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1、高考考点 | 专项突破真金试炼备战高考高考考点专项突破专题49 振动和波动 光学-备战2021年高考物理考点专项突破题集1.求周期:机械波的周期可根据振动图象观察,也可由波上某质点的振动情况计算,如t时间内完成的全振动的次数为n,则周期T=tn。周期也可根据波长、波速v计算,即T=v。2.求波长:机械波的波长可根据波动图象观察,也可根据两质点间的距离和波长数计算,如两点振动情况始终相反,即两点间相距n+12(n=0,1,2,)个波长,并且两点间距离为l,则=ln+12(n=0,1,2,)。波长也可根据周期T、波速v计算,即=vT。3.求波速:机械波传播的速度可根据波的传播距离l和传播时间t计算
2、,有v=lt;也可根据波长、周期T计算,有v=T。4.判断起振方向:各质点的起振方向都和振源的起振方向相同。2.(2018全国卷)一列简谐横波在t=13 s 时的波形图如图甲所示,P、Q是介质中的两个质点,图乙是质点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。【答案】(1)18 cm/s波沿x轴负方向传播 (2)9 cm【解析】(1)由图甲可知,该波的波长=36 cm由图乙可知,该波的周期T=2 s故波速v=T=18 cm/s由图乙知,当t=13 s时,Q点向上运动,结合图甲可知,波沿x轴负方向传播。(2)设质点P、Q平衡位置坐标分别为xP、xQ由图甲可知,x=
3、0处y=-A2=Asin(-30)因此xP=30360=3 cm由图乙可知,在t=0时Q点处于平衡位置,经t=13 s,其振动状态向x轴负方向传播到P点处故有xQ-xP=vt=6 cm即Q点的平衡位置的x坐标为xQ=9 cm。点评本题主要考查了波的图象。解答本题的关键是要掌握振动的一般方程y=Asin(t+),知道方程中各字母表示的物理意义,能够根据图象直接读出振幅、波长和各个位置处的质点振动方向,知道波速、波长和频率之间的关系。3.(2018湖北二模)一列简谐横波,在t=0.6 s时刻的图象如图甲所示,此时,P、Q两质点的位移均为-1 cm,波上A质点的振动图象如图乙所示,则以下说法正确的是
4、。A.这列波沿x轴负方向传播B.这列波的波速是503 m/sC.这列波的频率为56 HzD.从t=0.6 s开始,紧接着的t=0.6 s时间内,A质点通过的路程为10 mE.从t=0.6 s开始,质点P比质点Q早0.4 s回到平衡位置【答案】BCE【解析】由图乙可知t=0.6 s时刻质点A的速度方向沿y轴负方向,由图甲判断出波的传播方向沿x轴正方向,A项错误;由图甲读出该波的波长=20 m,由图乙知周期T=1.2 s,则波速v=T=503 m/s,频率f=11.2 Hz=56 Hz,B、C两项正确;质点做简谐运动时在一个周期内质点A通过的路程是振幅的4倍,则经过t=0.6 s=12T,A质点通
5、过的路程s=2A=4 cm,D项错误;图示时刻质点P沿y轴正方向运动,质点Q沿y轴负方向运动,所以质点P将比质点Q早回到平衡位置,将此图象与正弦曲线进行对比可知P点的横坐标xP=203 m,Q点的横坐标xQ=403 m,根据波形的平移法可知质点P比质点Q早回到平衡位置的时间t=xQ-xPv=0.4 s,E项正确。4.如图甲所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,P是参与波动的、离原点x1=2 m 处的质点,Q是参与波动的、离原点x2=4 m 处的质点。图乙是参与波动的某一质点的振动图象(所有参与波动的质点计时起点相同)。由图可知下列说法中正确的是。A.从t=0到t=6 s,质
6、点P通过的路程为0.6 mB.从t=0到t=6 s,质点Q通过的路程为12 mC.这列波的传播速度v=2 m/sD.从t=0起,P质点比Q质点先到达波峰E.图乙可能是图甲中质点Q的振动图象【答案】ACE【解析】由图甲的波形图象可知波长=4 m,由图乙的某一质点的振动图象可知,周期T=2 s,这列波的传播速度v=T=2 m/s,C项正确;从t=0到t=6 s为3个周期,质点P通过的路程sP=34A=0.6 m,A项正确;同理,从t=0到t= 6 s,质点Q通过的路程也为 0.6 m,B项错误;t=0时,P质点振动方向向下,Q质点振动方向向上,从t=0起,Q质点比P质点先到达波峰,D项错误;通过以
7、上分析,可知图乙可能是图甲中质点Q的振动图象,E项正确。5.(2018全国卷)如图甲所示,ABC是一直角三棱镜的横截面,A=90,B=60,一细光束从BC边的D点经折射后,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?甲【答案】(1)60(2)233nnsin i3式中C是全反射临界角,满足nsin C=1由以上各式知,棱镜的折射率n的取值范围应为233n光线在玻璃砖内会发生三次全反射,最后由G点射出,考虑整体几何关系,得出光路如图丙所示。
