1、高考定位机械振动、机械波和光是每年高考必考的内容纵观近几年的高考，高考对该部分知识点的考查体现在以下几个方面：波动图像与波速公式的综合应用、波动图像与振动图像的结合、机械波的干涉和衍射、光的折射、光的全反射、光的本性、电磁振荡和电磁波的概念复习时要加强对基本概念、规律的理解、抓住简谐运动和振动图像、波的传播和波动图像、光的折射和全反射三条主线，强化典型题目的训练，掌握其分析、求解的思路和方法考题1对机械振动和机械波的考查例1(2014四川5)如图1所示，图甲为t1 s时某横波的波形图像，图乙为该波传播方向上某一质点的振动图像，距该质点x0.5 m处质点的振动图像可能是()图1答案A解析(法一)
2、若波沿x方向传播，则t0时的波形图如图中虚线所示，则质点P的振动图像为题中乙图所示距P点0.5 m的质点的位移y0，且向下运动，或y0，且向上运动；若波沿x方向传播，则t0时的波形图如图中虚线所示，则质点Q的振动图像为题中乙图所示距Q点0.5 m的质点的位移y0，且向下运动所以选项A正确(法二)根据波形图像可得波长2 m，根据振动图像可得周期T2 s两质点之间的距离x0.5 m.根据振动和波动之间的关系，则另一质点相对该质点的振动延迟T，如图甲所示，或者提前T，如图乙所示符合条件的只有选项A.1如图2甲是一列简谐横波在某时刻的波形图，图乙是质点P从该时刻起的振动图像，则下列说法正确的是()图2
3、A波沿x轴正方向传播B一个沿x轴正方向运动的人手中的接收器接收到该波的频率有可能等于60 HzC该时刻质点Q的速度为100 m/sD从图甲时刻开始计时，在1 s内质点R通过的路程为20 m答案BD解析t0时刻，从图乙可知质点P的速度沿y轴方向，图甲中采用波形平移的方法可知波沿x轴负方向传播，故A错误；由图乙得周期为T0.02 s，故频率为：f50 Hz，波沿x轴负方向传播，一个沿x轴正方向运动的人，该人与波源间的距离减小，产生多普勒效应，手中的接收器接收到该波的频率将大于50 Hz，有可能等于60 Hz，故B正确；由图甲得波长为2 m，由图乙得周期为T0.02 s，故波速：v100 m/s，但
4、质点Q的速度与波速不同，不能确定该时刻质点Q的速度就为100 m/s，故C错误；时间t1 s50 T；质点R做简谐运动，在一个周期内通过的路程为4A，所以在1 s内质点R通过的路程s504 A2000.1 m20 m，故D正确2如图3甲所示，O点为振源，OPs，t0时刻O点由平衡位置开始振动，产生沿直线向右传播的简谐横波，如图乙为P点从t1时刻开始沿y轴正方向开始振动的振动图像，则以下说法错误的是()图3At0时刻振源O的振动方向沿y轴正方向Bt2时刻P点振动速度最大，方向沿y轴负方向C该波与另一频率为 的同类波叠加能产生稳定的干涉现象D某障碍物的尺寸为(t2t1)，该波遇到此障碍物时能发生明
5、显的衍射现象答案B解析t0时刻振源O的振动方向与P点起振方向相同，由图乙读出t1时刻，P点的振动方向沿y轴正方向，即P点的起振方向沿y轴正方向，则t0时刻，振源O振动的方向沿y轴正方向，故A正确由图乙知，t2时刻P点振动速度最大，沿y轴正方向，故B错误由图乙知，该波的周期为Tt2t1，频率为f，当该波与另一频率为的同类波叠加能产生稳定的干涉现象，故C正确由题知，波速为v，由v得，波长vT(t2t1)，则当障碍物的尺寸为(t2t1)，该波遇到此障碍物时能发生明显的衍射现象，故D正确1振动图像和波动图像的比较比较项目振动图像波动图像研究对象一个振动质点一系列振动质点研究内容某一质点位移随时间的变化
6、规律某时刻大量质点的空间分布规律横坐标时间各质点在波传播方向上的平衡位置图像图像物理意义表示一振动质点在各时刻的位移，是位移随时间变化的函数图像表示某时刻所有质点偏离各自平衡位置的位移，是某时刻各质点构成的形状图像变化随时间推移，图像延伸，但已有形态不变随时间推移，图像沿传播方向平移一完整曲线表示一个周期表示一个波长图像信息(1)振动周期(2)振幅(3)各时刻质点的位移(4)各时刻质点速度及加速度的方向(1)波长、振幅(2)任意质点在该时刻的位移(3)任意质点在该时刻的加速度方向(4)传播方向、振动方向的相互判定2.波的传播方向与质点振动方向的互判方法(1)已知波的传播方向判断质点的振动方向图
