高中物理3-4波动光学专题练习(带详解)

第四章 光的波动性(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)1.许多光学现象在科学技术上得到了应用，以下对一些应用的解释，正确的是( ) A ．光导纤维利用的是光的全反射现象 B ．X 光透视利用的是光的衍射现象 C ．分光镜利用的是光的色散现象D ．红外遥感技术利用的是一切物体都不停地辐射红外线的现象解析：选ACD.光导纤维是利用了光的全反射；X 光的透视是利用了X 光的强穿透能力；分光镜利用了光的色散；红外遥感技术是利用了一切物体不停地向外辐射红外线的现象．故A 、C 、D 正确．2.两束不同频率的单色光a 、b 从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象(α>β)．下列结论中正确的是( )A ．光束b 的频率比光束a 低B ．在水中的传播速度，光束a 比光束b 小C ．水对光束a 的折射率比水对光束b 的折射率小D ．若光束从水中射向空气，则光束b 的临界角比光束a 的临界角大解析：选C.由公式n ＝sin isin r可得折射率n a <n b ，选项C 正确．由于n a <n b ，所以νa <νb ，选项A错误．由n ＝c v知传播速度v a >v b ，B 选项错误．由sin C ＝1n知临界角C a >C b ，选项D 错误．3.太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色，瀑布在阳光下呈现的彩虹以及通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹，这些现象分别属于( ) A ．光的干涉、色散和衍射现象 B ．光的干涉、衍射和色散现象 C ．光的衍射、色散和干涉现象 D ．光的衍射、干涉和色散现象解析：选A.在太阳光照射下肥皂膜呈现彩色，是薄膜干涉现象；瀑布溅起的小水滴相当于棱镜，在阳光下呈现的彩虹是光的色散现象；通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹是光的衍射现象．4.光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务．目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络．下列说法正确的是( ) A ．光纤通信利用光作为载体来传递信息 B ．光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理 C ．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理D ．目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝解析：选AD.光导纤维传递光信号是利用光的全反射原理，故B 、C 选项错误．5.实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n 随波长λ的变化符合柯西经验公式：n ＝A ＋B λ2＋Cλ4，其中A 、B 、C 是正的常量．太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图所示．则( )A ．屏上c 处是紫光B ．屏上d 处是红光C ．屏上b 处是紫光D ．屏上a 处是红光解析：选D.由公式可知，光的波长越长，折射率越小．而在太阳光的可见范围内，从红光到紫光的波长越来越短，即折射率越来越大，所以a 处是红光，d 处是紫光，则A 、B 、C 错误，D 正确．6.奶粉中碳水化合物(糖)的含量是检验奶粉质量的一种重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而测定含糖量．偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能测量被测样品的含糖量了．如图所示，S 是自然光源，A 、B 是偏振片，转动B ，使到达O 处的光最强，然后将被测样品P 置于A 、B 之间，则下列说法中正确的是( )A ．到达O 处光的强度会明显减弱B ．到达O 处光的强度不会明显减弱C ．将偏振片B 转动一个角度，使得O 处光的强度最大，偏振片转过的角度等于αD ．将偏振片A 转动一个角度，使得O 处光的强度最大，偏振片转过的角度等于α解析：选ACD.自然光通过偏振片A 后，变成偏振光，调整到偏振片B 与A 平行，偏振光能通过B ，在O 处得到较强的光．若在P 处放被测液体，由于旋光性，通过液体的光将不能全通过B ，此时在O 处得到的光会明显减弱．通过旋转B 或A 均能得到“旋光度”，选项A 、C 、D 正确．6.在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有a 、b 、c 三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，b 在水下的像最深，c 照亮水面的面积比a 的大．关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断？”有同学回答如下： ①c 光的频率最大 ②a 光的传播速度最小 ③b 光的折射率最大 ④a 光的波长比b 光的短 根据老师的假定，以上回答正确的是( ) A ．①② B ．①③ C ．②④ D ．③④解析：选C.由视深与实深的关系式h 视＝h 实n可知b 光的折射率最小，故③错误，即B 、D 两项均错；c 光从水下照亮水面的面积比a 的大说明c 光不容易发生全反射，即c 光的折射率比a 光的小，其频率也小于a 的频率，故①错误，A 项错误，综上可知n b <n c <n a ，νb <νc <νa ，再由v ＝c n及c ＝λν可得②④均正确．8.雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹．设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a 、b 、c 、d 代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是( )A ．紫光、黄光、蓝光和红光B ．紫光、蓝光、黄光和红光C ．红光、蓝光、黄光和紫光D ．红光、黄光、蓝光和紫光解析：选B.由供选答案知四种光线红、黄、蓝、紫的频率为ν红<ν黄<ν蓝<ν紫，故其折射率n 红<n 黄<n 蓝<n 紫，因折射率大，光在折射时，偏折程度大，故太阳光经水滴折射后，在水中传播，从上到下依次为红、黄、蓝、紫，再由光的反射定律，结合传播图可知其反射后从上到下顺序颠倒，因此出射光依次为紫光、蓝光、黄光和红光，B 正确，A 、C 、D 均错．9.频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是( )A ．单色光1的波长小于单色光2的波长B ．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度C ．单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间D ．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角 解析：选AD.由折射定律n ＝sin i sin r ，知n 1>n 2，λ1<λ2，由v ＝cn知v 1<v 2，故选项A 正确，选项B 错误．设玻璃板的厚度为h ，光在玻璃板中的传播时间t ＝h cos r ·v ＝nh cos r ·c ＝nhc 1－sin 2r＝hn c 1－sin 2i n2＝n 2h c n 2－sin 2i，n 越大，t 越大，即t 1>t 2，故选项C 错误，由sin C ＝1n 知，C 1<C 2，故选项D 正确．10.右图是一个14圆柱体棱镜的截面图，图中E 、F 、G 、H 将半径OM 分成5等份，虚线EE 1、FF 1、GG 1、HH 1平行于半径ON ，ON 边可吸收到达其上的所有光线．已知该棱镜的折射率n ＝53，若平行光束垂直入射并覆盖OM ，则光线( )A ．不能从圆弧NF 1射出B ．只能从圆弧NG 1射出C ．能从圆弧G 1H 1射出D ．能从圆弧H 1M 射出解析：选B.由折射率n ＝53知该棱镜的全反射临界角为C ＝37°(sin C ＝35)，从G 点入射的光线垂直进入棱镜后，在G 1点恰好发生全反射，则G 1M 圆弧上所有入射的光线均发生全反射，不会从棱镜中射出，只有NG 1圆弧上入射的光线折射后射出棱镜．所以只有B 正确，A 、C 、D 错误． 二、实验题(本题共2小题，共12分．按题目要求作答)11.(4分)某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率．开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针P 1、P 2与圆心O 在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O 缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察P 1、P 2的像，且P 2的像挡住P 1的像．如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失．此时只须测量出____________________，即可计算出玻璃砖的折射率．请用你的测量量表示出折射率n ＝________．解析：当恰好看不见P 1、P 2的像时，刚好发生全反射现象，此时玻璃砖直径转过的角度θ为临界角，折射率n ＝1sin θ. 答案：玻璃砖直径边绕O 点转过的角度θ1sin θ12.(8分)某同学设计了一个测定激光的波长的实验装置如图(a)所示，激光器发出一束直径很小的红色激光进入一个一端装有双缝、另一端装有感光片的遮光筒，感光片上出现一排等距的亮点，图(b)中的黑点代表亮点的中心位置．(1)这个现象说明激光具有________性．(2)通过量出相邻光点的距离可算出激光的波长，据资料介绍：如果双缝的缝间距离为a ，双缝到感光片的距离为L ，感光片上相邻两光点间的距离为b ，则光的波长λ＝abL.该同学测得L ＝1.0000 m ，缝间距a ＝0.22 mm ，用带十分度游标卡尺测感光片的点间距离时，尺与点的中心位置如图(b)所示．图(b)中第1个到第4个光点的距离是________ mm.实验中激光的波长λ＝________ m ．(保留两位有效数字)(3)如果实验时将红激光换成蓝激光，屏上相邻两光点间的距离将________． 解析：(1)激光的感光照片出现等间距的亮点，说明激光具有波动性． (2)由题图(b)知游标卡尺的读数为8.5 mm ，根据公式λ＝ab L 知λ＝0.22×10－3×13×8.5×10－31.0000 m ＝6.2×10－7m.(3)由λ＝ab L 知b ＝L λa，当红激光换成蓝激光时λ变小，故b 变小． 答案：(1)波动 (2)8.5 6.2×10－7m (3)变小三、计算题(本题共4小题，共48分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13.(8分)如图所示，扇形AOB 为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB ＝60°.一束平行于角平分线OM 的单色光由OA 射入介质，经OA 折射的光线恰平行于OB . (1)求介质的折射率．(2)折射光线中恰好射到M 点的光线________(填“能”或“不能”)发生全反射． 解析：依题意作出光路图，(1)由几何知识可知，入射角i ＝60°，折射角r ＝30°(2分) 根据折射定律得n ＝sin isin r(2分) 代入数据解得n ＝3(2分)(2)如图所示，由几何条件及折射定律可知不能．…(2分)答案：(1) 3 (2)不能14.(12分)如图是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片，相机的镜头竖直向上．照片中，水立方运动馆的景象呈现在半径r ＝11 cm 的圆形范围内，水面上的运动员手到脚的长度l ＝10 cm.若已知水的折射率n ＝43，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h .(结果保留两位有效数字)解析：如图所示，设照片圆形区域的实际半径为R ，运动员实际长为L ，由题意知，C 为临界角，则sin C ＝1n ＝34，(3分) 从图可得sin C ＝R R 2＋h 2(3分)R r ＝Ll(2分) 得h ＝n 2－1·L lr (2分)取L ＝2.2 m ，解得h ＝2.1 m(1.6～2.6 m 都算对) (2分)答案：2.1 m15.(14分)如图所示，在双缝干涉实验中，S 1和S 2为双缝，P 是光屏上的一点，已知P 点与S 1和S 2距离之差为2.1×10－6m ，现分别用A 、B 两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P 点是亮条纹还是暗条纹？(1)已知A 光在折射率为n ＝1.5的介质中波长为4×10－7m ；(2)已知B 光在某种介质中波长为3.15×10－7m ，当B 光从这种介质射向空气时，临界角为37°.解析：已知P 点与S 1和S 2的距离之差，由出现亮暗条纹的条件可判断是亮条纹或暗条纹． (1)设A 光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n ＝λ1λ2，得λ1＝n λ2＝1.5×4×10－7m ＝6×10－7m. (2分)根据路程差δ＝2.1×10－6m ， 所以N 1＝δλ1＝2.1×10－66×10－7＝3.5.(3分)由此可知，从S 1和S 2到P 点的路程差δ是波长λ1的3.5倍，所以P 点为暗条纹．(2分) (2)根据临界角与折射率的关系sin C ＝1n，得n ＝1sin37°＝53.(2分)由此可知，B 光在空气中波长λ2′为： λ2′＝n λ介＝53×3.15×10－7 m ＝5.25×10－7m. 则路程差δ和波长λ2′的关系： N 2＝δλ2′＝2.1×10－65.25×10－7＝4.(3分)可见，用B 光做光源，P 点为亮条纹．(2分) 答案：(1)P 为暗条纹 (2)P 为亮条纹16.(14分)如图所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，已知∠A ＝60°，∠C ＝90°，一束极细的光于AC 的中点D 垂直AC 面入射，AD ＝a ，棱镜的折射率n ＝2，求：(1)光从棱镜第一次射入空气时的折射角；(2)光从进入棱镜到它第一次射入空气所经历的时间(设光在真空中传播速度为c )． 解析：(1)如图所示，i 1＝60°，设全反射临界角为C ，sin C ＝1n ＝12，C ＝45°，i 1>45°，发生全反射．(4分)i 2＝i 1－30°＝30°<C ，存在折射现象．(2分) 由折射定律n ＝sin rsin i 2＝2，r ＝45°.(2分)(2)镜中光速：v ＝c n＝c2，(3分)所求时间t ＝3av＋av cos30°＝52a 3c.(3分)答案：(1)45° (2)52a3c。

