2015年高考物理试题分类解析（13）选修3-4-振动和波、光学（Word版）.doc

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1、20152015 年高考物理真题分类汇编：年高考物理真题分类汇编：机械振动和机械波机械振动和机械波(2015(2015 新课标新课标 I-34I-34（2）)【)【物理物理选修选修 3-4】3-4】（10 分）甲乙两列简谐横波在同一介质中分 别沿轴正向和负向传播，波速均为 25m/s，两列波x 在 t=0 时的波形曲线如图所示,求 （i）t=0 时，介质中偏离平衡位置位移为 16cm 的所 有质点的 x 坐标 （ii）从 t=0 开始，介质中最早出现偏离平衡位置位 移为-16cm 的质点的时间 【答案答案】 （i） X = (50 + 300n)cm n = 0,1, 2（ii）t = 0.1

2、s 【考点考点】横波的图像; 波速、波长和频率（周期）的关系 【解析解析】 （i）t = 0 时，在 x = 50cm 处两列波的波峰相遇，该处质点偏离平衡位置的位移为 16cm, 两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为 16cm 。 从图线可以看出，甲、乙两列波的波长分别为：1 = 50cm , 2 = 60cm (2 分)11、乙两列波波峰的 x 坐标分别为：X1 = 50 + k11 , k1 = 0,1, 2 (1 分)2X2 = 50 + k22 , k2 = 0,1, 2 (1 分) 3由式得，介质中偏离平衡位置为 16cm 的所有质点的 x 坐标为：123X = (50

3、+ 300n)cm n = 0,1, 2 (2 分)4（ii）只有两列波的波谷相遇处的质点的位移为 -16cm ,t= 0 时，两列波谷间的 x 坐标之差为： x/ = 50 + (2m2 + 1) (1 分)125式中 m1和 m2均为整数，将代入式得：15x/ = 10(6m2 5m1) + 5 6由于 m1和 m2均为整数，相向传播的波谷间的距离最小为：x/ = 5cm (1 分)7从 t = 0 开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16cm 的质点的时间为：t = (1 分)/0 28代入数值得： t = 0.1s (1 分)9【2015 新课标 II-34】 （2） （10 分）

4、平衡位置位于原点 O 的波源发出简谐横波在均匀介质中沿水平 x 轴传播，P、Q 为 x 轴上的两个点（均位于 x 轴正向） ，P 与 Q 的距离为 35cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间，已知波源自 t=0 时由平衡位置开始向上振动，周期T=1s，振幅 A=5cm。当波传到 P 点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过 5s，平衡位置在 Q 处的质点第一次处于波峰位置，求：（）P、Q 之间的距离来源:学科网 ZXXK（）从 t=0 开始到平衡位置在 Q 处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过路程。【答案】(1)133cm；（2）125cm考点：波的传播【2015 重庆重庆-11（

5、2） 】 （6 分）题 11 图 2 为一列沿 x 轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形图，质点 P 的振动周期为 0.4s.求该波的波速并判断 P 点此时的振动方向。【答案】2.5/vm s；P点沿 y 轴正向振动考点：本题考查横波的性质、机械振动与机械波的关系。（2015 四川四川-2） 平静湖面传播着一列水面波（横波） ，在波的传播方向上有相距 3m 的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两个小木块每分钟都上下 30 次，甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰。这列水面波A频率是 30Hz B波长是 3m C波速是 1m/s D周期是 0.1s【答案】C考点：对机械波、机械振动特点和

6、规律的理解与应用。【2015 山东山东-38（1） 】.【物理-物理 3-4】如图，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为 y=0.1sin(2.5t)m。t=0 时刻，一小球从距物块 h 高处自由落下；t=0.6s 时，小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度的大小为 g=10m/s2.以下判断正确的是_（双选，填正确答案标号）来源:学科网a. h=1.7m b. 简谐运动的周期是 0.8s c. 0.6s 内物块运动的路程是 0.2m d. t=0.4s 时，物块与小球运动方向相反【答案】ab考点：简谐振动.【2015 福建福

