专题十四机械振动与机械波光学

1、二轮二轮物理物理专题十四机械振动与机械波光学专题十四机械振动与机械波光学二轮二轮物理物理展示考纲展示考纲明晰考向明晰考向方法归纳方法归纳重点点拨重点点拨锁定考点锁定考点高效突破高效突破二轮二轮物理物理展示考纲展示考纲明晰考向明晰考向重要考点重要考点考题预测考题预测1.1.简谐运动的公式和图简谐运动的公式和图像像.().()2.2.横波的图像横波的图像.().()3.3.波速、波长和频率波速、波长和频率( (周期周期) )的关系的关系.().()4.4.光的折射定律光的折射定律.().()机械振动和机械波常组合成一个题进行机械振动和机械波常组合成一个题进行综合考查综合考查; ;振动图像波的图像、

2、及传播振动图像波的图像、及传播规律是考查的重点规律是考查的重点, ,预计预计20162016年高考题年高考题仍依以上内容为重点仍依以上内容为重点, ,以选择题的形式以选择题的形式考查的可能性较大考查的可能性较大. .光的折射定律及全反射规律在生活生产光的折射定律及全反射规律在生活生产中的应用中的应用, ,仍是考查的重点仍是考查的重点, ,光的传播特光的传播特性及光学实验仍有不小的出题几率性及光学实验仍有不小的出题几率. .二轮二轮物理物理方法归纳方法归纳重点点拨重点点拨一、波的传播方向与质点振动方向的关系一、波的传播方向与质点振动方向的关系1.1.已知波的传播方向判断质点的振动方向已知波的传播

3、方向判断质点的振动方向二轮二轮物理物理二轮二轮物理物理2.2.已知质点的振动方向判断波的传播方向已知质点的振动方向判断波的传播方向当已知质点振动方向判断波的传播方向时当已知质点振动方向判断波的传播方向时, ,仍应用上述方法仍应用上述方法, ,只不过是上只不过是上述方法的逆向思维述方法的逆向思维. .二、光的折射和全反射问题的解题技巧二、光的折射和全反射问题的解题技巧1.1.在解决光的折射问题时在解决光的折射问题时, ,应根据题意分析光路应根据题意分析光路, ,即画出光路图即画出光路图, ,找出入射找出入射角和折射角角和折射角, ,然后应用公式来求解然后应用公式来求解, ,找出临界光线往往是解题

4、的关键找出临界光线往往是解题的关键. .2.2.发生全反射时发生全反射时, ,光必须是由光密介质进入光疏介质且入射角等于或大于光必须是由光密介质进入光疏介质且入射角等于或大于临界角临界角. .若不符合全反射的条件若不符合全反射的条件, ,则要由折射定律和反射定律确定光的传则要由折射定律和反射定律确定光的传播情况播情况. .3.3.在处理光的折射和全反射类型的题目时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、折射定律是关键利用几何关系、折射定律是关键. .二轮二轮物理物理锁定考点锁

5、定考点高效突破高效突破考点一考点一光的波动性问题光的波动性问题( (含实验含实验: :用双缝干涉测光的波长用双缝干涉测光的波长) )备选例题备选例题如图所示如图所示, ,在双缝干涉实验中在双缝干涉实验中,S,S1 1和和S S2 2为双缝为双缝,P,P是光屏上的一点是光屏上的一点, ,已知已知P P点与点与S S1 1和和S S2 2距离之差为距离之差为2.12.11010-6-6 m, m,今分别用今分别用A,BA,B两种单色光在空气两种单色光在空气中做双缝干涉实验中做双缝干涉实验, ,问问P P点是亮条纹还是暗条纹点是亮条纹还是暗条纹? ?(1)(1)已知已知A A光在折射率为光在折射率为

6、n=1.5n=1.5的介质中波的介质中波长为长为4 41010-7-7 m. m.二轮二轮物理物理思路探究思路探究 (1)(1)判断光屏上出现亮、暗条纹的依据是什么判断光屏上出现亮、暗条纹的依据是什么? ?二轮二轮物理物理(2)(2)已知已知B B光在某种介质中波长为光在某种介质中波长为3.153.151010-7-7 m, m,当当B B光从这种介质射向空气光从这种介质射向空气时时, ,临界角为临界角为3737. .思路探究思路探究(2)(2)如何计算如何计算A A点在空气中的波长点在空气中的波长? ?二轮二轮物理物理二轮二轮物理物理(3)(3)若用若用A A光照射时光照射时, ,把其中一条