高中物理教科版《选修3-4》《选修三》《第五章光的波动性》精品高中物理教科版《选修3-4》《选修三》《第五章光的波动性》精品专题课后练习【4】(含答案考点及解析)班级:___________ 姓名：___________ 分数：___________1.如图所示，倾斜导轨宽为L，与水平面成α角，处在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，金属杆ab水平放在导轨上．当回路电流强度为I时，金属杆ab所受安培力FA．方向垂直ab杆沿斜面向上C．【答案】BB．方向垂直ab杆水平向右D．【考点】高中物理知识点》电磁学》磁场》磁场对电流的作用【解析】试题分析：由图知电流方向由且与磁场方向垂直，根据左手定则可知安培力水平向右，由安培力计算公式可得,故选B. 考点：本题考查了安培力大小的计算及方向的判断。

2.图是一正弦交变式电流的电压图象。

则此正弦交变式电流的频率和电压的有效值分别为A．50Hz，220V C．0.5Hz，220V【答案】AB．50Hz，220V D．0.5Hz，220V【考点】高中物理知识点》电磁学》交流电》交流电的最大值与有效值【解析】试题分析：根据图象可读出该交流电的周期和最大值，然后根据频率和周期，最大值与有效值的关系可直接求解。

，考点：交流的峰值、有效值以及它们的关系点评：要能根据图象获取有用信息，并能利用这些信息进行有关运算3.如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，两导轨间的距离L 。

有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度B与时间t的关系为B =\。

在t=0时刻，一金属杆紧靠在导轨的端点P、Q，在外力作用下，杆以恒定的加速度a从静止开始向导轨的另一端滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直,则在t 时刻闭合回路的感应电动势的大小为（用K、L、a、t表示）Lk【答案】E＝【考点】高中物理知识点》电磁学》电磁感应》法拉第电磁感应定律【解析】试题分析：以a表示金属杆运动的加速度，在t时刻，金属杆与初始位置的距离此时杆的速度这时，杆与导轨构成回路的面积回路中的感应电动势：考点：本题考查了法拉第电磁感应定律，点评：本题的关键是明白，回路中的感应电动势为导体棒切割磁感线和线圈磁通量发生变化共同产生的4.关于匀强电场，下列说法正确的是A．场中任意两点的电场强度大小一定相等，方向一定相同 B．场中任意两点的电场强度大小一定相等，方向不一定相同 C．场中任意两点的电场强度大小不一定相等，方向一定相同 D．场中任意两点的电场强度大小不一定相等，方向也不一定相同【答案】A【考点】高中物理知识点》电磁学》电场》电场强度【解析】试题分析：匀强电场中任意两点的电场强度大小和方向都相等，所以A正确考点：本题考查了对匀强电场的理解点评：匀强电场中任意两点的电场强度大小和方向都相等，匀强电场的电场线是一簇等距平行的直线，5.如图9所示，光滑杆ab上套有一闭合金属环，环中有一个通电螺线管。

一、单选题1．如图所示是一弹簧振子在水平面做简谐运动的图像，那么振动系统在( )A．t3 和t5具有相同的动能和动量B．t2 和t5时刻振子所受的回复力大小之比为2:1C．t3 和t4具有相同的动能和不同的动量D．t1 和t4时刻具有相同的加速度和速度2．如图所示，图（a）为某一列简谐横波在t=0时刻的波动图像,（b）为P质点的振动图象。

下列说法不正确．．．的是（）A．该列波的波速为4m/st 时P质点处于波峰B． 2.75sC．该波沿x轴负方向传播D．再经过5.5s的过程中P质点经过的路程为22m3．一条光线在三种介质的平行界面上反射或折射的光路图如图所示，若光在三种介质1、2、3中的速度分别为v1、v2、v3，则它们的大小关系是（）A．v1 > v2 > v3B．v1 < v2 < v3C．v1 < v3 < v2D．v1 > v3 > v24．纵波不可能产生的现象是（）A．偏振现象B．折射现象C．干涉现象D．衍射现象5．两种单色光由玻璃射向空气时发生了全反射，临界角分别为θ1、θ2且θ1>θ2，n1、n2分别表示玻璃对这两种单色光的折射率，v1、v2分别表示这两种单色光在玻璃中的传播速度，则（）A．n1<n2，v1<v2B．n1<n2，v1>v2C．n1>n2，v1<v2D．n1>n2，v1>v26．如图所示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是波源，图中已画出波源所在区域的传播情况，每两条相邻的波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是（）①此时能明显观察到波的衍射现象②如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象③挡板前后波纹及间距离相等④如果孔的大小不变，使波源频率增大，能明显观察到衍射现象．A．只有②④B．只有②C．只有①②③D．①②③④二、多选题7．一质点做简谐运动的图象如图所示，下列说法正确的是__________。

高中物理3-4波动光学专题练习（带详解) 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、多选题1．a、b两束单色光从水中射向空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角，下列说法正确的是（）A．以相同的入射角从空气斜射入水中，a光的折射角小B．分别通过同一双缝干涉装置，a光形成的相邻亮条纹间距大C．若a光照射某金属表面能发生光电效应，b光也一定能D．通过同一玻璃三棱镜，a光的偏折程度大E.分别通过同一单缝衍射装置，b光形成的中央亮条纹窄2．如图所示分别是a光、b光各自通过同一单缝衍射仪器形成的图样(灰黑色部分表示亮纹，保持缝到屏距离不变)，则下列说法正确的是_______。

A．在真空中，单色光a的波长大于单色光b的波长B．在真空中，a光的传播速度小于b光的传播速度C．双缝干涉实验时a光产生的条纹间距比b光的大D．a光和b光由玻璃棱镜进入空气后频率都变大E.光由同一介质射入空气，发生全反射时，a光的临界角比b光大3．下列有关光学现象的说法正确的是________。

A．光从光密介质射入光疏介质，若入射角大于临界角，则一定发生全反射B．光从光密介质射人光疏介质，其频率不变，传播速度变小C．光的干涉，衍射现象证明了光具有波动性D．做双缝干涉实验时，用红光替代紫光，相邻明条纹间距变小E.频率相同、相位差恒定的两列波相遇后能产生稳定的干涉条纹4．如图所示是一玻璃球体，O为球心，cO水平，入射光线ab与cO平行，入射光线ab包含a、b两种单色光，经玻璃球折射后色散为a、b两束单色光．下列说法正确的是（）A．a光在玻璃球体内的波长大于b光在玻璃球体内的波长B．上下平移入射光线ab，当入射点恰当时，折射光线a或b光可能在球界面发生全反射C．a光在玻璃球内的传播速度大于b光在玻璃球内的传播速度D．在同一双缝干涉实验中，仅把a光照射换用b光，观察到的条纹间距变大5．下列说法正确的是________。

选修3-4光学（2010-2019）题型一、物理光学 (1)题型二、几何光学 (3)题型三、光学实验1测量玻璃的折射率 (9)题型四、光学实验2光的干涉 (10)题型一、物理光学1.（2014·天津）一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b 两束，如图所示，则a、b两束光( )A．垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光长B．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小C．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距小D．若照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大2.（2014·浙江）关于下列光学现象，说法正确的是( )A．水中蓝光的传播速度比红光快B．光从空气射入玻璃时可能发生全反射C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽3.（2014·福建）如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是( )A B C D4.（2015全国2）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θ，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θ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5.（2015重庆）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。

