浅谈高考物理选修3-4模块的试题特点及备考建议

3-4模块的试题特点及备考建议

一、近年来高考选修3-4的考点及考点分布情况

自湖北省2009年进入新课程以来，一线教师和考生可以切实感受到高考试题的新课程（全国）卷均保持了相当大的稳定性和延续性，很少有大起大落或者刻意求变等现象。一般来讲，“机械振动和机械波”部分主要围绕振动图像、波的图像以及振动方程、波动方程进行考查；“光学”部分主要围绕几何光学中的折射定律、折射率和全反射现象进行考查。从过去的五年来看，《高考说明》对选修3-4模块的要求没有变化，而且题目难度都维持在中等，侧重考查学生对基本知识的理解和掌握。

在复习备考中，不能因为3-4模块是选修模块且分值小就忽视它。相反地，从近五年的高考试卷第34题来看，3-4的考点分布高度集中和固化，对某一考点的考查相对于必修部分不可能太复杂，这也为我们有针对性地开展复习提供了便利。为了提高学生的总体成绩，我们可以额外重视对这部分的复习，鼓励学生在高考中选考题部分尽量多拿分。

我们首先来回顾一下《2014年普通高等学校招生全国统一考试大纲（理科·课程标准实验版）物理部分》对《选修模块3-4》部分的选考内容范围及要求（表一）：

考情归纳（表二）（蓝色代表“振动和波”，红色代表“几何光学”）：

再横向比较一下选修3-4模块的主要考点在近三年来出现在各地高考试题中的分布情况（表三）：

二、高考试题中对选修模块3-4的考查特点

从《考试大纲》来看，选修模块3-4在《光》这一主题中，“说明”中的“相对折射率不做考试要求”变为“相对折射率作要求”。将在以往仅对“绝对折射率”考查的基础上进一步加深。由于此前相应的练习题目比较少，容易被忽略，在复习时应注意。选修部分要求略有增加，试题难度将有所提高。

从高考试题来看，理科综合能力测试卷物理选做题的第34题，对应教材选修模块3-4内容，分值15分，一般来讲分为第（1）小题和第（2）小题，第（1）小题分值6分，第（2）小题分值9分。第34题充分贯彻了新教材、新考纲的要求，同样体现了“以能力测试为主导，考查学生对基础知识、基本技能的掌握程度和综合应用所学知识分析解决实际问题的能力”这一命题指导思想。历年来选修模块考题难度适中，在考察知识的同时，把考查能力放在首要的位置，既考查学生进一步学习深造所必备的基础知识，又考查学生学习物理的基本素养，起到了“减负增效”的指挥棒作用。

与湖北省新课程教学的第一循环时期（2010年~2012年）相比，现在武汉市选择3-4模块的学校数目并无太大变化，3-4模块也是部分考生较为钟意的一个选择，特别是对于那些数学基本功比较扎实，平面几何解题能力比较强的考生来说，这部分题目的思维量比较适中，考生解题时方向明确，解起来较为顺手。因此我市很多学校采用“高二修习两个模块，高三重点复习一个模块”的策略，均把3-4作为“备胎”。

然后，比照上述各表所传递的信息，我们再次对2013年第34题进行一番回顾与解析： （1）如图，a 、b 、c 、d 是均匀媒质中x 轴上的四个质点，相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1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。每选错1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4s ＜t ＜6s 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

【解析】6 s 内质点传播的距离x ＝vt ＝12 m ，波恰好传到d 点，A 正确；由题意知， 3

4

T ＝3 s ，周期T ＝4 s ，C 正确；t ＝3 s 时刻，质点c 刚开始向下振动，t ＝5 s 时刻，c 刚好振动了2 s ，刚好到达平衡位置，B 错误；4～6 s 时段内质点c 从最低点向最高点运动，D 正确；b 、d 两点相距10 m ，而波长λ＝vT ＝8 m ，不是半波长奇数倍，b 、d 两点不是振动的反相点，E 错误。