7、建-16】16简谐横波在同一均匀介质中沿 x 轴正方向传播，波速为 v 。若某时刻在波的传播方向上，位于平衡位置的两质点 a、b 相距为 s，a、b 之间只存在一个波谷，则从该时刻起，下列四副波形中质点 a 最早到达波谷的是（ ）【答案】：D【2015 北京北京-15】 周期为 2.0s 的简谐横波沿 x 轴传播，该波在某时刻的图像如图所示， 此时质点 P 沿 y 轴负方向运动，则该波（ ） A沿 x 轴正方向传播，波速 v = 20 m/s B沿 x 轴正方向传播，波速 v =10 m/s C沿 x 轴负方向传播，波速 v = 20m/s D沿 x 轴负方向传播，波速 v =10 m/s【答

8、案】B 【难度】 【考点】机械振动与机械波 【解析】机械振动与机械波为每年必考题目，难度都不大。根据机械波的速度公式,由图可知波长为 20m，再结合周期为 2s，可以得出Tv波速为 10m/s。 应用“同侧法”等方法判断波沿 x 轴正方向传播。因此答案 为 B。【2015 北京北京-21（2） 】用单摆测定重力加速度的实验如图 2 所示。组装单摆时，应在下列器材中选用（选填选项前的字母） 。A.长度为 1m 左右的细线B.长度为 30cm 左右的细线C.直径为 1.8cm 的塑料球D.直径为 1.8cm 的铁球 测出悬点 O 到小球球心的距离（摆长）L 及单摆完成 n 次全振动所用的时间 t。

9、 则重力加速度 g=（用 L，n，t 表示） 下表是某同学记录的 3 组实验数据，并做了部分计算处理。 组次123 摆长 L/cm 80.00 90.00 100.00 50 次全振动时间 t/s90.0 95.5 100.5振动周期 T/s 1.80 1.91 重力加速度 g/（ms-2）9.749.73请计算出第 3 组实验中的 T= s， g= m/s2 用多组实验数据做出 T2-L 图像，也可以求出重力加速度 g，已知三位同学做出的 T2-L 图线的示意图如图 3 中的 a，b，c 所示，其中 a 和 b 平行，b 和 c 都过原点，图线 b 对应的 g 值最接近当地重力加速度的值。则

10、相对于图 线 b，下列分析正确的是（选填选项前的字母）( ) A.出现图线 a 的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长 L B.出现图线 c 的原因可能是误将 49 次全振动记为 50 次 C.图线 c 对应的 g 值小于图线 b 对应的 g 值某同学在家里测重力加速度。他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图 4 所示，由于家 里只有一根量程为 30cm 的刻度尺，于是他在细线上的 A 点做了一个标 记，使得选点 O 到 A 点间的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变，通过改变 O、A 间细线长度以改变摆长。实验中，当 O、A 间细线的长度分别为 l1、l2时，测得相应单摆

11、 的周期为 T1、T2，由此可得重力加速度 g= （用 l1、l2、T1、T2表示） 【答案】 AD 222tLn4 2.01，9.76 B)TT/()LL(42 22 1212【难度】 【考点】单摆测重力加速度 【解析】 单摆要求摆线尽量长，摆球尽量选择较重较小的单摆。所以选择 AD; 利用单摆公式计算可得结果；T=t/50，利用单摆周期公式计算得出结果；由公式 ，c 图像斜率偏小可知周期偏小或者摆长偏大，故选 B；g4 LT22可以得出结果为 gll2T ,gll2T02 201 1)TT/()LL(42 22 1212【2015 江苏江苏-12】B、 【选修 3-4】 （12 分）（1）