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 B 2．两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 1、v 2(v 1＞v 2)在竖直平面内做小角度摆动，它们的频率与振幅分别为f 1、f 2和A 1、A 2，则( )．答案 CA ．f 1＞f 2，A 1＝A 2B ．f 1＜f 2，A 1＝A 2C ．f 1＝f 2，A 1＞A 2D ．f 1＝f 2，A 1＜A 21．(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 C A ．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1 s ，则下列说法正确的是( )．答案 D A ．振子从B 经O 到C 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 B A ．1 Hz B ．1.25 Hz C ．2 Hz D ．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A 0，周期为T 0.当物块向右通过平衡位置时，a 、b 之间的粘胶脱开；以后小物块a 振动的振幅和周期分别为A 和T ，则A ________A 0(填“>”、“<”或“＝”), T ________T 0(填“>”、“<”或“＝”)．答案 < <14．如图所示，质量为M 、倾角为α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μ，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)求弹簧的最大伸长量；解析 (1)设物块在斜面上平衡时，弹簧伸长量为ΔL ，有mg sin α－k ΔL ＝0解得ΔL ＝mg sin αk ，此时弹簧的长度为L ＋mg sin αk ，(2)当物块的位移为x 时，弹簧伸长量为x ＋ΔL ，物块所受合力为F 合＝mg sin α－k (x ＋ΔL )，联立以上各式可得F 合＝－kx 可知物块做简谐运动。

