專(zhuān)題04 振動(dòng)與波--2024年高考物理一模試題分類(lèi)匯編（上海專(zhuān)用）

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一、【2024徐匯一?！繖C(jī)械波與電磁波在本質(zhì)上雖然不同，但具有波動(dòng)的共同特征。
1．在介質(zhì)中有一沿水平方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波。一質(zhì)點(diǎn)由平衡位置豎直向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)0.2 s第一次到達(dá)最大位移處，在這段時(shí)間內(nèi)波傳播了1.2m，則這列波的周期是_____s，波速是_____m/s。
2．設(shè)想一聲傳感器以0.5倍聲速遠(yuǎn)離一頻率為 440 Hz 的靜止聲源，則測(cè)得的聲音頻率f應(yīng)有
A． f < 440 HzB．f = 440 HzC．f > 440 Hz
3．（多選）可見(jiàn)光的光子能量在1.61—3.11eV之間，氫原子的部分能級(jí)如圖所示，在下述哪些能級(jí)之間躍遷所發(fā)出的光是可見(jiàn)光？
A．從n＝4到n＝3 B．從n＝4到n＝2
C．從n＝3到n＝1 D．從n＝3到n＝2
4．下列光的現(xiàn)象中能說(shuō)明光是橫波的是
A．折射B．衍射C．干涉 D．偏振
5．某些特殊的人工材料，入射角i與折射角r依然滿(mǎn)足，但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)，因此其折射率為負(fù)值（n < 0），稱(chēng)為負(fù)折射率材料?？諝庵杏幸簧舷卤砻嫫叫械呢?fù)折射率材料，一束電磁波從其上表面射入，下表面射出。若該材料對(duì)此電磁波的折射率n = ?1.2，正確反映電磁波穿過(guò)該材料的傳播路徑的示意圖是
【答案】1.①. 0.8 ②. 6 2. A 3. BD 4. D 5. C
【解析】
1、[1]一質(zhì)點(diǎn)由平衡位置豎直向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)0.2s第一次到達(dá)最大位移處，則波的周期為T(mén)=4×0.2s=0.8s
[2]在這段時(shí)間內(nèi)波傳播了1.2m，則波速是
2、因聲傳感器遠(yuǎn)離靜止聲源運(yùn)動(dòng)，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，測(cè)得的聲音的頻率小于440Hz。故選A。
3、A．從n＝4到n＝3輻射光子的能量為(-0.85eV)-(-1.51eV)=0.66 eV，則不屬于可見(jiàn)光，故A錯(cuò)誤；
B．從n＝4到n＝2輻射光子的能量為(-0.85eV)-(-3.4eV)=2.55eV，則屬于可見(jiàn)光，故意B正確；
C．從n＝3到n＝1輻射光子的能量為(-1.51eV)-(-13.6eV)=12.09 eV，則不屬于可見(jiàn)光，故C錯(cuò)誤；
D．從n＝3到n＝2輻射光子的能量為(-1.51eV)-(-3.40eV)=1.89 eV，則屬于可見(jiàn)光，故D正確。
故選BD。
4、光的偏振現(xiàn)象能說(shuō)明光是橫波。故選D。
5、根據(jù)折射率公式；因折射率絕對(duì)值大于1，可知，且入射光線和折射光線在法線的同一側(cè)，可知圖像C正確，ABD錯(cuò)誤。故選C。
二、【2024崇明一模】光波和機(jī)械波
光和機(jī)械波一樣，都具有波的性質(zhì)，他們不僅能夠產(chǎn)生反射、折射，還能產(chǎn)生干涉和衍射，能夠傳遞能量，攜帶信息。完成下列問(wèn)題：（6分）
1．（多選）下列關(guān)于光的說(shuō)法正確的是（ ）
A．光波和超聲波屬于同種性質(zhì)的波
B．光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，說(shuō)明光波是一種橫波
?
?
?
