选考题4 机械波光学大题-解码高考2021物理一轮复习题型突破

选考题4　《机械波光学大题》 【命题导航】 命题点一　波动图象和振动图象的理解和应用 命题点二　波传播的周期性和多解性问题 命题点三　折射定律和折射率的理解及应用 命题点四　全反射现象的理解和综合分析 命题点五　光路控制和色散 命题点六　实验部分 【高考解码】 命题点一　波动图象和振动图象的理解和应用 1．（2020·新课标Ⅰ）一振动片以频率f做简谐振动时，固定在振动片上的两根细杆同步周期性地触动水面上a、b两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样。c是水面上的一点，a、b、c间的距离均为l，如图所示。已知除c点外，在ac连线上还有其他振幅极大的点，其中距c最近的点到c的距离为。求： （i）波的波长； （ii）波的传播速度。 【答案】（i）；（ii） 【解析】（i）设与c点最近的振幅极大点为d，则 根据干涉加强点距离差的关系： 所以波长为 （ii）由于受迫振动的频率取决于受迫源的频率由知， 2．(2019·贵州安顺市上学期质量监测)一列简谐横波在t＝0时刻的波形图如图实线所示，从此刻起，经过0.2 s波形图如图虚线所示，若波传播的速度为5 m/s.求： (1)判断波的传播方向； (2)t＝0时，质点a的振动方向； (3)从t＝0时刻开始，质点a在2.0 s内，通过的路程为多少． 【答案】　(1)沿x轴负方向　(2)y轴负方向　(3)4 m 【解析】　(1)由题图可知波长λ＝4 m， 0～0.2 s内，波传播的距离x＝vt＝5×0.2 m＝1 m＝， 结合题图可知波沿x轴负方向传播； (2)t＝0时，由“上下坡法”知质点a向y轴负方向运动； (3)周期T＝＝0.8 s， 则经过t＝2 s＝2.5T，质点a通过的路程为x＝2.5×4×0.4 m＝4 m. 3．(2018·全国卷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： (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　沿x轴负方向传播　(2)9 cm 【解析】　(1)由题图(a)可以看出，该波的波长为 λ＝36 cm① 由题图(b)可以看出，周期为 T＝2 s② 波速为v＝＝18 cm/s③ 由题图(b)知，当t＝ s时，Q点向上运动，结合题图(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.由题图(a)知，x＝0处y＝－＝Asin (－30°)，因此 xP＝λ＝3 cm④ 由题图(b)知，在t＝0时Q点处于平衡位置，经Δt＝ s，其振动状态向x轴负方向传播至P点处，由此及③式有xQ－xP＝vΔt＝6 cm⑤ 由④⑤式得，质点Q的平衡位置的x坐标为 xQ＝9 cm. 4．(2019·山东泰安市3月第一轮模拟)如图甲为某波源的振动图象，图乙是该波源产生的横波在某时刻的波动图象，波动图象中的O点表示波源，P、Q是介质中的两点．求： (1)这列波的波速及波源的起振方向； (2)当波动图象中质点Q第一次到达平衡位置且向上运动时，质点P已经经过的路程． 【答案】　(1)1 m/s　沿y轴负方向　(2)0.7 m 【解析】　(1)由题图可知，波源起振方向沿y轴负方向，T＝2 s，λ＝2 m 则波速v＝＝1 m/s. (2)波由质点P传到质点Q经历时间：t1＝＝ s＝6 s＝3T 质点P已经振动的时间t2＝ P共振动时间：t＝t1＋t2＝T 则质点P经过的路程：s＝×4A＝0.7 m. 5．(2019·河南普通高中高考模拟)一列沿x轴负方向传播的简谐横波，在t＝0时刻的波形图如图所示，此时坐标为(1,0)的质点刚好开始振动，P质点的坐标为(3,0)．在t1＝0.6 s时刻，P质点首次位于波峰位置，Q点的坐标是(－3,0)．求： (1)这列波的传播速度； (2)t2＝1.5 s时质点Q的位移． 【答案】　(1)0.05 m/s　(2)－2 cm 【解析】　(1)由题图波形图可知，这列波的波长：λ＝4 cm＝0.04 m 波沿x轴负方向传播，根据波形平移法知t＝0时刻P点向下振动，经过个周期首次到达波峰位置，由此可知：t1＝T＝0.6 s，则得：T＝0.8 s 所以波速为v＝＝ m/s＝0.05 m/s (2)波传到Q用时Δt＝＝0.8 s，质点Q开始向上振动，其振动方程为y＝4sin (πt) cm 故t2＝1.5 s时质点Q振动了t2－Δt＝0.7 s， 位移为y＝4sin (π) cm＝－2 cm. 命题点二　波传播的周期性和多解性问题 1．(2019·安徽皖江名校联盟摸底大联考)一列沿x轴方向传播的横波，如图所示的实线和虚线分别为t1＝0与t2＝1 s时的波形图象．求： (1)如果该横波的传播速度为v＝75 m/s时，分析