第3节波的频率和波速1．波在传播过程中，介质中质点振动的频率________，这个频率被称为波的频率．波的频率也等于在单位时间内通过某点的______________________________．波的频率等于________________的频率，与__________________无关．2．在波源振动一个周期T内，振动在介质中传播的距离为一个________，所以波的传播速度为v＝________，由周期和频率的关系，波速还可以写成v＝________.波速v是由________本身的性质决定的，跟频率f无关．3．波的图像表示介质中的“各个质点”在____________对于平衡位置的位移，振动图像表示介质中“某一质点”在________________对于平衡位置的位移．4．关于波的频率，下列说法正确的是( )A．波的频率由波源决定，与介质无关B．波的频率与波速无直接关系C．波由一种介质传到另一种介质时，频率要发生变化D．由公式f＝vλ可知，频率与波速成正比，与波长成反比5．对波速的正确理解是( )A．波速表示机械振动在介质中传播的快慢B．波速表示介质质点振动的快慢C．波速表示介质质点迁移的快慢D．波速跟波源的频率有关6．分别判断图1中的两图像属于何种图像( )图1A．甲是振动图像，乙是波动图像B．甲是波动图像，乙是振动图像C．都是波动图像D．都是振动图像概念规律练知识点一频率、波速、波长的关系1．关于公式v＝λf的理解，正确的是( )A．v＝λf适用于一切波B．由v＝λf知，机械波的频率f增大，则波速v也增大C．v、λ、f三个量中，对同一列机械波来说，在不同介质中传播时保持不变的只有f D．由v＝λf知，波长是2 m的声音比波长是4 m的声音传播速度小2倍2．在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻两质点的距离均为L，如图2(a)所示，一列横波沿该直线向右传播，t＝0时到达质点1，质点1开始向下运动，经过时间Δt第一次出现如图(b)所示的波形．则该波：图2(1)波长为多少？(2)质点振动的周期为多少？(3)波速为多少？知识点二波的图像与振动图像的关系3．一列简谐波在t＝0时刻的波形图如图3(a)所示，图(b)表示该波传播的介质中某质点此后一段时间内的振动图像，则( )图3A．若波沿x轴正方向传播，(b)图应为a点的振动图像B．若波沿x轴正方向传播，(b)图应为b点的振动图像C．若波沿x轴正方向传播，(b)图应为c点的振动图像D．若波沿x轴正方向传播，(b)图应为d点的振动图像4．一列简谐横波沿x轴负方向传播，如图4甲是t＝1 s时的波形图，图乙是波中某振动质点位移随时间变化的振动图线(两图用同一时间起点)．则图乙可能是图甲中哪个质点的振动图线( )图4A．x＝0处的质点B．x＝1 m处的质点C．x＝2 m处的质点D．x＝3 m处的质点方法技巧练一、由某时刻的波形确定Δt前后的波形5．如图5所示是一列简谐波在某时刻的波形图，若每隔0.2 s波沿＋x方向行进0.8 m，试画出17 s后的波形图．图56．如图6(a)是一列简谐横波在t＝0.2 s时的波形图，其中O是波源，图(b)是波上某一点P的振动图像．图6(1)该波的波长为________m，周期为________s，波速为________m/s.(2)说明P质点的位置．(3)画出t＝0.4 s和t＝0.55 s的波形图．二、多解问题的处理方法7．在如图7所示的图像中，实线是一列简谐横波在某一时刻的图像，经过t＝0.2 s 后这列波的图像如图中虚线所示．求这列波的波速．图78．空间中有相距1 m的两质点a、b，当a处于波峰时，b质点恰处于平衡位置且向上振动，已知振动周期为2 s，求该波的波速．1．关于振动图像和波的图像，下列说法中正确的是( )A．振动图像研究的是一个质点在振动过程中位移随时间的变化，而波的图像研究的是某一时刻在波的传播方向上各个质点在空间的分布B．振动图像的形状不随时间变化，而波的图像的形状随时间而变化C．简谐运动图像和简谐波的图像其形状都是正弦(或余弦)曲线D．振动图像的图线实质是振动质点所经过的路径形状，波的图像其图线实质是某一时刻各个质点的连线形状2．根据图8甲、乙所示，分别判断下列说法正确的是( )图8A．甲是振动图像，乙是波动图像B．甲是波动图像，乙是振动图像C．甲中A质点向下振，乙中B时刻质点向下振D．甲中A质点向上振，乙中B时刻质点向下振3．一列简谐波在两时刻的波形分别如图9中实线和虚线所示，由图可确定这列波的( )图9A．周期B．波速C．波长D．频率4．一列简谐横波沿x轴正向传播，传到M点时波形如图10所示，再经0.6 s，N点开始振动，则该波的振幅A和频率f为( )图10A．A＝1 m f＝5 Hz B．A＝0.5 m f＝5 HzC．A＝1 m f＝2.5 Hz D．A＝0.5 m f＝2.5 Hz5．如图11为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时的波形．当R点在t＝0时的振动状态传到S点时，PR范围内(含P、R)有一些质点正在向y轴负方向运动，这些质点的x坐标取值范围是( )图11A．2 cm≤x≤4 cm B．2 cm＜x＜4 cmC．2 cm≤x＜3 cm D．2 cm＜x≤3 cm6．如图12所示，位于介质Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S，产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波．若在这两种介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2，则( )图12A．f1＝2f2，v1＝v2B．f1＝f2，v1＝0.5v2C．f1＝f2，v1＝2v2D．f1＝0.5f2，v1＝v27．如图13所示，1,2,3，...,10各点间的距离均是1 m，当t＝0时，点1开始向上振动，经0.1 s 第一次达到最大位移，而振动向右传播至点3，则以下结论正确的是( )图13A ．波的传播速度是10 m/s ，周期是0.4 sB ．波的频率是2.5 Hz ，波长是8 mC ．再经0.1 s 波传播到点5，点4达到平衡位置D ．从1开始振动计时，波传播到点10时，经过了0.45 s ，点8达到最大位移 8．图14是一列简谐横波在某时刻的波形图，已知图中b 位置的质点起振时间比a 位置的质点晚0.5 s ，b 和c 之间的距离是5 m ，则此列波的波长和频率应分别为( )图14A ．5 m,1 HzB ．10 m,2 HzC ．5 m,2 HzD ．10 m,1 Hz9．一列简谐横波在t ＝0时刻的波形如图15中的实线所示，t ＝0.02 s 时刻的波形如图中虚线所示．若该波的周期T 大于0.02 s ，则该波的传播速度可能是( )图15A ．2 m/sB ．3 m/sC ．4 m/sD ．5 m/s10. 如图16所示，已知一列横波沿x 轴传播，实线和虚线分别是t 1时刻和t 2时刻的图像，已知t 2＝t 1＋18s ，振动周期为0.5 s ，则波的传播方向与传播距离是( )图16A ．沿x 轴正方向，6 mB ．沿x 轴负方向，6 mC ．沿x 轴正方向，2 mD ．沿x 轴负方向，2 m11.简谐波沿x 轴传播，波源的振动周期T ＝2 s ．t ＝0时的波形如图17所示，M 处的质点此时正经过平衡位置沿y 轴正方向运动．画出t ＝1.5 s 时的波形图．图1712．如图18所示的实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线，经0.2 s后，其波形如图中虚线所示．设该波的周期T大于0.2 s，求：图18(1)由图中读出波的振幅和波长；(2)如果波向右传播，波速是多大，波的周期是多大．13．如图19甲表示一列简谐波在介质中传播时，某一质点a的振动图像，请你在乙图中作出这列简谐波在t＝0时刻向＋x方向传播的波形图(质点a画在坐标原点上)．图19第3节波的频率和波速答案课前预习练1．都相同“完整的波”的数目波源振动介质的种类2．波长λTλf介质3．某一时刻各个时刻4．AB [波的频率由振源的频率决定，与波速和介质都无关，波在不同介质中传播时频率保持不变，故A、B正确，C、D不正确．]5．A [波速表示振动这种形式在介质中传播的快慢，A正确，B错；波在传播过程中质点不随波迁移，C错；波速只与介质有关，与波源的频率无关，比如声音在空气中的速度约为340 m/s，并不区别是什么物体发出的声音(即声音的频率)，故D错．] 6．B课堂探究练1．AC [公式v＝λf适用于一切波，无论是机械波还是电磁波，A正确；机械波的波速仅由介质决定，与频率f无关，所以B、D错；对同一列波，其频率由波源决定，与介质无关，故C正确．]点评 1.机械波的波速仅由介质决定，与频率和波长无关；2.机械波的频率由振源决定，与介质无关．2．(1)8L (2)23Δt (3)12LΔt解析 (1)由图像可知：质点1、9是两个相邻的且振动情况总是相同的两个质点，它们的平衡位置之间的距离即为一个波长，即λ＝8L.(2)t ＝0时，波刚传到质点1，且质点1起振方向向下，说明波中各质点的起振方向均向下，在Δt 后由图像可知质点9的振动方向向上，说明它已经振动了T 2，因此Δt＝T ＋T2，即T ＝23Δt.(3)波速v ＝λT ＝8L 23Δt ＝12LΔt.点评 波在一个周期内传播的距离为一个波长，则波速为v ＝λT .求波速的另一方法为v＝Δxt.Δx、t 分别为波传播的距离和时间． 3．B [根据(b)图首先判定出此质点在0时刻的位置和振动方向，然后在波形图中寻找符合条件的点．在(b)的振动图像中，t ＝0时质点在平衡位置且向y 轴正方向运动，在平衡位置的点只有b 、d ，故选项A 、C 错误；因题干中未给出波的传播方向，此时还不知b 、d 的运动方向．若波沿x 正向传播，波源在左侧，b 、d 两点都是在其左侧点的带动下振动的，b 左侧的点在其上方，因此b 质点正向上运动，符合要求，选项B 正确；d 左侧的点在其下方，d 质点正向下运动，不合要求，选项D 错误．]点评 由振动图像可以知道质点的运动规律，再由波动图像中波的传播方向和质点振动方向的关系确定出振动图像所描述的点．4．A [由振动图线知该质点在t ＝1 s 时处于平衡位置且向y 轴负方向运动，在波形图中，在t ＝1 s 时处于平衡位置且沿y 轴负方向运动的是x ＝0和x ＝4 m 处两质点．]点评 解决此类问题时，要注意波动图像所对应的时刻，切不可认为都是描述零时刻的波形图．5．见解析解析 方法一 平移法由题知波速v ＝0.80.2m/s ＝4 m/s ，由图知波长λ＝8 m.可知周期T ＝λv ＝84 s ＝2 s ，17秒内的周期数n ＝Δt T ＝172＝812，将8舍弃，取12，根据波动的时间与空间的周期性，将波向＋x 方向平移12λ即可，如图中虚线所示；方法二 特殊质点法如图所示，在图中原波形上取两特殊质点a 、b ，因Δt＝812T ，舍弃8，取12T ，找出a 、b 两质点再振动T2后的位置a′、b′，过a′、b′画一条正弦曲线即可．6．(1)4 0.2 20 (2)见解析 (3)见解析解析 (1)由(a)图知波长λ＝4 m ，由(b)图知周期T ＝0.2 s ，所以波速v ＝λT ＝20 m/s.(2)由(b)知0.2 s 时P 质点经过平衡位置正向上运动，且它已振动了一个周期，所以它应是(a)图中的波源O ，其横坐标x ＝0.(3)t ＝0.4 s 时，从(a)图得Δt 1＝0.2 s ＝T ，波形正好向右平移了一个波长，因此0～4 m 之间的波形与t ＝0.2 s 时波形相同，此时波形如图中实线所示．t ＝0.55 s 时，从(a)图得Δt＝0.35 s ＝134T ，由画图的一般做法只需把t ＝0.2 s 时的波形向右平移134λ即可，结果如图中虚线所示．方法总结 已知某时刻的波形，求Δt 前后的波形一般有两种方法(1)平移法：先算出经过Δt 时间波传播的距离Δx＝v·Δt，再把波形沿波的传播方向(Δt 后)或逆着波的传播方向(Δt 前)移动Δx 即可得到t ＋Δt 时刻或t －Δt 时刻的波形图．当Δx＝nλ＋x 时可采用去整留零法，只需平移x 即可．(2)特殊点法：在波形图上找两特殊点，先确定这两点的振动方向，再看Δt＝nT ＋t ，仍采用去整留零法，分别作出两特殊点Δt 后(前)的位置，然后按正弦规律画出新波形图．7．见解析解析 该题考查波传播的双向性和时间的周期性．从波的图像可读出波长λ＝4 m ，振幅＝A ＝2 cm.此题引起多种可能答案的原因有两个，一个是传播方向的不确定，一个是时间t 和周期T 的大小关系不确定．设波沿x 轴正方向传播，则t ＝0.2 s 可能是(n ＋14)个周期(n ＝0,1,2…)，即t ＝(n ＋14)T 1， 周期T 1＝t (n ＋14)＝4t4n ＋1，波速v 1＝λT 1＝4×(4n ＋1)4t＝5(4n ＋1) m/s ，(n ＝0,1,2…)设波沿x 轴负方向传播，则t ＝0.2 s 可能是(n ＋34)个周期(n ＝0,1,2…)，即t ＝(n ＋34)T 2， 周期T 2＝t n ＋34＝4t4n ＋3，波速v 2＝λT 2＝4×(4n ＋3)4t＝5(4n ＋3) m/s(n ＝0,1,2…)方法总结 每经过一个周期，波动图像就恢复到原来的形状，因此根据两时刻的波形图和所给时间可以找出周期与时间的关系t ＝nT ＋Δt，其中Δt 小于一个周期，可由图像判断．例如该题中若波向右传播，Δt＝14T ；向左传播，Δt＝34T.8．若波向右传播v ＝24n ＋1m/s(n ＝0、1、2…)若波向左传播v ＝24n ＋3m/s(n ＝0、1、2…)解析 当波向右传播时，由波的传播方向和质点的振动方向可知，a 、b 之间平衡位置的距离最少相差14λ，如图中①所示，则有Δx＝1＝nλ＋14λλ＝44n ＋1 m(n ＝0、1、2…)v ＝λT ＝24n ＋1 m/s(n ＝0、1、2…)同理当波向左传播时，Δx＝nλ＋34λ，v ＝24n ＋3m/s(n ＝0、1、2…) 方法总结 引起波动问题多解性的原因有(1)空间周期性：波在均匀介质中传播时，传播的距离Δs＝nλ＋s 0，n∈N，式中λ为波长，s 0表示传播距离中除去波长的整数倍部分后余下的那段距离．(2)时间周期性：波在均匀介质中传播的时间Δt＝nT ＋t 0，n∈N，式中T 表示波的周期，t 0表示总时间中除去周期的整数倍部分后剩下的那段时间．(3)传播方向的双向性：本章中我们解决的都是仅限于在一条直线上传播的情况，即它有沿x 轴正向或沿x 轴负向传播的可能．(4)质点振动的双向性：质点虽在振动，但在只给出位置的情况下，质点振动有沿＋y 和－y 两个方向的可能．课后巩固练1．ABC [解题的关键是理解振动图像和波的图像的意义和区别．振动和波动图像都是用数学方法来描述物理现象，简谐运动图像和简谐波都是正弦(或余弦)曲线，故C 项正确，D 错误；但它们各自表达的物理意义又不同，振动图像表示的是一个振动质点离开平衡位置的位移与时间的函数关系，而从波的图像(不论横波还是纵波)上能找出这一时刻各个质点所在的空间位置，即空间的分布，故A 项正确．因振动图像表示一个质点在各个时刻的位移情况，故不随时间变化，而波的图像表示的是某一时刻各质点在空间的分布，不同时刻，这些质点因振动而使所处的位置会有所不同，故波动图像的形状会随时间而变化，B 项正确．]2．BD [波动图像的横坐标为波的传播方向上各质点的平衡位置，振动图像的横坐标为时间，故A 错，B 对．甲中A 质点被其左侧的质点带动向上振，乙中B 时刻后位移由零变为负值，故向下振，所以C 错，D 对．]3．C [本题考查根据波的图像获取相关的信息，描述波的几个物理量之间的关系．由图像直接知道，波长为4 m ．因为没有给出这两个时刻具体的数值，无法求出波的周期、频率，也不能知道波速．]4．D [本题考查的知识点是机械波的波动图像，从图中可以得知波的振幅A ＝0.5 m ，所以A 、C 项错误．波长为4 m ，M 、N 之间的距离x ＝6 m ，又知波在M 、N 间的传播时间为0.6 s ，由v ＝xt＝λf 得频率f ＝2.5 Hz ，D 项正确．]5．C6．C [因两列波的波源都是S ，所以它们的周期和频率都相同，即T 1＝T 2，f 1＝f 2，由波速公式v ＝x t 得v 1＝L 32T ＝2L 3T ，v 2＝L3T，则v 1＝2v 2，C 对．]7．BD [由t ＝0时刻和t ＝0.1 s 时质点1的位置可确定周期T ＝0.4 s ，0.1 s 内波由1传到3，则波长λ＝8 m ，由v ＝λT 得波速v ＝20 m/s ，选项B 正确，A 错误；再经0.1 s ，波又传2 m ，至质点5，此时质点4不在平衡位置，选项C 错误；当波传至点10时，Δx 1＝118λ，历时Δt＝118T ＝0.45 s ，此时点8在最大位移处，选项D 正确．] 8．A [从波动图像可以看出，波长λ＝5 m ，b 点比a 点的起振时间晚0.5 s ，则波速v ＝x t ＝2.50.5 m/s ＝5 m/s ，所以T ＝λv ＝1 s ，f ＝1T＝1 Hz.] 9．B [本题考查横波的图像和波速公式及考生的理解能力和推理能力．t<T ，故：若波向右传播，则波传播的距离x 1＝0.02 m ，则波速v 1＝x 1t ＝0.020.02 m/s ＝1 m/s ；若波向左传播，则波传播的距离x 2＝0.06 m ，则波速v 2＝x 2t ＝0.060.02m/s ＝3 m/s ，故正确的选项为B.]10．C [振动周期T ＝0.5 s ，又因为t 2＝t 1＋18 s ，所以波由t 1到t 2经过了T4，由图可知波长为8 m ，则波在这段时间内的传播距离L ＝λ×14＝8×14 m ＝2 m ．波的传播方向可以选一个特殊点，例如x ＝2 m 处的质点，由平衡位置经过T4到波峰，即此质点由平衡位置向上运动，则波沿x 轴正方向传播．]11．如图所示解析 M 处的质点此时正经过平衡位置沿y 轴正方向运动，得出波沿x 轴负方向传播．由此可判断各特殊点的振动方向，经t 过1.5 s ，即34T ，描出各特殊点的位置，将它们连成平滑的曲线．12．(1)10 cm 0.24 m (2)0.9 m/s 0.27 s 解析 (1)振幅A ＝10 cm ，波长λ＝0.24 m(2)若波向右传播，34T ＋nT ＝t ，所以T ＝tn ＋34.因为T>0.2 s ，故n ＝0.则T ＝43t ＝43×0.2 s＝415 s≈0.27 s波速v ＝Δx t ＝0.180.2 m/s ＝0.9 m/s.13．见解析图解析 由题甲图知，t ＝0时质点a 在平衡位置且正向y 轴正方向运动，结合题中要求，将质点a 画在坐标原点上，波向＋x 方向传播，表明零时刻a 右侧同一“坡”上的质点均在平衡位置的－y 方向上，都在a 的带动下向上运动，波的图像如图所示．习题课 机械波的常见问题基础练1．关于一列机械波，下列说法中正确的是( ) A ．波动的产生需要两个条件，即波源和传播介质 B ．波动过程是质点由近向远传递的过程C ．波动过程是能量传递的过程，同时也可以传递信息D ．波动过程中质点本身随波迁移 2．下列关于波的应用正确的是( )A ．要使放在河中的纸船逐渐靠近河岸，可向比纸船更远处投掷石子形成水波B ．两个在水中潜泳并且靠得较近的运动员能听到对方发出的声音是声波在液体中传播的应用C ．光缆是利用机械波传递信息D ．宇航员在宇宙飞船里，击打船壁只能引起机械振动，不能形成声波 3．一列横波某时刻的波形如图1所示，则关于质点A 的受力，下列说法中正确的是( )图1A．如果波向右传播，则质点A受到向上的作用力B．如果波向右传播，则质点A受到向下的作用力C．如果波向左传播，则质点A受到向上的作用力D．如果波向左传播，则质点A受到向下的作用力4．一简谐横波在x轴上传播，波源振动周期T＝0.1 s，在某一时刻的波形如图2所示，且此时a点向下运动．则 ( )图2A．波速为20 m/s，波沿x轴正向传播B．波速为20 m/s，波沿x轴负向传播C．波速为10 m/s，波沿x轴负向传播D．波速为10 m/s，波沿x轴正向传播5．如图3所示为xOy平面内沿x轴传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图像，波速为1 m/s，此时P点沿－y方向运动，关于在图上x＝0.3 m处的Q点的说法中正确的是( )图3A．t＝0时，速度方向沿－y方向B．t＝0.1 s时，速度最大C．t＝0.1 s时，加速度方向沿－y方向D．t＝0.3 s时，加速度为零6．一列简谐波，从某时起当t＝3 s时刻的波形如图4甲所示，图乙为质点P1的振动图像，则由图可知( )图4A．该波向x轴正向传播B．该波的传播速度为6 m/sC．t＝2 s时，质点P2处于正向最大位移处D．t＝10 s时，质点P2处于平衡位置处提升练7．一列平面简谐波，波速为20 m/s，沿x轴正方向传播，在某一时刻这列波的图像如图5所示．由图可知( )图5A ．这列波的周期是0.2 sB ．质点P 、Q 此时刻的运动方向都沿y 轴正方向C ．质点P 、R 在任意时刻的位移都相同D ．质点P 、S 在任意时刻的速度都相同8．如图6所示，实线为某列波在t ＝0时刻的波形图像，虚线为t ＝0.3 s(T >0.3 s)时的波形图像，其中P 点在t ＝0时刻的振动速度正在增大，则下列说法中正确的是( )图6A ．波速为1313m/sB ．波速为10 m/sC ．在0～T /4内质点P 运动的平均速度大于0.4 m/sD ．在0～T /4内质点P 运动的平均速度等于10 m/s9．图7甲为一列简谐横波在t ＝0时刻的波形图，图中质点Q 运动到负向最大位移处，质点P 刚好经过平衡位置．图乙为质点P 从此时刻开始的振动图像．下列判断中正确的是( )图7A ．波沿x 轴正方向传播，传播速度为20 m/sB ．t ＝0.1 s 时，质点Q 的加速度大于质点P 的加速度C ．此后0.15 s 内，质点P 沿x 轴正方向移动了3 mD ．t ＝0.25 s 时，质点Q 沿y 轴正方向运动10．一列简谐横波沿直线传播，该直线上的a 、b 两点相距4.42 m ．图8中实、虚两条曲线分别表示平衡位置在a 、b 两点处质点的振动曲线．从图示可知( )图8A ．此列波的频率一定是10 HzB ．此列波的波长一定是0.1 mC ．此列波的传播速度可能是34 m/sD ．a 点一定比b 点距波源近11. 一简谐横波以4 m/s 的波速沿x 轴正方向传播．已知t ＝0时的波形如图9所示，则( )图9A ．波的周期为1 sB ．x ＝0处的质点在t ＝0时向y 轴负方向运动C ．x ＝0处的质点在t ＝14 s 时速度为0D ．x ＝0处的质点在t ＝14s 时速度值最大12．一列简谐横波沿直线由A 向B 传播，A 、B 相距0.45 m ，如图10所示是A 处质点的振动图像．当A 处质点运动到波峰位置时，B 处质点刚好到达平衡位置且向y 轴正方向运动，这列波的波速可能是( )图10 A ．4.5 m/s B ．3.0 m/s C ．1.5 m/sD ．0.7 m/s图1113．2010年1月12日海地发生了7.3级地震，造成了重大人员伤亡，其中有我国的八名烈士，此次地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4 km/s 和9 km/s.一种简易地震仪由竖直弹簧振子P 和水平弹簧振子H 组成，如图11所示，在一次地震中，震源在地震仪下方，观察到两振子相差5 s 开始振动，则( )A ．P 先开始振动，震源距地震仪约36 kmB ．P 先开始振动，震源距地震仪约25 kmC ．H 先开始振动，震源距地震仪约36 kmD ．H 先开始振动，震源距地震仪约25 km14. 一列简谐横波沿直线由a 向b 传播，相距10.5 m 的a 、b 两处的质点振动图像如图12中a 、b 所示，则( )图12A ．该波的振幅可能是20 cmB ．该波的波长可能是8.4 mC ．该波的波速可能是10.5 m/sD ．该波由a 传播到b 可能历时7 s15.图13为一简谐波在t ＝0时刻的波形图，介质中的质点P 做简谐运动的表达式为y ＝A sin 5πt ，求该波的速度，并画出t ＝0.3 s 时的波形图(至少画出一个波长)．图1316．如图14所示，实线表示简谐波在t 1＝0时刻的波形图，虚线表示t 2＝0.5 s 时的波形图．图14(1)若T <(t 2－t 1)<2T ，波向右传播的速度多大？ (2)若2T <(t 2－t 1)<3T ，波向左传播的速度多大？习题课 机械波的常见问题答案1．AC [波动过程中，质点不随波迁移，只在各自的平衡位置附近振动．]2．B [机械波传播时，介质质点在各自的平衡位置附近振动，质点本身并不随波迁移，A 错；光缆是利用光波传递信息的，故C 错；宇航员在宇宙飞船里，击打船壁能引起机械振动，同时也能形成声波，D 错．]3．BD [无论向左还是向右传播，回复力始终指向平衡位置，且质点A 的回复力是由相邻的质点对质点A 的作用力来提供，质点A 的受力方向始终向下，故B 、D 正确．]4．A [由波形图可以得到波长λ＝2 m ，则由v ＝λT 得到v ＝20 m/s ；a 点向下运动，根据前面的质点带动后面的质点知波沿x 轴正方向传播．]5．C [由图示时刻P 点沿－y 方向运动可知，波沿－x 轴方向传播，波长为λ＝0.4 m ，周期T ＝λv ＝0.4 s ．t ＝0时，图上x ＝0.3 cm 处的Q 点速度方向沿＋y 方向，A 错误；t ＝0.1 s 时，图上x ＝0.3 cm 处的Q 点到达正的最大位移处，速度为零，加速度方向沿－y 方向，B 错误，C 正确；t ＝0.3 s 时，图上x ＝0.3 cm 处的Q 点振动到达负的最大位移处，加速度沿＋y 方向，且最大，D 错误．]6．ABC [由题图乙可知t ＝3 s 时，质点P 1振动方向向上，故波向x 轴正向传播，A 正确；由题图甲得波长λ＝24 m ．由题图乙得周期T ＝4 s ，该波的传播速度为v ＝λT ＝6 m/s ，B 正确；P 2与P 1相差半个波长，振动情况完全相反，C 正确，D 错误．]7．ABD [由波动图像可知波长为λ＝4 m ，由λ＝vT 得波的周期T ＝λv ＝0.2 s ，A 正确；由波沿x 轴正方向传播可知P 、Q 此时刻的运动方向都沿y 轴正方向，B 正确；由波动图像可知P 、S 两点是同相点，在任意时刻两点的位移、速度都相同，C 错误，D 正确．]8．BC [由波形图像可知波长λ＝4 m ．由P 点在t ＝0时刻的振动速度正在增大可知P 点向上运动，波沿x 轴负方向传播，经过t ＝0.3 s 波沿x 轴负方向传播3λ/4＝3 m ，所以波动周期T ＝0.4 s ，波速为v ＝λT ＝10 m/s ，A 错误，B 正确；在0～T/4内质点P 运动的距离大于4 cm ，平均速度大于0.4 m/s ，C 正确，D 错误．]9．ABD [由质点P 的振动图像可知质点P 在t ＝0时刻的振动方向向下，由波动图像题图甲可知波沿x 轴正方向传播，波长λ＝4 m ．由质点P 的振动图像可知周期T ＝0.2 s ，传播速度v ＝λT ＝20 m/s ，A 正确；t ＝0.1 s 时，质点P 回到平衡位置且向上运动，加速度为零．质点Q 运动到波峰，加速度最大，所以B 正确；质点P 只在平衡位置附近振动，不沿x 轴移动，C 错误；t ＝0.25 s 时，质点Q 运动到平衡位置且向上运动，D 正确．]10．AC [由图知T ＝0.1 s ，所以f ＝1T ＝10 Hz ，不知道传播方向，所以a 、b 两点哪点离波源近不确定；波的传播方向可由a 向b ，也可由b 向a ，波长、波速都有多种可能．当波由a 向b 传播4.42 m 时可能经历(n ＋310)T ，波速v ＝ 4.42(n ＋310)T ＝44.2n ＋310，当n ＝1时，v ＝34 m/s.]11．AB [本题考查机械振动规律和机械波的传播规律．由图可知该波的波长λ＝4 m ，所以周期T ＝λv ＝ 4 m4 m/s ＝1 s ，A 项正确；因波沿x 轴正方向传播，x ＝0处的质点的前质点在其下方，所以向y 轴负方向运动，B 项正确；x ＝0处的质点经14 s 振动到平衡位置的下方，速度不为0，也不是最大，故C 、D 两项错误．]12．A[本题主要考查了波动和振动图像的关系．从图中可知周期为0.4 s ．由题可知质点A 、B 间最简单波形如图所示，A 、B 间距和波长的关系为x ＝(n ＋14)λ，再由公式v ＝λT 得v ＝4.54n ＋1(n ＝0,1,2，…)，代入数据可知波速v 可为4.5 m/s ，选项A 正确．] 13．A [纵波比横波传播得快，P 先开始振动，设震源与地震仪相距为x ，则x4 km/s－x9 km/s＝5 s ，可得x ＝36 km.] 14．D [由图知振幅A ＝10 cm ；⎝ ⎛⎭⎪⎫n ＋34λ＝10.5 m ，则不论n 取任何非负整数都不可能得到8.4 m ；由图可以看出T ＝4 s ，v ＝λT ＝424(4n ＋3)＝10.54n ＋3，显然波速不可能是10.5 m/s.由图像分析可知，经历时间可能为t ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋34T.所以可能为7 s ．] 15．见解析解析 由简谐运动表达式可知ω＝5π rad/s，t ＝0时刻质点P 向上运动，故波沿x 轴正方向传播．由波形图读出波长λ＝4 m.T ＝2πω①由波速公式，知v ＝λT ②联立①②式，代入数据可得 v ＝10 m/s③t ＝0.3 s 时的波形图如图所示．16．(1)28 m/s (2)36 m/s解析 Δt 时间内波传播的距离Δx＝v·Δt (1)T<Δt<2T 时，λ<Δx<2λ即 波向右传播时，Δx＝λ＋34λ＝14 mv 右＝Δx Δt ＝140.5 m/s ＝28 m/s.(2)2T<Δt<3T 时，2λ<Δx<3λ即 波向左传播时，Δx＝2λ＋14λ＝18 mv 左＝Δx Δt ＝180.5m/s ＝36 m/s.。

