高中物理選修3-4

1、高中物理選修3-4復(fù)習(xí)高考題型1機(jī)械振動(dòng)解題方略1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性：振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在關(guān)于平衡位置對(duì)稱的兩點(diǎn)，x、F、a、v、Ek、Ep的大小均相等，其中回復(fù)力F、加速度a與位移x的方向相反，而v與x的方向可能相同，也可能相反振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)來(lái)回通過(guò)相同的兩點(diǎn)間的時(shí)間相等，即tBCtCB.振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)通過(guò)關(guān)于平衡位置對(duì)稱的等長(zhǎng)的兩線段的時(shí)間相等，即tBCtBC.如圖1所示圖12簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期性：做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，其位移、回復(fù)力、加速度、速度都隨時(shí)間按“正弦”或“余弦”規(guī)律變化，它們的周期均相同其位移隨時(shí)間變化的表達(dá)式為：xAsin (t)或xAcos (t)例1(2015·陜西西安交大附中四模)圖2如圖

2、2所示為同一地點(diǎn)的兩單擺甲、乙的振動(dòng)圖象，下列說(shuō)法中正確的是()A甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)相等B甲擺的振幅比乙擺大C甲擺的機(jī)械能比乙擺大D在t0.5 s時(shí)有正向最大加速度的是乙擺E由圖象可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣阮A(yù)測(cè)1(2015·河南八市模擬)一列簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播，波源處于x0處，在x3 m處的質(zhì)點(diǎn)P和x6 m處的質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖線分別如圖3甲、乙所示下列說(shuō)法正確的是()圖3A波長(zhǎng)可能是4 mB波的周期一定是12 sC波的振幅一定是8 cmD波的傳播速度一定是1 m/sE波由P傳播到Q歷時(shí)可能是9 s預(yù)測(cè)2(2015·成都模擬)如圖4甲所示是用沙擺演示振動(dòng)圖象的實(shí)驗(yàn)裝置，沙擺可視

3、為擺長(zhǎng)L1.0 m的單擺，沙擺的運(yùn)動(dòng)可看做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，細(xì)沙從擺動(dòng)著的漏斗底部均勻漏出，用手沿與擺動(dòng)方向垂直的方向勻速拉動(dòng)紙板，漏在紙板上的細(xì)沙形成了圖乙所示的粗細(xì)變化的一條曲線曲線之所以粗細(xì)不均勻，主要是因?yàn)樯硵[擺動(dòng)過(guò)程中_(選填“位移”、“速度”或“加速度”)大小在變化若圖乙中AB間距離x4.0 m，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭10 m/s2，則紙板勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小為_ m/s(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)圖4高考題型2機(jī)械波解題方略1波動(dòng)圖象描述的是在同一時(shí)刻，沿波的傳播方向上的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移在時(shí)間上具有周期性、空間上具有重復(fù)性和雙向性的特點(diǎn)2深刻理解波動(dòng)中的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期(頻率)

4、波源的周期(頻率)波的傳播周期(頻率)3要畫好、用好振動(dòng)圖象，并正確地與實(shí)際情景相對(duì)應(yīng)要正確畫出波形圖，準(zhǔn)確寫出波形平移距離、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)間與波長(zhǎng)、周期的單一解或多解表達(dá)式4分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中各物理量的變化情況時(shí)，一定要以位移為橋梁，位移增大時(shí)，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的回復(fù)力、加速度、勢(shì)能均增大，速度、動(dòng)能均減??；反之，則產(chǎn)生相反的變化另外，各矢量均在其值為零時(shí)改變方向5“一分、一看、二找”巧解波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象的綜合問(wèn)題(1)分清振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象只要看清橫坐標(biāo)即可，橫坐標(biāo)為x則為波動(dòng)圖象，橫坐標(biāo)為t則為振動(dòng)圖象(2)看清橫、縱坐標(biāo)的單位，尤其要注意單位前的數(shù)量級(jí)(3)找準(zhǔn)波動(dòng)圖象對(duì)應(yīng)的時(shí)刻(4)找準(zhǔn)振動(dòng)圖象對(duì)

