1、第17讲 机械振动和 机械波 光与电磁波 构建网络重温真题1(2019北京高考)利用图 1 所示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图 2 中甲和乙两种图样。下列关于 P 处放置的光学元件说法正确的是()A甲对应单缝，乙对应双缝B甲对应双缝，乙对应单缝C都是单缝，甲对应的缝宽较大D都是双缝，甲对应的双缝间距较大答案 A解析 单缝衍射图样的中央条纹亮且宽，相邻条纹间距不等；双缝干涉图样中相邻条纹间距相等。根据题目中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干涉的图样，A 正确。2(2019全国卷)(1)如图，长为 l 的细绳下方悬挂一小球 a，绳的另一端固定在天花
2、板上 O 点处，在 O 点正下方34l 的 O处有一固定细铁钉。将小球向右拉开，使细绳与竖直方向成一小角度(约为 2)后由静止释放，并从释放时开始计时。当小球 a 摆至最低位置时，细绳会受到铁钉的阻挡。设小球相对于其平衡位置的水平位移为 x，向右为正。下列图象中，能描述小球在开始一个周期内的 x-t 关系的是_。(2)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：()若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可_。A将单缝向双缝靠近B将屏向靠近双缝的方向移动C将屏向远离双缝的方向移动D使用间距更小的双缝()若双缝的
3、间距为 d，屏与双缝间的距离为 l，测得第 1 条暗条纹到第n 条暗条纹之间的距离为 x，则单色光的波长 _。()某次测量时，选用的双缝的间距为 0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为 1.20 m，第 1 条暗条纹到第 4 条暗条纹之间的距离为 7.56 mm。则所测单色光的波长为_ nm(结果保留三位有效数字)。答案(1)A(2)()B()xdn1l()630解析(1)摆长为l时单摆的周期T12lg，振幅A1l(为摆角)，摆长为14l时单摆的周期T22 14lg lgT12，振幅A214l(为摆角)。根据机械能守恒定律得mgl(1cos)mg l4(1cos)，利用cos12sin2 2
4、，cos12sin22，以及sin2tan22，sin2tan22(2、2)很小，解得2，故A212A1，故A正确。(2)()相邻明(暗)干涉条纹的间距 xld，要增加观察到的条纹个数，即减小 x，需增大 d 或减小 l，因此应将屏向靠近双缝的方向移动，或使用间距更大的双缝，B 正确，A、C、D 错误。()第 1 条暗条纹到第 n 条暗条纹间的距离为 x，则相邻暗条纹间的距离 x xn1，又 xld，解得 xdn1l。()由 xdn1l，代入数据解得 630 nm。3(2019全国卷)(1)一简谐横波沿 x 轴正方向传播，在 tT2时刻，该波的波形图如图 a 所示，P、Q 是介质中的两个质点。
5、图 b 表示介质中某质点的振动图象。下列说法正确的是_。(填正确答案标号)A质点 Q 的振动图象与图 b 相同B在 t0 时刻，质点 P 的速率比质点 Q 的大C在 t0 时刻，质点 P 的加速度的大小比质点 Q 的大D平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图 b 所示E在 t0 时刻，质点 P 与其平衡位置的距离比质点 Q 的大(2)如图，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面 3 m。距水面 4 m 的湖底 P 点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为 53(取 sin530.8)。已知水的折射率为43。()求桅杆到 P 点的水平距离；()船向左