7、像方法(1)微平移法：沿波的传播方向将波的图像进行一微小平移，然后由两条波形曲线来判断例如：波沿x轴正方向传播，t时刻波形曲线如图中实线所示将其沿v的方向移动一微小距离x，获得如图中虚线所示的图线可以判定：t时刻质点A振动方向向下，质点B振动方向向上，质点C振动方向向下(2)“上、下坡”法沿着波的传播方向看，上坡的点向下振动，下坡的点向上振动，即“上坡下、下坡上”例如：图中A点向上振动，B点向下振动，C点向上振动(3)逆向描迹法逆着波的传播方向用铅笔描波形曲线，笔头向上动，质点的振动方向向上；笔头向下动，质点的振动方向就向下(4)同侧法质点的振动方向与波的传播方向在波的图像的同一侧，如图所示(
8、2)已知质点的振动方向判断波的传播方向当已知质点振动方向判断波的传播方向时，仍应用上述方法，只不过是上述方法的逆向思维考题2对光的折射、全反射、光的本性的考查例2 由a、b两种单色光组成的复合光束射入一玻璃球体，当入射角等于60时，其折射光束和出射光束如图4所示已知a光束第一次射出此玻璃球体后的出射光束相对复合光束的偏折角也为60，则下列说法正确的是()图4A该玻璃球体对a光的折射率为B用同一装置分别进行双缝干涉实验时，b光的条纹间距大些C经过同一单缝时，b光衍射现象更明显D适当增大入射角，a、b光束都可能发生全反射答案A解析如图所示，根据折射定律知60，由题意知60，根据几何关系可得从A点进
9、入玻璃球的折射角等于30，所以折射率n，故A正确；由图知，玻璃球对b光的折射率较大，故b光的频率大于a光的频率，所以b光的波长小于a光的波长，再根据条纹间距x知，用同一装置分别进行双缝干涉实验时，b光的条纹间距小些，所以B错误；根据发生明显衍射的条件知，波长越长衍射现象越明显，故经过同一单缝时，a光衍射现象更明显，所以C错误；根据折射定律n，可得从玻璃球射向空气的入射角sin ，由sin C，所以一定小于临界角C，故一定不能发生全反射，所以D错误3一细光束中包含有红(用R表示)和蓝(用B表示)两种单色光，由真空中以不为0的入射角照射到透明的平板玻璃上，透过玻璃板后又射到真空中，则下列说法正确的
10、是()A进入玻璃的光线从玻璃板的表面射出时(即光线经过下表面时)，R和B的入射角不同，折射角也不同BR在玻璃中的波长与真空中的波长之比大于B在玻璃中的波长与在真空中的波长之比C无论B或R，由真空射入玻璃后，其速度都变小，所以光子的频率都变小DR在玻璃板中所经历的路程比B短答案B解析光线通过玻璃板，经过两次折射，由于上、下表面平行，第一次的折射角等于第二次的入射角，根据光路的可逆性原理可知，第二次折射角等于第一次的入射角，故可知光线从玻璃板的下表面射出时，红光和蓝光的折射角相同故A错误设光线在真空中和玻璃中波长分别为0和，则由n，vf，且光的频率不变，得：n，即有：.因玻璃对蓝光的折射率大于玻璃
11、对红光的折射率，故R在玻璃中的波长与真空中的波长之比大于B在玻璃中的波长与在真空中的波长之比故B正确光子的频率由光源决定，与介质无关，所以光由真空射入玻璃后，光子的频率不变，故C错误玻璃对蓝光的折射率大于对红光的折射率，由折射定律n分析可知蓝光的折射角小，由几何知识知，蓝光B在玻璃中路程短，故D错误4如图5所示，ABC为等腰直角三棱镜的横截面，C90，一束激光a沿平行于AB边射入棱镜，经一次折射后射到BC边时，刚好能发生全反射，则该棱镜的折射率为()图5AnBnCnDn答案B解析作出光路图如图，设玻璃的全反射临界角为C.根据折射定律得：n又n由几何关系有：C90联立解得：n1在解决光的折射问题