（2）图示为一光导纤维（可简化为一长玻璃丝）的示意图，玻璃丝长为L ，折射率为n ，AB 代表端面。已知光在真空中的传播速度为c 。

(i)为使光线能从玻璃丝的AB 端面传播到另一端面，求光线在端面AB 上的入射角应满足条件；

(ii)求光线从玻璃丝的AB 端面传播另一端面所需的最长时间。

【解析】（i ）设光线在C 点（如图）的入射角为i ，折射角为r ，由折射定律：n ＝sini

sinr

x

①

设该光线射向玻璃丝内壁D 点的入射角为α，为了使该光线可在此光导纤维中传播，应有

α≥θ ②

式中θ是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角，它满足：sinθ＝1

n

③

由几何关系得：α＋r ＝90° ④ 由①②③④式得：sini≤n2－1 ⑤ （ii ）光在玻璃丝中传播速度的大小为：v ＝c n

⑥ 光速在玻璃丝中轴线方向的分量为：v x ＝v sinα ⑦ 光线从玻璃丝端面AB 传播到其另一端面所需时间为：T ＝L v x

⑧

光线在玻璃丝中传播，在刚好发生全反射时，光线从端面AB 传播到其另一面所需的时间最长，由②③⑥⑦⑧式得：T max ＝Ln2

c

⑨

【评分标准】

（1）ACD （6分。选对1各给3分，选对2各给4分，选对3各给6分，每选错1各扣3分，最低得分为0分）；

（2）第(i)问5分，①②③④⑤式各1分；第(ii)问4分，⑥⑦⑧⑨式各1分。 在回顾了2013年的试题以后，我们很容易发现与选修3-3和3-5两个模块相比，3-4模块具有以下的特点：

1、相对难度最大，Ⅱ级考点最多，达到了4个。它们分别是：简谐运动的公式和图像、横波的图像、波速、波长和频率（周期）的关系以及光的折射定律。从这4个Ⅱ级考点可以看出，与另外两个选修模块相比，模块3-4每一个中心板块都有难点存在，对考生的空间想象能力、运用数学解决物理问题的能力、分析归纳的能力都提出了更高的要求。要想得到一个满意的分数，客观上讲比另外两个模块要难一些。

从表二来看，历年新课程卷都围绕着4个Ⅱ级考点展开，几乎很少以Ⅰ级考点为主单独命题，这与另外两个模块形成了很大的反差。

2、实验最多，可供命题的素材较为丰富。它们分别是：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度，测定玻璃的折射率和用双缝干涉测光的波长。大家可以看到，这三个实验其实涵盖了力学和光学实验的基本方法与实验原理，对实验操作、数据处理误差分析等基本实验技能均有很好的体现和考查价值。虽然迄今为止选考题部分还没有进行过实验考点的考查，但并不意味着以后也不会出现实验性质的考查。所以，我们不应该回避选修3-4模块部分实验考点的复习。

3、题型相对更加固定，题材相对趋于单一。除了2010年以外，其余的年份高考试题第34题的第（1）小题均以“机械振动与机械波”题材的试题比较常见，第（2）小题以几何光学题材的试题比较常见。这两部分试题形成高低搭配时，纯记忆的内容就比较少，都需要考生具备灵活运用所学知识进行分析推理、作图运算的能力，学科特色浓厚，能力要求较高。就题目而言，或许难度稍高了些，但就题型固定模式下的复习难度而言，因为它具有固化和单一的特点，又使得我们减少了很多复习方向与精力覆盖上的困扰。那么我们就要把复习备考的重心放在 “振动和波”、“几何光学” 这两部分内容上，反复演练，稳步提高，确保选

择3-4模块的考生在高考应试时能够达到胸有成竹的良好状态。

三、近年来高考（新课程卷）第34题的命题趋势

1、在近几年的全国高考试题（新课程卷）中，作为选修模块之一，“机械振动和机械波”部分主要围绕振动图像、波的图像以及振动方程、波动方程进行考查——这其中“简谐运动的公式和图象”、“横波的图像”、“波速、波长和频率（周期）的关系”3个考点属Ⅱ级要求，“简谐运动”、“单摆及其周期公式”、“受迫振动和共振”、“机械波”、“横波和纵波”、“波速、波长和频率（周期）的关系”、“波的干涉和衍射”、“多普勒效应”等7个考点属Ⅰ级要求，都是考查的重点和热点。

从2007年至今，每年的新课程卷试题选做题部分必有一道分值不小于6分的试题涉及到上述考点，预计2014年也将不会例外。可以肯定的是，今年的高考试题（新课程卷）仍然会延续以往的命题特点，《考试大纲（理科·课程标准实验版）物理部分》中，除对波的图像、波速公式的灵活应用要求较高外，其它内容的要求其实并不苛刻。因此在复习过程中应加强对基本概念和规律的理解，抓住波的传播和图像（包括多解问题），培养空间想象能力和分析处理信息的能力，活学活用，强化典型例题的训练，力求掌握解决机械振动和机械波问题的基本方法。