5、應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)例2(2015·新課標(biāo)全國(guó)·34)甲、乙兩列簡(jiǎn)諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿x軸正向和負(fù)向傳播，波速均為v25 cm/s.兩列波在t0時(shí)的波形曲線如圖5所示求：圖5(1)t0時(shí)，介質(zhì)中偏離平衡位置位移為16 cm的所有質(zhì)點(diǎn)的x坐標(biāo)；(2)從t0開始，介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為16 cm的質(zhì)點(diǎn)的時(shí)間預(yù)測(cè)3(2015·天門市4月模擬)一列簡(jiǎn)諧橫波在t0時(shí)刻的波形如圖6所示，質(zhì)點(diǎn)P此時(shí)刻沿y軸方向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)0.1 s第一次到達(dá)平衡位置，波速為5 m/s，則下列說(shuō)法正確的是()圖6A該波沿x軸負(fù)方向傳播BQ點(diǎn)的振幅比P點(diǎn)的振幅大CP點(diǎn)的橫坐標(biāo)為x2.5 mDQ點(diǎn)(

6、橫坐標(biāo)為x7.5 m的點(diǎn))的振動(dòng)方程為y5cos t(cm)Ex3.5 m處的質(zhì)點(diǎn)與P點(diǎn)振動(dòng)的位移始終相反預(yù)測(cè)4(2015·海南省5月模擬)如圖7甲所示為一列沿水平方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在時(shí)刻t的波形圖，如圖乙所示為質(zhì)點(diǎn)b從時(shí)刻t開始計(jì)時(shí)的vt圖象若設(shè)振動(dòng)正方向?yàn)檠貀軸方向，則下列說(shuō)法中正確的是()圖7A該簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播B該簡(jiǎn)諧橫波波速為0.4 m/sC若該波發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，則該波所遇到的障礙物或孔的尺寸一定比4 m大得多D在時(shí)刻t，質(zhì)點(diǎn)a的加速度比質(zhì)點(diǎn)b的大E再經(jīng)過(guò)2 s，質(zhì)點(diǎn)a隨波遷移0.8 m高考題型3光的折射和全反射解題方略1折射率：光從真空射入某種介質(zhì)，入射角的正

7、弦與折射角的正弦之比叫做介質(zhì)的折射率，公式為n.實(shí)驗(yàn)和研究證明，某種介質(zhì)的折射率等于光在真空中的傳播速度c跟光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比，即n.2臨界角：折射角等于90°時(shí)的入射角，稱為臨界角當(dāng)光從折射率為n的某種介質(zhì)射向真空(空氣)時(shí)發(fā)生全反射的臨界角為C，則sin C.3全反射的條件：(1)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)(2)入射角大于或等于臨界角4光的幾何計(jì)算題往往是光路現(xiàn)象與光的反射、折射、全反射(臨界點(diǎn))及幾何圖形關(guān)系的綜合問(wèn)題解決此類問(wèn)題應(yīng)注意以下四個(gè)方面：(1)依據(jù)題目條件，正確分析可能的全反射及臨界角(2)通過(guò)分析、計(jì)算確定光傳播過(guò)程中可能的折射、反射，把握光的“多過(guò)程”

8、現(xiàn)象(3)準(zhǔn)確作出光路圖(4)充分考慮三角形、圓的特點(diǎn)，運(yùn)用幾何圖形中的角關(guān)系、三角函數(shù)、相似形、全等形等，仔細(xì)分析光傳播過(guò)程中產(chǎn)生的幾何關(guān)系例3(2015·長(zhǎng)春四模) 如圖8所示梯形玻璃磚ABCD，A45°，B105°，AB邊長(zhǎng)為L(zhǎng).一束平行于AB邊的光線由AD邊入射，經(jīng)折射后在AB邊中點(diǎn)發(fā)生全反射，直接射到BC邊，且與BC邊成45°角射出玻璃磚求：圖8(1)玻璃磚的折射率；(2)光線在玻璃磚內(nèi)傳播的時(shí)間預(yù)測(cè)5(2015·新課標(biāo)全國(guó)·34) 如圖9，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為，經(jīng)折射后射出a、b