12、时，应先根据题意分析光路，即画出光路图，找出入射角和折射角，然后应用公式来求解，找出临界光线往往是解题的关键2分析全反射问题时，先确定光是否由光密介质进入光疏介质、入射角是否大于临界角，若不符合全反射的条件，则再由折射定律和反射定律确定光的传播情况3在处理光的折射和全反射类型的题目时，根据折射定律及全反射的条件准确作出几何光路图是基础，利用几何关系、折射定律是关键考题3对电磁振荡和电磁波考查图6例3(2012浙江20)为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中，电容器可通过开关S与线圈L或电源相连，如图6所示当开关从a拨到b时，由L与C构成的回路中
13、产生的周期T2的振荡电流当罐中液面上升时()A电容器的电容减小B电容器的电容增大CLC回路的振荡频率减小DLC回路的振荡频率增大答案BC解析两块平行金属板构成的电容器C的中间的液体就是一种电介质，当液体的高度升高，相当于插入的电介质增多，电容增大，故A错误，B正确；根据T2，电容C增大时，震荡的周期T增大，由f可以判定，LC回路的振荡频率f减小，故C正确，D错误5关于电磁波，下列说法正确的是()A变化的磁场一定能产生电磁波B把传送信号“加”到载波上的过程叫调谐C高速运动的电磁波源发出的电磁波，传播速度可以大于真空中的光速D电磁波在真空中传播时，它的电场与磁场相互垂直且与传播方向垂直答案D解析根
14、据麦克斯韦电磁场理论，周期性变化的电场周围会产生周期性变化的磁场，而周期性变化的磁场周围又会产生周期性变化的电场，这种变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远的传播，从而形成电磁波，而均匀变化的磁场产生恒定的电场，恒定的电场不会产生磁场，故变化的磁场不一定能产生电磁波，故A错误把传送信号“加”到载波上的过程叫调制，故B错误根据狭义相对论可知，任何物体的运动速度都不可能超过光速，故C错误电磁波是横波，其中电场和磁场的方向处处相互垂直，且与传播方向垂直，故D正确6关于电磁波，下列说法正确的是()A电磁波不能在真空中传播B变化的磁场均能产生电磁波CX射线的波长比可见光的波长大D调制是使电磁波随各种信
15、号变化的过程答案D解析电磁波能在真空中传播，故A错误均匀变化的磁场只能产生稳定的电场，不会产生电磁波，故B错误. X射线的波长比可见光的波长小，而频率比可见光的高，故C错误调制是使电磁波随各种信号变化的过程，分为调频与调幅，故D正确知识专题练训练11题组1对机械振动和机械波的考查1一列简谐横波沿x轴传播，t0时波的图像如图1所示，此刻A、B两质点的位移相同，此后A和B分别经过最短时间0.2 s和0.8 s回到图示位置，则该简谐横波()图1A沿x轴正方向传播，波速为2 m/sB沿x轴负方向传播，波速为4 m/sC当t1.6 s时，B回到图示位置D当t3.2 s时，A回到图示位置答案D解析根据分析
16、可知，A点先回到图示位置，说明A正向下振动，B正向上振动，则根据波形的平移法可知沿x轴正方向传播据图像可知，波长4 m，周期T0.20.81 s，则波速为v4 m/s，故A、B错误t1.6 s1T0.6 s，因0.6 s0.8 s，说明B还没有回到图示位置，故C错误t3.2 s3T0.2 s，则知A回到图示位置，故D正确2一列简谐横波沿x轴传播，周期为T，t0时刻的波形如图2所示此时平衡位置位于x3m处的质点正在向上运动，若a、b两质点平衡位置的坐标分别为xa2.5 m，xb5.5 m，则()图2A当a质点处在波峰时，b质点恰在平衡位置Bt时，a质点正在向y轴负方向运动Ct时，b质点正在向y轴
17、负方向运动D在某一时刻，a、b两质点的位移和速度可能都相同答案A解析由图可看出波长为4 m，t0时刻x3 m处的质点向上振动，可得该波向左传播，即波沿x负向传播，把波向左平移1.5 m，可知，当a质点处在波峰时，b质点恰在平衡位置，故A正确；当t时，图像整体向左平移1 m，a的振动状态与t0时刻平衡位置在3.5 m处质点振动状态一样，即处在平衡位置上方并向y轴正向运动，B错误；当t时，图像整体向左平移3 m，b的振动状态与t0时刻平衡位置在8.5 m处质点振动状态一样，向y轴负向运动，C正确；a、b两质点相距x3 m，位移和速度不可能相同，故D错误3粗细均匀的弹性长软绳一端固定，另一端用手握住