O
a
b
c
C．陽(yáng)光照耀下的肥皂泡呈現(xiàn)彩色花紋是光衍射的結(jié)果
D．將白光分別照射到單縫和雙縫上，光屏上都可能呈現(xiàn)彩色條紋
2．如圖所示，一個(gè)半圓形的玻璃磚，其折射率n．入射光a沿著玻璃磚半徑射到直邊上O點(diǎn)，分成兩束光線b和c，虛線為過(guò)O點(diǎn)的法線，則有（ ）
A．B．
C．D．
A
B
C
v
3．一列機(jī)械橫波向右傳播，在時(shí)的波形如圖所示，A、B兩質(zhì)點(diǎn)間距為8m，B、C兩質(zhì)點(diǎn)在平衡位置的間距為3m，當(dāng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)C恰好通過(guò)平衡位置，該波的波速可能為（ ）
A．m/s B．3m/s
C．13m/sD．27m/s
【答案】（6分，每題2分）1、BD 2、A 3、C
【解析】
1、A．光波是電磁波，超聲波是機(jī)械波，故A錯(cuò)誤；
B．光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，說(shuō)明光波是一種橫波，故B正確；
C．陽(yáng)光照耀下的肥皂泡呈現(xiàn)彩色花紋是光干涉的結(jié)果，故C錯(cuò)誤；
D．將白光分別照射到單縫和雙縫上，衍射和干涉時(shí)不同色光的亮條紋位置不同，光屏上都可能呈現(xiàn)彩色條紋，故D正確。故選BD。
2、根據(jù)折射定律；根據(jù)幾何關(guān)系有；可得，故選A。
3、機(jī)械橫波向右傳播，質(zhì)點(diǎn)C恰好通過(guò)平衡位置，根據(jù)平移法可得 （n=0，1，2，3…）
該波的波速 （n=0，1，2，3…）；當(dāng)時(shí)，波速為。故選C。
三、【2024閔行一?！坎?br>可見(jiàn)光為我們呈現(xiàn)了色彩斑斕的世界和各種有趣的現(xiàn)象，其本質(zhì)是一種電磁波，具有一些和機(jī)械波相同的波的特性，又有和機(jī)械波不同的特點(diǎn)。
1．下面關(guān)于光的現(xiàn)象和原理說(shuō)法不正確的是（）
A．原本透明的肥皂泡在陽(yáng)光的照射下變得五彩斑斕主要是因?yàn)楣獾恼凵?br>B．激光防偽標(biāo)識(shí)上的彩色圖案是因?yàn)楣獾难苌?br>B
C
A
60°
30°
C．用“偏振片”可以檢驗(yàn)并得到：光是橫波
2．如圖所示，折射率為1.41的直角棱鏡ABC置于空氣中。
（1）一束光從BC面垂直射入后又會(huì)從棱鏡___________
（選涂：A．AB面B．BC面C．AC面）射出，
A
（2）其射出方向與射入方向之間的夾角約為_(kāi)______°。
（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
0
3．區(qū)別于光波，機(jī)械振動(dòng)的傳播需要依賴(lài)介質(zhì)，如圖振源A從0時(shí)刻開(kāi)始帶動(dòng)細(xì)繩上各點(diǎn)上下做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，0.5s時(shí)在繩上形成的波形如圖所示。若規(guī)定向上為質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移的正方向，振幅為0.1m，試畫(huà)出0 ~ 0.5s內(nèi)A點(diǎn)的振動(dòng)圖像，標(biāo)注好描述振動(dòng)的物理量。
【答案】（10分）1. AB 2.①. C ②. 45° 3、 見(jiàn)解析
【解析】
1、A．原本透明的肥皂泡在陽(yáng)光的照射下變得五彩斑斕主要是光的干涉現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；
B．激光防偽標(biāo)識(shí)是利用光的干涉原理制作的一種色彩斑斕難以仿冒的防偽標(biāo)簽，故B錯(cuò)誤；
C．偏振是橫波特有的現(xiàn)象，用“偏振片”可以檢驗(yàn)并得到：光是橫波，故C正確。選錯(cuò)項(xiàng)，故選AB。
2、C，45
3、坐標(biāo)軸單位1分，振幅1分，
周期1分，振動(dòng)圖像形狀1分
四、【2024靜安一模】機(jī)械振動(dòng)
（1）機(jī)械振動(dòng)是下列哪一種性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)（ ）
A.勻加速運(yùn)動(dòng) B.勻速直線運(yùn)動(dòng) C.變加速運(yùn)動(dòng) D.勻變速直線運(yùn)動(dòng)