6、行驶一段距离后停止，调整由 P 点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为 45时，从水面射出后仍照射在桅杆顶端，求船行驶的距离。答案(1)CDE(2)()7 m()5.5 m解析(1)tT2时刻，质点 Q 在平衡位置，向上振动，对应的振动图象与图 b 不符，A 错误；t0 时刻的波形图如图所示(图 a 的波形图左移半个波长即可得到)，质点 P 在最低点，质点 Q 在平衡位置，质点 Q 的速率比质点 P的大，质点 P 的加速度大小比质点 Q 的大，质点 P 此时所在位置与其平衡位置的距离为振幅，质点 Q 在平衡位置，与其平衡位置的距离为 0，故 B 错误，C、E 正确；tT2时刻，平衡位置在坐标
7、原点的质点经过平衡位置向下振动，对应的振动图象与图 b 吻合，D 正确。(2)()设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为 x1，到 P 点的水平距离为 x2；桅杆高度为 h1，P 点处水深为 h2；激光束在水中与竖直方向的夹角为。由几何关系有x1h1tan53x2h2tan由折射定律有sin53nsin设桅杆到 P 点的水平距离为 x，则xx1x2联立式并代入题给数据得x7 m()设激光束在水中与竖直方向的夹角为 45时，从水面出射的方向与竖直方向夹角为 i，由折射定律有sininsin45设船向左行驶的距离为 x，此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为 x1，到 P 点的水平距离为 x2，
8、则x1x2xxx1h1 tanix2h2 tan45联立式并代入题给数据得x(6 23)m5.5 m。4(2019全国卷)(1)水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上。振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源。两波源发出的波在水面上相遇，在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样。关于两列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法正确的是_。(填正确答案标号)A不同质点的振幅都相同B不同质点振动的频率都相同C不同质点振动的相位都相同D不同质点振动的周期都与振动片的周期相同E同一质点处，两列波的相位差不随时间变化(2)如图，直角三角形 ABC 为一棱镜的横截面，A90，B30。一
9、束光线平行于底边 BC 射到 AB 边上并进入棱镜，然后垂直于 AC 边射出。()求棱镜的折射率；()保持 AB 边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到 BC 边上恰好有光线射出。求此时 AB 边上入射角的正弦。答案(1)BDE(2)()3()3 22解析(1)两列波相遇叠加产生干涉，一些质点的振动加强，一些质点的振动减弱，即振幅不同，A 错误；各质点的振动频率、周期都与振动片相同，B、D 正确；不同质点振动的相位不同(不是同时到达正的最大位移处)，C 错误；两列波频率相同，在同一质点处的相位差恒定，E 正确。(2)()光路图及相关量如图所示。光束在 AB 边上折射，由折射定律得sinisin
10、n式中 n 是棱镜的折射率。由几何关系可知60由几何关系和反射定律得B联立式，并代入 i60得n 3()设改变后的入射角为 i，折射角为，由折射定律得sinisinn依题意，光束在 BC 边上的入射角为全反射的临界角 c，且 sinc1n由几何关系得c30由式得此时 AB 边上入射角的正弦为sini 3 22。5(2018全国卷)(1)一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，在 t0 和 t0.20 s 时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期 T0.20 s。下列说法正确的是_。(填正确答案标号)A波速为 0.40 m/sB波长为 0.08 mCx0.08 m 的质点在 t0.70 s 时
