第1部分 专题5 高考新动向(5) 以新情境为背景考查：机械振动与机械波、光学、电磁波（word教参）-【创新教程】2025年高考物理大二轮专题增分方案

对应学生用书P84 素养训练 素养聚焦 1.(多选)金庸的小说里“狮子吼”是一门用声音给敌人造成巨大伤害的功夫，网络游戏中也将“狮子吼”设为物理攻击，某电影中主人公一声“狮子吼”可将桌上的杯子震碎．用手指轻弹同样的杯子，杯子发出清脆的声音，测得声音频率为500 Hz.结合所学知识推断电影中主人公发出的“狮子吼”的攻击原理及声波的特点，下列说法可能的是(　　) A．“狮子吼”引发了共振现象 B．他发出的“狮子吼”频率应该远小于500 Hz C．他发出的“狮子吼”频率应该接近500 Hz D．“狮子吼”的音量一定很大 解析：AC　[当物体发生共振时，物体做受迫振动的振幅最大，甚至可能造成物体解体，故用“狮子吼”将杯子震碎是共振现象，而发生共振的条件是驱动力的频率等于物体的固有频率，由题可知，杯子的固有频率为500 Hz，故“狮子吼”频率一定接近500 Hz，只需要适当的音量即可震碎杯子，故A、C正确，B、D错误．] “狮子吼”引发了共振现象，而物体发生共振的条件是驱动力的频率等于物体的固有频率，本题联系艺术与生活，体现了学科素养中的物理观念. 2.如图所示为某一报告厅主席台的平面图，AB是讲台，S1、S2是与讲台上话筒等高的喇叭，它们之间的相互位置和尺寸如图所示．报告者的声音放大后经喇叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫．为了避免啸叫，话筒最好摆放在讲台上适当的位置，在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消．已知空气中声速为340 m/s，若报告人声音的频率为136 Hz，问讲台上这样的位置有多少个？ 解析：频率f＝136 Hz的声波的波长是λ＝＝2.5 m， 式中v＝340 m/s是空气中的声速．如图所示，O是AB的中点，P是OB上任一点． 设－＝k×，当k＝0,2,4，…时，从两个喇叭传来的声波因干涉而加强；当k＝1,3,5，…时，从两个喇叭传来的声波因干涉而相消．由此可知，O是振动加强点． 对于B点，－＝20 m－15 m＝4×， 所以，B点也是振动加强点．因而O、B之间有两个干涉相消点，由对称性可知，AB上有4个干涉相消点． 答案：4个 根据实际情境建构简谐波模型，运用科学思维的方法，通过波的干涉来解释两个喇叭传回话筒的声音因相互叠加而振动减弱的现象，体现模型的构建的核心素养. 3.(多选)一种“光开关”的“核心区”如图虚框区域所示，其中1、2是两个完全相同的截面为等腰直角三角形的棱镜，直角边与虚框平行，两斜面平行，略拉开一小段距离，在两棱镜之间可充入不同介质以实现开关功能．单色光a从1的左侧垂直于棱镜表面射入，若能通过2，则为“开”，否则为“关”，已知棱镜对a的折射率为2，下列说法正确的是(　　 ) A．若不充入介质，则能实现“关”功能 B．若充入的介质相对棱镜是光疏介质，则有可能实现“开”功能 C．若充入的介质相对棱镜是光密介质，则有可能实现“关”功能 D．单色光a通过“光开关”后传播方向一定改变 解析：AB　[若不充入介质，单色光a从1的左侧垂直于棱镜表面射入，在斜边界面上的入射角为45°，由全反射的条件可知临界角为sin C＝＝<sin 45°＝，则不充入介质，就会产生全反射，光不能通过2，即不充入介质，能实现“关”功能，A正确；若充入的介质相对棱镜是光疏介质，单色光a将向下偏折，则有可能实现“开”功能，B正确；若充入的介质相对棱镜是光密介质，单色光a将向上偏折，则处于开状态，不可能实现“关”功能，C错误；单色光a通过“光开关”后传播方向不会改变，D错误．] 根据实际情境建构光的全反射模型，运用科学思维的方法，体现模型的构建的核心素养. 4.(2024·湖南省教学联盟第一次联考)光程是光学中的概念，定义为光在介质中经过的几何路程与该介质折射率的乘积．当两束相干光的光程差为波长的整数倍时，在屏幕上出现亮条纹．瑞利干涉仪就是利用这个原理测量气体的折射率．如图甲所示，两束光的光程差为零时，屏幕上O点为零级干涉亮条纹．将长度为l、装有待测气体的透明薄管放在S1后面，如图乙所示，零级亮条纹移至屏幕上的O′点，O点为第k级干涉亮条纹．已知空气的折射率为n0，所用光的波长为λ，待测气体的折射率为(　　) A.－n0　　　B．＋n0　　　　C.　　　　D. 解析：B　[题图乙中两束光到O点的光程差为Δs＝kλ，根据题意得Δs＝(n－n0)l，联立可得n＝＋n0.] 瑞利干涉仪利用两束相干光的光程差为波长的整数倍时在屏幕上出现亮条纹的原理测气体的折射率，体现模型的构建和科学思维的核心素养. 5．2024年6月10日，中国空间站梦天实验舱空间辐射生物学暴露实验装置顺利安装至既定的舱外暴露平台；梦天实验舱主要面向微重力进行科学研究．如图所示为某宇航员进行的水球光学实验，在水球中心注入空气，形成球形气泡，内外两球面球心均在O点，让一束单色光从外球面上的A点与AO连线成53°角射入球中，光束经折射后恰好与内球面B点相切．已知内球面与外球面半径之比为3∶5，sin 53°＝0.8，求： (1)水的折射率； (2)欲使该光束能射入内部气泡中，在A点入射角应该满足什么条件？(不考虑光在水中的二次反射) 解析：(1)设内球面半径为3R，则外球面半径为5R，光在A点发生折射，由折射定律有n＝， 光路图如图所示 由几何关系有sin r＝＝0.6， 解得n＝. (2)刚好满足题设条件(光在内球表面上刚好发生全反射)的光路如图所示 设光在A点的入射角和折射角分别为i′和r′，在内球面D点发生全反射，由折射定律有 n＝，且sin C＝＝，对三角形ADO，由正弦定理有＝， 由三角函数关系有sin∠ADO＝sin(π－C)＝sin C＝，解得sin r′＝，sin i′＝， 所以，入射角应该满足i′<37°. 答案：(1)　(2)i′＜37° 宇航员在梦天实验舱进行的水球光学实验为背景，考查光的折射和全反射，体现科学思维及科学态度与情感价值观的核心素养. 学科网（北京）股份有限公司 $$