1、 专题专题 16 16 机械波与光机械波与光 1. （2013 高考福建理综第 14 题）一束由红、紫两色组成的复色光，从空气斜射向玻璃三棱镜.下面四幅 图中能正确表示该复色光经三棱镜分离成两束单色光的是 答案：B 解析：复色光在界面折射就分成两束光，且紫光由于折射率较大，偏折较多，能正确表示该复色光经三棱 镜分离成两束单色光的是图 B. 2 （2013 高考上海物理第 3 题）白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的 (A)传播速度不同 (B)强度不同 (C)振动方向不同 (D)频率不同 答案：D 解析：白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的频率不同. 3
2、（2013 高考天津理综物理第 8 题）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 区城出现两个光斑.逐渐增大 角当 = 时，光屏 NQ 区城 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 A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 D./2 时，光屏上只有 1 个光斑 答案：AD 解析：入射光线与 OO
3、夹角 较小时，在 O 点从 MN 射出的折射光色散为 A、B 两种单色光，射到光屏上， 光屏 NQ 区城出现两个光斑.逐渐增大 角当 = 时，光屏 NQ 区城 A 光的光斑消失，说明 A 光的临 界角等于 .当 = 时，光屏 NQ 区域 B 光的光斑消失，说明 A 光的临界角等于 .由 sinC=1/n 可知， 玻璃砖对 A 光的折射率比对 B 光的大，选项 A 正确.由 n=c/v 可知 A 光在玻璃砖中传播速度比 B 光的小， 选项 B 错误. 时，A 光发生全反射，光屏上只有 1 个光斑，选项 C 正确.C. 此光线在 N 点发生全反射，三棱镜的 AC 边没有光线透出. 15（2013
4、高考福建理综第 16 题）如图，t=0 时刻，波源在坐标原点从平衡位置沿 y 轴正方向开始振动， 振动周期为 0.4s， 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 时波形的图是 答案：C 解析：波源振动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.t=0.6 时沿 x 轴正、负两方向 各传播 1.5 个波长，能够正确表示 t=0.6 时波形的图是 C. 16 （2013 高考上海物理第 4 题）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：B 解析：做简谐振动
5、的物体，当它每次经过同一位置时，位移相同，加速度相同，位移相同，可能不同的物 理量是速度，选项 B 正确. 17 （2013 高考上海物理第 14 题）一列横波沿水平绳传播，绳的一端在t0 时开始做周期为T的简谐运 动，经过时间t( 3 4 TtT)，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 (C)下方，且向上运动 (D)下方，且向下运动 答案：B 解析：由于再经过 T 时间，该点才能位于平衡位置上方的最大位移处，所以在 2t时，该点位于平衡位置 的上方，且向上运动，选项 B 正确. 18 （2013 全国高考大纲版
6、理综第 21 题）在学校运动场上 50 m 直跑道的两端，分别安装了由同一信号发 生器带动的两个相同的扬声器.两个扬声器连续发出波长为 5 m 的声波.一同学从该跑道的中点出发，向某 一端点缓慢行进 10 m.在此过程中，他听到扬声器声音由强变弱的次数为（ ） A2 B4 C6 D8 答案：B 解析：向某一端点每缓慢行进 2.5m，他距离两波源的路程差为 5m，听到扬声器声音强，缓慢行进 10 m， 他听到扬声器声音由强变弱的次数为 4 次，选项 B 正确. 19.（2013 全国新课标理综 1 第 34 题）(1) (6 分)如图，a. b, c. d 是均匀媒质中 x 轴上的四个质点.相
7、邻两点的间距依次为 2m、4m 和 6m 一列简谐横波以 2m/s 的波速沿 x 轴正向传播，在 t=0 时刻到达质点 a 处，质点 a 由平衡位置开始竖直向下运动，t=3s 时 a 第一次到达最高点.下列说法正确的是 (填正 确答案标号.选对 I 个得 3 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 6 分.每选错 I 个扣 3 分，最低得分为 0 分) A在 t=6s 时刻波恰好传到质点 d 处 B在 t=5s 时刻质点 c 恰好到达最高点 C.质点 b 开始振动后，其振动周期为 4s D.在 4st6s 的时间间隔内质点 c 向上运动 E.当质点 d 向下运动时，质点 b 一定向上运动
