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1、精选优质文档-倾情为你奉上选修 3-4机械振动和机械波电磁振荡与电磁波光现象 相对论知识点 1：简谐运动的特点（各物理量的变化及对称性）1做简谐振动的物体，当它每次经过同一位置时，可能不同的物理量是()A位移B速度C加速度D回复力答案B2两个相同的单摆静止于平衡位置，使摆球分别以水平初速度v 、v (v v )在竖直平面内做小角度摆动，1212它们的频率与振幅分别为f1、 f2 和 A1 、A2，则 () 答案CA f1f 2，A1A2Bf1 f2 ，A1 A2C f 1 f2， A1 A2D f1 f2 ，A1 A21(单选 )若单摆的摆长适当变大，摆球的质量由20 g 增加为40 g，摆球
2、离开平衡位置的最大角度不变，则单摆振动的 () 答案BA频率不变，振幅不变B频率变小，振幅变大C频率变小，振幅不变D频率变大，振幅变大3(单选 )如图所示，两根完全相同的弹簧和一根张紧的细线将甲、乙两物块束缚在光滑水平面上，已知甲的质量大于乙的质量当细线突然断开后，两物块都开始做简谐运动，在运动过程中() 答案 CA甲的振幅大于乙的振幅B甲的振幅小于乙的振幅C甲的最大速度小于乙的最大速度D甲的最大速度大于乙的最大速度3如图所示，弹簧振子在B、C 间振动， O 为平衡位置， BO OC 5 cm，若振子从 B 到 C 的运动时间是 1s，则下列说法正确的是() 答案DA振子从 B 经 O 到 C
3、 完成一次全振动B振动周期是 1 s，振幅是 10 cmC经过两次全振动，振子通过的路程是20 cmD从 B 开始经过 3 s，振子通过的路程是 30 cm2如图所示，弹簧振子在振动过程中，振子从a 到 b 历时 0.2 s，振子经 a、 b 两点时速度相同，若它从 b再回到 a 的最短时间为0.4 s，则该振子的振动频率为() 答案BA1 HzB1.25 HzC 2 HzD 2.5 Hz如图，一轻弹簧一端固定，另一端连接一物块构成弹簧振子，该物块是由a、 b 两个小物块粘在一起组成的物块在光滑水平面上左右振动，振幅为A0，周期为 T0 .当物块向右通过平衡位置时，a、b 之间的粘胶脱开；以后
4、小物块 a 振动的振幅和周期分别为A 和 T，则 A_A0(填 “ 、”“ 、”“ 或”“ ”)答案014如图所示，质量为 M、倾角为 的斜面体 (斜面光滑且足够长 )放在粗糙的水平地面上，底部与地面的动摩擦因数为 ，斜面顶端与劲度系数为k、自然长度为 L 的轻质弹簧相连， 弹簧的另一端连接着质量为m的物块压缩弹簧使其长度为34L 时将物块由静止开始释放，且物块在以后的运动中，斜面体始终处于静止状态重力加速度为 g.(1)求物块处于平衡位置时弹簧的长度；(2)选物块的平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标轴，用x 表示物块相对于平衡位置的位移，证明物块做简谐运动；(3)求弹簧的最大伸长
5、量；解析 (1)设物块在斜面上平衡时， 弹簧伸长量为L，有 mg sin k L0 解得mgsin mgsin L，此时弹簧的长度为 L，kk(2)当物块的位移为 x 时，弹簧伸长量为 x L，物块所受合力为 F 合 mgsin k(x L)，联立以上各式可得F 合 kx可知物块做简谐运动。Lmgsin L2mgsin (3)物块做简谐运动的振幅为 A 4 k由对称性可知，最大伸长量为 4k，专心-专注-专业1知识点 2：简谐运动图像的理解(单选 )一个弹簧振子沿x 轴做简谐运动，取平衡位置O 为 x 轴坐标原点从某时刻开始计时，经过四分之一周期，振子具有沿x 轴正方向的最大加速度能正确反映振
6、子位移x 与时间 t 关系的图象是()答案A3（单选）如图所示为某弹簧振子在05 s 内的振动图象，由图可知，下列说法中正确的是()A振动周期为5 s，振幅为8 cmB第 2 s 末振子的速度为零，加速度为负向的最大值C第 3 s 末振子的速度为正向的最大值D从第 1 s 末到第 2 s 末振子在做加速运动答案C4（单选）如图甲所示，弹簧振子以O 点为平衡位置，在A、 B 两点之间做简谐运动取向右为正方向，振子的位移x 随时间 t 的变化如图乙所示，下列说法正确的是()A t0.8 s 时，振子的速度方向向左答案AB t 0.2 s 时，振子在O 点右侧 6 cm 处C t 0.4 s 和 t
