文档文本内容
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
专题十三 振动、波、光学
——精剖细解细备考讲义
高考对于振动、波的知识点主要以直线运动的情景或者振动和波动的情景进行命题，体现物理
知识在现实生活当中的应用。高考对于光学知识点的命题形式是以生产或生活中的情景为背景，强
调情景与对应的光学知识的有机融合，突出了应用性，巩固了基础性。考查学生的推理能力、综合
分析能力和应用数学知识解决物理问题的能力。
主要考查的知识点有：振动图像；波动图像；振动图像和波动图像综合；光学涉及的的情境主
要是一些折射模型。
知识点1：振动、波、光学
1、振动和波动图象
图像类型
振动图像
波的图像
研究对象
一个质点
波传播方向上的所有质点
研究内容
某质点位移随时间的变化
规律
某时刻所有质点在空间分布的规律
图示
横坐标
表示时间
表示各质点的平衡位置
物理意义
某质点在各时刻的位移
某时刻各质点的位移
振动方向的判断
(看下一时刻的位移)
(同侧法)
Δt 后的图形
随时间推移，图像延伸，
但已有形状不变。
随时间推移，图像沿波的传播方向
平移，原有波形做周期性变化。
联系
(1)纵坐标均表示质点的位移
(2)纵坐标的最大值均表示振幅
(3)波在传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动
2、波的传播方向与质点振动方向的判断方法
1
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
同侧法
波形图上某点表示传播方向和振动方向的
箭头在图线同侧。
上下坡法
沿波的传播方向，上坡时质点向下振动，
下坡时质点向上振动。
微平移法
将波形图沿传播方向平移Δx(Δx≤)，再由x
轴上某一位置的两波形曲线上的点来判断
振动方向。
3、振动和波动图像的综合运用
波动图像表示介质中的“各个质点”在某一时刻的位移；振动图像表示介质中“某一质点”在各个
时刻的位移；根据图像读取直接信息：从振动图像上可直接读取周期和振幅；从波动图像上可直接
读取波长和振幅；波动图像与振动图像结合判断波传播方向的常用思路：先利用振动图像确定某一
质点在某一时刻的振动方向，再利用该质点的振动方向结合波动图像判断波传播的方向。
4、光的反射、折射和全反射
折射率的定义式：n＝ ，折射率的计算公式：n＝，全反射临界角的计算公式：sin C＝。
几种常见的折射模型：
类别
项目
平行玻璃砖
三棱镜
圆柱体(球)
光的折射
图
说明
通过平行玻璃砖的
光线不改变传播方
向，但要发生侧
移。
通过三棱镜的光线
经两次折射后，出
射光线向棱镜底边
偏折。
圆界面的法线是
过圆心的直线，
经过两次折射后
向圆心偏折。
求解思路：
解决全反射问题的方法：
2
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
5、光的干涉
双缝干涉：
条纹间距：Δx＝λ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大。
明暗条纹的判断方法：
如下图所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r2－r1。
当Δr＝nλ(n＝0,1,2…)时，光屏上P′处出现明条纹。
当Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2…)时，光屏上P′处出现暗条纹。
薄膜干涉：
形成原因：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．光照射到薄
膜上时，从膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加．
明暗条纹的判断方法：
两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr 等于薄膜厚度的2 倍，光在薄膜中的波长为λ。
在P1、P2处，Δr＝nλ(n＝1,2,3…)，薄膜上出现明条纹。
在Q 处，Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3…)，薄膜上出现暗条纹。
应用：增透膜、检查平面的平整度。
6、光的衍射和干涉的比较
单缝衍射与双缝干涉的比较：
单缝衍射
双缝干涉
3
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
不同点
条纹宽度
条纹宽度不等，中央最宽
条纹宽度相等
条纹间距
各相邻条纹间距不等
各相邻条纹等间距
亮度情况
中央条纹最亮，两边变暗
条纹清晰，亮度基本相同
相同点
干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射
都有明暗相间的条纹
光的干涉和衍射的本质
从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，光的干涉和衍射都属于光波的叠加，
干涉是从单缝通过两列频率相同的光波在屏上叠加形成的，衍射是由来自单缝上不同位置的光在屏
上叠加形成的。
振动、波、光学
1．（2024·广东韶关·二模）绽放激情和力量，升腾希望与梦想。如图甲，“龙狮舞水城”表演中绸