（2）簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單的振動(dòng)，如圖1所示的各圖中，能反映簡(jiǎn)諧振動(dòng)中力與位移關(guān)系的是圖（ ）
（3）一列沿x方向傳播的橫波，其振幅為A，波長(zhǎng)為λ，某一時(shí)刻波的圖象如圖1所示。在該時(shí)刻，某一質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)為（λ，0），經(jīng)過(guò)T/4周期后，該質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)為( )
A.（54λ，0） B.（λ，-A） C.（λ，A） D.（54λ，A）
（4）關(guān)于機(jī)械振動(dòng)相關(guān)的描述，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A.單擺的周期隨擺球質(zhì)量的增大而減小
B.單擺運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)，速度最大，回復(fù)力為零，合力也為零
C.水平放置的彈簧振子做簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)的能量等于在平衡位置時(shí)振子的動(dòng)能
D.只有發(fā)生共振時(shí)，受迫振動(dòng)的頻率才等于驅(qū)動(dòng)力的頻率
（5）聲波不能在月球上傳播是因?yàn)椋盒纬蓹C(jī)械波必須要有振動(dòng)的波源和傳播振動(dòng)的 ；聲波從空氣中傳到水中， 不變，波長(zhǎng)變 ；（填大或小）
（6）在水平面上運(yùn)動(dòng)的彈簧振子質(zhì)量是200g,當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到平衡位置左側(cè)2cm時(shí)，受到的回復(fù)力是4N，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到平衡位置右側(cè)4cm處時(shí)，它的加速度大小是 ，方向 ；
（7）波由波源由近及遠(yuǎn)向外傳播，各質(zhì)點(diǎn)均在各自的平衡位置兩側(cè) ， 質(zhì)點(diǎn) 并不隨波遷移。傳遞的是 與 。
（8）一單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖線如圖2所示，則該單擺的頻率 Hz,擺長(zhǎng)為 m。
【答案】（1）C；（2）B；（3）B；（4）C；（5）介質(zhì)；頻率；大；（6）40m/s2；向左；（7）往復(fù)振動(dòng)；質(zhì)點(diǎn)；能量；
振動(dòng)形式；（8）1.25；0.16
【解析】：（1）機(jī)械振動(dòng)的加速度不斷變化，是變加速運(yùn)動(dòng)，故C正確，ABD錯(cuò)誤；故選：C。
（2）根據(jù)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的特點(diǎn)有F=-kx,所以力和位移的關(guān)系為斜率為負(fù)的正比例函數(shù)，故B正確，ACD錯(cuò)；
故選：B。
（3）在該時(shí)刻，某一質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)為（λ，0）在平衡位置處，結(jié)合傳播方向可知質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，則經(jīng)過(guò)
T/4周期后，該質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)為（λ，-A），故B正確，ACD錯(cuò)誤；故選：B。
（4）A.根據(jù)單擺的周期公式有T=2πLg，可知周期與擺球質(zhì)量無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；
B.單擺運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)，速度最大，回復(fù)力為零，合力提供向心力，不為零，故B錯(cuò)誤；
C.水平放置的彈簧振子做簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)的能量守恒，在平衡位置時(shí)振子的彈性勢(shì)能為0，所以能量等于平衡位置的動(dòng)能，故C正確；