12、一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比_A波速变大 B波速不变 C频率变高 D频率不变（2）用的超声波检查胆结石，该超声波在结石和胆汁中的波速分别为 2250m/s62 10 Hz和 1500m/s，则该超声波在结石中的波长时胆汁中的_倍。用超声波检查胆结石是因为超声波的波长短，遇到结石时_（选填“容易”或者“不容易” ）发生衍射【2015 海南海南-14】14 如图，位于竖直水平面内的光滑轨道由四分之一圆弧 ab 和抛物线 bc组成，圆弧半径 Oa 水平，b 点为抛物线顶点。已知 h=2m,，s=2m。取重力加速度大小210/gm s。（1）一

13、小环套在轨道上从 a 点由静止滑下，当其在 bc 段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，求圆弧轨道的半径；（2）若环从 b 点由静止因微小扰动而开始滑下，求环到达 c 点时速度的水平分量的大小。【答案】 （1）0.25m（2）2/m s【解析】 （1）一小环套在 bc 段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，则说明下落到 b 点时的速度，使得小环套做平抛运动的轨迹与轨道 bc 重合，故有bsv t，21 2hgt，从 ab 滑落过程中，根据动能定理可得21 2bmgRmv，联立三式可得2 0.254sRmh（2）下滑过程中，初速度为零，只有重力做功，根据动能定理可得21 2cmghmv因为物体滑

14、到 c 点时与竖直方向的夹角等于（1）问中做平抛运动过程中经过 c 点时速度与竖直方向的夹角相等，设为，则根据平抛运动规律可知22sin 2bbvvgh ，根据运动的合成与分解可得sincv v水平联立可得222/4s ghvm ssh水平【2015 海南海南-16】16、模块 3-4 试题。（1）一列沿 x 轴正方向传播的简谱横波在 t=0 时刻的波形如图所示，质点 P 的 x 坐标为3m.。已知任意振动质点连续 2 次经过平衡位置的时间间隔为 0.4s。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 3 分，选 3 个得 4 分；每选错 1 个扣 2 分，最低得

15、分为 0 分)。A. 波速为 4m/sB. 波的频率为 1.25HzC. x 坐标为 15m 的质点在 t=0.2s 时恰好位于波谷D. x 的坐标为 22m 的质点在 t=0.2s 时恰好位于波峰E. 当质点 P 位于波峰时，x 坐标为 17m 的质点恰好位于波谷【答案】BDE【解析】任意振动质点连续 2 次经过平衡位置的时间间隔为 0.4s，则10.42Ts，解得0.8Ts从图像中可知4m，所以根据公式45/0.8vm sT，故 A 错误；根据公式1fT可得波的频率为 1.25Hz，B 正确；x 坐标为 15m 的质点和 x 坐标为 3m 的质点相隔12m，为波长的整数倍，即两质点为同相点

16、，而 x 坐标为 3m 的质点经过 t=0.2s 即四分之一周期振动到平衡位置，所以 x 坐标为 15m 的质点在 t=0.2s 时振动到平衡位置，C 错误；x的坐标为 22m 的质点和 x 的坐标为 2m 的质点为同相点，x 的坐标为 2m 的质点经过 t=0.2s即四分之一周期恰好位于波峰，故 x 的坐标为 22m 的质点在 t=0.2s 时恰好位于波峰，D 正确；当质点 P 位于波峰时，经过了半个周期，而 x 坐标为 17m 的质点和 x 坐标为 1m 的质点为同相点，经过半个周期 x 坐标为 1m 的质点恰好位于波谷，E 正确；【2015 天津-3】3、图甲为一列简谐横波在某一时刻的波

17、形图a、b 两质点的横坐标分别 为 x=2m 和 x=6m，图乙为质点 b 从该时刻开始计时的振动图象。下列说法正确的是 A该波沿+x 方向传播，波速为 1m/s B质点 a 经 4s 振动的路程为 4m C此时刻质点 a 的速度沿+y 方向 D质点 a 在 t =2 s 时速度为零 【答案】D【2015 天津-9】(2)某同学利用单摆测量重力加速度为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是 A组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球B组装单摆须选用轻且不易伸长的细线C实验时须使摆球在同一竖直面内摆动D摆长一定的情况下摆的振幅尽量大如图所示，在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约 1m 的单摆。实验时，由