7、缝遮住把其中一条缝遮住, ,试分析光屏上能观察到的现象试分析光屏上能观察到的现象. .思路探究思路探究 (2)(2)如何计算如何计算A A点在空气中的波长点在空气中的波长? ?规范解答规范解答: :(3)(3)光屏上仍出现明、暗相间的条件光屏上仍出现明、暗相间的条件, ,但中央条纹最宽最亮但中央条纹最宽最亮, ,两两边条纹变窄变暗边条纹变窄变暗. .答案答案: :见解析见解析二轮二轮物理物理通关演练通关演练1.1.双缝干涉双缝干涉(2014(2014江苏卷改编江苏卷改编) )某同学用单色光进行双缝干涉实验某同学用单色光进行双缝干涉实验, ,在屏上观察到图在屏上观察到图( (甲甲) )所示的条纹

8、所示的条纹, ,仅改变一个实验条件后仅改变一个实验条件后, ,观察到的条纹如图观察到的条纹如图( (乙乙) )所示所示. .他改变的实验条件可能是他改变的实验条件可能是.A.A.减小光源到单缝的距离减小光源到单缝的距离B.B.减小双缝之间的距离减小双缝之间的距离C.C.增大双缝到光屏之间的距离增大双缝到光屏之间的距离D.D.换用频率更高的单色光源换用频率更高的单色光源E.E.换用波长更长的单色光源换用波长更长的单色光源二轮二轮物理物理答案答案: :BCEBCE二轮二轮物理物理2.2.光的波动性问题光的波动性问题(2015(2015绵阳三诊改编绵阳三诊改编) )下列说法正确的是下列说法正确的是.

9、A.A.水面上的油膜在太阳光照射下呈现彩色水面上的油膜在太阳光照射下呈现彩色, ,是光的干涉现象是光的干涉现象B.B.可利用紫外线消毒是因为它有较强的热效应可利用紫外线消毒是因为它有较强的热效应C.C.红光和黄光分别通过同一双缝干涉装置红光和黄光分别通过同一双缝干涉装置, ,红光形成的相邻亮条纹间红光形成的相邻亮条纹间距小距小D.D.观察者相对于频率一定的声源运动时观察者相对于频率一定的声源运动时, ,接收到声波的频率与波源频率接收到声波的频率与波源频率相同相同E.E.拍摄玻璃橱窗内的物品时拍摄玻璃橱窗内的物品时, ,在照相机镜头前加偏振片以减弱反射光在照相机镜头前加偏振片以减弱反射光的影响的

10、影响二轮二轮物理物理答案答案: :AEAE二轮二轮物理物理3.3.双缝干涉实验双缝干涉实验用双缝干涉测光的波长用双缝干涉测光的波长. .实验装置如图实验装置如图( (甲甲) )所示所示, ,已知单缝与双缝间的已知单缝与双缝间的距离距离L L1 1=100 mm,=100 mm,双缝与屏的距离双缝与屏的距离L L2 2=700 mm,=700 mm,双缝间距双缝间距d=0.25 mm.d=0.25 mm.用测用测量头来测量亮纹中心的距离量头来测量亮纹中心的距离. .测量头由分划板、目镜、手轮等构成测量头由分划板、目镜、手轮等构成, ,转转动手轮动手轮, ,使分划板左右移动使分划板左右移动, ,让

11、分划板的中心刻线对准亮纹的中心让分划板的中心刻线对准亮纹的中心 如图如图( (乙乙) )所示所示,记下此时手轮上的读数记下此时手轮上的读数, ,转动测量头转动测量头, ,使分划板中心刻线对使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心准另一条亮纹的中心, ,记下此时手轮上的读数记下此时手轮上的读数. .二轮二轮物理物理二轮二轮物理物理(1)(1)分划板的中心刻线分别对准第分划板的中心刻线分别对准第1 1条和第条和第4 4条亮纹的中心时条亮纹的中心时, ,手轮上的读数如手轮上的读数如图图( (丙丙) )所示所示, ,则对准第则对准第1 1条时读数条时读数x x1 1= =mmmm、对准第、对准第4 4条时