D.受迫振動(dòng)的頻率才等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，故D錯(cuò)誤；故選：C。
（5）聲波不能在月球上傳播是因?yàn)椋盒纬蓹C(jī)械波必須要有振動(dòng)的波源和傳播振動(dòng)的介質(zhì)；聲波從空氣中傳到水中，頻率不變，波速變大，則根據(jù)λ=v/f，可知波長(zhǎng)變大；
（6）在光滑水平面上做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的物體質(zhì)量為200g=0.2kg,當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到平衡位置左側(cè)2cm時(shí)，受到的回復(fù)力是4N，有：F1=kx1,當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到平衡位置右側(cè)4cm時(shí)，回復(fù)力為：F2=kx2,聯(lián)立解得：F2=8N，向左；
故加速度為a=F2/m;解得a=40m/s2，向左；
（7）波由波源由近及遠(yuǎn)向外傳播，各質(zhì)點(diǎn)均在各自的平衡位置兩側(cè)往復(fù)振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移。傳遞的是能量與振動(dòng)形式。
（8）由圖可知單擺的周期T=0.8s,則頻率為f=1/T=1/0.8Hz=1.25Hz
根據(jù)周期公式T=2πLg解得L=0.16m
五、【2024奉賢一?！坎▌?dòng)是自然界最為常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)，自然界的波包括機(jī)械波、電磁波和物質(zhì)波等，它們的產(chǎn)生和傳播等有許多相似的特點(diǎn)，也有許多不同之處。
（1）機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波
①聲波不能在月球上傳播是因?yàn)椋盒纬蓹C(jī)械波必須要有振動(dòng)的波源和傳播振動(dòng)的 ；聲波從空氣中傳到水中， 頻率 ，由于 會(huì)變化引起 的變化。
②彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振幅為0.4cm,周期為0.5s,計(jì)時(shí)開(kāi)始時(shí)具有正向最大加速度，則它的位移公式是（ ）
A.x＝4×10?3sin(4πt+π2)m B.x＝4×10?3sin(4πt?π2)m
C.x＝4×10?3sin(2πt+π2)m D.x＝4×10?3sin(2πt?π2)m
③一列簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻波形如圖甲所示。由該時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)L的振動(dòng)情況如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是( )
A．該橫波沿x軸負(fù)方向傳播 B．質(zhì)點(diǎn)N該時(shí)刻向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)
C．質(zhì)點(diǎn)L經(jīng)半個(gè)周期將沿x軸正方向移動(dòng) D．該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)K與M的速度、加速度都相同
（2）電磁波（圖丙）
①電磁波和機(jī)械波的不同是電磁波可以在 ，而機(jī)械波則不能；電磁波是 （填“橫波”或“縱波”），橫波和縱波最大的不同是橫波有 現(xiàn)象，而縱波則沒(méi)有。
②從2018年底開(kāi)始，美國(guó)就陸續(xù)對(duì)華為進(jìn)行了打擊和制裁，甚至寧可自損八百，也要千方百計(jì)的打壓華為，究其原因，其中一個(gè)就是華為5G技術(shù)已領(lǐng)跑世界。5G通信相較于4G通信，利用的電磁波頻率更高，數(shù)據(jù)傳輸更快，下列說(shuō)法正確的是( )
A．5G信號(hào)相比于4G信號(hào)更不容易發(fā)生衍射
B．5G信號(hào)和4G信號(hào)都是電磁波，在空中相遇會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象
C．5G信號(hào)在空中傳播的速度大于4G信號(hào)在空中傳播的速度
D．5G信號(hào)利用的電磁波頻率高、能量大，也可以用來(lái)殺菌消毒