18、于仅有2量程为 20 cm、精度为 1mm 的钢板刻度尺于是他先使摆球自然下垂在竖直立柱上与摆 球最下端处于同一水平面的位置做一标记点，测出单摆的周期 T1；然后保持悬点位置不变， 设法将摆长缩短一些再次使摆球自然下垂用同样方法在竖直立柱上做另一标记点，并 测出单摆的周期 T2 ；最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离L。用上述 测量结果，写出重力加速度的表达式 g = 。【答案】BC 124221 2 22015 年高考物理试题分类汇编：光学年高考物理试题分类汇编：光学(2015(2015 新课标新课标 I-34I-34（1）)【)【物理物理选修选修 3-4】3-4】 （1515

19、分）分） （5 分）在双缝干涉实验中，分布用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上， 红光的干涉条纹间距 x1与绿光的干涉条纹间距 x2相比 x1_x2 （填“” “”或“” ） 。若实验中红光的波长为 630nm，双缝到屏幕的距离为 1m，测得第一条到 第 6 条亮条纹中心间的距离为 10.5nm，则双缝之间的距离为 mm。 【答案答案】 （1） (2 分分) 0.300 (3 分分) 【考点考点】实验三：用双缝干涉测光的波长【解析解析】光的双缝干涉条纹间距 x = ( 为光的波长，L 为屏与双缝之间距离，d 为双缝之间距离)，红光波长长 红 绿 ，所以红光的双缝干涉条纹间距较大，即

20、 x1 x2 , 条纹间距根据数据可得 x = = 2.1mm = 2.110-2m ,根据 x = 10.5 5可得 d = ,代入数值得：d = 3.0010-4m = 0.300mm .【2015 新课标 II-34】34.物理选修 3-4（15 分）(1)(5 分) 如图，一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为，经折射后射出 a、b 两束光线，则 （填正确答案标号，选对 1 个给 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 0 分）A.在玻璃中，a 光的传播速度小于 b 光的传播速度B. 在真空中，a 光的波长小于

21、b 光的波长C. 玻璃砖对 a 光的折射率小于对 b 光的折射率D.若改变光束的入射方向使 角逐渐变大，则折射光线 a 首先消失E.分别用 a、b 光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a 光的干涉条纹间距大于 b 光的干涉条纹间距【答案】ABD【解析】试题分析：由图可知：玻璃砖对 a 光的折射率大于对 b 光的折射率，故 C 错误；在玻璃中，a 光的传播速度小于 b 光的传播速度，故 A 正确；a 光的频率大于 b 光的频率,在真空中，a 光的波长小于 b 光的波长，故 B 正确；若改变光束的入射方向使 角逐渐变大，因为 a光的折射率大，则折射光线 a 首先消失，故 D 正确；a 光的波长小于

22、 b 光的波长，分别用a、b 光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a 光的干涉条纹间距小于 b 光的干涉条纹间距，故 E 错误。考点：光的折射；光的干涉【2015 重庆重庆-11（1） 】.选修 3-4（6 分）虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明.两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成 MN 和 PQ两条彩色光带，光路如题 11 图 1 所示.M 、N、P、Q 点的颜色分别为A。紫、红、红、紫 B.红、紫、红、紫 C.红、紫、紫、红 D.紫、红、紫、红【答案】A【解析】试题分析：白光 中的可见光部分从红到紫排列，对同一介质的折射

