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专题十三机械振动机械波光学(选修3—4)-2-高考命题规律2020年高考必备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卷考点一机械振动机械波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)考点二光学34(1)34(2)34(1)34(2)34(2)34(2)34(2)34(1)34(2)34(2)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(1)34(1)34(2)-3-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.〔2019全国Ⅰ·34(1)〕一简谐横波沿x轴正方向传播,在t=时刻,该波的波形图如图(a)所示,P、Q是介质中的两个质点.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)𝑇2-4-A.质点Q的振动图象与图(b)相同B.在t=0时刻,质点P的速率比质点Q的大C.在t=0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t=0时刻,质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大答案:CDE解析:在𝑇2时刻质点Q向上振动,而图(b)中质点在该时刻是向下振动,A错误.图(a)是在𝑇2时刻的波形,t=0时刻质点P在波谷,速率为0,质点Q在平衡位置,速率最大,B错误.t=0时刻质点P在波谷,加速度最大,质点Q在平衡位置,加速度为0,C正确.在𝑇2时刻平衡位置在坐标原点的质点向下振动,图(b)中质点在该时刻是向下振动,D正确;t=0时刻质点P在波谷,与平衡位置距离等于振幅,质点Q在平衡位置,与平衡位置距离是0,E正确.-5-2.〔2019全国Ⅱ·34(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板上O点处,在O点正下方l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.34-6-答案:A解析:根据T=2π𝑙𝑔可知,当细绳碰到钉子时l变短,周期变小,恰为原来的二分之一,观察x-t图可知,B、D错误;又由于a球摆到最高位置时,x1=lsinθ1,x2=𝑙4sinθ2,𝑥1𝑥2=4sin𝜃1sin𝜃2.设摆动过程中小球a最高点与其平衡位置的高度差为h,根据能量守恒知,sinθ1=𝑙2-(𝑙-ℎ)2𝑙=2𝑙ℎ-ℎ2𝑙,sinθ2=𝑙216-(𝑙4-ℎ)2𝑙4=4𝑙ℎ2-ℎ2𝑙,sin𝜃1sin𝜃2=142𝑙-ℎ𝑙2-ℎ.所以𝑥1𝑥2=2𝑙-ℎ𝑙2-ℎ1,得x1x2,由此可知A正确,C错误.-7-3.〔2019全国Ⅲ·34(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-8-答案:BDE解析:两列波发生干涉,形成稳定的干涉图样,加强区与减弱区相互间隔,加强区振幅大,减弱区振幅小,A错误;振动频率取决于波源,所有点的振动周期与频率都相同,等于波源振动的周期与频率,B、D正确;相位不同造成了加强区与减弱区,C错误;同一质点处,两列波的相位差恒定,E正确.-9-4.〔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.13-10-答案:(ⅰ)0.18m/sx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=𝜆𝑇=0.18m/s,由图(b)在t=13s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-𝐴2,OP时间间隔为30°360°T=112T,又PQ时间间隔为13s=16T,所以OQ的时间间隔为14T,OQ的水平间距d=v·14T=9cm,所以Q的平衡位置的坐标为x=9cm.-11-5.〔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T0.20s.下列说法正确的是(填正确答案标号).A.波速为0.40m/sB.波长为0.08mC.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-12-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T0.20s,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.𝜆𝑇-13-6.〔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2mB.波速为6m/sC.频率为1.5HzD.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-14-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+34T=0.5s,且T0.5s,故式中n=0,即34T=0.5s,T=23s,频率为1.5Hz,波速为v=𝜆𝑇=6m/s,B、C正确;根据波传播方向与振动方向的关系知,t=1s=32T,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.-15-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.-16-(3)微平移法:将波形图沿传播方向平移ΔxΔx≤𝜆4,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.-17-典题演练提能·刷高分1.(2019江西南昌三模)如图甲所示,为一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图.图乙表示该波传播的介质中x=2m处的质点a从t=0时起的振动图象.则下列说法正确的是.(填正确答案标号)A.波传播的速度为20m/sB.波沿x轴负方向传播C.t=0.25s时,质点a的位移沿y轴负方向D.t=0.25s时,x=4m处的质点b的加速度沿y轴负方向E.从t=0开始,经0.3s,质点b通过的路程是6m-18-答案:ACD解析:由乙图知,质点的振动周期为T=0.2s,由甲图知,波长λ=4m,则波速为:v==20m/s.故A正确;由乙图知,t=0时刻,质点a向下运动.根据甲图可知,该波沿x轴正方向传播,故B错误;由乙图知,质点的振动周期为T=0.2s,所以质点A在t=0.25s的时刻的振动情况与t=0.05s时刻的振动情况相同,即处于负的最大位移处,所以a的位移沿y轴负方向.故C正确;由图甲可知,a质点和b质点的平衡位置相距半个波长,振动情况总是相反,所以在振动过程中任意时刻的位移都相反,所以0.25s时,质点b处于正的最大位移处.加速度沿y轴负方向.故D正确;因为0.3s=1.5T,则s=n·4A=1.5×4×0.2m=1.2m,故E错误.故选ACD.𝜆𝑇-19-2.(2019安徽安庆二模)如图所示,一列简谐横波沿x轴负方向传播,在t1=0时刻波形如图中的实线所示,t2=0.5s时刻的波形如图中虚线所示,若该列波的周期T0.5s,试求:(1)该列波的波长λ、周期T和波速v;(2)在x轴上质点P在t=0时刻的运动方向和t=3.0s内通过的路程.-20-答案:(1)8m2s4m/s(2)质点P向y轴负方向运动0.3m解析:(1)由图可知,波长λ=8m,由于该波沿x轴负方向传播,从t1=0到t2=0.5s时间内,有:Δt=t2-t1=k+14T=0.5s(k=0,1,2,3…),又知T0.5s,联立上式解得:k=0,则波的周期T=4Δt=2s由v=𝜆𝑇可得v=82m/s=4m/s.(2)由于波沿x轴负向转播,故t=0时刻质点P向y轴负方向运动,又知t=3.0s=32T,则质点P在t=3.0s时间内通过的路程为s=32×4A=6×5×10-2m=0.3m.-21-3.一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2mB.0~0.6s内,质点P运动的路程为6mC.t=0.6s时,波传播的距离为6mD.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-22-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34T到达最高点,则位移为2m,质点P的路程为3A=6cm,选项A、B正确;波速v=𝜆𝑇=200.8m/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6025s=2.4s,故选项E正确,D错误.故选ABE.-23-4.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/sC.经过0.15s,质点P沿x轴的正方向传播了3mD.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-24-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=𝜆𝑇=40.2m/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=12T,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.-25-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