带宛如水波荡漾，展现水城特色，舞动的绸带可简化为沿x 轴方向传播的简谐横波，图乙为
时
的波形图，此时质点P 在平衡位置，质点Q 在波谷位置，图丙为质点P 的振动图像，则（ ）
A．该波沿x 轴负方向传播
B．
时，质点Q 的振动方向沿y 轴负方向
C．
时，质点P 的加速度正在减小
D．该波传播速度为3m/s
2．（2024·广东佛山·二模）某新能源汽车开启最新技术的“隐私声盾”功能后，司机将无法听到后
排乘客说话的内容。“隐私声盾”系统能采集后排乘客的声音信号，并通过司机头枕音箱发出自适
应的抵消声波，将对话声音抵消，从而屏蔽90%以上的后排对话信息，提高驾驶员的专注度，同时
保护后排乘客的隐私。下列说法正确的是（ ）
4
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．“隐私声盾”技术运用了多普勒效应B．抵消声波与后排说话声波的频率相同
C．抵消声波比后排说话声波的传播速度快
D．抵消声波与后排说话声波的相位差为零
3．（2024·广东·一模）如图是敲击甲、乙两个音叉后，发出的两列声波a 和b 在空气中向前传播的
示意图。从图中信息可知声波a 的（ ）
A．波长小于b 的波长
B．波长大于b 的波长
C．波速小于b 的波速
D．波速大于b 的波速
4．（2024·广东惠州·三模）一列简谐横波沿x 轴传播，图（a）是t＝1.0s 时的波形图，图（b）是x
＝3.0m 处质点的振动图像，a、b 两质点在x 轴上平衡位置分别为xa＝0.5m、xb＝2.5m，下列说法正
确的是（ ）
A．波沿x 轴正方向传播
B．波的传播速度为0.5m/s
C．t＝1.0s 时，a、b 两质点加速度方向相反
D．从t＝1.0s 到t＝1.5s，质点a 的路程10cm
5．（2024·广东佛山·一模）主动降噪耳机能根据环境中的噪声（纵波）产生相应的降噪声波，降噪
声波与环境噪声同时传入人耳，两波相互叠加，达到降噪的目的。下列说法正确的是（ ）
5
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．降噪声波与环境噪声的波长相同
B．耳膜振动方向与环境噪声传播方向垂直
C．降噪声波和环境噪声发生干涉，耳膜振动加强
D．环境噪声频率越高，从耳机传播到耳膜的速度越快
6．（2024·广东佛山·一模）如图为钓鱼时鱼漂静浮于水面的示意图．某次鱼咬钩时将鱼漂往下拉一
小段距离后松口，鱼漂做上下振动，一定时间内鱼漂在竖直方向近似做简谐运动，取竖直向上为正
方向，鱼松口时为计时起点，用t、x、a 分别表示鱼漂运动的时间、位移和加速度，关于鱼漂此过
程中的运动，下列图像可能正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
7．（2024·广东·二模）近日，工信部披露的最新数据显示，2023 年我国光缆线路建设取得显著成
果，新建光缆线路长度达473.8 万公里，使得全国光缆线路总长度一举突破6432 万公里。光缆线路
主要用于光信息传输，在铺设的过程中，尽量不要弯曲。如图所示，一段折射率为n、横截面是圆
6
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
面的光导纤维，截面半径为r，在铺设的过程中弯曲成了一段圆弧，圆弧的圆心到光导纤维的中心
轴线的距离为R，光导纤维外部可认为是真空区域。现有一束光垂直于光导纤维左端截面射入，为
了保证这束光经反射后均能从右端面射出，则光导纤维的折射率n 至少为（ ）
A．
B．
C．
D．
8．（2024·广东惠州·三模）图中有一直杆竖直插入水深为1.2m 水池池底，恰好有一半露出水面，
太阳光以与水平面成37°角射在水面上，测得直杆在池底的影长EC 为2.5m，已知sin37°=0.6，则下
列说法正确的是（ ）
A．直杆在池底的影长中午比早晨更长
B．直杆在水面的影长为0.9m
C．水的折射率为
D．当太阳光和水面的夹角变化时，在水面上有可能发生全反射
多选题
9．（2024·山东枣庄·一模）如图所示，长方形ABCD 为柱状中空透明物体的横截面，长边
，
短边
，截面圆的圆心O 在长方形对角线的交点，半径为
，圆心O 处有一单色点光
源。已知光在真空中传播的速度为
，材料的折射率
。不考虑光的反射，下列说法正
确的是（ ）
7
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．长方形ABCD 四边有光线射出的区域的总长度为
B．长方形ABCD 四边有光线射出的区域的总长度为
C．在从长方形ABCD 四边射出的光线中，光从O 点到ABCD 边传播所用的最长时间
D．在从长方形ABCD 四边射出的光线中，光从O 点到ABCD 边传播所用的最长时间
10．（2024·吉林·三模）如图，将一根筷子竖直插入装有水的圆形玻璃杯中，从图中视角方向观察
到筷子水中的像与筷子位置发生了侧移，下列判断正确的是（ ）
A．像发生侧移是因为水中筷子反射的光在玻璃壁处发生了全反射
B．像发生侧移是因为水中筷子反射的光在玻璃壁处发生了折射
C．如将筷子放在圆形玻璃杯的中心轴上，也能看到筷子的像侧移
D．如将筷子沿所在直径向背离中心轴方向移动，到某处时筷子在水中的像可能消失
11．（2024·湖南衡阳·二模）“道威棱镜”是一种用于光学图像翻转的仪器。如图所示，等腰梯形