11、位于波谷Dx0.08 m 的质点在 t0.12 s 时位于波谷E若此波传入另一介质中其波速变为 0.80 m/s，则它在该介质中的波长为 0.32 m(2)如图，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“”(图中 O点)，然后用横截面为等边三角形 ABC 的三棱镜压在这个标记上，小标记位于 AC 边上。D 位于 AB 边上，过 D 点作 AC 边的垂线交 AC 于 F。该同学在D 点正上方向下顺着直线 DF 的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过 O点作 AB 边的垂线交直线 DF 于 E；DE2 cm，EF1 cm。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射)答案(1)ACE(2)3解
12、析(1)根据波形图可知，波长 16 cm0.16 m，B 错误；根据 t0时刻和 t0.20 s 时刻的波形图可知12n T0.2 s，T 0.42n1 s，n0,1,2,3，而已知该波的周期 T0.20 s，故该波的周期 T0.40 s，波速 vT0.40 m/s，A 正确；简谐波沿 x 轴正方向传播，x0.08 m 的质点在 t0 时刻沿 y 轴正方向运动，在 t0.70 s134T 时位于波谷，在 t0.12 s 310T时位于 y0 的某位置(不是位于波谷)，C 正确，D 错误；若此波传入另一介质中，周期 T 不变，其波速变为 v0.80 m/s，由 vT 可得它在该介质中的波长为 0
13、.800.4 m0.32 m，E 正确。(2)过 D 点作 AB 边的垂线 NN，连接 OD，则ODN 为来自 O 点的光线在 D 点的入射角；设该光线在 D 点的折射角为，如图所示。根据折射定律有 nsinsin式中 n 为三棱镜的折射率由几何关系可知 60EOF30在OEF 中有 EFOEsinEOF由式和题给条件得 OE2 cm根据题给条件可知，OED 为等腰三角形，有 30由式得 n 3。6(2017全国卷)(1)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是_。(填正确答案标号)A改用红色激光B改用蓝色激光
14、C减小双缝间距D将屏幕向远离双缝的位置移动E将光源向远离双缝的位置移动(2)一直桶状容器的高为 2l，底面是边长为 l 的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴 DD、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的 D 点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率。答案(1)ACD(2)1.55解析(1)在双缝干涉实验中相邻亮条纹的间距 xld，因此要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距可减小双缝间的距离，增大屏幕与双缝的距离，换用波长更长或频率更小的光做光源。故选 A、C、D。(2)设从光源发出直接射到 D 点
15、的光线的入射角为 i1，折射角为 r1。在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点 C，连接 C、D，交反光壁于 E 点，由光源射向 E 点的光线，反射后沿 ED 射向 D 点。光线在 D 点的入射角为 i2，折射角为 r2，如图所示。设液体的折射率为 n，由折射定律有nsini1sinr1nsini2sinr2由题意知 r1r290联立式得 n21sin2i1sin2i2由几何关系可知 sini1l24l2l24 117sini232l4l29l2435联立式得 n1.55。命题特点：1.以选择题、填空题形式的命题涉及面比较广，常考查机械振动、机械波的综合问题，光的折射、全反射现象，近年对光的干
16、涉考查的热度有所增加，也常对其他概念、现象进行拼盘式的命题考查。2以计算题形式的命题以考查波的传播、光的折射和全反射现象为主。思想方法：图象法、微平移法、特殊点法、作图法。高考考向1 高考考向 1 机械振动与机械波例 1(2018全国卷)一列简谐横波在 t13 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：(1)波速及波的传播方向；(2)质点 Q 的平衡位置的 x 坐标。破题关键点(1)t13 s时 Q 点的振动方向是什么？波的传播方向是什么？如何判断？(2)t0 时 Q 点在什么位置？t13 s 时此振动状态传播到什么位置？提示：向上。由“上下坡