23、率nn红紫，由折射定律知紫光的折射角较小，由光路可知，紫光将到达 M 点和 Q 点，而红光到达 N 点和 P 点，故选 A。考点：本题考查光的折射和全反射、光路、折射率。（2015 四川四川-3） 直线 P1P2过均匀玻璃球球心 O，细光束 a、b 平行且关于 P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如图。a、b 光相比A玻璃对 a 光的折射率较大 B玻璃对 a 光的临界角较小Cb 光在玻璃中的传播速度较小 Db 光在玻璃中的传播时间较短【答案】C考点：对折射率、临界角、光的折射定律的理解与应用。【2015 山东山东-38（2） 】半径为 R、介质折射率为 n 的透明圆柱体，过其轴线 OO的截面如

24、图所示。位于截面所在平面内的一细束光线，以角 i0由 O 点入射，折射光线由上边界的 A 点射出。当光线在 O 点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的 B 点恰好发生全反射。求 A、B 两点间的距离。【答案】22 020sin1()sin1niRin 考点：光的折射定律；全反射.来源:Zxx【2015 福建福建-13】13.如图，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光 a、b，波长分别为a、b,该玻璃对单色光 a、b 的折射率分别为 na、nb，。则 （ ）A. anb， B. ab , na b , na nb【答案】B【2015 北京北京-21（1） 】.（18 分）分）“测定玻璃的

25、折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa和 bb分别是玻璃砖与空气的 两个界面，如图 1 所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针 P1和 P2，用“+”表示大头针 的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察并依次插上 P3和 P4。在插 P3和 P4时，应使A.P3 只挡住 P1 的像 B.P4 只挡住 P2 的像 C.P3 同时挡住 P1、P2 的像【答案】C 【难度】 【考点】测定玻璃的折射率 【解析】测定玻璃折射率相对较简单，需要了解本实验的具体实验步骤即可解题；【2015【2015 安徽安徽- -18】 如图所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气。当

26、出射角i和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为。已知棱镜顶角为，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为Asin2sin2Bsin2sin2Csinsin()2 Dsinsin()2 来源:学科网【答案】A考点：考查折射率知识。来源:学_科_网 Z_X_X_K【2015 江苏江苏-12】B、 （3）人造树脂时常用的眼镜片材料，如图所示，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的 P 点，已知光线的入射角为 30，OA=5cm，AB=20cm，BP=12cm，求该人造树脂材料的折射率 n（1）【答案】BC【解析】在同种介质中，超声波的传播速度保持不变，根据多普勒效应可知，频率变高

27、，所以 BC 正确。（2） 【答案】1.5 不容易【2015 海南海南-16】 （2）一半径为 R 的半圆形玻璃砖，横截面如图所示。已知玻璃的全反射临界角 r（r3） 。与玻璃砖的底平面成（2r）角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上。经柱面折射后，有部分光（包括与柱面相切的入射光）能直接从玻璃砖底面射出。若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光，求底面透光部分的宽度。【答案】sinOERr【解析】光路图如图所示，沿半径方向射入玻璃砖的光线，即光线射到 MN 上时，根据几何知识入射角恰好等于临界角，即恰好在圆心 O 处发生全反射，光线左侧的光线，经球面折射后，射到 MN 上的角一定

28、大于临界角，即在 MN 上发生全反射，不能射出，光线右侧的光线射到 MN 上的角小于临界角，可以射出，如图光线与球面相切，入射角0 190，从 MN 上垂直射出，根据折射定律可得1 2sinsinn，根据全反射定律1 sinnr，两式联立解得2r根据几何知识，底面透光部分的宽度sinOERr【2015 天津-2】2. 中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在玄真子涛之灵 中写道：“雨色映日而为虹” 。从物理学的角度看，虹是太阳光经过 雨滴的两次折射和一次反射形成的。右图是彩虹成因的简化示意图， 其中 a、b 是两种不同频率的单色光，则两光 A在同种玻璃中传播，a 的传播速度一定大于 b 光B以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b 光侧移量大C分别照射同一光电管，若 b 光能引起光电效应a 光也一定能D以相同的入射角从水中射入空气在空气中只能看到一种光时，一定是 a 光 【答案】C