2、在新课程卷中，几何光学非常重要，光的折射定律是Ⅱ级要求，试题重点在考查光的折射定律、折射率和光速、频率的关系，光的干涉（尤其是薄膜干涉）。从近几年的高考来看，新课程卷光学部分命题频率最高的知识点是折射定律和全反射。几何光学中不同色光的折射率问题和光的全反射问题，大多将光的本性和几何光学知识结合起来进行考查。复习中还应注意对全反射、临界角、双缝干涉、光的衍射等基本规律、基本概念的理解和掌握，以及通过做光路图，综合几何关系的计算。

目前高考中几何光学已淡化了“像”的概念，侧重于“光路”的考查（折射、全反射、棱镜等），一般是考查光路的定量计算问题。

光的波动内容近几年命题频率也较高。对光的波动性进行考查，主要是以干涉和衍射以及电磁波谱知识为要点，考查光的本性一些初步理论、以及建立这些理论的实验基础和一些重要的物理现象；尤其是波动光学近年覆盖到的知识点有“双缝干涉的条纹间距与波长的关系”、“光的偏振现象”、“色散”等，“激光的特性及应用”等也在高考中有所体现。

4、3、在新课程卷中，有关“电磁波”和“相对论简介”的试题在近年高考新课程卷的选考题中出现频率较低，但也不能完全排除未来将会考查的可能。考生在复习时要注意到这一部分内容的考点分布：“变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场”、“电磁波及其传播”、“电磁波的产生、发射和接收”、“电磁波谱”、“狭义相对论的基本假设”、“质速关系、质能关系”、“相对论质能关系式”。上述考点无一例外均为Ⅰ级要求。

在往年高考中，纯粹的电磁波或者电磁场的题目主要集中于以电磁波为背景，考查波的传播和辐射能量的问题；相对论问题则立足于基础知识和基本公式的考查。考虑到各地日常教学和备考的实际，此类题目难度通常较低，从而使得部分师生忽视了对这一内容的复习。从各方面情况综合分析，包括麦克斯韦的电磁理论等内容出现在高考新课程试卷的可能性也许越来越大了，需要引起适度的重视。

建议不要忽视的几处复习内容：（1）单摆及利用单摆测重力加速度；（2）振动图像和波动图像尤其振动和波动的关联分析及波的多解性问题；（3）多普勒效应；（4）光的折射和全反射尤其光照范围问题；（5）与全反射现象有关的视深问题；（6）平行玻璃砖光的侧位移问题；（7）双缝干涉。

四、选修3-4模块的复习策略及备考建议

1、基于以上分析，我们可以有针对性地对选修3-4模块开展复习备考。在第一、二、

三轮复习的时候，均可以参照下表回顾梳理教材的核心内容和热门考点，尤其需要重点解决那些考生中普遍存在的重难点，揪出易错点，教给学生突破思维定势、掌握提升解题能力的

2、第34 题的第（1）小题一般是典型的波形图与振动图像相结合的“五选三”题目，若涉及到计算的话可能会出现填空题。振动图像与波形图像形状相同、意义不同——因此若想顺利完成此题，需要对二者的区别与联系具有透彻理解。既需要准确识别图像意义，还要对题目叙述的状态和过程正确提取；既需要准确判断，还需要具备相应的计算能力。

第（2）小题考查的知识点一般也很明确——透明介质的全反射现象。近年来的题目来源于人教版课本练习的情形出现过两次，在各地各类高考复习资料上也不鲜见。此类试题在情境呈现上做了变换，需要考生在头脑中想象出立体图景，投影到平面，从能够熟练地运用全反射公式进行计算，做出正确解答。此题一般在全卷中难度中等。那么在日常复习时，就需要针对这些特点反复巩固，反复操练。

3、近几年的高考试题（新课程卷）特别注重基础知识和基本能力的考查，许多考生走出考场感觉良好，但是最后得分并不理想。问题的关键就是部分考生解题不规范导致失分过多。高考试题的题量少但单题的分值高，从而使得解题的规范性尤为重要。因此在选考题的解题过程中要做到审题细致、解题规范。根据题中文字叙述正确推理，画出波形图、光路图等都是最基本的操作技能。学生常说有不少试题出现解题错误的原因是粗心，没有看清题意，其实是没有养成良好的解题习惯。另外，选修模块的备考必须要求必须学生严格遵守解题规范，在节约时间的前提下合理地写出每一步解答所依据的物理原理的公式，进行几何分析与