17、”法可知波沿 x 轴负方向传播。提示：平衡位置。P 点所在的位置。解析(1)由图 a 可以看出，该波的波长为36 cm由图 b 可以看出，周期为 T2 s波速为vT18 cm/s由图 b 知，当 t13 s 时，Q 点向上运动，结合图 a 可得，波沿 x 轴负方向传播。(2)设质点 P、Q 平衡位置的 x 坐标分别为 xP、xQ。由图 a 知，x0 处 yA2Asin(30)，因此 xP 303603 cm由图 b 知，在 t0 时 Q 点处于平衡位置，经 t13 s，其振动状态向 x轴负方向传播至 P 点处，由此及式有 xQxPvt6 cm由式得，质点 Q 的平衡位置的 x 坐标为xQ9 c
18、m。答案(1)18 cm/s 波沿 x 轴负方向传播(2)9 cm波动图象和振动图象的应用技巧(1)求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法分清振动图象与波动图象，此问题最简单，只要看清横坐标即可。横坐标为 x 则为波动图象，横坐标为 t 则为振动图象。看清横、纵坐标的单位，尤其要注意单位前的数量级。找准波动图象对应的时刻。找准振动图象对应的质点。(2)判断波的传播方向和质点振动方向的方法上下坡法(图甲)；同侧法(图乙)；微平移法(图丙)。1(2017全国卷)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
19、线分别如图 b 和图 c 所示。两列波的波速均为 1.00 m/s。两列波从波源传播到点 A(8，2)的路程差为_m，两列波引起的点 B(4,1)处质点的振动相互_(填“加强”或“减弱”)，点 C(0,0.5)处质点的振动相互_(填“加强”或“减弱”)。答案 2 减弱 加强解析 波长 vT2 m，两列波的波长相等。两波源到 A 点的路程差 x 6282 m8 m2 m。两波源到 B 点的路程差 x 3242 m3242 m0，初相相差，B 点为振动减弱点。两波源到 C 点的路程差 x3.5 m2.5 m1 m2，初相相差，C点为振动加强点。2(2019辽宁省沈阳市模拟)(多选)有两列简谐横波的
20、振幅都是 10 cm，传播速度大小相同。O 点是实线波的波源，实线波沿 x 轴正方向传播，波的频率为 3 Hz；虚线波沿 x 轴负方向传播。某时刻实线波刚好传到 x12 m 处质点，虚线波刚好传到 x0 处质点，如图所示，则下列说法正确的是()A实线波和虚线波的频率之比为 23B平衡位置为 x6 m 处的质点此刻振动速度最大C实线波源的振动方程为 y10sin(6t)(cm)D平衡位置为 x6 m 处的质点始终处于振动加强区，振幅为 20 cmE从图示时刻起再经过 0.75 s，平衡位置为 x5 m 处的质点的位移 y0答案 BCE解析 已知两列简谐横波波速大小相等，由图可知，实线波的波长 1
21、4 m，虚线波的波长 26 m，由 vf 可知，实线波和虚线波的频率之比为 f1f22132，故 A 错误；此刻两列波单独引起平衡位置为 x6 m 处的质点的速度方向均向上且最大，所以该质点此时速度最大，故 B 正确；根据振动方程 yAsin(t)，实线波的振幅 A10 cm，角频率 2f16 rad/s，因实线波沿 x 轴正向传播，根据同侧法可知平衡位置为 x12 m 处的质点起振方向向下，则波源的起振方向向下，故实线波源的振动方程为 y10sin(6t)(cm)，故 C 正确；两列波的频率不一致，不是相干波，无法产生干涉现象，故不能形成稳定的振动加强和减弱的点，D 错误；v1f143 m/
22、s12 m/s，从图示时刻起再经过 0.75 s 实线波往 x 轴正向传播了 9 m，即 x5 m 处的质点在实线波的传播中振动了94T1，故引起平衡位置为 x5 m 处的质点的位移为 y10，虚线波往 x 轴负向传播了 9 m，即 x5 m处的质点在虚线波的传播中振动了32T2，引起平衡位置为 x5 m 的质点的位移 y20，显然 y1y20，故 E 正确。3(2019广东珠海一模)(多选)关于振动和波动，下列说法正确的是()A做简谐振动的物体，经过同一位置时，加速度可能不同B在受迫振动中，驱动力的频率不一定等于物体的固有频率C在波的干涉中，振动加强的点不一定处在波峰或波谷的叠加处D波源与观
