新教材2024高考物理二輪專題復(fù)習(xí)第一編專題復(fù)習(xí)攻略專題五機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波光與電磁波第12講機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波光與電磁波課件

第12講機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波光與電磁波知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建命題分類剖析知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建命題分類剖析命題點(diǎn)一簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)及振動(dòng)圖像簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖像問(wèn)題的兩種分析方法方法一：圖像—運(yùn)動(dòng)結(jié)合法解此類題時(shí)，首先要理解x-t圖像的意義，其次要把x-t圖像與質(zhì)點(diǎn)的實(shí)際振動(dòng)過(guò)程聯(lián)系起來(lái)．圖像上的一個(gè)點(diǎn)表示振動(dòng)中的一個(gè)狀態(tài)(位置、振動(dòng)方向等)，圖像上的一段曲線對(duì)應(yīng)振動(dòng)的一個(gè)過(guò)程，關(guān)鍵是判斷好平衡位置、最大位移及振動(dòng)方向．方法二：直觀結(jié)論法簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像表示振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律，即位移—時(shí)間的函數(shù)關(guān)系圖像，不是物體的運(yùn)動(dòng)軌跡．例1(多選)有兩個(gè)同學(xué)利用假期分別去參觀位于天津市的南開(kāi)大學(xué)和上海市的復(fù)旦大學(xué)．他們各自在那里的物理實(shí)驗(yàn)室利用先進(jìn)的DIS系統(tǒng)較準(zhǔn)確的探究了單擺周期T和擺長(zhǎng)L的關(guān)系．然后他們通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)交流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并由計(jì)算機(jī)繪制了T2-L圖像，如圖甲所示，已知天津市比上海市的緯度高．另外，去復(fù)旦做研究的同學(xué)還利用計(jì)算機(jī)繪制了他實(shí)驗(yàn)用的a、b兩個(gè)擺球的振動(dòng)圖像，如圖乙所示．則下列說(shuō)法正確的是(

)A.圖甲中南開(kāi)的同學(xué)所測(cè)得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)應(yīng)的圖像是BB．圖甲中圖線的斜率表示對(duì)應(yīng)所在位置的重力加速度C．由圖乙可知，a、b兩擺球振動(dòng)周期之比為3∶2D．由圖乙可知，a、b兩單擺擺長(zhǎng)之比為4∶9答案：AD

答案：BC

提升訓(xùn)練1.[2023·上海卷]真空中有一點(diǎn)P與微粒Q，Q在運(yùn)動(dòng)中受到指向P且大小與離開(kāi)P的位移成正比的回復(fù)力，則下列情況有可能發(fā)生的是(

)A．速度增大，加速度增大B．速度增大，加速度減小C．速度增大，加速度不變D．速度減小，加速度不變答案：B解析：根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，回復(fù)力方向總指向平衡位置，大小與位移成正比，方向與位移方向相反，從平衡位置到最大振幅，做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)，反之，由最大振幅向平衡位置運(yùn)動(dòng)做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，即加速度增大必減速，加速度減小必加速，故ACD錯(cuò)誤，B正確．2.[2023·福建福州一模]如圖甲所示，綁有小鉛塊的浮漂豎直漂浮在靜水中，把浮漂豎直向下緩慢按壓后放手，忽略水對(duì)浮漂的阻力，浮漂在豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．浮漂上升過(guò)程經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)加速度大小為多少？測(cè)得浮漂運(yùn)動(dòng)的周期為0.8s，以豎直向上為正方向，某時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，其位移－時(shí)間圖像如圖乙所示，寫(xiě)出其運(yùn)動(dòng)位移的表達(dá)式．

3．如圖所示，一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線，上端固定于O點(diǎn)，下端系一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球，質(zhì)量為m.若小球在豎直平面內(nèi)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)能Ek隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示，求：(1)該單擺的擺長(zhǎng)；(2)小球的最大向心加速度．

考向1

波的圖像分析

例1[2023·天津](多選)位于坐標(biāo)原點(diǎn)的波源從t＝0時(shí)刻開(kāi)始振動(dòng)，t＝0.5s時(shí)形成的機(jī)械波波形圖如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是(

