高考理综物理分类汇编选考34机械振动机械波

高考理综物理分类汇编选考34机械振动机械波

‎2014年高考理综物理试题分类汇编-‎ ‎ (十五)机械振动、机械波 ‎1.（2014年 安徽卷）16．一简谐横波沿x轴正向传播，图1是t=0时刻的波形图，图2是介质中某点的振动图象，则该质点的x坐标值合理的是 图1‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎0.1‎ ‎0.2‎ ‎-0.1‎ ‎-0.2‎ O y/m x/m ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎0.1‎ ‎0.2‎ ‎-0.1‎ ‎-0.2‎ O y/m t/s 图2‎ A．‎0.5m B．‎1.5m C．‎2.5m D．‎‎3.5m ‎【答案】C ‎【解析】由图2结合图1可知该质点x坐标值可能是‎1.5m和‎2.5m，而简谐横波沿x轴正向传播，由图1可得向下振动的质点为x坐标值‎2.5m的质点，故C正确。‎ ‎2.（2014 北京）17.一简谐机械横波沿x轴正方向传播，波长为λ，周期为T,t=0时刻的波形如图1所示，a、b是波上的两个质点。图2是波上某一质点的振动图像。下列说法正确的是 A.t=0时质点a的速度比质点b的大 B.t=0时质点a的加速度比质点b的小 C.图2可以表示质点a的振动 D.图2可以表示质点b的振动 ‎【答案】D ‎【考点】机械振动、机械波 ‎【解析】由图1的波形图可知t＝0时刻，a在波峰,速度为零，加速度最大；b在平衡位置，速度最大，加速度为零，AB项错误；根据上下坡法可以确定0时刻b质点向下振动，所以图2是质点b的振动图象，C项错误，D项正确。‎ ‎3.（2014 北京）20. 以往，已知材料的折射率都为正值(n>0)。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值(n<0) ‎，称为负折射率材料。位于空气中的这类材料，入射角i与折射角r依然满足 但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）。若该材料对于电磁波的折射率n=-1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是 ‎【答案】B ‎【考点】光的折射定律 ‎【解析】光从空气射入到材料中时，根据题意可知入射光线和折射光线位于法线的同侧，A项错误；根据折射定律可知：，可知折射角等于入射角，C项错误；根据光路可逆，光从材料射入到空气时，同理入射光线和折射光线也位于法线的同侧，D项错误，入射角也等于折射角，B项正确。‎ ‎4.（2014年 大纲卷）17．在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589nm的光，在距双缝‎1.00m的屏上形成干涉图样。图样上相邻两明纹中心间距为‎0.350cm，则双缝的间距为( )‎ A．2.06×10－‎7m B．2.06×10－‎4m C．1.68×10－‎4m D．1.68×10－‎‎3m ‎【答案】C ‎【考点】双缝干涉 ‎【解析】根据双缝干涉实验条纹间距离，代入数据得，C项正确。‎ ‎5.（2014年 大纲卷）18．两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇。下列说法正确的是( )‎ A．波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1－A2|‎ B．波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1＋A2‎ C．波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移 D．波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅 ‎【答案】AD ‎【考点】简谐波、波的叠加 ‎【解析】根据波的叠加原理，两列波相遇互不干扰，所以波峰与波谷相遇，质点的振幅变为，A项正确；任何一点质点都不会一直处于波峰或波谷，总是在平衡位置附近往复运动，BC项错误；波峰与波峰相遇处的质点处于振动加强点，所以振幅较大，波谷与波峰处的质点处于振动减弱点，振幅偏小，D项正确。‎ ‎6.（2014 福建卷）13.如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路图的是（ ）‎ ‎【答案】A ‎【考点】 光的折射、全反射 ‎【解析】当光从光疏介质射入光密介质，必然可以发生折射，且入射角大于折射角，B、D项错误，当光从光密介质射入光疏介质时，如果入射角大于临界角就会发生全反射，如A选项所示，A项正确；如果入射角小于临界角，也会发生折射，且入射角小于折射角，C项错误。