18、连续上下抖动，形成一列沿水平方向传播的横波某一时刻的波形如图3所示，从这幅波形图中可得出的结论是()图3A波在绳子中的传播速度越来越快B手上下振动的频率越来越大C手上下振动的频率越来越小D手上下振动的振幅越来越大答案CD解析机械波的波速是由介质决定的，则波在绳子中的传播速度不变，故A错误根据相邻波峰之间或波谷之间的距离等于波长，由图看出波长越来越大，波速不变，由波速公式vf可知，频率越来越小，故B错误，C正确振幅等于位移的最大值，由图看出手上下振动的振幅越来越大，故D正确4质点以坐标原点O为中心位置，在y轴上做简谐运动，其振动图像如图4所示，振动在介质中产生的简谐横波沿x轴正方向传播，波速为1
19、.0 m/s.经0.3 s，此质点停止振动，再经过0.1 s的波形图是()图4答案D解析根据振动图像得知，t0时刻质点沿y轴正方向振动，则介质中各质点的起振方向均沿y轴正方向，与波振源最前头的质点振动方向相同根据波形的平移法可知，B、D两波形中波最前头的质点振动方向沿y轴正方向由振动图像读出周期T0.4 s，波长vT0.4 m，则再经过0.1 s后，即0.4 s后波总共传播的距离为0.4 m故D正确题组2对光折折射、全反射、光的本性的考查5在水面下同一深处的两个点光源P、Q发出不同颜色的光，在水面上P光照亮的区域大于Q光照亮的区域，下列说法正确的是()A在真空中P光的传播速度更大BP光在水中的
20、传播速度小于Q光在水中的传播速度C让P光和Q光通过同一双缝干涉装置，P光的条纹间距小于Q光DP光发生全反射的临界角大于Q光发生全反射的临界角答案D解析光在真空中的传播速度相等，故A错误；由在水面下同一深处的两个点光源P、Q发出不同颜色的光，在水面上P光照亮的区域大于Q光照亮的区域知，P光发生全反射的临界角大，故D正确；根据sin C，知P光的折射率小，根据v知，则P光在水中的传播速度大，故B错误；因为P光的频率小，则波长长，根据x知，P光产生的条纹间距大，故C错误6如图5所示，间距为d的两细束平行单色光线以相同的入射角射到夹角为的两平行玻璃砖下面，则从玻璃砖上表面射出的两光线()图5A仍然平行
21、，间距小于dB仍然平行，间距大于dC不再平行，成为会聚光D不再平行，成为发散光答案B解析平行玻璃砖的上下两个表面平行，由几何知识可知，光线在下表面的折射角等于上表面上的入射角，根据光路可逆性得知，光线在上表面的折射角等于下表面上的入射角，由几何关系可知，出射光线必定与入射光线平行，所以从玻璃砖上表面射出的两光线仍然平行由于光的折射，光线发生侧移，光路如图，可知出射光线的间距Dd.故B正确，A、C、D错误7如图6所示，ABC为等腰三棱镜的横截面，一束复色光从O点沿垂直于AC边方向射入三棱镜，经三棱镜后分为a、b两束单色光，则下列说法正确的是()图6Aa光在棱镜中传播的时间小于b光在棱镜中传播的时
22、间B若b光是黄光，则a光可能是蓝光C将a、b光分别射入同一小孔，b光衍射现象更明显Da光的频率大于b光的频率答案A解析由图看出，b光通过三棱镜折射后偏折角较大，a光的偏折角较小，说明三棱镜对b光的折射率较大，a光的折射率较小，由v分析可知，a光在棱镜中传播速度大，通过的路程短，所以a光在棱镜中传播的时间小于b光在棱镜中传播的时间，故A正确黄光的折射率比蓝光的折射率小，所以若b光是黄光，则a光不可能是蓝光，故B错误a光的折射率小，频率小，波长长，波动性强，则将a、b光分别射入同一小孔，a光衍射现象更明显，故C错误a光的折射率小，则a光的频率小于b光的频率，故D错误8如图7所示，a和b都是厚度均匀
