高中物理高考 秘籍17 机械振动和机械波、光-备战2020年高考物理之抢分秘籍（原卷版）

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秘籍17  机械振动和机械波、光高考频度：★★★★★     难易程度：★★★★☆考向一　机械振动和机械波真题演练【典例1】（2019·新课标全国Ⅱ卷）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。下列图像中，能描述小球在开始一个周期内的x-t关系的是1．机械振动与机械波2．求解波的图像与振动图像综合类问题的方法(1)分清振动图像与波的图像．分清横坐标即可，横坐标为x则为波的图像，横坐标为t则为振动图像．(2)看清横、纵坐标的单位．尤其要注意单位前的数量级．(3)找准波的图像对应的时刻．(4)找准振动图像对应的质点．3．判断波的传播方向和质点振动方向的方法(1)特殊点法．(2)微平衡法(波形移动法)．4．波传播的周期性、双向性(1)波的图像的周期性：相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波形相同，从而出现多解的可能性．(2)波传播方向的双向性：在题目未给出波的传播方向时，要考虑到波可沿x轴正向或负向传播的两种可能性．模拟精炼(多选)(2019·东北三省四市模拟)用弹簧将一物块悬挂于天花板上，使物块在竖直方向做简谐振动，其振动图象如图所示，则(　　)A．该简谐振动的周期为2.0 sB．t＝1.0 s时刻系统能量达到最小值C．t＝1.0 s和t＝2.0 s两个时刻物块动能相等D．t＝0.5 s和t＝1.5 s两个时刻弹簧的弹性势能相等E．t＝0.5 s和t＝1.5 s两个时刻物块的加速度均为最大值但不相等考向二　光的波动性、电磁波真题演练【典例2】（2019·新课标全国Ⅱ卷）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：（1）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（2）若双缝的间距为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Δx，则单色光的波长λ=_________；（3）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3位有效数字）。1.光的色散问题(1)在同一介质中，不同频率的光的折射率不同，频率越高，折射率越大．(2)由n＝，n＝可知，光的频率越高，在介质中的波速越小，波长越小．2．光的衍射和干涉问题(1)光的衍射是无条件的，但发生明显的衍射现象是有条件的．(2)两列光波发生稳定干涉现象时，光的频率相等，相位差恒定，条纹间距Δx＝λ. 模拟精炼(多选)(2019·四川成都模拟)下列说法正确的是____________．A．变化的磁场激发电场，变化的电场激发磁场B．电磁波和机械波都能传递能量和信息C．红光的频率低于紫光的频率，在真空中红光的传播速度大于紫光的传播速度D．若在地球上接收到来自某遥远星球的光波的频率变低，则可判断该星球正在离我们远去E．相同的单摆在地球纬度越高的地方，摆动的周期越大考向三　光的折射和反射真题演练【典例3】（2019·新课标全国Ⅰ卷）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sin53°=0.8）。已知水的折射率为。（1）求桅杆到P点的水平距离；（2）船向左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，从水面射出后仍然照射在桅杆顶端，求船行驶的距离。 1．光的特性2．光的折射和全反射题型的分析思路(1)确定要研究的光线，有时需根据题意，分析、寻找临界光线、边界光线为研究对象．(2)找入射点，确认界面，并画出法线．(3)明确两介质折射率的大小关系．①若光疏―→光密：定有反射、折射光线．②若光密―→光疏：如果入射角大于或等于临界角，一定发生全反射．(4)根据反射定律、折射定律列出关系式，结合几何关系，具体求解．模拟精炼如图所示，真空中的半圆形透明介质，O1为圆心，OO1为其对称轴，一束单色光沿平行于对称轴的方向射到圆弧面上，经两次折射后由直径面离开介质．已知第一次折射的入射角和第二次折射的折射角均为60°，光在真空中的速度大小为c，求：(ⅰ)透明介质的折射率n；(ⅱ)单色光在介质中传播的时间t.横扫千军1．(2019·山东济南模拟)(1)(多选)如图甲所示，在平静的水面下深h处有一个点光源s，它发出的两种不同颜色的a光和b光在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由ab两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为环状区域，且为a光的颜色(见图乙)，设b光的折射率为n，则下列说法正确的是(　　)A．在水中，a光的波长比b光小B．水对a光的折射率比b光小C．在水中，a光的传播速度比b光大D．复色光圆形区域的面积为S＝E. 在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹比b光窄 (2)一简谐横波以4 m/s的波速沿水平绳向x轴正方向传播．已知t＝0时的波形如图所示，绳上两质点M、N的平衡位置相距波长．设向上为正，经时间t1(小于一个周期)，此时质点M向下运动，其位移仍为0.02 m．求：(i)该横波的周期；(ii)t1时刻质点N的位移．2．(2019·湖北宜昌模拟)(1)(多选)如图所示为一列简谐横波在t＝0时的波形图，波沿x轴负方向传播，传播速度v＝1 m/s，则下列说法正确的是(　　)A．此时x＝1.25 m处的质点正在做加速度增大的减速运动B．x＝0.4 m处的质点比x＝0.6 m处的质点先回到平衡位置C．x＝4 m处的质点再经过1.5 s可运动到波峰位置D．x＝2 m处的质点在做简谐运动，其振动方程为y＝0.4sin πt (m)E．t＝2 s的波形图与t＝0时的波形图重合 (2)玻璃球过球心的横截面如图所示，玻璃球的半径为R，O为球心，AB为直径．来自B点的光线BM恰好在M点发生全反射，弦BM的长度为R，另一光线BN从N点折射后的出射光线平行于AB，光在真空中的速度为c.求：(i)该玻璃的折射率；(ⅱ)光线BN在玻璃球中的传播时间．3．(2019·山东烟台一模)(1)如图所示，实线是一列沿x轴传播的简谐横波在t1时刻的波形图，虚线是这列简谐横波在t2＝(t1＋0.2) s时刻的波形图，若波速为v1＝35 m/s，则x＝5 m的质点M在t1时刻的振动方向为____________(选填“向＋y方向”或“向－y方向”)；若在t1～t2这段时间内x＝5 m的质点M通过的路程为1 m，则波的传播方向为_____________(选填“向＋x方向”或“向－x方向”)，波速为_______________m/s．(2)如图所示，等腰直角三角形ABC为某透明介质的横截面，O为BC中点，位于截面所在平面内的一细光束自O点以角度i入射，第一次到达AB边恰好发生全反射．已知∠ABC＝45°，AC＝AB＝L，透明介质的折射率n＝2，真空中的光速为c.求：(可能用到sin 15°＝，cos 15°＝(i)入射角的正弦值sin i；(ii)光束从O点入射到发生第一次全反射所用的时间．