代数运算，从而得出正确的结论，使解答过程有较强的逻辑性和条理性，从而避免不必要的失分。

4、与3-3模块和3-5模块相比，选修3-4模块在高考命题中较少出现与生活、生产实际相结合的题目，数学模型比较单一，物理情景比较熟悉，题干文字比较简洁，有利于考生通过平时的认真复习牢固掌握答题技巧和规律。以课标和考纲为依据，以教材为线索，以考纲中的知识点作为重点，注重基本概念基本规律的复习，理解含义，掌握产生背景、适用条件、与相关知识的联系，弄清它们的本质，便可熟练运用它们分析解决实际问题。

5、选修3-4模块3-4的基本概念和抽象理论比较多，高考时的数学要求比较高。也正因为如此，许多考生往往在复习中把复习的重点全部放在第十一章《机械振动》、第十二章《机械波》和第十三章《光》的前两小节上。那么后面占教材篇幅近三分之二的内容该如何取舍呢？我们建议花适量时间回归课本。课本上的习题虽然难度不大，但绝不能轻易忽视，在复习中要特别注意课本的重要性。我们发现近五年的高考试题其实与课后习题有着千丝万缕的联系，让学生带着问题看课本，可以避免复习的盲目性。特别是第十三章《光》的4、5、

6、

7、8小节，第十四章《电磁波》、第十五章《相对论简介》——对这部分内容，因为以往新课程全国卷都没有出现过，因此未来的试题中也许会忽然呈现出来——所以我们不能完全不复习这部分内容，但也不应该把过多的精力放在这里。虽然它们考查到的概率非常小，但查漏补缺时还是要善于做个有心人，考生一定要做到“熟读、精读教材课文，看懂、看透不留死角”，包括课后的阅读材料、小实验、小资料等。

6、几何光学是重中之重，主要考查考生根据折射定律及全反射条件应用几何知识解题的能力，指向性非常明确。复习几何光学时，需要让学生落实光的折射和全反射问题的解题思路和基本方法，根据题意画出光路图、利用几何关系确定入射角和折射角是解题的关键。

(1)解决光的折射问题的基本思路：分析题意→画出光路图→分析光路→确定入射角和折射角→运用折射定律求解。

(2)分析全反射问题时，先确定光是否由光密介质进入光疏介质、入射角是否大于临界角，若不符合全反射的条件，则再由折射定律和反射定律确定光的传播情况。

(3)在处理光的折射和全反射类型的题目时，根据折射定律及全反射的条件准确作出几何光路图是基础，利用几何关系、折射定律是关键。快速而准确地解三角形也是基本功之一。

7、从2013年的高考试题来看，并不回避以往的陈题。仍以2013年高考新课程全国卷第34题第（2）题为例，求“光线在端面AB上的入射角应满足条件”及“光线从玻璃丝的AB端面传播另一端面所需的最长时间”。这道试题许多教师在自己上学时曾经做过，在多年前的各地各类习题集中是很常见的一道试题。武汉市武昌区2013年元月调研考试在第34题这个位置恰好就考到了“光从它（光纤）一端端面的圆心射入，经全反射后从另一端射出，所需的最长时间t为多少？”这样的问题。这就给我们一个很重要的启示，那就是不必四处搜集或者刻意追逐新题，以往多年前的习题都可以拿出来让考生进行练习，只需控制好题目的难度与考点吻合度即可。例如“全反射”考点，在以往就有很多与生活联系紧密的试题可供参考——比如求解池塘底部的点光源所能照亮湖面的范围、“目视观察法”求油桶直径或者油桶深度、求某种约束条件下玻璃幕墙后的遮光板面积、求水面下的鱼向上观察的最大视野范围（圆锥的顶角）等等。

A ．t ＝时刻，质点1向上运动

B ．t ＝时刻，质点8向下运动

C ．t ＝0至t ＝内，质点5运动的时间只有

D ．该波的周期为，波速为4m/s

E ．该波的周期为，波速为s

（2）如图所示，置于空气中的一不透明容器中盛满某种透明液体。容器底部靠近器壁处有一竖直放置的 cm 长的线光源，靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板，另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜，用来观察线光源。开始时通过望远镜不能看到线光源的任何一部分。将线光源沿容器底向望远镜一侧平移至某处时，通过望远镜刚好可以看到线光源底端。再将线光源沿同一方向移动 cm ，刚好可以看到其顶端。求此液体的折射率n 。