7、 1.2 s 时，振子的加速度完全相同D t 0.4 s 到 t 0.8 s 的时间内，振子的速度逐渐减小1（单选）装有砂粒的试管竖直静浮于水面，如图所示将试管竖直提起少许，然后由静止释放并开始计时，在一定时间内试管在竖直方向近似做简谐运动若取竖直向上为正方向，则以下描述试管振动的图象中可能正确的是() 答案D12(单选 )一弹簧振子做简谐运动，它所受的回复力F 随时间t 变化的图象为正弦曲线，如图所示，下列说法正确的是() 答案CA在 t 从 0 到 2 s 时间内，弹簧振子做加速运动B在 t1 3 s 和 t2 5 s 时，弹簧振子的速度大小相等，方向相反C在 t2 5 s 和 t3 7
8、s 时，弹簧振子的位移大小相等，方向相同D在 t 从 0 到 4 s 时间内， t 2 s 时刻弹簧振子所受回复力做功的功率最大(多选 )如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，下列说法中正确的是_ 答案ABDA甲、乙两单摆的摆长相等B甲摆的振幅比乙摆大C甲摆的机械能比乙摆大D在 t 0.5 s 时有正向最大加速度的是乙摆8如图所示为一弹簧振子的振动图象，求：(1)该振子简谐运动的表达式(2)在第 2 s 末到第 3 s 末这段时间内，弹簧振子的加速度、速度、动能和弹性势能各是怎样变化的？(3)该振子在前100 s 的总位移是多少？路程是多少？答案 (1)x 5sin 2t cm (2)位
9、移增大，加速度变大，速度变小，动能减小，弹性势能增大 (3)0 5 m2知识点 3：受迫振动与共振、共振曲线的理解9(多选 )某振动系统的固有频率为f 0，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f.若驱动力的振幅保持不变，下列说法正确的是() 答案BDA当 ff 0 时，该振动系统的振幅随f 减小而增大C该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f 0D该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f10 (单选 )如图所示的装置，弹簧振子的固有频率是4 Hz.现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1 Hz，则把手转动的频率为_ 答案AA1 HzB3 Hz
10、C 4 HzD 5 Hz11一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，如图甲所示，该装置可用于研究弹簧振子的受迫振动匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图乙所示当把手以某一速度匀速运动， 受迫振动达到稳定时，砝码的振动图象如图丙所示 若用 T0 表示弹簧振子的固有周期，T 表示驱动力的周期， r 表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则：(1)稳定后，物体振动的频率f _ Hz.(2)欲使物体的振动能量最大，需满足什么条件？答： _.(3)利
11、用上述所涉及的知识，请分析某同学所提问题的物理依据 “某同学考虑，我国火车第六次大提速时，需尽可能的增加铁轨单节长度，或者是铁轨无接头”答： _.答案(1)0.25(2)物体的振动能量最大时，振幅最大，故应发生共振，所以应有TT0 4 s.(3)若单节车轨非常长，或无接头，则驱动力周期非常大，从而远离火车的固有周期，使火车的振幅较小，以便来提高火车的车速知识点 4：机械波的形成及特点1（单选）用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波某一时刻的波形如图所示，绳上a、b 两质点均处于波峰位置下列说法正确的是() 答案DA a、b 两点之间的距离为半个波长B a、 b 两点振动开始时刻相
12、差半个周期C b 点完成全振动次数比a 点多一次D b 点完成全振动次数比a 点少一次3T3（单选） 一列横波沿水平绳传播， 绳的一端在 t 0 时开始做周期为T 的简谐运动， 经过时间 t 4tT ，绳上某点位于平衡位置上方的最大位移处则在2t 时，该点位于平衡位置的 ()A上方，且向上运动B上方，且向下运动答案 AC下方，且向上运动D下方，且向下运动10 (多选 )振源 S 在 O 点做竖直方向的简谐运动，频率为10Hz， t 0 时刻向右传播的简谐横波如图219 所示 (向左传播的简谐横波图中未画出 )则以下说法正确的是()答案ACA t0 时， x1 m 处的质点振动方向向上B t 0