一. 选择题[A ]1. 一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过一偏振片．若以此入射光束为轴旋转偏振片，测得透射光强度最大值是最小值的5倍，那么入射光束中自然光与线偏振光的光强比值为(A) 1 / 2． (B) 1 / 3． (C) 1 / 4． (D) 1 / 5．提示：[ D ]2. 某种透明媒质对于空气的临界角(指全反射)等于45°，光从空气射向此媒质时的布儒斯特角是(A) 35.3°．(B) 40.9°．(C) 45°． (D) 54.7°． (E) 57.3°．[ ]3. 一束自然光自空气射向一块平板玻璃(如图)，设入射角等于布儒斯特角i 0，则在界面2的反射光(A) 是自然光． (B) 是线偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面． (C) 是线偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面． (D) 是部分偏振光． 提示：[ ]4. 一束自然光通过两个偏振片，若两偏振片的偏振化方向间夹角由α1转到α2，则转动前后透射光强度之比为2212cos :cos αα提示：二. 填空题1. 如图所示的杨氏双缝干涉装置，若用单色自然光照射狭缝S ，在屏幕上能看到干涉条纹．若在双缝S 1和S 2的一侧分别加一同质同厚的偏振片P 1、P 2，则当P 1与P 2的偏振化方向相互___平行________时，在屏幕上仍能看到很清晰的干涉条纹．提示：要相互平行。