‎ ‎7.（2014 福建卷）17.在均匀介质中，一列沿x轴正向传播的横波，其波源O在第一个周期内的振动图像，如右图所示，则该波在第一个周期末的波形图是（ ）‎ ‎【答案】D ‎【考点】 机械振动、机械波 ‎【解析】根据振动图像可知波源起振方向向下，则每一个点起振时方向均向下，当经历一个周期时，波源仍处于平衡位置且向下振动。由波动图象可知，沿着波的传播方向看：“上坡下，下坡上”所以第一个周期末时波源处于上坡，波源完全重复上一个周期的运动，D项正确；‎ ‎8. （2014 海南卷）16．模块3-4试题 ‎（1）一列简谐横波沿x轴传播，a、b为x轴上的两质点，平衡位置分别为x=0，x=xb（xb＞0）。a点的振动规律如图所示，已知波速为v=‎10m/s，在t=0.1s时，‎ b点的位移为‎0.05m，则下列判断可能正确的是 ‎ A．波沿x轴正向传播，xb=‎‎0.5m B．波沿x轴正向传播，xb=‎‎1.5m C．波沿x轴负向传播，xb=‎‎2.5m D．波沿x轴负向传播，xb=‎‎3.5m ‎【答案】 (1) BC ‎9.（2014 海南卷）16．模块3-4试题（2）如图，矩形ABCD为一水平放置的玻璃砖的截面，在截面所在平面有一细束激光照射玻璃砖，入射点距底面的高度为h，反射光线和折射光线与底面所在平面的交点到AB的距离分别和，在截面所在平面内，改变激光束在AB面上入射点的高度与入射角的大小，当折射光线与底面的交点到AB的距离为时，光线恰好不能从底面射出，求此时入射点距离底面的高度H。‎ ‎【答案】 (1) BC (4分。选对一个给2分，选对2个给一分.有选错的不给这4分)‎ ‎【解析】 (2) (8分)设玻璃砖的折射率为n，入射角和反射角为θ1，折射角为θ2，由光的折射定律 根据几何关系有 因此求得 ‎ 根据题意，折射光线在某一点刚好无法从底面射出，此时发生全反射，设在底面发生全反射时的入射角为θ3，有 由几何关系得 解得 ‎10. （2014年 江苏卷）12.B. [选修3-4](12分)‎ ‎ (1)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到题12B-1(甲)图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如题12B-1(乙) 图所示。他改变的实验条件可能是 。‎ A．减小光源到单缝的距离 B．减小双缝之间的距离 ‎ C．减小双缝到光屏之间的距离 D．换用频率更高的单色光源 ‎ ‎(题12B-1图)‎ ‎(题12B-2图)‎ ‎(2)在“探究单摆的周期与摆长的关系冶实验中，某同学准备好相关实验器材后，把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度后释放，同时按下秒表开始计时，当单摆再次回到释放位置时停止计时，将记录的这段时间作为单摆的周期。以上操作中有不妥之处，请对其中两处加以改正。‎ ‎(3)Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉。电子显微镜下鳞片结构的示意图见题12B-2图。一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射。设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h。取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t。‎ ‎【解析】（1）由条纹间距可知减小光源到单缝间距离，对条纹间距没有影响，A项错误，减小双缝间距d,可以增大条纹间距，B项正确；减小双缝到屏的距离L，条纹间距会减小，C项错误；换用更高频率的光，波长会减小，条纹间距减小，D项错误。‎ ‎（2）①应从单摆运动到最低点开始计时时，此位置容易判断，计时误差较小②为了减小偶然误差，可以多次测量多次全振动的时间，然后取平均值求周期。‎ ‎（3）设光在鳞片中的折射角为,折射定律 在鳞片中传播的路程，传播速度，传播时间 解得，同理在空气中传播的时间 ‎11. （2014年全国卷1）34. [物理-选修3-4](15分) (1)(6分)图(a)为一列简谐横波在t=2s时的波形图，图(b)为媒质中平衡位置在x=‎1.5m处的质点的振动图像，P是平衡位置为x=‎2m的质点。下列说法正确的是 。(填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。‎ A.波速为为‎.5m/s B.波的传播方向向右 C. 0-2 s时间内，p运动的路程为‎8cm D. 0^-2 s时间内，p向y轴正方向运动 E.