高考物理復(fù)習(xí)專題十選考部分第2講機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波光市賽課公開(kāi)課一等獎(jiǎng)省課獲獎(jiǎng)?wù)n件

第2講機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波光專題十選考部分(3-33-4)1/44高考題型2光折射和全反射高考題型3電磁波和光幾個(gè)特有現(xiàn)象高考題型1機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波高考題精選精練2/44機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波高考題型13/44A.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期T＝0.2sB.波速v＝20m/sC.因一個(gè)周期質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)0.8m，所以波長(zhǎng)λ＝0.8mD.從該時(shí)刻起經(jīng)過(guò)0.15s，波沿x軸正方向傳輸了3mE.從該時(shí)刻起經(jīng)過(guò)0.25s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q加速度大于質(zhì)點(diǎn)P加速度例1

(·陜西咸陽(yáng)市二模)如圖1甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻波形圖，圖乙為質(zhì)點(diǎn)P以此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)振動(dòng)圖象.則由圖可知________.答案解析√圖1√√4/44解析由乙圖知質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期T＝0.2s，由圖甲知波長(zhǎng)λ＝4m，則v＝＝20m/s.由x＝vt，經(jīng)0.15s波沿x軸正方向傳輸了3m，t＝0.25s＝1T，質(zhì)點(diǎn)P恰位于負(fù)最大位移處，加速度最大.5/44技巧點(diǎn)撥1.“一分、一看、二找”巧解波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象綜合問(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)單位，尤其要注意單位前數(shù)量級(jí).(3)找準(zhǔn)波動(dòng)圖象對(duì)應(yīng)時(shí)刻.(4)找準(zhǔn)振動(dòng)圖象對(duì)應(yīng)質(zhì)點(diǎn).2.分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中各物理量改變情況時(shí)，一定要以位移為橋梁，位移增大時(shí)，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)回復(fù)力、加速度、勢(shì)能均增大，速度、動(dòng)能均減小；反之，則產(chǎn)生相反改變.另外，各矢量均在其值為零時(shí)改變方向.6/443.波傳到任意一點(diǎn)，該點(diǎn)起振方向都和波源起振方向相同.4.振源經(jīng)過(guò)一個(gè)周期T完成一次全振動(dòng)，波恰好向前傳輸一個(gè)波長(zhǎng)距離，所以有v＝

＝λf.5.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)nT(波傳輸nλ)時(shí)，波形不變.6.相隔波長(zhǎng)整數(shù)倍兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，振動(dòng)狀態(tài)總相同；相隔半波長(zhǎng)奇數(shù)倍兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，振動(dòng)狀態(tài)總相反.7/441.(·山東菏澤市二模)如圖2所表示是某繩波形成過(guò)程示意圖，1、2、3、4……為繩上一系列等距離質(zhì)點(diǎn)，相鄰兩質(zhì)點(diǎn)間距離均為10cm，繩處于水平方向；質(zhì)點(diǎn)1在外力作用下沿豎直方向做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，帶動(dòng)2、3、4……各個(gè)質(zhì)點(diǎn)依次上下振動(dòng)，振動(dòng)從繩左端傳到右端，t＝0時(shí)質(zhì)點(diǎn)1開(kāi)始豎直向上運(yùn)動(dòng)，t＝0.1s時(shí)質(zhì)點(diǎn)1在最大位移20cm處，這時(shí)質(zhì)點(diǎn)3開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，以向上為正方向，以下說(shuō)法正確是________.對(duì)點(diǎn)拓展練21圖28/44A.該波波速一定是2m/sB.該波波長(zhǎng)一定是0.8mC.質(zhì)點(diǎn)3振動(dòng)后周期可能是0.08sD.質(zhì)點(diǎn)3開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向一定向上E.質(zhì)點(diǎn)3振動(dòng)方程一定是y＝20sin5πt(cm)√答案21解析√√9/4421x13＝0.2m＝(n＋)λ，故波長(zhǎng)不一定是0.8m，B錯(cuò)誤；又t＝0.1s＝(n＋)T，故n＝1時(shí)，T＝0.08s，C正確；質(zhì)點(diǎn)3起振方向與波源1起振方向相同，一定向上，D正確；因?yàn)橹芷诙嘀担珽不一定正確.10/442.(·全國(guó)卷Ⅰ·34(1))如圖3(a)，在xy平面內(nèi)有兩個(gè)沿z方向做簡(jiǎn)諧振動(dòng)點(diǎn)波源S1(0,4)和S2(0，－2).兩波源振動(dòng)圖線分別如圖(b)和圖(c)所表示.兩列波波速均為1.00m/s.兩列波從波源傳輸?shù)近c(diǎn)A(8，－2)旅程差為_(kāi)__m，兩列波引發(fā)點(diǎn)B(4,1)處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)相互_____(填“加強(qiáng)”或“減弱”)，點(diǎn)C(0,0.5)處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)相互____(填“加強(qiáng)”或“減弱”).答案21解析圖32減弱加強(qiáng)11/44解析波長(zhǎng)λ＝vT＝2m，兩列波波長(zhǎng)相等.21初相相差π，B點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn).兩波源到C點(diǎn)旅程差Δx″＝3.5m－2.5m＝1m＝