23、察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率会发生变化E在波的传播方向上相对平衡位置的位移始终相同的两个质点间距离等于波长答案 BCD解析 做简谐振动的物体，加速度总与位移大小成正比，方向相反，故经过同一位置时，加速度一定相同，A 错误；物体做受迫振动时，其驱动频率跟固有频率无关，故 B 正确；在波的干涉中，振动加强的点不一定处在波峰或波谷的叠加处，也可能是平衡位置的叠加处，故 C 正确；根据多普勒效应，波源与观察者相互靠近或者相互远离时，接收到的波的频率会发生变化，故 D 正确；在波的传播方向上相对平衡位置的位移始终相同的两个质点间距离等于波长的整数倍，故 E 错误。高考考向2 高考考向 2
24、 光的折射和全反射例 2(2018全国卷)如图，ABC 是一直角三棱镜的横截面，A90，B60，一细光束从 BC 边的 D 点折射后，射到 AC 边的 E 点，发生全反射后经 AB 边的 F 点射出。EG 垂直于 AC 交 BC 于 G，D 恰好是 CG 的中点。不计多次反射。(1)求出射光相对于 D 点的入射光的偏角；(2)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？破题关键点(1)若已经根据折射定律等求出图中的各个角度，如何求出射光相对于入射光的偏角？(2)为实现图中光路，光线在各边上的传播应符合什么条件？提示：将光线在每个界面的偏转角相加，向顺时针方向偏转记为正，向逆顺时针方向偏转记为
25、负。提示：在 AC 边上不能发生折射，在 AB 边上不能发生全反射。解析(1)光线在 BC 边上折射，由折射定律有sini1nsinr1式中，n 为棱镜的折射率，i1和 r1分别是该光线在 BC 边上的入射角和折射角。光线在 AC 边上发生全反射，由反射定律有 i2r2式中 i2和 r2分别是该光线在 AC 边上的入射角和反射角。光线在 AB 边上发生折射，由折射定律有nsini3sinr3式中 i3和 r3分别是该光线在 AB 边上的入射角和折射角。由几何关系得i2r260，r1i330F 点的出射光相对于 D 点的入射光的偏角为(r1i1)(180i2r2)(r3i3)由式得 60(2)光
26、线在 AC 边上发生全反射，光线在 AB 边上不发生全反射，有nsini2nsinCnsini3式中 C 是全反射临界角，满足 nsinC1由式知，棱镜的折射率 n 的取值范围应为2 33 n2。答案(1)60(2)2 33 n0.5 s，解得T 0.5n34，当n0时，T23 s 符合题意；当n1时，T27 s0.5 s，不符合题意，则波速vT6 m/s，B正确。频率f1T1.5 Hz，C正确。t0时x1 m处的质点处于波峰，因t1 s时n tT1231.5，则此时x1 m处的质点处于波谷，D错误。t0时x2 m处的质点经过平衡位置向上振动，因t2 s 时n tT2233，则此时x2 m处的
27、质点经过平衡位置向上振动，E正确。答案 BCE易错警示 机械波的多解问题有两类：(1)因为波的传播方向(或质点的振动方向)不明确存在多解；(2)因为波在空间和时间上具有周期性引起多解。对于这类问题，要分情况讨论，一般得出波长、周期、波速等的通式，如果题中有限定条件，再进一步确定解。配套作业 限时：40 分钟 满分：100 分一、选择题(本题共 8 小题，每小题 8 分，共 64 分，均为多选题)1(2019西安高三第三次质检)下列说法正确的是()A雷达是利用超声波工作的B红外线比紫外线更容易发生衍射现象C真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的D在同一个周期里，波上的质点沿波传播的方向移动的距