8、由反射定律和对称性可得OG=OC=32R射到G点的光有一部分被反射,沿原路返回到达C点射出。7.半径为R的玻璃圆柱体,截面如图甲所示,圆心为O,在同一截面内,两束相互垂直的同种单色光射向圆柱面的A、B两点,其中一束沿AO方向,AOB=30,玻璃对此单色光的折射率n=3,真空中的光速为c。求:甲(1)光线从B点射入到第一次射出圆柱面所用的时间。(2)两束光线经圆柱体后第一次射出的光线的交点(或延长线的交点)到A点的距离。乙【答案】(1)3Rc(2)(3-1)R【解析】(1)如图乙所示,光线从B点射入,由几何知识可知,入射角1=60设折射角为2,则折射率n=sin 1sin 2解得2 =30则B、
9、C之间距离lBC=2Rcos 30=3R又因为n=cv所以t=lBCv=3Rc。(2)光线从A点射入和射出圆柱始终垂直于界面,不改变方向,射出玻璃圆柱的折射角为0设从B点射入的光线射出的折射角为3,由n=sin 3sin 2,2=2解得3=60设从C点射出的光线的反向延长线交AO所在直线于D点,由几何知识可知DOC为直角,交点D到A点的距离lDA=Rtan 60-R=(3-1)R。8.下列说法正确的是。A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关B.全息照相的拍摄利用了光的干涉原理C.电磁波可以发生衍射现象和偏振现象D.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光从红光改为紫光,则相邻亮条纹的间距一定
10、变大E.光的偏振现象说明光是横波【答案】BCE【解析】电磁波在真空中的传播速度都是一样的,与电磁波的频率无关,A项错误;全息照相的拍摄利用了光的干涉原理,B项正确;电磁波都能发生衍射现象和偏振现象,C项正确;在双缝干涉实验中,若仅将入射光由红光改为紫光,因波长变小,故条纹间距变小,D项错误;偏振现象说明光是横波,E项正确。9.(2018湖南模拟)如图甲所示是用干涉法来检查某块厚玻璃板上表面是否平整的装置,所用红色光是由普通光源加红色滤光片产生的。从上往下观察到的干涉条纹如图乙、丙所示。则下列判断正确的是。A.若观察到的条纹如图乙所示,则说明厚玻璃板上表面是平整的B.若观察到的条纹如图丙所示,则
11、厚玻璃板上表面有下凹的位置C.若观察到的条纹如图丙所示,则厚玻璃板上表面有上凸的位置D.若用通过黄色滤光片产生的黄色光做该实验,则干涉条纹变密E.若减小a、b板间的夹角,则干涉条纹变密集【答案】ABD【解析】如果观察到的干涉条纹平行等距,则说明厚玻璃板上表面是平整的,A项正确;薄膜干涉是等厚干涉,即明条纹处空气膜的厚度相同,从弯曲的条纹可知,检查平面左边的空气膜厚度与右边的空气膜厚度相同,则厚玻璃板上表面有下凹的位置,B项正确,C项错误;用波长较短的黄光时,条纹间距变小,则干涉条纹变密集,D项正确;如果减小a、b板间夹角,反射到样板上同一位置处的两相干光的路程差减小,则条纹间距变稀疏,E项错误
12、。10.下列对相对论的说法正确的是。A.在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的B.真空中的光速在不同的惯性参考系中不同C.一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比杆静止时的长D.运动速度很高的微观粒子,它的质量明显大于静止时的质量E.在一个确定的参考系中观察,运动物体上的物理过程的快慢跟物体的运动状态有关【答案】ADE【解析】在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的,真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的,A项正确,B项错误;根据尺缩效应,一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比杆静止时的长度短,C项错误;根据质量与速度的关系,运动速度很高的微观粒子,它的质量明显大于静止时的质量,D项正确;在一个确定的参考系中观察,运动物体上的物理过程的快慢跟物体的运动状态有关,E项正确。11.(2018全国卷)一列简谐横波沿x轴正方向传播,在t=0和t=0.20 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。A.波速为0.40 m/sB.波长为0.08 mC.x=0.08 m的质点在t=0.70 s时位于波谷D.x=0.08 m的质点在t=0.12 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【答案】ACE【解析】波