，初相相差π，C點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn).12/44光折射和全反射高考題型213/44例2

(·山東棗莊市模擬)如圖4所表示，用折射率n＝

玻璃做成一個(gè)外徑為

R半球形空心球殼.一束與O′O平行平行光，射向此半球外表面.若讓一個(gè)半徑為R圓形遮光板圓心過(guò)O′O軸，而且垂直該軸放置，則球殼內(nèi)部恰好沒(méi)有光線射入.問(wèn)：圖414/44答案(1)臨界光線射入球殼時(shí)折射角r為多大？解析答案30°解析設(shè)入射角為i，由題圖和幾何知識(shí)得設(shè)折射角為r，由折射率定義得：n＝解得r＝30°.15/44答案(2)球殼內(nèi)徑R′為多少？解析答案設(shè)臨界角為C，對(duì)臨界光線，有：sinC＝解得C＝45°.在如圖△Oab中，由正弦定理得：16/44技巧點(diǎn)撥1.折射率：光從真空射入某種介質(zhì)，入射角正弦與折射角正弦之比叫做介質(zhì)折射率，公式為n＝.試驗(yàn)和研究證實(shí)，某種介質(zhì)折射率等于光在真空中傳輸速度c跟光在這種介質(zhì)中傳輸速度v之比，即n＝.2.臨界角：折射角等于90°時(shí)入射角，稱為臨界角.當(dāng)光從折射率為n某種介質(zhì)射向真空(空氣)時(shí)發(fā)生全反射臨界角為C，則sinC＝.3.全反射條件：(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.17/444.光幾何計(jì)算題往往是光路現(xiàn)象與光反射、折射、全反射(臨界點(diǎn))及幾何圖形關(guān)系綜合問(wèn)題.處理這類問(wèn)題應(yīng)注意以下四個(gè)方面：(1)依據(jù)題目條件，正確分析可能全反射及臨界角.(2)經(jīng)過(guò)分析、計(jì)算確定光傳輸過(guò)程中可能折射、反射，把握光“多過(guò)程”現(xiàn)象.(3)準(zhǔn)確作出光路圖.(4)充分考慮三角形、圓特點(diǎn)，利用幾何圖形中角關(guān)系、三角函數(shù)、相同形、全等形等，仔細(xì)分析光傳輸過(guò)程中產(chǎn)生幾何關(guān)系.18/44波經(jīng)過(guò)空氣與這種材料界面時(shí)，傳輸規(guī)律依然不變，入射角和折射角大小關(guān)系仍遵從折射定律(此時(shí)折射角取負(fù)值)，但折射波線與入射波線位于法線同一側(cè).現(xiàn)有一束電磁波從空氣中以i＝60°角度射入由負(fù)折射率材料制成、厚度d＝10cm長(zhǎng)方體并從下表面射出，已知該材料對(duì)電磁波折射率n＝－