8、答案：ACD 解析：根据题述“在 t=0 时刻到达质点 a 处，质点 a 由平衡位置开始竖直向下运动，t=3s 时 a 第一次到达 最高点”可知周期为 T=4s.波长=vT=24m=8m.在 t=6s 时刻波恰好传到质点 d 处，选项 A 正确.在 t=3s 时刻波传播到质点 C，在 t=5s 时刻质点 c 恰好回到平衡位置，在 t=6s 时刻到达最高点，选项 B 错误.质点 b 开始振动后，其振动周期为 4s，选项 C 正确.在 4st” 、 “ ” 、 “ ”或 “=” ） ， 34.（1） 解析:小球通过平衡位置时弹性势能为零，动能最大.向右通过平衡 位置，a 由于受到弹簧弹力做减速运动
9、，b 做匀速运动.小物块 a 与 弹簧组成的系统机械能小于原来系统，所以小物块 a 的振幅减小， AA0，周期减小， TT0. 23.(2013高考北京理综第15题) 一列沿x轴正方向传播的简谐机械 横波，波速为 4m/s.某时刻波形如图所示，下列说法正确的是 A 这列波的振幅为 4cm B 这列波的周期为 1s C 此时 x=4m 处质点沿 y 轴负方向运动 D 此时 x=4m 处质点的加速度为 0 答案：D 解析：这列波的振幅为 2cm，波长=8cm，这列波的周期为 T=/v=2s，选项 AB 错误.此时 x=4m 处质点沿 y 轴正方向运动，加速度为零，选项 C 错误 D 正确. 24
10、（2013 高考四川理综第 5 题）图 1 是一列简谐横波在 t=1.25s 时的波形图，已知 c 位置的质点比 a 位 置的晚 0.5s 起振.则图 2 所示振动图像对应的质点可能位于 Abxa Bcxb Cdxc Dexd 答案：D 解析：根据题述“C 位置的质点比 a 位置的晚 0.5s 起振”可知 波动周期为 1s，波沿 x 轴正方向传播.画出 t=0 时的波形图如 图.则图 2 所示振动图像对应的质点可能位于exd，选项 D 正确. 25.（2013 高考山东理综第 37（1）题）（1）如图甲所示，在某一均匀介质中，AB 是振动情况完全相同 的两个波源，其简谐运动表达式均为 x=0.
11、1sin(20t)m，介质中 P 点与 A、B 两波源间的距离分别为 4m 和 5m.两波源形成的简谐横波分别沿 AP、BP 方向传播，波速都是 10m/s. 求简谐横波的波长. P 点的振动 （填写“加强”或“减弱” ）（2） 解析：设简谐横波的波速为 v，波长为，周期为 T，由题意知 T=0.1s， 由波速公式 v=/T， 代入数据得：=1m. 加强. 26.（2013 高考安徽理综第 24 题）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
12、的物块.压缩弹簧使其长度为 3L/4 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）求弹簧的最大伸长量； （4） 为使斜面始终处于静止状态， 动摩擦因数应满足什么条件 （假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力） ？ 解析: (1) 设物块在斜面上平衡时,弹簧伸长量为L,有 mgsin-kL=0, 得：L= sinmg k , 此时弹簧的长度为 L+L=L+ sinmg k （2）当物块位
13、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) 联立以上各式解得F合=-kx， 可知物块做简谐运动. (3)物块做简谐振动的振幅为 sin = 4 Lmg A k , 由对称性可知,最大伸长量为 2sin 4 Lmg k , （4）设物块位移 x 为正，则斜面体受力情况如图所示.由于斜面平衡，所以有： 水平方向：f+FN1sin-Fcos=0， 竖直方向：FN2-Mg-FN1cos-F sin=0， 又 F=k(x+L)，FN1=mgcos， 联立解得：f=kxcos，FN2=Mg+mg+kxsin. 为使斜面体始终处于静止，结合牛顿第三定律，应有f FN2，所以： 2N f F = cos sin k x Mgmgkx . 当 x=-A 时上式右端达到最大值，于是有： 2 +4sincos 44cossin kLmg MgmgkL .