当t= 7s时，p恰好回到平街位置 答案：ACE ‎【解析】根据图(a)的波形图判断机械波的波长λ=‎2m，根据图(b)可得振动周期T=4s，所以波速v=λ/T=‎0.5m/s，A正确；根据图(b)可判断x=‎1.5m的质点在t=2s振动方向为y轴负方向，在图(a)中，根据质点振动方向和传播方向在图像同一侧可判断波的传播方向向左，B错误；t=2s 时质点P在最低点，根据周期T=4s，可知T=0 时质点P在最高点，所以0~2s时间内质点P通过的路程为2倍的振幅即‎8cm，C 正确； 0~2s质点P向y轴负方向运动，D错误；t=2s到t =7s共经5s为5T/4，所以质点P刚好回到平衡位置，E正确。‎ ‎12. （2014年全国卷1）34. [物理-选修3-4] (2)(9分)一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圈的直径，O为圆心，如图所示。玻璃的折射率为。‎ ‎(i)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少?‎ ‎(ⅱ)一细束光线在O点左侧与O相距处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置。‎ ‎【解析】：(i)在0点左侧，设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等 于全反射的临界角θ，则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图，‎ 由全反射条件有 ‎ ①‎ 由几何关系有 ‎ ②‎ 由对称性可知·若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为 ‎ ③‎ 联立∞③式，代入已知数据羁 ‎ ④‎ ‎ (ii)设光线在距O点R的c点射入后，在上表面入射角为，由几何关系及①式和已知条件得 A ‎ a=60'> ⑤‎ 光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由G点射出如图。由反射定律和几何关系得：‎ ‎ ⑥‎ 射到G点的光线有一部分被反射，沿原路返回到达C点射出。‎ ‎13. （2014年 全国卷2）34．[物理——选修3-4]（15分）‎ ‎ (1)（5分）图(a)为一列简谐横波在t=0.10s时的波形图，P是平衡位置在x=‎1.0m处的质点，Q是平衡位置在x=‎4.0m处的质点；图(b)为质点Q的振动图形。下列说法正确的是 。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5‎ 分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）‎ x/m y/cm O ‎10‎ ‎-10‎ t/s y/cm O ‎10‎ ‎-10‎ ‎4‎ ‎8‎ ‎12‎ ‎0.1‎ ‎0.2‎ ‎0.3‎ P Q 图(a)‎ 图(b)‎ A．在t=0.10s时，质点Q向y轴正方向运动 ‎ B．在t=0.25s时，质点P的加速度方向与y轴正方向相问 ‎ C．从t=0. 10s到t =0. 25s，该波沿x轴负方向传播了‎6m ‎ D．从t=0. 10s到t =0. 25s，质点P通过的路程为‎30cm ‎ E．质点Q简谐运动的表达式为（国际单位侧）‎ ‎【答案】BCE ‎【命题立意】考察波动与振动的基本规律，考察波动与振动图像。‎ ‎【解析】由Q点的振动图线可知，t=0.10s时质点Q向y轴负方向振动，A错误；由波的图像可知，波向左传播，波的周期为T =0.2s，t=0.10s时质点P向上振动，经过0.15s=3T/4时，即在t = 0.25s时，质点振动到x轴下方位置，且速度方向向上，加速度方向也沿y轴正向，B正确；波速，故从t = 0.10s到t = 0.25s，该波沿x负方间传播的距离为：， C 正确；由于P点不是在波峰或波谷或者平衡位置，故从t = 0.10s到t=0.25的3/4周期内，通过的路程不等于‎3A = ‎30cm，选项D错误；质点Q做简谐振动的表达式为：（国际单位），选项E正确。‎ ‎【解题点拨】熟悉波动与振动的规律，注意波动图像与振动图像的结合点。‎ ‎14.（2014年 全国卷2） (2) ( 10分）一厚度为h的大平板玻瑞水平放置，共下表面贴有一半径为r的圆形发光面。在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直钱上。已知圆纸片恰好能完全遮档住从圆形发光面发出的光线（不考虑反射），求平板玻璃的折射率。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】如图，考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的A点折射，根据折射定律有：‎ 式中， n是玻璃的折射率，θ是入射角，α是折射角 现假设A恰好在纸片边缘，由题意，在A刚好发生全反射，故 设线段在玻璃上表面的投影长为L，由几何关系有：‎ h A B O θ ‎2r L R 由题意纸片的半径应为R=L－r 联立以上各式可得：‎ ‎15. (2014山东卷） 38.