参考答案：（1）BCD

(2) 解析：如图所示，当线光源上某一点发出的光线射到未被遮光板遮住的液面上时，射到遮光板边缘O 的那条光线的入射角最小．

若线光源底端在A 点时，通过望远镜刚好可以看到此线光源底端，设过O 点液面的法线为OO 1，则

∠AOO 1＝α ① 其中α为此液体到空气的全反射临界角，

由折射定律有：sinα＝1

n

②

同理，若线光源顶端在B1点时，通过望远镜刚好可以看到此线光源顶端，则∠B 1OO 1

＝α.设此时线光源底端位于B 点．由图中几何关系可得sinα＝

1

AB

AB ③ 联立②③式得n ＝AB 2＋BB 21

AB

④

由题给条件可知：AB ＝ cm ，BB 1＝ cm

代入④式得n ＝

2、（1）关于光现象，下列说法正确的是：________。（选对一个给3分，选对两个给4分，选对三个给6分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）

A ．阳光下，在地面上看不到高压电线的影子，属于光的衍射现象

B ．肥皂泡看起来常常是彩色的，属于色散现象

C ．3

D 电影的播放和观看利用了光的横波的特性 D ．全息照片的拍摄主要利用了光的干涉

E ．在双缝干涉实验中，若用白光做光源，则不能观察到干涉图样 （2）（9分）如图所示为某多媒体教室的平面图，两个扬声器X 、Y 相距，680Hz 的音频信号同时经扬声器X 、Y 发出。若空气中声速为340 m/s ，

①沿XY 连线上有几处可以听到声音最大的位置？计算时应包括线段两端可能的位置。 ②沿X ′Y ′连线（X′Y′平行于XY ，与XY 相距）上有几处听不到声音的位置？

参考答案：（1）BCD （2）解析：声波的波长 0.5v

m f

λ=

= ①在XY 连线上任取一点P ，若P 为声音最大的位置（即为振动加强的点），则两波源到P 点的波程差为波长的整数倍。

(0,1,2,)XP YP k k λ-==±±L

-3 m≤XP YP -≤3 m

解得 k =0，±1，±2，±3，±4，±5，±6 所以，有13处可以听到声音最大的位置。

②在X ′Y ′连线上任取一点Q ，若Q 为听不到声音的位置（即为振动减弱的点），则两波源到Q 点的波程差为半波长的奇数倍。

21

(0,1,2,)2

k XQ YQ k λ+-=

=±±L -1 m≤XQ YQ -≤1 m 解得 k =-2，0，±1

所以，有4处听不到声音的位置。 3、（1）如图所示，一根张紧的水平弹性长绳上的a ，b 两点，相距，b 点在a 点的右方，当一列简谐横波沿此长绳向右传播时，若a 点的位移达到正最大时，b 点的位移恰为零且向下运动。经过后a 点的位移为零，且向下运动，而b 点的位移恰达到负最大，则这简谐波的波速可能等于________。（选对一个给3分，选对两个给4分，选对三个给6分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）

s s s m/s

（2）如图所示，一束光线以60°的入射角射到一水平放置的平面镜上，反射后在上方与平面镜平行的光屏上留下一光点P ，现在将一块上下两面平行的透明体平放在平面镜上，则进入透明体的光线经平面镜反射后再从透明体的上表面射出，打在光屏上的P ′点，与原来相比向左平移了 cm ，已知透明体对光的折射率为3。求光在透明体里运动的时间。

参考答案：（1）ACE。本题是1996年全国高考试题的改编题。依题意，a、b之间间隔为3333

,1,2,,()

4444

n

λλλλ

+

K，或者为

56

=(0,1,2,3,)

3+4

n

n

λ=…

而两个时刻之间的时间间隔为

11111

,1,2()

44444

T T T T N T

+

，3?…

4

=(0,1,2,3,)

1+4

T N

N

=…

波长λ有一系列数据，周期T也有一系列数据，从波的概念出发，两者并无一一对应，因而波速应为

56

=(0,1,2,3,)

3+4m/s

4

(0,1,2,3,)

1+4

n

n

v

T N

N

λ

λ=

==

=

…

…

波速即为当n=0，N=0，1，2，…；n=1，N=0，1，2…；n=2，N=0，1，2…时的各个解。

N

n

0123…

02

110

24218

326

………………

（2）光路示意图如图所示。

由sinα=nsinβ

得β=30°

由题意及光路图得

?

-

?

=

?30

tan

2

60

tan

2d

d

s，代入数值解得d＝ cm

光在透明介质里传播的速度v=

c

n

，光在透明介质里的路程s=2

d

cosβ，所以光在透明体

P

s v =

2dn

β

= 2×10-10s

里运动的时间t=