致”，两个偏振片方向为了满足“振动方向一致，相位差恒定。

频率相同，振动方向一件：两束光必须满足相干条为了看到清晰的条纹，2. 要使一束线偏振光通过偏振片之后振动方向转过90°，至少需要让这束光通过_____2_____块理想偏振片．在此情况下，透射光强最大是原来光强的___1/4_____倍 。

提示：如图P 2P 1S 1S 2S3. 在以下五个图中，前四个图表示线偏振光入射于两种介质分界面上，最后一图表示入射光是自然光．n 1、n 2为两种介质的折射率，图中入射角i 0＝arctg (n 2/n 1)，i ≠i 0．试在图上画出实际存在的折射光线和反射光线，并用点或短线把振动方向表示出来．提示：作图时注意细节。

随堂练习1.如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图，乙图为用绿光进行实验时，在屏上观察到的条纹情况，a为中央亮条纹，丙图为换用另一种颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a′为中央亮条纹，则以下说法正确的是（）A.丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长B.丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长C.丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短D.丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短2.某同学自己动手利用如图所示器材，观察光的干涉现象，其中，A为单缝屏，B为双缝屏，C 为像屏.当他用一束阳光照射到A上时，屏C上并没有出现干涉条纹.他移走B后，C上出现一窄亮斑.分析实验失败的原因，最大的可能是（）A.单缝S太窄B.单缝S太宽C.S到S1和S2距离不等D.阳光不能做光源【答案】B３.在用单色平行光照射单缝观察衍射现象的实验中，下列说法正确的是（）A.缝越窄，衍射现象越显著B.缝越宽，衍射现象越显著C.照射光的波长越长，衍射现象越显著D.照射光的频率越高，衍射现象越显著【解析】缝越窄，越容易满足发生显著衍射现象的条件；波长越长，即频率越低，衍射越明显.【答案】A、C4.关于立体电影，以下说法正确的是（）A.观众戴上特制眼镜是为了防止伤害眼睛B.这副眼镜其实就是一对偏振方向互相垂直的偏振片C.戴上特制眼镜的观众若只用一只眼睛看，银幕上只是一片光亮无图像D.产生立体视觉是因为人的两只眼睛同时观察物体时，形成的在视网膜上的像并不完全相同5.如图所示，甲、乙所示是单色光通过窄缝后形成明暗相间的两种图样，下列判断正确的是（）A.甲为单缝衍射的图样B.甲为双缝干涉的图样C.乙为双缝衍射的图样D.乙为单缝干涉的图样【解析】单缝衍射图样是中央为亮而宽的条纹，越往两侧，条纹越窄且越暗，双缝干涉图样则是条纹间距均匀且亮度均匀的，A正确.【答案】A6.在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 μm，若分别用频率为f1=5.0×1014Hz和f2=7.5×1014Hz的单色光垂直照射双缝，试分析判断P点应出现明条纹还是暗条纹？分别为第几条亮纹和暗纹？。