，電磁波在真空中速度c＝3×108m/s.3.(·湖北黃岡市質(zhì)檢)普通常見(jiàn)材料折射率都為正值(n>0)，現(xiàn)針對(duì)一些電磁波設(shè)計(jì)人工材料，其折射率可為負(fù)值(n<0)，稱為負(fù)折射率材料，電磁對(duì)點(diǎn)拓展練43圖519/44(1)在圖5中大致畫(huà)出電磁波穿過(guò)該材料示意圖；答案43解析圖5答案看法析圖解析光路圖如圖所表示.20/44(2)求電磁波穿過(guò)該材料時(shí)傳輸時(shí)間和在傳輸方向側(cè)移量.故該電磁波在介質(zhì)中傳輸方向剛好與入射方向垂直.43答案解析21/444.(·全國(guó)卷Ⅰ·34(2))如圖6，一玻璃工件上半部是半徑為R半球體，O點(diǎn)為球心；下半部是半徑為R、高為2R圓柱體，圓柱體底面鍍有反射膜.有一平行于中心軸OC光線從半球面射入，該光線與OC之間距離為0.6R.已知最終從半球面射出光線恰好與入射光線平行(不考慮屢次反射).求該玻璃折射率.43答案解析圖622/44解析如圖，依據(jù)光路對(duì)稱性和可逆性，與入射光線相對(duì)于OC軸對(duì)稱出射光線一定與入射光線平行.這么，從半球面射入折射光線，將從圓柱體底面中心C點(diǎn)反射.設(shè)光線在半球面入射角為i，折射角為r.由折射定律有sini＝nsinr ①由正弦定理有4323/44由幾何關(guān)系，入射點(diǎn)法線與OC夾角為i.由題設(shè)條件和幾何關(guān)系有43式中L是入射光線與OC距離，L＝0.6R.24/44電磁波和光幾個(gè)特有現(xiàn)象高考題型325/44例3

(·全國(guó)卷Ⅱ·34(1))在雙縫干涉試驗(yàn)中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫后屏幕上顯示出干涉圖樣.若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋間距，可選取方法是__________.A.改用紅色激光 B.改用藍(lán)色激光C.減小雙縫間距 D.將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫位置移動(dòng)E.將光源向遠(yuǎn)離雙縫位置移動(dòng)答案解析√√√解析依據(jù)干涉圖樣中兩相鄰亮條紋間距Δx＝

λ

可知，要使Δx增大，能夠增大波長(zhǎng)或增大雙縫到屏距離或縮小雙縫間距離，所以選項(xiàng)A、C、D正確，B、E錯(cuò)誤.26/44技巧點(diǎn)撥1.機(jī)械波和光波都能發(fā)生干涉、衍射、多普勒效應(yīng)等波特有現(xiàn)象.偏振現(xiàn)象是橫波特有現(xiàn)象.要觀察到穩(wěn)定干涉現(xiàn)象和顯著衍射現(xiàn)象需要一定條件.2.機(jī)械波干涉圖樣中，實(shí)線和實(shí)線交點(diǎn)、虛線和虛線交點(diǎn)及其連線為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)；實(shí)線和虛線交點(diǎn)及其連線為振動(dòng)減弱點(diǎn).振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)有時(shí)位移也為零，只是振幅為兩列波振幅之和，顯得振動(dòng)猛烈.27/443.光雙縫干涉條紋間距Δx＝

λ：(1)l、d相同時(shí)，Δx∝λ，可見(jiàn)光中紅光條紋間距最大，紫光最?。?2)間隔均勻，亮度均勻，中央為亮條紋；(3)如用白光做試驗(yàn)，中間為白色，兩邊為由紫到紅彩色.4.光干涉現(xiàn)象：薄膜干涉(油膜、空氣膜、增透膜、牛頓環(huán))；光衍射現(xiàn)象：圓孔衍射、泊松亮斑.5.電磁波特點(diǎn)：(1)橫波；(2)傳輸不需要介質(zhì)；(3)真空中傳輸速度等于光速.28/445.(·四川成城市第二次診療性考試)以下說(shuō)法正確是________.A.頻率越高，振蕩電路向外輻射電磁波本事越大B.高級(jí)攝影機(jī)鏡頭在陽(yáng)光下展現(xiàn)淡紫色是光偏振現(xiàn)象C.玻璃中氣泡看起來(lái)尤其明亮是光干涉現(xiàn)象D.a、b兩束光分別照射同一雙縫干涉裝置，在屏上得到干涉圖樣中，a光相鄰亮條紋間距比b光小，由此可知，在同種玻璃中b光傳輸速

度比a光大E.讓黃光、藍(lán)光分別以相同角度斜射向同一平行玻璃磚，光從對(duì)側(cè)射

出時(shí)，兩種光偏轉(zhuǎn)角都為零，但藍(lán)光側(cè)移量更大對(duì)點(diǎn)拓展練答案√65解析√√29/4465解析頻率高，電磁波能量大，發(fā)射電磁波本事越大，A正確；攝影機(jī)鏡頭展現(xiàn)淡紫色是光干涉現(xiàn)象，B錯(cuò)誤；玻璃中氣泡看來(lái)尤其明亮是光全反射現(xiàn)象產(chǎn)生，C錯(cuò)誤；由Δx＝