23、的平玻璃板，它们之间的夹角为r，现有一束很细的具有两种不同颜色的复色光，以某一入射角从O点射入a板，且射出b板后的两束单色光通过空气射在地面上M、N两点，由此可知()图7A射到M点的光在a、b两玻璃板间的空气中传播时间比射到N点的光较短B这两种颜色的光由玻璃射向空气中，射到M点的光的临界角比射到N点的光临界角大C这两种颜色的光在相同条件下做双缝干涉实验，射到M点的光的干涉条纹间距比射到N点的光要小D射到M点的光在玻璃中的传播速度比射到N点的光要大答案C解析两种色光在空气中传播速度相同，射到M点的光通过两玻璃砖后偏折程度较大，在两玻璃板间的空气中通过的路程较大，则所用时间应较长，故A错误由图看出
24、射到M点的光通过两玻璃砖后偏折程度较大，说明折射率较大，由sin C知，射到M点的光的临界角比射到N点的光临界角小，故B错误射到M点的光的折射率大，频率大，波长短，而干涉条纹的间距与波长成正比，所以射到M点的光的干涉条纹间距比射到N点的光要小，故C正确由公式v分析可知，射到M点的光在玻璃板中传播速度小，故D错误9如图8所示，含单色光b和c的一束复色光沿半圆柱玻璃的半径方向射入玻璃，在柱心O处分成两束光和，光中只有单色光b.光中既有b也有c，则()图8A在玻璃中b的折射率比c的大B在玻璃中b的传播速度比c的小C让光的方向沿逆时针转动仍射到O处，光中可出现cD保持光不变，让半圆柱玻璃以柱心O为轴沿
25、顺时针转动，光可能消失答案D解析由图知，c光发生全反射，而b没有发生全反射，说明c光的临界角小于b光，根据sin C，得出c的折射率大于b光的折射率，即ncnb，故A错误，由n可知，b光的折射率小，则在玻璃中的传播速度大，故B错误让光的方向沿逆时针转动仍射到O处，入射角增大，两束光都可能发生了全反射，光消失，故C错误保持光不变，让半圆柱玻璃以柱心O为轴沿顺时针转动，入射角增大，两束可能都发生全反射，光消失，故D正确10如图9是一段拉伸速度不均匀而造成的不合格光纤产品，呈圆台形状一单色光射到上边界O点时，入射角为30，折射角为53(sin 530.8)，则()图9A此光纤的折射率为0.625B该
26、单色光在光纤中的传播速度为1.875108 m/sC减小单色光在O点入射角可以提高光能传输效率D同一单色光在此光纤内的临界角比圆柱形光纤中大答案B解析此光纤的折射率为n1.6，故A错误该单色光在光纤中的传播速度为v m/s1.875108 m/s，故B正确减小单色光在O点入射角时，反射光减弱，折射光增强，降低了光能传输效率，故C错误临界角与光纤的形状无关，所以同一单色光在此光纤内的临界角与圆柱形光纤的临界角相同，故D错误11下列说法正确的是()A接收电磁波时首先要进行调制B变化的电场不一定能产生变化的磁场C麦克斯韦预言并用实验证实了电磁波的存在D电磁波在介质中的传播速度由介质决定，与频率无关答
27、案BD解析接收电磁波时首先要进行调谐，故A错误；变化的电场不一定能产生变化的磁场，但能产生磁场，故B正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，而赫兹用实验证实了电磁波的存在，故C错误；根据v，可知电磁波在介质中的传播速度由介质决定，与频率无关，故D正确12LC回路中电容两端的电压u随时刻t变化的关系如图10所示，则()图10A在时刻t1，电路中的电流最大B在时刻t2，电路的磁场能最大C从时刻t2至t3，电路的电场能不断减小D从时刻t3至t4，电容的带电量不断增大答案B解析在时刻t1时电路中电容器两端的电压最大，故两极板之间的电场最强，电场能最大，根据能量守恒可知此时磁场能最小，故在时刻t1时电路中的电流为0，故A错误；在t2时电路中电容器两端的电压为0，两极板之间的电场强度为0，故电场能为0，根据能量守恒可知此时磁场能最大，故B正确；从t2至t3电容器两端的电压逐渐增大，故两极板之间的电场逐渐增强，则电路的电场能不断增大，故C错误；从时刻t3至t4，电容器两端的电压逐渐减小，根据QCU可知电容器带的电荷量不断减小，故D错误