高中物理学习材料桑水制作高二物理周练试卷(波动光学部分)06.4.20一、选择题(每小题5分，共40分)1.在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹.若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，这时A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D.屏上无任何光亮2.关于薄膜干涉，下述说法中正确的是A.干涉条纹的产生是由于光在膜的前后两表面反射，形成的两列光波叠加的结果B.干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果C.干涉条纹是平行等间距的平行线时，说明膜的厚度处处相等D.观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的同一侧3.以下说法中正确的是A.当光的波长比圆孔直径小时，可产生明显的衍射现象B.衍射现象的研究表明，光沿直线传播只是一种近似规律C.用平行单色光垂直照射不透明小圆板，在圆板后面的屏上发现圆板阴影中心处有一亮斑，这是光的干涉现象D.用平行单色光垂直照射一把刀片，发现刀片的阴影边缘模糊不清，这是光的衍射现象4.纳米科技是跨世纪新科技，将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，把至今尚令人类无奈的癌症、遗传疾病彻底根除.这是利用了激光的A.单色性B.方向性C.高能量D.粒子性5.在光学仪器中，为了减小在光学元件（透镜、棱镜等）表面上的反射损失，可在光学元件表面镀上一层增透膜，利用薄膜的干涉相消来减少反射光.如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n，厚度为d，它使绿光在垂直入射时反射光完全抵消.那么绿光在真空中的波长λ为A.d/4B.nd/4C.4dD.4nd6.如图所示，一细光束通过玻璃三棱镜折射后分成a、b、c三束单色光，则在这三种单色光中A.光子的能量关系是E a＞E b＞E cB.在真空中传播速度的关系是v a＜v b＜v cC.通过同一双缝产生的干涉条纹的间距d a＜d b＜d cD.通过同一双缝产生的干涉条纹的间距d a＞d b＞d c二、填空题(每小题6分，共24分)7.白光照射双缝，在屏幕中央将出现________色明纹，两旁为________色条纹，在同一级彩色条纹中，比较红光与紫光到中央亮条纹中心的距离，可以看到红光的距离________于紫光的距离.8.波长为0.4 μm的紫光以60°的入射角从空气射入玻璃，折射角是30°，则这束光在玻璃中的频率为________，光速为________，波长为________.9.某脉冲激光器的耗电功率为2×103W，每秒钟输出10个光脉冲，每个脉冲持续的时间为10-8s，携带的能量为0.2 J，则每个脉冲的功率为_______ W，该激光器将电能转化为激光能量的效率为_______.三、计算题(共36分)10.（10分）图表示某双缝干涉装置，当用波长为0.40 μm的紫光做实验时，由于像屏大小有限，屏上除中央亮条纹外，两侧刚好各有三条亮条纹，若换用波长为 0.60 μm 的橙光做实验，那么像屏上除中央亮条纹外，两侧各有几条亮条纹？11.（12分）一般认为激光器发出的是频率为“v”的单色光，实际上它的频率并不是真正单一的，激光频率v是它的中心频率，它所包含的频率范围是Δv（也称频率宽度）.让单色光照射到薄膜表面，一部分光从前表面反射回来（这部分光称为甲光），其余的进入薄膜内部，其中的一部分从薄膜后表面反射回来，并从前表面射出（这部分光称为乙光），甲、乙两部分光叠加而发生干涉，称为薄膜干涉.乙光与甲光相比，要多在薄膜中传播一小段时间Δt，理论和实践都证明，能观察到明显的干涉现象的条件是：Δt的最大值Δt max与Δv的乘积近似等于1，即满足：Δt max·Δv≈1，才会观察到明显的稳定的干涉现象，已知某红宝石激光器发出激光频率v=4.32×1014Hz，它的频率宽度Δv=8.0×199Hz，让这束单色光由空气斜射到折射率为n=2的液膜表面，射入时与液膜表面成45°角，如图所示.（1）求从O点射入薄膜中的光线的传播方向及传播速度.（2）估算在图中的情景下，能观察到明显稳定干涉现象的液膜的最大厚度d m.12.（14分）（2000年上海高考试题）阅读下列资料并回答问题：自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射.热辐射具有如下特点：（1）辐射的能量中包含各种波长的电磁波；（2）物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大；（3）在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同.处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变.若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体，单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即P0=δT4,其中常量δ=5.67×10-8 W/(m2·K4）.在下面的问题中，把研究对象都简单地看做黑体.有关数据及数学公式：太阳半径R s=696000 km，太阳表面温度T=5770 K，火星半径r= 3395 km，球面积S=4πR2，其中R为球半径.（1）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10-7 m~1×10-5 m范围，求相应的频率范围.（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？（3）火星受到来自太阳的辐射可认为垂直射到面积为πr2(r为火星半径)的圆盘上.已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其他天体及宇宙空间的辐射.试估算火星的平均温度.参考答案一、1.C 运用相干条件分析. 2.AD 3.BD 4.C5.D λ0=n λ=n ·(4d)=4n d6.D 从图知，n a ＜n b ＜n c ,则可得介质中v a ′＞v b ′＞v c ′,真空中v a =v b =v c =c,v a ＜v b ＜v c ,E a ＜E b ＜E c ,λa ＞λb ＞λc ,因此在双缝干涉中条纹间距d a ＞d b ＞d c . 二、7.白，彩，大8.7.5×1014 Hz,1.73×108 m/s;2.31×10-7 m 9.2×107,0.1% 三、10.211.(1)设从O 点射入薄膜中的光线的折射角为r ，根据折射定律，有sin i =n sin r ,，故得r =arcsin(n i sin )=arcsin(245sin ︒)=arcsin 21=30° 光在薄膜中传播的速率为v =c /n =2.12×108m/s (2)乙光通过薄膜经过的路程s =r dcos 2 ① 乙光通过薄膜所用的时间：Δt =rv dv s cos 2=②当Δt 取最大值Δt m 时，对应薄膜的厚度最大，又因为Δt m ·Δv =1, 则由②式，得vr v d m ∆≈1cos 2所以d m ≈vr v ∆2cos =1.15×10-2m 12.（1）由v =λc得v 1=78102100.3-⨯⨯Hz=1.5×1015 Hz, v 2=58101100.3-⨯⨯Hz=3×1013 Hz, 所以，太阳的辐射频率范围是3×1013 Hz~1.5×1015Hz.(2)每小时从太阳表面辐射的总能量为 E =4πδR s 2T 4t ,代入数据得 E =1.38×1030J(3)设火星表面温度为T ′，太阳到火星的距离为d ,火星单位时间内吸收来自太阳的辐射能量为P 入=4πR s 2δT 4224d r ππ,d =400R s ,所以 P 入=224)400(r T πδ.火星单位时间内向外辐射电磁波的能量为P 出=4πδr 2T ′4,火星处于平衡状态，P 入=P 出，即224)400(r T =4πδr 2T ′4,所以 T ′=800T K=204 K.。

4.4光折射同步测控，以下说法正确是( )A．只有障碍物或孔尺寸可以跟光波长相比甚至比光波长还要小时候，才能发生明显衍射现象B．光衍射现象是光波相互叠加结果C．光衍射现象否认了光直线传播结论D．光衍射现象说明了光具有波动性解析：选ABD.光干预现象与衍射现象无疑说明了光具有波动性，而小孔成像说明光沿直线传播，而要出现小孔成像，孔不能太小，光直线传播规律只是近似，只有在光波长比障碍物小情况下，光才可以看作是沿直线传播，所以光衍射现象与直线传播是不矛盾，它们是在不同条件下出现两种现象，故上述选项中正确是A、B、D.、暗一样条纹，假设将其中一条缝封住，在墙上可以观察到( ) A．条纹形状与原来一样，但亮度减弱B．一片红色C．仍有条纹，但形状与原来不同D．光源像解析：选C.红光透过双缝在墙上呈现明、暗相间干预条纹，假设将其中一条缝封住，那么在墙上可以观察到单缝衍射条纹，干预条纹是明、暗相间等间距条纹，而单缝衍射条纹是中央又宽又亮，从中央到两侧，条纹宽度减小，亮度减弱，所以两者条纹形状不同，应选C.，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P与Q，以光传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光强度会发生变化，这是光偏振现象，这个实验说明( )A．光是电磁波B．光是一种横波C．光是一种纵波D．光是概率波解析：选B.太阳光或白炽灯发出光是自然光，当通过偏振片P后变为偏振光，旋转P或Q时，通过P偏振光振动方向与Q透振方向不平行时，光屏上透射光强度就会发生变化，该实验说明光是一种横波，偏振是横波特有现象．，如下图，激光束越过细丝时产生条纹与它通过遮光板上一条同样宽度窄缝规律一样，那么( )①这是利用光干预现象②这是利用光衍射现象③如果屏上条纹变宽，说明抽制丝变粗了④如果屏上条纹变宽，说明抽制丝变细了A．①③B．②④C．①④D．②③解析：选B.上述现象符合光衍射产生条件，故②正确；由衍射产生条件可知：丝越细衍射现象越明显，故④也正确．课时作业一、选择题，以下说法正确是( )A．衍射现象中条纹出现是光叠加后产生结果B．双缝干预中也存在衍射现象C．一切波都很容易发生明显衍射现象D．影存在是一个与衍射现象相矛盾客观事实解析：选AB.衍射图样是很复杂光波叠加现象，双缝干预中光通过两个狭缝时均发生衍射现象，一般现象中既有干预又有衍射．一切波都能发生衍射，但要发生明显衍射，需要满足障碍物尺寸小于或相当于波长条件．，以下说法正确是( )A．将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄B．使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C．换用波长较长光照射，衍射条纹间距变宽D．增大单缝到屏距离，衍射条纹间距变宽解析：选ACD.当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即光偏离直线传播路径越远，条纹间距也越大；当光波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大；光波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏距离，衍射条纹间距也会变宽．故B错误，A、C、D正确．，以下说法正确是( )A．自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动光，但是沿各个方向振动光波强度可以不同B．偏振光是垂直于传播方向上，只沿着某一特定方向振动光C．自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后又复原为自然光D．太阳、电灯等普通光源发出光都是自然光解析：选BD.自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动光，沿各个方向振动光波强度一样，所以A错；偏振光也是横波，所以振动方向垂直于传播方向，而且偏振光是沿着某一特定方向振动光，所以B正确；C项后半句话错误；D项正确．4.如下图四个图形中哪个是著名泊松亮斑衍射图样( )解析：选B.泊松亮斑为不透光圆盘阴影，中心有一亮斑，而周围还有明暗相间圆环，故B正确．图A小孔较大，没发生明显衍射，D小孔较小，发生了小孔衍射，C为干预条纹．P与Q，在Q后边放上光屏，以下说法正确是( )A．Q不动，旋转偏振片P，屏上光亮度不变B．Q不动，旋转偏振片P，屏上光亮度时强时弱C．P不动，旋转偏振片Q，屏上光亮度不变D．P不动，旋转偏振片Q，屏上光亮度时强时弱解析：选BD.P是起偏器，它作用是把太阳光(自然光)转化为偏振光，该偏振光振动方向与P透振方向一致，所以当Q与P透振方向平行时，光通过Q光强最大；当Q与P透振方向垂直时，光通过Q光强最小，即无论旋转Q或P，屏上光强都是时强时弱，所以选项B、D正确．，发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗，这是由于这种情况下( )A ．只有波长较短一局部光才能到达地面B ．只有波长较长一局部光才能到达地面C ．只有频率较大一局部光才能到达地面D ．只有频率较小一局部光才能到达地面解析：选BD.据光发生明显衍射条件知，发生沙尘暴时，只有波长较长一局部光线才能到达地面，据λ＝c f知，到达地面光是频率较小局部，故B 、D 正确．7.关于光干预、衍射及其应用，以下说法中正确是( )A ．在光干预与衍射现象中，都出现明暗相间单色条纹或彩色条纹，因此干预现象与衍射现象是一样B ．水面上油层在阳光照射下出现彩色条纹是干预现象，泊松亮斑是衍射现象C ．增透膜增加透射光，减小反射光是利用了光干预D ．激光防伪商标，看起来是彩色，这是光干预现象解析：选BCD.光干预与衍射虽然有很多共性，但属于不同光现象，A 项错误；油膜彩色条纹是薄膜干预产生，泊松亮斑是很小圆斑，是光衍射产生，B 项正确；增透膜作用是增加透射光强度，减小反射光损失，厚度应等于光波在膜中波长1/4，其原理利用了光干预，C 项正确；激光防伪商标彩色条纹是薄膜干预引起，D 项正确．，常在照相机镜头前装一偏振滤光片使景像清晰，关于其原理以下说法正确是( )A ．增强透射光强度B．减弱所拍摄景物周围反射光强度C．减弱透射光强度D．增强所拍摄景物周围反射光强度解析：选B.利用光偏振现象．偏振滤光片与反射光振动方向垂直，减弱所拍摄景物周围反射光强度，使景物清晰，故正确选项为B.，甲、乙为单色光通过窄缝后形成明暗相间两种条纹图样．以下判断正确是( )A．甲为单缝衍射图样B．乙为双缝干预图样C．甲为双缝干预图样D．乙为单缝衍射图样解析：选AB.双缝干预图样条纹间隔是均匀，单缝衍射条纹是中间宽、两侧逐渐变窄，由此可见选项A、B正确．体温度装置，一束偏振光射入光纤，由于温度变化，光纤长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光偏振方向发生变化，光接收器接收光强度就会变化，关于这种温度计工作原理，正确说法是( )A．到达检偏器光透振方向变化越大，光接收器所接收光强度就会越小，表示温度变化越大B．到达检偏器光透振方向变化越小，光接收器所接收光强度就会越小，表示温度变化越小C．到达检偏器光透振方向变化越小，光接收器所接收光强度就会越大，表示温度变化越小D．到达检偏器光透振方向变化越大，光接收器所接收光强度就会越大，表示温度变化越大解析：选AC.光源发出光经过起偏器之后成为偏振光，假设光纤折射率不发生变化，那么在某个方向传播光是不会发生变化，那么通过检偏器偏振光也是一定，也就是说光接收器所接收光强度是一定．假设被测物体温度发生了变化，会导致光纤长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光偏振方向发生变化，根据光偏振知识可知，到达检偏器光偏振方向变化越大，光接收器所接收光强度就会越小，表示温度变化越大，反之亦然，因此选项A、C正确．二、非选择题11.在图中，A、B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成图样，其中图A是光________(填“干预〞或“衍射〞)图样．由此可以判断出图A所对应圆孔孔径________(填“大于〞或“小于〞)图B所对应圆孔孔径．解析：A中出现明暗相间条纹，是衍射现象，B中出现圆形亮斑．只有障碍物或孔尺寸比光波波长小或跟波长相差不多时，才能发生明显衍射现象．题图A是光衍射图样，由于光波波长很短，约在10－7 m 数量级上，所以题图A对应圆孔孔径比题图B所对应圆孔孔径小．题图B形成可以用光直线传播解释．答案：衍射小于12.用一单色光源垂直照射带有圆孔不透明光屏，以下几种情况中，在小孔后面光屏上各看到什么现象？(1)小孔直径为1 cm；(2)小孔直径为1 mm；(3)小孔直径为0.5 μm.解析：小孔直径大小决定屏上现象．当孔直径较大，比光波长大得多时，光衍射极不明显，光沿直线传播；当孔直径很小，可以与光波波长相比时，光衍射现象明显．(1)当圆孔直径为1 cm时，在光屏上只能看到与圆孔形状一样亮斑．这是光沿直线传播结果．(2)当圆孔直径为1 mm时，在光屏上能看到单色光源倒立像．这是小孔成像，也是光沿直线传播结果．(3)当圆孔直径为0.5 μm时，在光屏上能看到衍射条纹．这是由于小孔尺寸与光波波长差不多，光发生衍射结果．答案：见解析。