λ知a光波長(zhǎng)短，頻率大，玻璃對(duì)a光折射率大，由v＝

知，a光傳輸速度小，D正確；藍(lán)光折射率大，側(cè)移量大，E正確.30/446.(·新疆維吾爾自治區(qū)模擬)以下說(shuō)法中正確是________.A.光在任何介質(zhì)中傳輸速度都相同B.光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)一定會(huì)發(fā)生全反射C.太陽(yáng)光下看到肥皂泡呈彩色是光干涉現(xiàn)象D.可見(jiàn)光是電磁波一個(gè)，其中紅光波長(zhǎng)最長(zhǎng)E.激光全息攝影利用了激光高度相干性答案√65√√31/44高考題精選精練32/44題組全國(guó)卷真題精選1.(·全國(guó)卷Ⅱ·34)(1)關(guān)于電磁波，以下說(shuō)法正確是________.A.電磁波在真空中傳輸速度與電磁波頻率無(wú)關(guān)B.周期性改變電場(chǎng)和磁場(chǎng)能夠相互激發(fā)，形成電磁波C.電磁波在真空中自由傳輸時(shí)，其傳輸方向與電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度

均垂直D.利用電磁波傳遞信號(hào)能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線通信，但電磁波不能經(jīng)過(guò)電纜、

光纜傳輸E.電磁波能夠由電磁振蕩產(chǎn)生，若波源電磁振蕩停頓，空間電磁

波隨即消失答案12√解析√√33/44解析電磁波在真空中傳輸速度均為光速，與頻率無(wú)關(guān)，A正確；電磁波是改變電場(chǎng)和改變磁場(chǎng)相互激發(fā)得到，B正確；電磁波傳輸方向與電場(chǎng)方向、磁場(chǎng)方向均垂直，C正確；光是一個(gè)電磁波，光可在光導(dǎo)纖維中傳輸，D錯(cuò)誤；電磁振蕩停頓后，電磁波仍會(huì)在介質(zhì)或真空中繼續(xù)傳輸，E錯(cuò)誤.1234/44(2)一列簡(jiǎn)諧橫波在介質(zhì)中沿x軸正向傳輸，波長(zhǎng)大于10cm.O和A是介質(zhì)中平衡位置分別位于x＝0和x＝5cm處兩個(gè)質(zhì)點(diǎn).t＝0時(shí)開(kāi)始觀察，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)O位移為y＝4cm，質(zhì)點(diǎn)A處于波峰位置；t＝s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)O第一次回到平衡位置，t＝1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A第一次回到平衡位置.求：①簡(jiǎn)諧波周期、波速和波長(zhǎng)；答案解析答案4s

7.5cm/s

30cm1235/44解析設(shè)振動(dòng)周期為T.因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)A在0到1s內(nèi)由最大位移處第一次回到平衡位置，經(jīng)歷是

個(gè)周期，由此可知T＝4s ①因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)O與A距離Δx＝5cm小于半個(gè)波長(zhǎng)，且波沿x軸正向傳輸，O在t＝s時(shí)回到平衡位置，而A在t＝1s時(shí)回到平衡位置，時(shí)間相差Δt＝

s，可得波速度v＝

＝7.5cm/s ②由λ＝vT得，簡(jiǎn)諧波波長(zhǎng)λ＝30cm ③1236/44②質(zhì)點(diǎn)O位移隨時(shí)間改變關(guān)系式.答案解析1237/44解析設(shè)質(zhì)點(diǎn)O位移隨時(shí)間改變關(guān)系為將①式及題給條件代入上式得質(zhì)點(diǎn)O位移隨時(shí)間改變關(guān)系式為1238/442.(·全國(guó)卷Ⅲ·34)(1)由波源S形成簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中向左、右傳輸.波源振動(dòng)頻率為20Hz，波速為16m/s.已知介質(zhì)中P、Q兩質(zhì)點(diǎn)位于波源S兩側(cè)，且P、Q和S平衡位置在一條直線上，P、Q平衡位置到S平衡位置之間距離分別為15.8m、14.6m.P、Q開(kāi)始振動(dòng)后，以下判斷正確是________.A.P、Q兩質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向一直相同B.P、Q兩質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向一直相反C.當(dāng)S恰好經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)，P、Q兩點(diǎn)也恰好經(jīng)過(guò)平衡位置D.當(dāng)S恰好經(jīng)過(guò)平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，P在波峰E.當(dāng)S恰好經(jīng)過(guò)平衡位置向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，Q在波峰√答案解析√√1239/44P、Q兩質(zhì)點(diǎn)距離