G单元机械振动和机械波

目录

G1 机械振动 1

G2 机械波 2

G3 实验：用单摆测定重力加速度 5

G4 机械振动与机械波综合 7

G1 机械振动

【物理卷（解析）·2015届云南省部分名校高三12月统一考试（201412）】34.【物理---选修3—4】

（1）（5分）下列说法中正确的是____。（选对一个给3分，选对两个给4分，选对三个给5分。选错一个扣3分，最低得分为0分）

A．一弹簧连接一物体沿水平方向做简谐运动，则该物体做的是匀变速直线运动

B．若单摆的摆长不变，摆球的质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时的速度减为原来的1/2，则单摆振动的频率将不变，振幅变小

C．做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，速度不一定相同

D．单摆在周期性的外力作用下做受迫运动，则外力的频率越大,单摆的振幅越大

E．机械波在介质中传播时, 各质点不会随波的传播而迁移，只是在平衡位置附近振动

【答案】【知识点】机械振动和机械波考点检测题。G1、G2。

【答案解析】BCE。在A选项中，一弹簧连接一物体沿水平方向做简谐运动，则该物体做的是加速度不断变化的运动—非匀变速直线运动。A错；在B选项中根据机械能守恒定律可知，掁幅减小，由
可知，它的频率与质量无关，即频率不变，B正确；做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，速度大小相等，但方向不同，所以说速度不同。C正确；单摆在周期性的外力作用下做受迫运动，则外力的频率越大,只有与固有频率相等或接近时，振幅最大，D错误；根据机械波产生的原因可知：机械波在介质中传播时, 各质点不会随波的传播而迁移，只是在平衡位置附近振动。E正确；故本题选择BCE答案。

【思路点拨】求解本题要知道物体作简谐运动是随正弦或余弦规律变化，还要知道单摆的振动周期与质量无关，只跟摆长和重力加速度有关系，受迫振动的频率随外加频率而变化。更要知道机械波传播时各质点不会随波的传播而迁移，只是在平衡位置附近振动。只要知道这些理论就不难选择本题的正确答案了。

G2 机械波

【物理卷（解析）·2015届江苏省扬州中学高三上学期质量检测（12月）（201412）】12．选做题(请从A、B和C三小题中选定两小题作答．如都作答则按A、B两小题评分．)

B．(选修模块3-4)(12分)

（1）下列说法中正确的是________．

A．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由光的衍射造成的

B．光的偏振证明了光和声波一样是纵波

C．狭义相对论认为：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的

D．在“利用单摆测定重力加速度”的实验中，测量单摆周期应该从小球经过最低点处开始计时

（2）一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为2 s，t＝0时刻的波形如图所示．该列波的波速是_____m/s；质点a平衡位置的坐标xa＝2.5 m，再经______s它第一次经过平衡位置向y轴正方向运动．

（3）如图所示，一个半径为R的
透明球体放置在水平面上，一束蓝光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出，最后射到水平面上的C点．已知OA＝
，该球体对蓝光的折射率为
，求：①这束蓝光从球面射出时的出射角β；②若换用一束红光同样从A点射向该球体，则它从球体射出后落到水平面上形成的光点在C点左边还是右边？

【答案】【知识点】光的衍射；光的干涉；狭义相对论；用单摆测定重力加速度波长、频率和波速的关系；横波的图象N2N4G3G2

【答案解析】（1）CD；（2）2 m/s0.25 s（3）β＝60° 右边

解析：（1）A、水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由光的干涉造成的，故A错误；B、光的偏振证明了光是横波，故B错误；C、不论光源与观察者做怎样的相对运动，狭义相对论认为：光速都是一样的，故C正确；D、在“利用单摆测定重力加速度”的实验中，测量单摆周期应该从小球经过最低点处开始计时，而不是在最高位置，故D正确；故选：CD

（2）由图读出波长λ=4m，则波速v=
=2m/s根据波的传播方向判断可知，图中x=2m处质点的运动方向沿y轴向上，当此质点的状态传到a点时，质点a第一次经过平衡位置向y轴正方向运动．则质点a第一次经过平衡位置向y轴正方向运动的时间t=
=
s=0.25s．（3）设∠ABO=θ，由根据几何关系得：sinθ=
=
=
得：θ=30°，根据折射定律得，n=
，sinβ=nsinθ=
得：β=60°红光的折射率比蓝光小，则光线射出后偏折程度减小，即β变小，所以从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比，位置偏右．答：这束蓝光从球面射出时的出射角β为60°，它从球体射出后落到水平面上形成的光点位置偏右．

【思路点拨】（1）阳光下油膜呈现彩色是光的干涉造成的，光的偏振说明光的是横波，狭义相对论认为：光速不变原理，在“利用单摆测定重力加速度”的实验中，应该在最低点处开始计时，从而即可各项求解．（2）由图读出波长λ，由波速公式v=
求波速．根据波的传播方向判断可知，图中x=2m处质点的运动方向沿y轴向上，当此质点的状态传到a点时，质点a第一次经过平衡位置向y轴正方向运动．运用波形的平移法研究质点a第一次经过平衡位置向y轴正方向运动的时间．（3）根据几何关系求出入射角，通过折射定律求出折射角．换用红光，折射率减小，偏折程度变小，从而确定出折射后落到水平面上的位置．

【物理卷（解析）·2015届重庆市巴蜀中学高三12月月考（201412）】11．[选修3-4]（1）如图甲所示，是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t = 0时刻的波形图，P是离原点x1 = 2 m的一个介质质点，Q是离原点x2 = 4 m的一个介质质点，此时离原点x3 = 6 m的介质质点刚刚要开始振动．图乙是该简谐波传播方向上的某一质点的振动图像（计时起点相同）．由此可知：

A．这列
波的波长为λ = 2 m

B．乙图可能是图甲中质点Q的振动图像

C．这列波的传播速度为v = 3 m/s

D．这列波的波源起振方向为向上

(2)如图所示，AOB为半圆形玻璃砖截面，玻璃的折射率为
，现有一束平行光线以45°角入射到AB面上后，经折射从半圆面上的部分位置射出.试求半圆柱面能被照亮的部分与整个半圆柱面的面积之比.