2012届高考物理二轮《振动和波、光学（选修3-4）》专题训练1.某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x ＝A sin π4t ，则质点( )A ．第1 s 末与第3 s 末的位移相同B ．第1 s 末与第3 s 末的速度相同C ．第3 s 末至第5 s 末的位移方向都相同D ．第3 s 末至第5 s 末的速度方向都相同解析：根据x ＝A sin π4t 可求得该质点振动周期为T ＝8 s ，则该质点振动图像如图所示，图像的斜率为正表示速度为正，反之为负，由图可以看出第1 s 末和第3 s 末的位移相同，但斜率一正一负，故速度方向相反，选项A 正确、B 错误；第3 s 末和第5 s 末的位移方向相反，但两点的斜率均为负，故速度方向相同，选项C 错误、D 正确。

答案：AD2．(2011·北京高考)如图11－12所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S 时，在光屏P 上观察到干涉条纹。

要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以( )A ．增大S 1与S 2的间距 图11－12B ．减小双缝屏到光屏的距离C ．将绿光换为红光D ．将绿光换为紫光解析：由双缝干涉条纹间距公式Δx ＝Ldλ可知，要增大条纹间距，可以增大双缝到屏的距离，减小双缝间距，选用波长更长的单色光，因此C 项正确。

答案：C3．(2011·新课标全国卷)一振动周期为T 、振幅为A 、位于x ＝0点的波源从平衡位置沿y 轴正向开始做简谐振动。

该波源产生的一维简谐横波沿x 轴正向传播，波速为v ，传播过程中无能量损失。

一段时间后，该振动传播至某质点P ，关于质点P 振动的说法正确的是________。

A ．振幅一定为AB ．周期一定为TC ．速度的最大值一定为vD ．开始振动的方向沿y 轴向上或向下取决于它离波源的距离E ．若P 点与波源距离s ＝vT ，则质点P 的位移与波源的相同解析：机械波在传播过程中，把波源的信息传播出去了，即把波源的振动周期、振幅、开始振动的方向等信息都传播出去，各质点的振动周期、振幅、开始振动的方向均与波源相同，故D 错误，A 、B 正确。

第19讲选修3-4 振动和波动光非选择题(每小题15分,共90分)1.(1)下列说法中正确的是。

A.遥控器发出的红外线脉冲信号可以用来遥控电视机、录像机和空调机B.观察者相对于振动频率一定的声源运动时,接收到声波的频率小于声源频率C.狭义相对论认为真空中光源的运动会影响光的传播速度D.光的偏振现象说明光是一种横波E.两列频率相同的机械波相遇时,在相遇区可能会出现稳定干涉现象(2)一列简谐横波沿x轴正方向传播,某时刻的波形图如图所示,从该时刻开始计时。

(ⅰ)若质点P(坐标为x=3.2 m)经0.4 s第一次回到初始位置,求该机械波的波速和周期;(ⅱ)若质点Q(坐标为x=5 m)在0.5 s内通过的路程为(10+5√2) cm,求该机械波的波速和周期。

2.(2018山东青岛八校联考)(1)关于波的现象,下列说法正确的有。

A.当波从一种介质进入另一种介质时,频率不会发生变化B.光波从空气中进入水中后,更容易发生衍射C.波源沿直线匀速靠近一静止接收者,则接收者接收到波信号的频率会比波源频率低D.不论机械波、电磁波,都满足v=λf,式中三个参量依次为波速、波长、频率E.电磁波具有偏振现象(2)如图所示,AOB是由某种透明物质制成的1圆柱体横截面(O为圆心),折射率为√2,今有一束平行光以45°的入4射角射向柱体的OA平面,这些光线中有一部分不能从柱体的AB面上射出,设凡射到OB面的光线全部被吸收,也不考虑OA面的反射,求圆柱体AB面上能射出光线的部分占AB面的几分之几。

3.(1)如图甲,同一均匀介质中的一条直线上有相距6 m的两个振幅相等的振源A、B。

从0时刻起,A、B同时开始振动,且都只振动了一个周期。

图乙为A的振动图像,图丙为B的振动图像。

若A向右传播的波与B向左传播的波在0.3 s时相遇,则下列说法正确的是。

甲A.两列波的波长都是2 mB.两列波在A、B间的传播速度均为10 m/sC.在两列波相遇过程中,A、B连线的中点C为振动加强点D.在0.9 s时,质点B经过平衡位置且振动方向向上E.两个波源振动的相位差为π(2)如图所示,一束截面为圆形(半径R=1 m)的平行紫光垂直射向一半径也为R的玻璃半球的平面,经折射后在屏幕S上形成一个圆形亮区。

1、某横波在介质中沿x轴正方向传播，t＝0时刻，O点开始向正方向运动，经t=0.2 s O 点第一次到达正方向最大位移处，某时刻形成的波形如图所示，下列说法正确的是________
A．该横波的波速为5m/s
B．质点L与质点N都运动起来后，它们的运动方向总相反
C．在0.2 s的时间内质点M通过的路程为1m
D．在t=2.6s时刻，质点M处于平衡位置，正沿y轴负方向运动
E．图示波形图可能是t=1.2s时刻的
2、如图所示的直角三角形ABC是玻璃砖的横截面，，。

BC的长为L，E 为BC边的中点。

一束平行于AB的光束从AC边上的某点射入玻璃砖，进入玻璃砖后，在BC边上的E点被反射，EF是该反射光线，一且EF恰与AC平行。

求：
①玻璃砖的折射率；
②该光束从AC边上射入玻璃砖后在玻璃砖中传播的时间。

3.如图所示，坐标原点O处的波源t＝0时刻开始沿y轴方向做简谐运动，形成沿x 轴正方向传播的简谐波．t＝0.3 s时刻，波传到x＝3 m的P点．求：
①波的传播速度；②再经过多长时间，
位于x＝8 m处的Q点到达波谷．
4、一列简谐横波沿x轴正方向传播，如图甲所示为波传播到x＝5 m的M点时的波形图，图乙是位于x＝3 m的质点N从此时刻开始计时的振动图象，Q是位于x＝10 m 处的质点，求：
(ⅰ)波由M点传到Q点所用的时间；
(ⅱ)波由M点传到Q点的过程中，x＝3.5 m处的质点通过的路程。