28、离为一个波长E做简谐运动的物体每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同答案 BCE解析 雷达是利用无线电波工作的，A 错误；红外线比紫外线波长长，更容易发生衍射现象，B 正确；根据狭义相对论，真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的，C 正确；波上的质点不沿波传播的方向移动，D 错误；做简谐运动的物体每次通过同一位置时，与平衡位置的距离相等，故回复力相同，故加速度相同，但是，前后两次经过同一位置时，速度大小相同，方向可能相反，故 E 正确。2(2019安徽省六安市最后一卷)如图所示，实线是沿 x 轴传播的一列简谐横波在 t0 时刻的波形图，虚线是这列波在 t0.16 s 时刻的波
29、形图。已知该波的波速是 1 m/s，则下列说法正确的是()A这列波的波长是 12 cmB这列波可能是沿 x 轴正方向传播的Ct0.04 s 时，x4 cm 处的质点速度沿 y 轴负方向D00.16 s 内，x6 cm 处的质点振动方向改变了 3 次E若此波传入另一介质中其波速变为 0.5 m/s，则它在该介质中的波长为 6 cm答案 ADE解析 由图可知 12 cm，A 正确；周期为 Tv0.12 s，t0.16 sTT3内，波沿传播方向移动的距离 x3，则由图可知波的传播方向为沿 x 轴负方向，B 错误；由图可知，在 t0.04 sT3时刻，x4 cm 处的质点在 y 轴负方向位置沿 y 轴
30、正方向振动，C 错误；0.16 s43T，故 00.16 s 内，x6 cm 处的质点振动方向改变了 3 次，D 正确；若此波传入另一介质中速度变为 0.5 m/s，因为周期不变，则它在该介质中的波长为 vT0.50.12 m6 cm，E 正确。3(2019河南濮阳三模)以下说法中正确的是()A图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中 a 光在水珠中传播的速度一定大于 b 光在水珠中传播的速度B图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角 i 逐渐增大到某一值后不再会有光线从 bb面射出C图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间距离 L，两相邻亮条纹间的距离 x 将减小D图丁是用
31、干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的E图戊中的 M、N 是偏振片，P 是光屏，当 M 固定不动缓慢转动 N 时，光屏 P 上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波答案 ACE解析 根据折射率和光的传播速度之间的关系 ncv，可知折射率越大，传播速度越小，从图甲中可以看出，b 光在水珠中偏折得更厉害，即 b 光在水中的折射率大于 a 光在水中的折射率，则 a 光在水珠中的传播速度大于 b光在水珠中的传播速度，故 A 正确；图乙中，光束在 aa面的折射角等于在bb面的入射角，只要入射角 i90，bb面的入射角就小于光的全反射的临界角，就
32、不会发生全反射，故肯定有光线从 bb面射出，B 错误；根据 xLd，可知只减小屏到挡板间距离 L，两相邻亮条纹间的距离 x 将减小，故C 正确；图丁中，由于不知道被测工件的放置情况，故不能判断被检测的平面在此处是否是凸起的，D 错误；只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故 E 正确。4(2019广东深圳二模)下列有关光学现象的说法正确的是()A光从光疏介质射入光密介质，若入射角大于临界角，则一定发生全反射B做双缝干涉实验时，用红光替代紫光，相邻亮条纹间距变大C在白光下观察肥皂泡，其表面的相邻各条纹是等间距的D光的偏振现象表明光是横波E在同一种物质中，波长越短的光传播速度