9、兩束光線則_圖9A在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度B在真空中，a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)C玻璃磚對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率D若改變光束的入射方向使角逐漸變大，則折射光線a首先消失E分別用a、b光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn)，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距預(yù)測(cè)6(2015·東北三省四市模擬)一湖面上有一伸向水面的混凝土觀景臺(tái)，如圖10所示是一截面圖，觀景臺(tái)下表面恰好和水面相平，A為觀景臺(tái)右側(cè)面在湖底的投影，水深h4 m在距觀景臺(tái)右側(cè)面x4 m處有一可沿豎直方向上下移動(dòng)的單色點(diǎn)光源S，點(diǎn)光源S可從距水面高3 m處下移到接近水面，在移動(dòng)過(guò)程中，觀景臺(tái)水下被照亮的

10、最遠(yuǎn)距離為AC，最近距離為AB，若AB3 m，求：圖10(1)水的折射率n；(2)光能照亮的最遠(yuǎn)距離AC(計(jì)算結(jié)果可以保留根號(hào))高考題型4光的幾種特有現(xiàn)象解題方略1機(jī)械波和光波都能發(fā)生干涉、衍射、多普勒效應(yīng)等現(xiàn)象，是波特有的現(xiàn)象偏振現(xiàn)象是橫波的特有現(xiàn)象要觀察到穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象和明顯的衍射現(xiàn)象需要一定的條件2機(jī)械波的干涉圖樣中，實(shí)線和實(shí)線的交點(diǎn)、虛線和虛線的交點(diǎn)及其連線為振動(dòng)加強(qiáng)處；實(shí)線和虛線的交點(diǎn)及其連線處為振動(dòng)減弱處振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)有時(shí)位移也為零，只是振幅為兩列波的振幅之和，顯得振動(dòng)劇烈3光的雙縫干涉條紋間距x：(1)l、d相同時(shí)，x，可見光中的紅光條紋間距最大，紫光最小；(2)間隔均勻，亮度均勻，

11、中央為亮條紋；(3)如用白光做實(shí)驗(yàn)，中間為白色，兩邊為由紫到紅的彩色4光的干涉現(xiàn)象：薄膜干涉(油膜、空氣膜、增透膜、牛頓環(huán))；光的衍射現(xiàn)象：圓孔衍射、泊松亮斑例4(2015·寶雞二模)以下說(shuō)法中正確的是()圖11A圖11甲是一束復(fù)色光進(jìn)入水珠后傳播的示意圖，其中a束光在水珠中傳播的速度一定大于b束光在水珠中傳播的速度B圖乙是一束單色光進(jìn)入平行玻璃磚后傳播的示意圖，當(dāng)入射角i逐漸增大到某一值后不再會(huì)有光線從bb面射出C圖丙是雙縫干涉示意圖，若只減小屏到擋板間距離l，兩相鄰亮條紋間距離x將減小D圖丁是用干涉法檢測(cè)工件表面平整程度時(shí)得到的干涉圖樣，彎曲的干涉條紋說(shuō)明被檢測(cè)的平面在此處是凸起

12、的E圖戊中的M、N是偏振片，P是光屏，當(dāng)M固定不動(dòng)、緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)N時(shí)，光屏P上的光亮度將一明一暗交替變化，此現(xiàn)象表明光波是橫波預(yù)測(cè)7(2015·南昌十校二模)下列有關(guān)光現(xiàn)象的說(shuō)法中正確的是()A雨后天空出現(xiàn)彩虹是光的干涉現(xiàn)象B刮胡須的刀片的影子邊緣模糊不清是光的衍射現(xiàn)象C水的視深比實(shí)際深度淺些是光的全反射現(xiàn)象D在太陽(yáng)光照射下，水面上油膜出現(xiàn)彩色花紋是光的干涉現(xiàn)象E光導(dǎo)纖維絲內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大預(yù)測(cè)8(2015·河南實(shí)驗(yàn)中學(xué)二調(diào))下列關(guān)于光的說(shuō)法中正確的是()A雨后彩虹是由于太陽(yáng)光入射到水滴中發(fā)生全反射形成的B“和諧號(hào)”動(dòng)車組高速行駛時(shí)，地面上測(cè)得其車廂長(zhǎng)度將明顯

