點P的位移為2 m B.0~0.6 s內,質點P運動的路程為6 m C.t=0.6 s時,波傳播的距離為6 m D.若t=0時,振動剛剛傳到A點,則t=1.6 s時,x=50 m的質點第二次位于波峰 E.若t=0時,振動剛剛傳到A點,則t=2.4 s時,x=50 m的質點第二次位于波峰 答案ABE 解析由振動圖象可知t=0時刻質點A向下振動,則波向x軸正向傳播,質點P此時向下振動;T=0.8 s,則t=0.6 s時

16、,質點P振動34T到達最高點,則位移為2 m,質點P的路程為3A=6 cm,選項A、B正確;波速v=λT=200.8 m/s=25 m/s,則t=0.6 s時,波傳播的距離為x=vt=15 m,選項C錯誤;若t=0時,振動剛剛傳到A點,則x=50 m的質點第二次位于波峰時,波向前傳播的距離為60 m,則用時間6025 s=2.4 s,故選項E正確,D錯誤.故選ABE. 4.如圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖,圖乙為介質中x=2 m處的質點P以此時刻為計時起點的振動圖象.下列說法正確的是　　　(填正確答案標號).? 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20 m

17、/s C.經過0.15 s,質點P沿x軸的正方向傳播了3 m D.經過0.1 s時,質點Q的運動方向沿y軸正方向 E.經過0.35 s時,質點Q距平衡位置的距離小于質點P距平衡位置的距離 答案ABE 解析由圖乙讀出,t=0時刻質點的速度向下,則由波形的平移法可知,這列波沿x軸正方向傳播,A正確;由圖知λ=4 m,T=0.2 s,則波速v=λT=40.2 m/s=20 m/s,B正確;簡諧橫波中質點在平衡位置附近振動,并不隨著波遷移,C錯誤;圖示時刻Q點沿y軸正方向運動,t=0.1 s=12T,質點Q的運動方向沿y軸負方向,D錯誤;t=0.35 s=1.75T,經過0.35 s時,質點

18、P到達波峰,而質點Q位于平衡位置與波谷之間,故質點Q距平衡位置的距離小于質點P距平衡位置的距離,E正確. 命題角度2干涉、衍射、電磁波等概念　 高考真題體驗·對方向 1.〔2016全國Ⅱ·34(1)〕關于電磁波,下列說法正確的是　　　　(填正確答案標號).? A.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關 B.周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā),形成電磁波 C.電磁波在真空中自由傳播時,其傳播方向與電場強度、磁感應強度均垂直 D.利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信,但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸 E.電磁波可以由電磁振蕩產生,若波源的電磁振蕩停止,空間的電磁波隨即消失 答案A

19、BC 解析電磁波在真空中的傳播速度為光速,A選項正確;電磁波是由周期性變化的電場和磁場相互激發(fā)產生的,B選項正確;傳播速度方向、電場方向、磁場方向三者兩兩垂直,C選項正確;電磁波可以通過光纜傳播,D選項錯誤;當電磁振蕩消失后,電磁波可繼續(xù)傳播,E選項錯誤. 2.〔2017全國Ⅰ·34(1)〕如圖(a),在xy平面內有兩個沿z方向做簡諧振動的點波源S1(0,4)和S2(0,-2).兩波源的振動圖線分別如圖(b)和圖(c)所示.兩列波的波速均為1.00 m/s.兩列波從波源傳播到點A(8,-2)的路程差為　　　　　　 m,兩列波引起的點B(4,1)處質點的振動相互　　　　　　(填“加強”或“減弱”),點C(0,0.5)處質點的振動相互　　　　　　(填“加強”或“減弱”).? 圖(a) 圖(b) 圖(c) 答案2　減弱　加強 解析 - 9 -