【答案】【知识点】横波的图象；波长、频率和波速的关系．光的折射定律．G2N1

【答案解析】（1）B（2）被照亮的面积与整个半圆柱的面积之比为1：2

解析：AC、由甲读出波长λ=4m，由图乙读出周期T=2s，波速v=
=
m/s=2m/s，故AC错误；B、由图乙看出，t=0时刻，质点经过平衡位置向上，而图甲中，Q点也经过平衡位置向上运动，故乙图可能是图甲中质点Q的振动图象，故B正确．

D、波源的起振方向与x3=6m的质点t=0时刻的振动方向，简谐波没x轴正方向传播，则知x3=6m的质点在t=0时刻的振动方向向下，则波源的起振方向沿y轴正方向，故D错误；（2）根据折射定律得，
=n光在AB面上的折射角θ=30°．在曲面上发生全反射的临界角sinC=
，得C=45°

如图根据几何关系得，E点以上和F点以下的光线发生全反射，不能从曲面上射出，有光线射出的部分为EF部分．根据几何关系解得，∠AOE=75°，∠BOF=15°，所以∠EOF=90°．故被照亮的面积与整个半圆柱的面积之比为1：2

【思路点拨】由甲读出波长λ，由图乙读出周期T，由v=
求出波速．波源的起振方向与x3=6m的质点t=0时刻的振动方向，由波的传播方向判断．根据图乙t=0时刻质点的位置和速度方向，在图甲中选择对应的质点．（2）根据折射定律求出光在AB面上的折射角，以及求出光在玻璃砖内发生全反射的临界角，抓住入射到曲面上的光，入射角小于临界角才能折射出去，根据几何关系求出能射出去的范围．从而得知半圆柱面能被照亮的部分与整个半圆柱面的面积之比．

G3 实验：用单摆测定重力加速度

【物理卷（解析）·2015届江苏省扬州中学高三上学期质量检测（12月）（201412）】12．选做题(请从A、B和C三小题中选定两小题作答．如都作答则按A、B两小题评分．)

B．(选修模块3-4)(12分)

（1）下列说法中正确的是________．

A．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由光的衍射造成的

B．光的偏振证明了光和声波一样是纵波

C．狭义相对论认为：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的

D．在“利用单摆测定重力加速度”的实验中，测量单摆周期应该从小球经过最低点处开始计时

（2）一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为2 s，t＝0时刻的波形如图所示．该列波的波速是_____m/s；质点a平衡位置的坐标xa＝2.5 m，再经______s它第一次经过平衡位置向y轴正方向运动．

（3）如图所示，一个半径为R的
透明球体放置在水平面上，一束蓝光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出，最后射到水平面上的C点．已知OA＝
，该球体对蓝光的折射率为
，求：①这束蓝光从球面射出时的出射角β；②若换用一束红光同样从A点射向该球体，则它从球体射出后落到水平面上形成的光点在C点左边还是右边？

【答案】【知识点】光的衍射；光的干涉；狭义相对论；用单摆测定重力加速度波长、频率和波速的关系；横波的图象N2N4G3G2

【答案解析】（1）CD；（2）2 m/s0.25 s（3）β＝60° 右边

解析：（1）A、水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由光的干涉造成的，故A错误；B、光的偏振证明了光是横波，故B错误；C、不论光源与观察者做怎样的相对运动，狭义相对论认为：光速都是一样的，故C正确；D、在“利用单摆测定重力加速度”的实验中，测量单摆周期应该从小球经过最低点处开始计时，而不是在最高位置，故D正确；故选：CD

（2）由图读出波长λ=4m，则波速v=
=2m/s根据波的传播方向判断可知，图中x=2m处质点的运动方向沿y轴向上，当此质点的状态传到a点时，质点a第一次经过平衡位置向y轴正方向运动．则质点a第一次经过平衡位置向y轴正方向运动的时间t=
=
s=0.25s．（3）设∠ABO=θ，由根据几何关系得：sinθ=
=
=
得：θ=30°，根据折射定律得，n=
，sinβ=nsinθ=
得：β=60°红光的折射率比蓝光小，则光线射出后偏折程度减小，即β变小，所以从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比，位置偏右．答：这束蓝光从球面射出时的出射角β为60°，它从球体射出后落到水平面上形成的光点位置偏右．

【思路点拨】（1）阳光下油膜呈现彩色是光的干涉造成的，光的偏振说明光的是横波，狭义相对论认为：光速不变原理，在“利用单摆测定重力加速度”的实验中，应该在最低点处开始计时，从而即可各项求解．（2）由图读出波长λ，由波速公式v=
求波速．根据波的传播方向判断可知，图中x=2m处质点的运动方向沿y轴向上，当此质点的状态传到a点时，质点a第一次经过平衡位置向y轴正方向运动．运用波形的平移法研究质点a第一次经过平衡位置向y轴正方向运动的时间．（3）根据几何关系求出入射角，通过折射定律求出折射角．换用红光，折射率减小，偏折程度变小，从而确定出折射后落到水平面上的位置．

G4 机械振动与机械波综合