13、 时， x 2 m 处的质点振动方向向上C t 0.175 s 时， x 1 m 处的质点处在波谷位置D t 0.175 s 时， x 1 m 处的质点处在波峰位置3知识点5：波的图像（传播方向与震动方向判断、震动图像与波动图像的区别与联系、波速公式v =f）T5（单选）如图所示，实线是沿x 轴传播的一列简谐横波在t 0 时刻的波形图，虚线是这列波在t 0.05 s时刻的波形图已知该波的波速是80 cm/s ，则下列说法中正确的是 () 答案 DA这列波有可能沿x 轴正方向传播B这列波的波长是10 cmC t 0.05 s 时刻 x6 cm 处的质点正在向下运动D这列波的周期一定是0.15 s
14、2(多选 )沿 x 轴正向传播的一列简谐横波在t 0 时刻的波形如图所示，M 为介质中的一个质点，该波的传播速度为 40 m/s ， t140 s 时 () 答案CDA质点 M 对平衡位置的位移一定为负值B质点 M 的速度方向与对平衡位置的位移方向相同C质点 M 的加速度方向与速度方向一定相同D质点 M 的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反3(单选 )一列简谐横波沿x 轴传播， t 0时刻的波形如图甲所示，此时质点P 正沿 y 轴负方向运动，其振动图象如图乙所示，则该波的传播方向和波速分别是()A沿 x 轴负方向， 60 m/s答案 AB沿 x 轴正方向， 60 m/sC沿 x 轴负方向，
15、30 m/sD沿 x 轴正方向， 30 m/s4(单选 )如图所示为一列在均匀介质中沿x 轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，波速为4 m/s. 图中 “A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H”各质点中 () 答案AA沿 y 轴正方向速率最大的质点是DB沿 y 轴正方向加速度最大的质点是BC经过t 0.5 s 质点 D 将向右移动 2 mD经过t2.5 s，质点 D 的位移是 0.2 m5(单选 )如图所示为一列沿 x 轴负方向传播的简谐横波在t 0 时的波形图，当 Q 点在 t 0 时的振动状态传到 P 点时 () 答案BA位于 1 cmx3 cm 范围内的所有质点正在向y 轴的负
16、方向运动B Q 点此时的加速度沿y 轴的正方向C Q 点此时正在波峰位置D P 点此时已运动到x0 的位置1(单选 )一列沿 x 轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4 m/s. 某时刻波形如图所示，下列说法正确的是()答案DA这列波的振幅为4 cmB这列波的周期为1 sC此时 x 4 m 处质点沿 y 轴负方向运动D此时 x 4 m 处质点的加速度为02(单选如图， t 0时刻，波源在坐标原点从平衡位置沿y 轴正向开始振动，振动周期为0.4 s，在同一均匀介质中形成沿x 轴正、负两方向传播的简谐横波下图中能够正确表示t 0.6 s 时波形的图是 ()答案C4(多选 )一列简谐横波沿直线传播，该
17、直线上平衡位置相距9 m 的 a、b 两质点的振动图象如图所示，下列描述该波的图象可能正确的是() 答案AC(单选 )图甲是一列简谐横波在t 1.25 s 时的波形图， 已知 c 位置的质点比a 位置的晚0.5 s 起振， 则图乙所示振动图象对应的质点可能位于()A axbBbxc答案DC cxdD dx0.01 s.波沿 x 轴_(填 “正 ”或“负 ”)方向传播求波速答案 正 100 m/s3 单选 一列简谐横波沿直线传播，某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6 m，且这两质点之间的波峰只有一个，则该简谐波可能的波长为() 答案 CA4 m 、6 m 和 8 mB 6 m、 8 m
18、和 12 mC 4 m、 6 m 和 12 mD 4 m、 8 m 和 12 m5(单选 )在 xOy 平面内有一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，波速为2 m/s ，振幅为 A.M 、N 是平衡位置相距 2 m 的两个质点，如图所示在t 0 时， M 通过其平衡位置沿 y 轴正方向运动， N 位于其平衡位置上方最大位移处已知该波的周期大于1 s则 () 答案 D51A该波的周期为 3 sB在 t 3s 时， N 的速度一定为 2 m/sC从 t0 到 t 1 s， M 向右移动了 2 m12D从 t 3s 到 t 3 s， M 的动能逐渐增大8(多选 )如图所示，一根张紧的水平弹性绳上的a、
