【走向高考】高考物理总复习 选修34章末课件.ppt

一 简谐运动的对称性简谐运动的对称性是指做简谐运动的物体 在关于平衡位置对称的两点 速度 加速度 回复力具有等大反向的关系 不要错误地认为弹力的大小具有对称性 动能的大小具有对称性 不要错误地认为弹性势能具有对称性 这是因为对于竖直方向的弹簧振子 回复力是弹力与重力的合力 系统的振动能量除动能 弹性势能外 还有重力势能 利用简谐运动的对称性 可快捷地处理用牛顿运动定律很难处理的问题 例1 一个质点在平衡位置o点的附近做简谐运动 它离开o点运动后经3s第一次经过m点 再经过2s第二次经过m点 则质点再经过 s第三次经过m点 若该质点由o点出发 在20s内经过的路程是20cm 则质点做振动的振幅为 cm 解析 作出该质点做振动的图象如图甲所示 从图乙振动模拟图可看出 m点的位置可能是两个 即如图甲所示的m1或m2 总结评述 在求解过程中 往往容易漏掉了后一解 这是思考问题不严密 可见用振动图象进行分析 不会出现漏解情况 而且使问题变得直观 简洁 二 波的图象及其多解性波形在空间分布的周期性及振动在时间上的周期性是波动问题有多解的两大因素 另外波的传播方向未定 也会带来波动问题的多解 1 传播方向的双向性带来的多解在二维空间坐标系中 波的传播方向只有两种可能 沿x轴的正方向或负方向 在波的传播方向未定的情况下必须要考虑这一点 2 图形的多样性带来的多解在波的传播中 质点的振动情况 波的传播方向及波形三者紧密相关 若质点在一定的限制条件 时间 空间 振动状态 下振动 则质点间的波形可能不是唯一的 因此相应的波的参变量可能不是唯一的 3 波传播时间的周期性带来的多解波在传播过程中 经过整数倍周期时 其波形图线相同 4 解决波动中多解问题的一般思路 1 首先分析出造成多解的原因 2 抓住质点周期性运动及其与波的传播之间的联系 并要灵活地用周期个数来表示波的传播时间 用波长个数来表示波的传播距离 3 然后由 vt进行计算 若有限定条件 再进行讨论 例2 2010 无锡模拟 一列横波上有相距4m的a b两点 波的传播方向是由a向b 波长大于2m 如图所示的是a b两质点的振动图象 求这列波可能的波速 三 振动图象和波的图象的综合1 振动图象与波动图象的互换 1 由振动图象定出振幅 周期及某时刻该质点的振动方向 结合波的传播方向从而可定出某时刻介质中各个质点在该时刻的位置 便可作出该时刻的波动图象 2 由波动图象定振动图象 从波动图象定出振幅 该时刻某质点的位置及振动方向 再结合波的传播方向定出各个时刻该质点的位置 便可求出该质点的振动图象 2 解决两种图象结合的问题的基本思路 1 首先识别哪一个是波动图象 哪一个是振动图象 两者间的联系纽带是周期与振幅 2 再从振动图象中找出某一质点在波动图象中的那一时刻的振动方向 然后再确定波的传播方向及其他问题 例3 2010 安徽合肥一模 一列沿x轴正向传播的横波在t 0时刻的波形图如图甲所示 a b c d为介质中四个质点的平衡位置 则图乙是下面哪个质点的振动图象 a 平衡位置在a处的质点b 平衡位置在b处的质点c 平衡位置在c处的质点d 平衡位置在d处的质点 解析 由波的传播方向和介质中各点的振动方向之间的关系可知 在t 0时刻 只有质点c位于平衡位置且向下 y方向 振动 故选项c正确 答案 c 四 电磁振荡的周期和频率1 振荡过程中电荷量 电流 电场能和磁场能的变化在lc回路产生振荡电流的过程中 磁场能和电场能之间不断地相互转化着 电容器放电时 电容器电荷量减小 电流增大 电场能转化为磁场能 放电完毕的瞬间 电荷量为零 电流最大 电场能为零 磁场能转化为电场能 充电完毕的瞬间 电流为零 电荷量达到最大 此时磁场能为零 电场能最大 例4 在如图甲所示的lc振荡电路中 通过p点的电流变化规律如图乙所示 且把通过p点向右的电流规定为图乙坐标轴i的正方向 则 a 0 5s至1s内 电容器在充电b 0 5s至1s内 电容器的上极板带正电c 1s至1 5s内 q点比p点电势高d 1s至1 5s内 磁场能正在转化为电场能 解析 在0 5s至1s内 由图象可以看出 电流方向为正方向 即在lc振荡电路中p点的电流方向向右 由于电流正在减小 故电容器上的电量正在增加 电容器在充电 且下极板带正电 由于p点与电容器上极板等电势 q点与电容器下极板等电势 故为了比较p q两点电势的高低 只要比较电容器上 下极板电势的高低即可 在1s至1 5s内 电流为负方向 在lc回路中p点的电流方向向左 由于电流增大 故电容器正在放电 电容器的电荷量在减少 下极板带正电 故q点电势比p点电势高 且在此时间内电场能正在向磁场能转化 答案 ac 五 电磁场理论的理解与应用变化的磁场在周围空间激发的电场是涡旋电场 涡旋电场与静电场一样对电荷有力的作用 但涡旋电场又与静电场不同 它不是静电荷产生的 它的电场线是闭合的 在涡旋电场中移动电荷时 电场力做的功与路径有关 因此不能引用 电势 电势能 等概念 变化的磁场产生电场是电磁感应现象的本质 例5 电子感应加速器是利用变化磁场产生的电场来加速电子的 如图所示 在圆形磁铁的两极之间有一环形真空室 用交变电流作电源充磁的电磁铁在两极间产生交变磁场 从而在环形室内产生很强的电场 使电子加速 被加速的电子同时在洛伦兹力的作用下沿圆形轨道运动 设法把高能电子引入靶室 能使其进一步加速 在一个半径为r的电子感应加速器中 电子在被加速的4 2 10 3s时间内获得的能量为120mev 这期间电子轨道内的高频交变磁场是线性变化的 磁通量从零增到1 8wb 求 1 电子在环形真空室中共绕行了多少周 2 有人说 根据麦克斯韦电磁场理论及法拉第电磁感应定律 电子感应加速器要完成电子的加速过程 电子轨道内的高频交变磁场也可以是线性减弱的 效果将完全一样 你同意吗 请简述理由 2 不同意 尽管交变磁场线性减小也可以产生等大的电动势使电子加速 但减小的磁场不能提供越来越大的洛伦兹力以维持做加速运动的电子绕行时所需的向心力 答案 1 2 8 105 2 见解析 答案 1 400nm 2 45 七 全反射和临界角1 全反射 1 现象 光经过两种不同介质的界面时全部反射 不发生折射的现象 2 条件 光从光密介质射入光疏介质 入射角大于等于临界角 例7 如图所示 一束截面为圆形 半径为r 的