③如圖丁所示為氫原子的能級(jí)示意圖。氫原子可在各能級(jí)間發(fā)生躍遷，設(shè)從n=4能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)輻射的電磁波的波長(zhǎng)為λ1，從n=4能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)輻射的電磁波的波長(zhǎng)為λ2，從n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)輻射的電磁波的波長(zhǎng)為λ3，則下列關(guān)系式中正確的是( )
A．λ3＞λ2 B．λ1＞λ2 C．λ1＞λ3 D.1λ1=1λ2+1λ3
（3）物質(zhì)波（圖戊）：2003年全美物理學(xué)家的一項(xiàng)調(diào)查中評(píng)選出“十大最美物理實(shí)驗(yàn)”，排名第一的為1961年物理學(xué)家利用“托馬斯?楊”雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行電子干涉的實(shí)驗(yàn)。從輻射源輻射出的電子束經(jīng)兩個(gè)靠近的狹縫后在顯微鏡的熒光屏上出現(xiàn)干涉條紋，該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明( )
A．光具有波動(dòng)性
B．光具有波粒二象性
C．微觀粒子也具有波動(dòng)性
D．微觀粒子也是一種電磁波
【答案】（1）①介質(zhì)；頻率；波速；波長(zhǎng)；②B；③B；（2）①真空傳播；橫波；偏振；②A；③D；（3）C
【解析】（1）①聲波不能在月球上傳播是因?yàn)椋盒纬蓹C(jī)械波必須要有振動(dòng)的波源和傳播振動(dòng)的介質(zhì)；聲波從空氣中傳到水中，頻率不變，由于波速會(huì)變化引起波長(zhǎng)的變化。 ②t=0時(shí)刻振子具有正向最大加速度，說(shuō)明此時(shí)振子的位移是負(fù)向最大，則在位移公式x=Asin（ωt+φ），其中，φ=-π2；圓頻率ω=2πT；解得ω=4πrad/s；
故位移公式為x=0.4sin(4πt-π2）cm=4×10?3sin(4πt?π2)m；故ACD錯(cuò)，B正確；故選B。 ③A.結(jié)合波形圖和質(zhì)點(diǎn)L的振動(dòng)圖像可知，該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)L在平衡位置向上振動(dòng)，可知該橫波沿x軸正方向傳播，故A錯(cuò)誤；
B.由于該橫波沿x軸正方向傳播，根據(jù)“同側(cè)法”，可知質(zhì)點(diǎn)N該時(shí)刻向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，故B正確；
C.質(zhì)點(diǎn)只能在自己平衡位置附近振動(dòng)，而不隨波遷移，故C錯(cuò)誤；
D.該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)K與M的速度均為零、加速度大小相同，方向相反，故D錯(cuò)誤。故選：B。
（2）①電磁波和機(jī)械波的不同是電磁波可以在真空中傳播，而機(jī)械波則不能；電磁波是橫波，橫波和縱波最大的不同是橫波有偏振現(xiàn)象，而縱波則沒(méi)有。
②A.5G信號(hào)的頻率更高，則波長(zhǎng)小，故5G信號(hào)更不容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故A正確；
B.5G信號(hào)和4G信號(hào)都是電磁波，但5G信號(hào)和4G信號(hào)的頻率不一樣，不能發(fā)生干涉現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；
C.任何電磁波在真空中的傳播速度均為光速，故傳播速度相同，故C錯(cuò)誤；
D.5G信號(hào)利用的電磁波頻率高、能量大，但不具有殺菌消毒的作用，故D錯(cuò)誤。故選：A。 ③ABC.能級(jí)躍遷輻射光子能量ΔE=hν=hcλ；能級(jí)差越大，波長(zhǎng)越短，
因?yàn)棣4→1＞ΔE2→1＞ΔE4→2；所以λ2＞λ3＞λ1；故ABC錯(cuò)誤；
D.因?yàn)棣4→1=ΔE2→1+ΔE4→2；即hcλ1= hcλ2+ hcλ3； 所以1λ1=1λ2+1λ3，故D正確；故選：D。 （3）ABC.電子的雙縫干涉說(shuō)明微觀粒子具有波動(dòng)性，因?yàn)楦缮媸遣ㄋ赜械默F(xiàn)象，故C正確，AB錯(cuò)誤；D.該實(shí)驗(yàn)不能說(shuō)明微觀粒子也是一種電磁波。故D錯(cuò)誤。故選：C。