（12分）【物理－物理3－4】‎ ‎（1）一列简谐横波沿直线传播。以波源O由平衡位置开始振动为计时零点，质点A的振动图像如图所示，已知O、A的平衡位置相距‎0.9m.以下判断正确的是___________.（双选，填正确答案标号）‎ a、波长为‎1.2m b、波源起振方向沿y轴正方向 c、波速大小为‎0.4m/s d、质点A的动能在时最大 ‎（2）如图，三角形ABC为某透明介质的横截面，O为BC边的中点，位于截面所在平面内的束光线自O以角入射，第一次到达AB边恰好发生全反射。已知，BC边长为‎2L，该介质的折射率为。求：‎ ‎（ⅰ）入射角i；‎ ‎（ⅱ）从入射到发生第一次全反射手忙脚乱的时间（设光在真空中的速度为c，可能用到或）。‎ ‎【答案】（1）ab （2）（i）i=450 (ii) ‎ ‎【解析】（1）由A的振动图像可知，A经过3s开始振动，OA间距‎0.9m，波速；振动的周期T=4s，所以波长；介质中质点的起振方向和波源的起振方向相同，由A质点的起振方向可以判断波源的起振方向沿y轴的正方向；t=4s时A距离平衡位置最远，速度最小，动能最小，正确选项ab。‎ ‎（2）解：（i）根据全反射规律可知，光线在AB面上P点的入射角等于临界角C，由折射定律得 ‎ ①‎ 代入数据得 ‎ C=450 ②‎ 设光线在BC面上的折射角为r，由几何关系得 r=300 ③‎ 由折射定律得 ‎ ④‎ 联立③④式，代入数据得 i=450 ⑤‎ ‎(ii)在中，根据正弦定律得 ‎ ⑥‎ 设所用时间为t，光线在介质中的速度为v，得 ‎ ⑦‎ ‎ ⑧‎ 联立⑥⑦⑧式，代入数据得 ‎ ⑨‎ ‎16. （2014年 四川卷）2.电磁波已广泛运用与很多领域，下列关于电磁波的说法符合实际的是 A. 电磁波不能产生衍射现象 B. 常用的遥控器通过紫外线脉冲信号来遥控电视机 C. 根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度 D. 光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同 ‎【答案】：C ‎【解析】：衍射、干涉现象是波的特有现象，所以 A 错误；常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，所以 B 错误；遥远天体和地球的距离发生变化时，遥远天体的电磁波由于相对距离发生变化而出现多普勒效应，所以能测出遥远天体相对地球的运动速度，所以 C 正确，D考察的是狭义相对论的两个基本假设之一：不同惯性系中，光在真空中运动的速度是相同，即光速不变原理，所以 D 错误。‎ ‎17.（2014年 四川卷）3.如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则 A.小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球 B.小球所发的光能从水面任何区域射出 C.小球所发的光从水中进入空气后频率变大 D.小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大 ‎【答案】：D ‎【解析】：光从水中进入空气，只要在没有发生全反射的区域，都可以看到光线射出，所以 A、B 错误；光的频率是由光源决定与介质无关，所以 C 错误；同一束光在不同的介质中由n=光从水中进入空气即光米射向光疏介质后传播速度变大，所以 D 正确。‎ ‎18.（2014年 四川卷）5.如图所示，甲为t=1s时某横波纹的波形图像,乙为该波传播方向上某一质点的振动图像. 距该质点Δx=‎0.5m 处质点的振动图像可能是 ‎【答案】：A ‎【解析】：：从甲图可以得到波长为 ‎2m，乙图可以得到周期为 2s，即波速为 ‎1m/s；由乙图的振动图像可以找到t=1s时，该质点位移为负，并且向下运动，再经过T就到达波谷，所以可以判断波是向左传播，而距该质点∆x=‎0.5m处质点，就是相差λ，但有由于波的传播方向不确定性：若波向x轴的正方向传播经平移A正确；若向x轴负方向传播，t=1s时要返回λ回到乙的振动图像该质点的位移为y轴负向且向x轴正向振动。‎ ‎19.(2014 天津卷）5．平衡位置处于坐标原点的波源S在y轴上振动，产生频率50Hz的简谐波向x轴正、负两个方向传播，波速均为。平衡位置在x轴上的P、Q两个质点随波源振动着，P、Q的x轴坐标分别为、。当S位移为负且向-y方向运动时，P、Q两质点的 A．位移方向相同、速度方向相反 B．位移方向相同、速度方向相同 C．位移方向相反、速度方向相反 D．