33、越小答案 BDE解析 全反射发生的条件是光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于或等于临界角，故 A 错误；双缝干涉实验中相邻的两个亮条纹间距 xLd，故波长越长则相邻的亮条纹间距越大，而红光的波长大于紫光的波长，则红光的相邻的亮条纹间距比紫光的大，故 B 正确；因为肥皂泡各处厚度不同，故在白光下观察肥皂泡，其表面的相邻各条纹的间距是不等的，故 C 错误；光的偏振现象表明了光是横波，纵波不能发生偏振现象，故 D 正确；在同一种物质中，不同波长的光传播速度不同，波长越短，波速越小，故 E 正确。5(2019湖北省七市州教科研协作体高三联考)在坐标原点的波源产生一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波，已
34、知波速 v200 m/s，且 t0 时刻，波刚好传播到 x40 m 处，该处质点的振动图象如图所示，另在 x400 m 处有一接收器，则下列说法正确的是()A波源开始振动时方向沿 y 轴负方向B从 t0 开始经 0.4 s，x40 m 处的质点运动的路程为 0.4 mC接收器在 t1.8 s 时才能接收到此波D若波源向 x 轴正方向运动，接收器接收到波的频率可能为 2 HzE若该波与另一列频率为 5 Hz 沿 x 轴负方向传播的简谐横波相遇，不能产生稳定的干涉图样答案 BCE解析 所有质点的起振方向与波源的起振方向相同，由图可知 x40 m处质点的起振方向沿 y 轴正向，则波源的起振方向一定沿
35、 y 轴的正方向，A错误；由图可知振动周期为 T0.4 s，从 t0 开始经 0.4 s，x40 m 处质点振动一个周期，路程为 4 个振幅即 0.4 m，B 正确；x40 m 到 x400 m 距离为 x360 m，波传播时间 txv 360200 s1.8 s，C 正确；波的频率为 f1T2.5 Hz，若波源向 x 轴正方向运动，由多普勒效应可知接收器接收到波的频率大于 2.5 Hz，D 错误；要产生稳定的干涉图样，需要频率相同，E 正确。6(2019四川德阳二诊)一列波沿 x 轴传播，t2 s 时刻的波形如图 1 所示，如图 2 是某质点的振动图象，则下列说法正确的是()A波的传播速度为
36、 1 m/sB波如果向右传播，则图 2 是 x0、4 m 处质点的振动图象C波如果向左传播，则图 2 是 x0、4 m 处质点的振动图象D波如果向左传播，则 x2 m 处质点经过 1 s 到达 x2 m 处E无论波向左传播还是向右传播，x2 m 处在 2 s 内路程都为 2A答案 ABE解析 由波动图象知，波长为 4 m，由振动图象知，周期为 T4 s，则波的传播速度为 vT44 m/s1 m/s，故 A 正确；根据振动图象知该质点在 t2 s 时在平衡位置向下振动，根据“同侧法”可知，波如果向右传播，图 2 应是 x0、4 m 处质点的振动图象，故 B 正确，C 错误；如果波向左传播，x2
37、m 处质点此时向下振动，经过 t1 sT4，质点到达负向最大位移处，故 D 错误；无论波向左传播还是向右传播，x2 m 处质点经 t2 sT2，走过的路程都为 s2A，故 E 正确。7(2019东北三省三校二模)关于振动和波动，下列说法中正确的是()A各种波均会发生偏振现象B单摆做简谐运动的周期与摆球的质量有关C在波的干涉中，振动加强点的位移不一定始终最大D部队过桥不能齐步走而要便步走，是为了避免桥梁发生共振现象E我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的波长变长，可以判断该星球正在远离我们答案 CDE解析 横波会发生偏振现象，纵波则不会，A 错误；单摆的运动周期只和摆线长度以及当地的重力加速度有
38、关，和摆球的质量无关，B 错误；在波的干涉中，振动加强点在平衡位置附近做简谐振动，位移不是始终最大，C正确；当部队齐步走过桥，可能会使得人步行的频率和桥的固有频率一致而发生共振，因此不能齐步走，D 正确；由多普勒效应可知，如果光波的波长变长说明波源在远离我们，即星球在远离我们，E 正确。8(2019辽宁卓越名校联盟二模)用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，其中光源为白炽灯泡，调整实验装置使光屏上能观察到清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是()A取下滤光片，光屏上将出现彩色的干涉条纹B若单缝向右平移一小段距离，光屏上相邻两条亮纹中心的距离增大C若将双缝间的距离 d 增大，光屏上相邻两