19、b 两点相距 14.0m， b 点在 a 点的右方，当一列简谐波沿此绳向右传播时，若a 点位移达到正向极大，b 点的位移恰为零且向下运动，经过1.00s 后， a 点的位移为零且向下运动，而b 点的位移恰好达到负向最大，则这列简谐波的波速可能等于()答案BDA14.0 m/sB 10.0 m/sC 6.00 m/sD 4.67 m/s13一列简谐横波沿 x 轴正方向传播， t 0 时刻的波形如图所示，介质中质点P、Q 分别位于 x 2m、 x 4 m 处从 t 0 时刻开始计时，当 t 15 s 时质点 Q 刚好第 4 次到达波峰求波速写出质点 P 做简谐运动的表达式 (不要求推导过程 )答案
20、 v1 m/s y 0.2 sin(0.5 t)m14如图 2 23 所示是一列横波上 A、 B 两质点的振动图象，该波由 A 向 B 传播，两质点沿波的传播方向上的距离 x 4.0 m，波长大于 3.0 m，求这列波的波速答案40 m/s 或 8.0 m/s6知识点 7：波的衍射和干涉、多普勒效应：2两波源S1、 S2 在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则() 答案BA在两波相遇的区域中会产生干涉B在两波相遇的区域中不会产生干涉C a 点的振动始终加强D a 点的振动始终减弱3如图所示为观察水面波衍射的实验装置，AC 和 BD 是两块挡板，AB 是一个小孔， O 是
21、波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线 )之间的距离表示一个波长，则对波经过孔后的传播情况，下列描述不正确的是() 答案DA此时能明显观察到波的衍射现象B挡板前后波纹间距相等C如果将孔AB 扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍射现象4如图甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确的是 () 答案ADA女同学从A 向 B 运动过程中，她感觉哨声音调变高B女同学从E 向 D 运动过程中，她感觉哨声音调变高C女同学在C 点向右运动时，她感觉哨声音调不变D女同学在 C 点向左
22、运动时，她感觉哨声音调变低利用发波水槽得到的水面波形如图a、 b 所示，则 ()A图 a、 b 均显示了波的干涉现象答案DB图 a、 b 均显示了波的衍射现象C图 a 显示了波的干涉现象，图b 显示了波的衍射现象D图 a 显示了波的衍射现象，图b 显示了波的干涉现象6对声波的各种现象，以下说法中正确的是() 答案BCA在空房子里讲话，声音特别响，这是声音的共振现象B绕正在发音的音叉走一圈，可以听到忽强忽弱的声音，这是声音的干涉现象C火车远去时，音调变低D把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声，属于声波的衍射现象1(多选 )下列关于波的说法中正确的是 () 答案ABA只有频率相同的两列波相遇才能发
23、生干涉现象B当雷达波经过迎面而来的汽车反射后频率增高C只有横波遇到尺寸与其波长相当的障碍物时，才发生明显的衍射现象D一列纵波以波速 v 在介质中向右传播，则介质中质点也以速度v 向右运动(1) 如图所示，在某一均匀介质中，A、 B 是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为x0.1sin(20 t)m，介质中 P 点与 A、B 两波源间的距离分别为4 m 和 5 m，两波源形成的简谐横波分别沿 AP、BP 方向传播，波速都是10 m/s.(1)求简谐横波的波长(2)P 点的振动 _(填 “加强 ”或 “减弱 ”)答案(1)1 m(2) 加强7知识点 8： 光的反射、折射、全反射13 (
24、多选 )固定的半圆形玻璃砖的横截面如图，O 点为圆心， OO为直径 MN 的垂线足够大的光屏PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN .由 A、B 两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O 点，入射光线与 OO夹角 较小时，光屏 NQ 区域出现两个光斑，逐渐增大角，当 时，光屏 NQ 区域 A 光的光斑消失，继续增大 角，当 时，光屏 NQ 区域 B 光的光斑消失，则 () 答案 ADA玻璃砖对 A 光的折射率比对B 光的大B A 光在玻璃砖中传播速度比B 光的大C 时，光屏上只有1 个光斑1 个光斑D 时，光屏上只有21如图所示，空气中有一折射率为2的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90、半径为 R 的扇形