)A．機(jī)械波的波速v＝4m/sB．x＝1m處的質(zhì)點(diǎn)在t＝0.3s時(shí)位于波谷C．波源的振動(dòng)方程為y＝0.02sin(5πt＋π)mD．x＝－1m處的質(zhì)點(diǎn)半個(gè)周期內(nèi)向左移動(dòng)半個(gè)波長(zhǎng)答案：BC

考向2

波的疊加例2[2023·湖南卷]如圖(a)，在均勻介質(zhì)中有A、B、C和D四點(diǎn)，其中A、B、C三點(diǎn)位于同一直線上，AC＝BC＝4m，DC＝3m，DC垂直AB.t＝0時(shí)，位于A、B、C處的三個(gè)完全相同的橫波波源同時(shí)開(kāi)始振動(dòng)，振動(dòng)圖像均如圖(b)所示，振動(dòng)方向與平面ABD垂直，已知波長(zhǎng)為4m．下列說(shuō)法正確的是(

)A．這三列波的波速均為2m/sB．t＝2s時(shí)，D處的質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)C．t＝4.5s時(shí)，D處的質(zhì)點(diǎn)向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)D．t＝6s時(shí)，D處的質(zhì)點(diǎn)與平衡位置的距離是6cm答案：C

考向3

振動(dòng)圖像和波的圖像的綜合應(yīng)用例3[2023·四川省成都市三診](多選)如圖甲所示是一組同學(xué)在“戰(zhàn)繩”練習(xí)中晃動(dòng)一端使其上下振動(dòng)(可視為簡(jiǎn)諧振動(dòng))形成橫波的情境．圖乙所示是形成的簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖，圖丙所示為質(zhì)點(diǎn)G以此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)的振動(dòng)圖像，下列說(shuō)法正確的是(

)A．此列波的波速為4m/sB．此列波向右傳播C．經(jīng)過(guò)2.125s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)E的加速度大于質(zhì)點(diǎn)D的加速度D．經(jīng)過(guò)1.75s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)B沿波的方向傳播到了質(zhì)點(diǎn)I的位置答案：AB

思維提升波動(dòng)圖像與振動(dòng)圖像綜合問(wèn)題的處理方法考向4

波傳播的周期性和多解性問(wèn)題例4[2023·海南卷]如圖所示分別是一列機(jī)械波在傳播方向上相距6m的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)P、Q的振動(dòng)圖像，下列說(shuō)法正確的是(

)A．該波的周期是5sB．該波的波速是3m/sC．4s時(shí)P質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)D．4s時(shí)Q質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)答案：C

提升訓(xùn)練1.[2023·上海卷]如圖所示，有一周期為T、沿x軸正方向傳播的波，當(dāng)t＝0s時(shí)波恰好傳到B點(diǎn)，則t＝8T時(shí)，CD段的波形圖為(

)答案：C

2.[2023·浙江6月]如圖所示，置于管口T前的聲源發(fā)出一列單一頻率聲波，分成兩列強(qiáng)度不同的聲波分別沿A、B兩管傳播到出口O.先調(diào)節(jié)A、B兩管等長(zhǎng)，O處探測(cè)到聲波強(qiáng)度為400個(gè)單位，然后將A管拉長(zhǎng)d＝15cm，在O處第一次探測(cè)到聲波強(qiáng)度最小，其強(qiáng)度為100個(gè)單位．已知聲波強(qiáng)度與聲波振幅平方成正比，不計(jì)聲波在管道中傳播的能量損失，則(

)A．聲波的波長(zhǎng)λ＝15cmB．聲波的波長(zhǎng)λ＝30cmC．兩聲波的振幅之比為3∶1D．兩聲波的振幅之比為2∶1答案：C

3．[2023·全國(guó)甲卷]分別沿x軸正向和負(fù)向傳播的兩列簡(jiǎn)諧橫波P、Q的振動(dòng)方向相同，振幅均為5cm，波長(zhǎng)均為8m，波速均為4m/s.t＝0時(shí)刻，P波剛好傳播到坐標(biāo)原點(diǎn)，該處的質(zhì)點(diǎn)將自平衡位置向下振動(dòng)；Q波剛好傳到x＝10m處，該處的質(zhì)點(diǎn)將自平衡位置向上振動(dòng)．經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，兩列波相遇．(1)在給出的坐標(biāo)圖上分別畫(huà)出P、Q兩列波在t＝2.5s時(shí)刻的波形圖(P用虛線，Q波用實(shí)線)；(2)求出圖示范圍內(nèi)的介質(zhì)中，因兩列波干涉而振動(dòng)振幅最大和振幅最小的質(zhì)點(diǎn)的平衡位置．