13、變短C在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用紅光代替黃光作為入射光可增大干涉條紋的間距D白光通過(guò)雙縫后產(chǎn)生的干涉條紋是彩色的，其原因是不同色光的波長(zhǎng)不同E光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)發(fā)生折射是因?yàn)楣庠诓煌橘|(zhì)中的傳播速度不同提醒：完成作業(yè)專題八第2講學(xué)生用書答案精析第2講機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光高考題型1機(jī)械振動(dòng)例1ABD由題圖看出，兩單擺的周期相同，同一地點(diǎn)g相同，由單擺的周期公式T2知，甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)l相等，故A正確；甲擺的振幅為10 cm，乙擺的振幅為7 cm，則甲擺的振幅比乙擺大，故B正確；盡管甲擺的振幅比乙擺大，兩擺的擺長(zhǎng)相等，但由于兩擺的質(zhì)量未知，無(wú)法比較機(jī)械能的大小，故C錯(cuò)誤；在t0.5 s時(shí)，甲擺經(jīng)

14、過(guò)平衡位置，振動(dòng)的加速度為零，而乙擺的位移為負(fù)的最大，則乙擺具有正向最大加速度，故D正確；由單擺的周期公式T2得g，由于單擺的擺長(zhǎng)不知道，所以不能求得重力加速度，故E錯(cuò)誤預(yù)測(cè)1ABE預(yù)測(cè)2速度1.0解析觀察細(xì)沙曲線，發(fā)現(xiàn)兩側(cè)粗，沙子多，中間細(xì)，沙少是因?yàn)樯硵[在擺動(dòng)的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)平衡位置速度最大，最大位移處速度為0，即是由于沙擺擺動(dòng)過(guò)程中速度大小的變化引起的沙擺的周期為：T22 s2 s乙圖記錄了2T時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況，則紙板勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小為：v m/s1.0 m/s.高考題型2機(jī)械波例2(1)x(50300n) cm(n0，±1，±2，±3，)(2)0.1 s解

15、析(1)兩列波的振幅均為8 cm，故偏離平衡位置位移為16 cm的質(zhì)點(diǎn)應(yīng)為兩列波的波峰相遇處的質(zhì)點(diǎn)根據(jù)波形圖可知，甲、乙的波長(zhǎng)分別為乙60 cm，甲50 cm則甲、乙兩列波的波峰坐標(biāo)分別為x甲(50k1×50 cm)(k10，±1，±2，±3，)x乙(50k2×60 cm)(k20，±1，±2，±3，)綜上分析，所有波峰和波峰相遇的質(zhì)點(diǎn)x坐標(biāo)應(yīng)為x(50300n) cm(n0，±1，±2，±3，)(2)偏離平衡位置位移為16 cm對(duì)應(yīng)為兩列波的波谷相遇t0時(shí)，波谷之差x(50×

16、;60)(50×50)整理可得x10(6n15n2)5波谷之間最小的距離為x5 cm兩列波相向傳播，相對(duì)速度為2v50 cm/s所以出現(xiàn)偏離平衡位置位移為16 cm的最短時(shí)間t0.1 s.預(yù)測(cè)3ACD預(yù)測(cè)4ABD高考題型3光的折射和全反射例3(1)(2)解析(1)光路如圖所示由幾何關(guān)系45°105°90°180°，得30°折射定律：n解得：n.(2)設(shè)光在玻璃磚中傳播兩段光線長(zhǎng)度分別為x1和x2由正弦定理有：x1L，x2L又因?yàn)椋簄，t聯(lián)立解得：t.預(yù)測(cè)5ABD預(yù)測(cè)6(1)(2) m解析(1)如圖，當(dāng)點(diǎn)光源離水面最遠(yuǎn)時(shí)，恰從觀景臺(tái)邊緣經(jīng)過(guò)的光線照射到水底最近處B.sin sin ，水的折射率n，求得n(2)由光源S貼著水面發(fā)出平行水面的光線經(jīng)觀景臺(tái)右邊緣處折射后，照亮水底的距離最遠(yuǎn)有：n，AChtan AOC求得AC m.高考題型4光的幾種特有現(xiàn)象例4ACE根據(jù)折射率和光的傳播速度之間的關(guān)系n，可知，折射率越大，傳播速度越小，從圖中可以看出，b光線在水