25、 OAB，一束平行光平行于横截面，以45入射角照射到 OA 上， OB 不透光，若只考虑首次入射到圆弧 AB 上的光，则圆弧AB 上有光透出部分的弧长为 () 答案 B1115A.6R B.4RC.3RD.12R2如图所示， ABCD 是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由 O 点垂直 AD 边射入已知棱镜的折射率 n 2， ABBC 8 cm，OA2 cm， OAB 60.求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向第一次的出射点距C_cm.1解析设发生全反射的临界角为C，由折射定律得sin C n，代入数据得C45光路图如图所示，由几何关系可知光线在AB 边和 BC 边的入射角
26、均为60，均发生全反射设光线在CD边的入射角为，折射角为，由几何关系得 30，小于临界角，光线第一次射sin 出棱镜是在CD边，由折射定律得 n ，代入数据得 45 sin 由于 AO 2 cm， ABBC 8 cm，由几何关系得43AE BE BF CF 4 cm，所以 CG CFtan 30 3 cm如图所示为一光导纤维 (可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB 代表端面已知光在真空中的传播速度为c.( )为使光线能从玻璃丝的AB 端面传播到另一端面，求光线在端面AB 上的入射角应满足的条件；( )求光线从玻璃丝的 AB 端面传播到另一端面所需的最长时间( )sin
27、i n2 1Ln2答案( ) c解析( )由折射定律有sin i nsin nsin 1 由几何关系得 90由式得sin i n21( )速度 v c光速在玻璃丝轴线方向的分量为vz vsin n光线从玻璃丝端面AB 传播到其另一端面所需时间为T LvzLn2在刚好发生全反射时，光线从端面AB 传播到其另一端面所需的时间最长，由式得Tmax c82如图为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，ABBC.光线垂直AB 射入，分别在CD 和 EA 上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC 射出若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？(计算结果可用三角函数表
28、示)1答案sin 22.5解析由题意知， 光线经界面CD和界面 EA两次反射后传播方向改变了90，光线在两界面上反射时入射角与反射角的和都为45，则对应的入射角为22.5 ，11若此时恰好发生全反射，则折射率为最小值，即n sin C sin 22.5 . 6一玻璃三棱镜，其横截面为等腰三角形，顶角 为锐角，折射率为 2.现在横截面内有一光线从其左侧面上半部射入棱镜不考虑棱镜内部的反射若保持入射线在过入射点的法线的下方一侧 (如图所示 )，且要求入射角为任何值的光线都会从棱镜的右侧面射出，则顶角 可在什么范围内取值？答案 045解析 设入射光线经玻璃折射时，入射角为i，折射角为 ，射至棱镜右侧
29、面的入射角为 ，根据折射定律有 sin i nsin 由几何关系得 当 i 0 时，由式知 0， 有最大值 mm(如图 )，由式得 同时 m应小于玻璃对空气的全反射临界角，即m 1sin n由式和题给条件可得，棱镜顶角的取值范围为0457一玻璃立方体中心有一点状光源今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜，以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体，已知该玻璃的折射率为2，求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值答案解析如图，考虑从玻璃立方体中心O 点发出的一条光线， 假设它斜射到玻璃立方体上表面4发生折射根据折射定律有nsin sin式中， n 是玻璃的折射率，入射角等于，是折射角现假设A 点是上表面面积最小的不透明薄膜边缘上的一点由题意，在A 点刚好发生全反射，故A2设线段 OA 在立方体上表面的投影长为RA，由几何关系有RAsin A2a 2R 2Aaa式中 a 为玻璃立方体的边长由式得RA2 n2 1由题给数据得RA 2由题意， 上表面所镀的面积最小的不透明薄膜应是半径为RA 的圆所求的镀膜面积S与玻璃立方体的表面2S S 6R积 S 之比为A.S2 由得46aS5利用半圆柱形玻璃，可减小激