39、条暗纹中心的距离减小D若将滤光片由红色换成绿色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小E测出 n 条亮条纹间的距离 a，则相邻两条亮条纹中心的间距为 xan答案 ACD解析 取下滤光片，由于白炽灯发出的光为白光，故发生干涉时会出现色散现象，即在光屏上将出现彩色的干涉条纹，故 A 正确；若单缝向右平移一小段距离，由于双缝到光屏的距离不变，则光屏上相邻两条亮纹中心的距离不变，故 B 错误；根据 xLd 知，若将双缝的距离 d 增大，则光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，故 C 正确；若将滤光片由红色换成绿色，色光的波长减小，根据 xLd 知，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，故 D正确；测出 n 条亮条纹
40、间的距离 a，则相邻两条亮条纹中心的间距为 xan1，故 E 错误。二、计算题(本题共 2 小题，共 36 分，须写出规范的解题步骤)9(2019四川攀枝花二模)(18 分)如图所示，一个截面为矩形的水池，池底有一垂直于池边的线形发光体，长度为 L。当池中未装水时，一高为 h 的人站在距池边 h 的 A 点，只能看到发光体的一个端点。当将水池加满水时，人需移到距池边 2 2h 的 B 点时，又恰好只能看到发光体的一个端点。已知光在真空中传播的速度为 c，发光体的一端紧靠池边的底部，人站的位置与发光体在同一竖直面内，不计人眼到头顶的距离，求：(1)水池中水的折射率；(2)当水池加满水时，站在 B
41、 点的人看到的发光体端点发出的光传到人眼的时间。答案(1)43(2)4 2L9h3c解析(1)已知水池加满水时，人站在 B 点时恰好只能看到发光体的一个端点，设该端点发出的传播到人眼的光线在水池中与竖直方向的夹角为 r，在空气中与竖直方向的夹角为 i，水池中水的折射率为 n，作光路图如图所示，由折射定律：nsinisinr由题意和几何关系得：sinrhh2h2sini2 2h2 2h2h2联立以上各式得：n43。(2)设水池加满水时，站在 B 点的人看到的端点发出的光在水中传播的速度为 v，在水中和空气中传播经历的时间分别为 t1、t2，总时间为 t，则t1Lsinrvvcnt22 2h2h2
42、ctt1t2联立以上各式得：t4 2L9h3c。10(2019辽宁卓越名校联盟二模)(18 分)从 M、N 两点产生的两列简谐横波在同一介质中分别沿 x 轴向负方向和正方向传播，两列波的周期 T 与波长 均相同，振幅均为 A20 cm。t0 时两列波刚好都传播到坐标原点，波的图象如图所示，此时 x1 m 处的质点 P 的位移为 10 cm，再经 t0.01 s坐标原点的位移第一次变为 40 cm，求：(1)波的传播速度和波源的振动频率；(2)之后 M、N 两点之间所有振动减弱点的位置坐标。答案(1)300 m/s 25 Hz(2)x9 m，x3 m，x3 m，x9 m解析(1)由图可知，M 点
43、产生的波向 x 轴负方向传播，N 点产生的波向x 轴正方向传播，从图示时刻开始，经过T4两列波的第一个波峰都将传播到坐标原点，坐标原点的位移第一次变为 40 cm，由此可得：t14T解得：T0.04 s又由题可知，t0 时，x1 m 处的质点 P 的位移为 10 cmA2，振动方向沿 y 轴正方向，则：121 m解得：波长 12 m所以该波的传播速度：vT 120.04 m/s300 m/s波源的振动频率：f1T 10.04 Hz25 Hz。(2)由波的叠加原理可知，M、N 之间的点到 M 与 N 的距离的差等于半波长的奇数倍时，为振动减弱点。设振动减弱点到 M 的距离与到 N 的距离分别为 x1和 x2，由图可知，M 与 N 到坐标原点的距离均为一个波长，都是12 m，则有：|x1x2|(2n1)224 m，x1x2224 m可得当 n1 时，|x1x2|126 m当 n2 时，|x1x2|3218 m，当 n3 时，|x1x2|5230 m 不符合条件，结合对称性可知，在 M、N 之间有 4 个振动减弱点：x9 m，x3 m，x3 m，x9 m。本课结束