位移方向相同、速度方向相同 ‎【答案】D ‎【考点】机械波、机械振动 ‎【解析】根据题意可知此简谐波的波长为：，P点距离波源的距离为个波长，当波源位移为负，且向y轴负方向振动时，P点位移也为负，且向上振动；Q点与波源相差1.5个波长，所以振动情况与波源完全相反，由此可知此时Q点位移为正，振动方向沿y轴正向，D项正确。‎ ‎20.(2014 天津卷）8．一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图所示，则a、b两束光 A．垂直穿过同一平板玻璃，a光所用的时间比b光长 B．从同种介质射入真空发生全反射时，a光的临界角比b 光小 C．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距小 D．若照射同一金属装置都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大 ‎【答案】AB ‎【考点】双缝干涉、色散、光电效应方程 ‎【解析】根据光路图可知a光的偏转角较大，说明a光的折射率较大，根据，可知在同一介质中，a光所用的时间较长，A项正确；由可知，折射率较大的a光，其临界角较小，B项正确；根据干涉条纹间距离：，由折射率的大小关系可知，a光的波长较小，所以用同一装置做实验时，条纹间距离较小，C项错误；再由光电效应方程，有：，同一金属的逸出功相同，频率较大的a光照射出的光电子的最大初动能较大，D项错误。‎ ‎21.（2014浙江卷）14.下列说法正确的是 A. 机械波的振幅与波源无关 B. 机械波的传播速度由介质本身的性质决定 C. 物体受到的静摩擦力方向与其运动方向相反 D. 动摩擦因数的数值跟相互接触的两个物体的材料无关 ‎【答案】B ‎【解析】机械波振幅与波源有关，波速由介质决定，静摩擦力方向相对运动趋势相反，与物体运动方向无关，动摩擦因数与接触物材料，粗糙程度，接触面温度等有关，所以选B。‎ ‎22.（2014.浙江卷）17 一位游客在千岛湖边欲乘游船，当日风浪很大，游船上下浮动。可把游艇浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为‎20cm，周期为3.0s。当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐。地面与甲板的高度差不超过‎10cm时，游客能舒服地登船。在一个周期内，游客能舒服地登船的时间是 A.0.5‎s B.0.75s C.1.0s D.1.5s 答案：C 解析：令振动的表达式为y=0.2 sin πt,当y=‎0.1m时，t1=0.25s，所以在一个周期内，游客能舒服地登船的时间是t2=1.5－2t1=1s.C对的。‎ ‎23. （2014.浙江卷）18 关于下列光学现象，说法正确的是 ‎ A.水中蓝光的传播速度比红光快、‎ ‎ B光从空气射入玻璃时可能发生全反射 ‎ C.在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深 D，分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽 ‎【考点分析】折射定律双缝干涉测光波长实验 ‎【答案】CD ‎【解析】光在介质中的传播速度v=c/n，其中n是折射率，由于蓝光折射率大于红光折射率，所以蓝光传播速度比红光慢，A错误;光从光密介质向光疏介质传播时候，可能发生全反射，所以B错误;视深h和实际深度H关系为h=H/n,所以鱼的实际深度比看到的要深，C正确;条纹间距，由于红光波长大于蓝光，所以红光得到的条纹间距更宽。‎ ‎24. （2014重庆卷）11．[选修3-4]（1）（6分）打磨某剖面如题11图1所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角θ切割在θ1<θ<θ2的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线，在OP边和OQ边都发生全反射（仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN边的情况），则下列判断正确的是 A．若θ>θ2，光线一定在OP边发生全反射 B．若θ>θ2，光线会从OQ边射出 C．若θ<θ1，光线会从OQ边射出 D．若θ<θ1，光线会在OP边发生全反射 ‎【答案】D ‎【解析】由全反射的临界角满足sinC=1/n，则入射角满足发生全反射；作出光路可知光线垂直穿过MN后到达OP的入射角为900－θ，则θ越小，越容易发生全反射。选项D正确 ‎25.（2014重庆卷）（2）（6分）一竖直悬挂的弹簧振子，下端装有一记录笔，在竖直面内放置有一记录纸。当振子上下振动时，以速率水平向左拉动记录纸，记录笔在纸上留下如题11图2所示的图象。y1、y2、x0、2x0为纸上印迹的位置坐标。由此求振动的周期和振幅。‎ ‎【答案】，‎ ‎【解析】设周期为T , 振幅为 A ‎ 由题意得 和