ABCD 是“道威棱镜”的横截面，底角为45°，光1 和光2 均沿与BC 平行的方向射入棱镜，且均在
8
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
BC 面上发生一次全反射后从CD 面射出。已知棱镜对光1 的折射率为
，对光2 的折射率
，BC=L，光在真空中的传播速度为c，则（ ）
A．光1 和光2 经过棱镜后从CD 边射出时均与BC 边平行
B．光1 在棱镜中的传播时间为
C．光1 在棱镜中经过的路程小于光2 在棱镜中经过的路程
D．光1 在棱镜中传播的时间小于光2 在棱镜中传播的时间
12．（2024·辽宁葫芦岛·一模）如图甲所示为在t＝1s 时刻沿x 轴正方向传播的简谐波的波动图像，
该时刻刚好传播到平衡位置x=8m 的P 位置，Q 点位于x=14m 处，以y 轴正方向为位移、速度和加
速度的正方向，图乙为x=0 处质点的速度随时间变化的图像。下列说法正确的是（ ）
A．t＝1s 时，x=0 处质点的加速度达到最大值
B．该简谐波沿x 轴正方向传播的速度为2.0m/s
C．图甲所示时刻P 位置的质点振动方向沿y 轴负方向
D．从图甲所示时刻开始再经过4s，Q 位置的质点第一次达到波峰位置
13．（2024·山东枣庄·一模）一列简谐横波沿x 轴正方向传播，
时的波形，如图甲所示。x 轴
正方向上的A 点与坐标原点O 之间的距离小于两个波长，以该处为平衡位置的质点的振动图像，如
图乙所示。本题所涉及质点均已起振。下列说法正确的是（ ）
9
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．该列波的波速为2.0m/s
B．A 点的x 坐标可能为6.5m
C．
时，A 处质点的加速度方向沿y 轴负方向D．
时，A 处质点的速度方向沿y 轴
负方向
14．（2024·天津和平·一模）如图甲所示，战斗绳是健身房健训练项目之一，训练时，手持绳的一
端上下甩动形成的绳波可简化为简谐横波，手的平衡位置在
处，手从平衡位置开始甩动时开
始计时，
时绳的波形图如图乙所示，此时绳波刚好传播到
处，下列说法正确的是（
）
A．绳波传播的速度大小为15m/s
B．手从平衡位置起振方向沿y 轴正方向
C．
时，
处的质点的位移为
D．
处的质点在此过程中通过的路程为1.2m
15．（2024·天津宁河·一模）一简谐机械横波沿
轴负方向传播，
时刻波形如图甲所示，
、
是波上的两个质点。图乙是波上某一点的振动图像。则下列说法正确的是（ ）
10
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．图乙可以表示
质点的振动
B．该波的传播速度
C．
，
两质点在任意时刻速度大小相同
D．
时刻，
质点速度沿
轴正方向
解答题
16．（2024·广东韶关·二模）如图，半径为R 的半球形玻璃体置于水平桌面上，半球的上表面水平，
球面与桌面相切于A 点。一细束单色光经球心O 从空气中摄入玻璃体内（入射面即纸面），入射角
为
，出射光线射在桌面上B 点处。测得AB 之间的距离为
。现将入射光束在纸面内向左平移，
平移到E 点时，恰好在球面上D 点发生全反射，（不考虑光线在玻璃体内的多次反射）求：
（1）玻璃体的折射率n；
（2）OE 的距离。
17．（2024·广东惠州·二模）如图所示为一块半径为R 的半圆形玻璃砖，AB 为其直径，O 为圆心。
一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，第一次到达弧形表面后只有CD 间的光线才能从弧形表面射
出，已知CO 垂直于DO，光在真空中的传播速度为C。求：
（1）玻璃砖的折射率；
（2）从玻璃砖的下表面射向C 点的光束，经弧形表面反射后再次返回玻璃砖的下表面在玻璃砖中
传播的时间。
11
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
18．（2024·四川泸州·二模）如图所示，光源S 位于装有某液体的容器底部，容器右侧的内壁固定
一平面镜
，平面镜上端与容器顶端平齐、下端与液面平齐。光源S 沿
方向发射一束红光，
经O 点折射后照到平面镜上的P 点，反射光线刚好过容器左侧上端点Q。已知入射角
，容
器宽度
为
，反射点P 分别到平面镜上端点M、下端点N 的距离为
、
，液体深
度为
，光在真空中的传播速度
，
，
。求：
（1）红光在该液体中的折射率n；
（2）这束红光在液体中的传播时间。
19．（2024·河北石家庄·二模）如图所示，一特制玻璃砖的截面由等边三角形ABC 和以O 为圆心、
BC 为直径的半圆组成。一束宽度等于BO 且平行于AO 的单色光射到AB 面上，折射光线恰与AC
平行。已知
，不考虑半圆面的反射光。求：
（1）玻璃砖的折射率；
（2）半圆面上有光射出的部分所对应的圆心角。
12
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
20．（2024·河北保定·一模）如图所示，截面是扇形
的玻璃砖放在水平面上，扇形的半径为
R，
，
面涂有反射层，一束单色光竖直向下照射在
面上的C 点，折射光线照射
在
面的D 点，反射光线照射在弧面的中点E，
与
平行，光在真空中的传播速度为c。求：
（1）玻璃砖对该单色光的折射率；
（2）该单色光从C 点传播到E 点所用的时间。
13