考向1

折射定律的應(yīng)用例1[2023·浙江1月]如圖所示為一斜邊鍍銀的等腰直角棱鏡的截面圖．一細(xì)黃光束從直角邊AB以角度θ入射，依次經(jīng)AC和BC兩次反射，從直角邊AC出射．出射光線相對(duì)于入射光線偏轉(zhuǎn)了α角，則α(

)A．等于90°B．大于90°C．小于90°D．與棱鏡的折射率有關(guān)答案：A

答案：BC

答案：C

答案：C

3．[2023·四川宜賓第四中學(xué)二模]如圖所示，某玻璃磚的截面由半徑為R的半圓和等腰直角三角形ABC組成，AC是半圓的直徑．一束單色光照射在圓弧面上的D點(diǎn)，入射角為60°，折射光線剛好射在AB邊的中點(diǎn)E，該折射光線在AB面上的入射角為45°，已知光在真空中傳播速度為c，求：(1)玻璃磚對(duì)該單色光的折射率；(2)該單色光在玻璃磚中傳播的時(shí)間(不考慮光在圓弧面上的反射)．

命題點(diǎn)四光的波動(dòng)性電磁波1．單縫衍射與雙縫干涉的比較種類項(xiàng)目單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距亮度中央條紋最亮，兩邊較暗清晰條紋，亮度基本相同相同點(diǎn)干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋

例1[2023·遼寧卷](多選)“球鼻艏”是位于遠(yuǎn)洋輪船船頭水面下方的裝置，當(dāng)輪船以設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)速度航行時(shí)，球鼻艏推起的波與船首推起的波如圖所示，兩列波的疊加可以大幅度減小水對(duì)輪船的阻力．下列現(xiàn)象的物理原理與之相同的是(

)A．插入水中的筷子，看起來(lái)折斷了B．陽(yáng)光下的肥皂膜，呈現(xiàn)彩色條紋C．駛近站臺(tái)的火車，汽笛音調(diào)變高D．振動(dòng)音叉的周圍，聲音忽高忽低答案：BD解析：該現(xiàn)象屬于波的疊加原理，插入水中的筷子看起來(lái)折斷了是光的折射造成的，與該問(wèn)題的物理原理不相符；陽(yáng)光下的肥皂膜呈現(xiàn)彩色條紋，是由于光從薄膜上下表面的反射光疊加造成的干涉現(xiàn)象，與該問(wèn)題的物理原理相符；駛近站臺(tái)的火車汽笛音調(diào)變高是多普勒現(xiàn)象造成的，與該問(wèn)題的物理原理不相符；振動(dòng)音叉的周圍聲音忽高忽低，是聲音的疊加造成的干涉現(xiàn)象，與該問(wèn)題的物理原理相符．故選BD.

答案：B

提升訓(xùn)練1.[2023·山東卷]如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖．G為標(biāo)準(zhǔn)石英環(huán)，C為待測(cè)柱形樣品，C的上表面與上方標(biāo)準(zhǔn)平面石英板之間存在劈形空氣層．用單色平行光垂直照射上方石英板，會(huì)形成干涉條紋．已知C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù)，當(dāng)溫度升高時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(

)A．劈形空氣層的厚度變大，條紋向左移動(dòng)B．劈形空氣層的厚度變小，條紋向左移動(dòng)C．劈形空氣層的厚度變大，條紋向右移動(dòng)D．劈形空氣層的厚度變小，條紋向右移動(dòng)答案：A解析：由題知，C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù)，當(dāng)溫度升高時(shí)，G增長(zhǎng)的高度大于C增長(zhǎng)的高度，則劈形空氣層的厚度變大，且同一厚度的空氣膜向劈尖移動(dòng)，則條紋向左移動(dòng)．故選A.2．[2023·重慶第七次聯(lián)考](