12、读数条时读数x x2 2= =mm.mm.(2)(2)写出计算波长写出计算波长的表达式的表达式=( (用符号表示用符号表示),=),=nm(nm(保保留三位有效数字留三位有效数字).).解析解析: :(1)(1)如题图如题图( (丙丙) )所示所示, ,对准第对准第1 1条时读数条时读数x x1 1=2 mm+19.0=2 mm+19.00.01 mm=2.190 mm,0.01 mm=2.190 mm,对准第对准第4 4条时读数条时读数x x2 2=7.868 mm.=7.868 mm.二轮二轮物理物理方法总结方法总结 分析光的干涉现象分析光的干涉现象“三注意三注意”(1)(1)干涉条件干涉

13、条件: :频率相同、相位差恒定、振动方向在同一直线上频率相同、相位差恒定、振动方向在同一直线上. .(2)(2)明暗条纹形成条件明暗条纹形成条件: :r=k,kr=k,k=0,1,2,=0,1,2,亮条纹亮条纹; ;rr=(2k-1)/2,k=1,2,=(2k-1)/2,k=1,2,暗条纹暗条纹; ;二轮二轮物理物理考点二考点二 简谐运动的规律及应用简谐运动的规律及应用( (含实验含实验: :探究单摆的运动、用单摆测探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度定重力加速度) )典例典例 (2014(2014浙江理综浙江理综) )一位游客在千岛湖边欲乘坐游船一位游客在千岛湖边欲乘坐游船, ,当日风浪较大

14、当日风浪较大, ,游船上下浮动游船上下浮动. .可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动, ,振幅为振幅为20 cm,20 cm,周期为周期为3.0 s.3.0 s.当船上升到最高点时当船上升到最高点时, ,甲板刚好与码头地面平齐甲板刚好与码头地面平齐. .地面与地面与甲板的高度差不超过甲板的高度差不超过10 cm10 cm时时, ,游客能舒服地登船游客能舒服地登船. .在一个周期内在一个周期内, ,游客游客能舒服登船的时间是能舒服登船的时间是.A.0.5 s A.0.5 s B.0.75 sB.0.75 sC.1.0 s C.1.0 s D.1.5 sD.1.

15、5 s二轮二轮物理物理审题突破审题突破二轮二轮物理物理答案答案: :C C二轮二轮物理物理以例说法以例说法 解决简谐运动问题必备的三个重要思考点解决简谐运动问题必备的三个重要思考点(1)(1)振动图像的直观与公式的准确是解决振动问题时必须明确的两个振动图像的直观与公式的准确是解决振动问题时必须明确的两个环节环节. .二轮二轮物理物理题组训练题组训练1.1.振动图像的应用振动图像的应用(2014(2014上海卷上海卷) )质点做简谐运动质点做简谐运动, ,其其x-tx-t关系如图关系如图, ,以以x x轴正向为速度轴正向为速度v v的正方的正方向向, ,该质点的该质点的v-tv-t关系是关系是.

16、答案答案: :B B二轮二轮物理物理二轮二轮物理物理二轮二轮物理物理答案答案: :ACDACD二轮二轮物理物理3.3.共振及共振曲线共振及共振曲线(2015(2015内蒙古赤峰市高三第三次统考内蒙古赤峰市高三第三次统考) )如图所示为两个单摆做受迫振动中如图所示为两个单摆做受迫振动中的共振曲线的共振曲线, ,则下列说法正确的是则下列说法正确的是.A.A.两个单摆的固有周期之比为两个单摆的固有周期之比为T TTT=25=25B.B.若两个受迫振动是在地球上同一地点进行若两个受迫振动是在地球上同一地点进行, ,则两个摆长之比为则两个摆长之比为l lll=254=254C.C.图线图线若是在地球表面

17、上完成的若是在地球表面上完成的, ,则该摆摆长约为则该摆摆长约为1 m1 mD.D.若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行, ,且摆长相等且摆长相等, ,则图线则图线是是月球上的单摆的共振曲线月球上的单摆的共振曲线E.E.两个单摆在地球上同一地点同时摆动两个单摆在地球上同一地点同时摆动, ,摆动激发的声波波速之比为摆动激发的声波波速之比为v vvv=25=25二轮二轮物理物理答案答案: :BCDBCD二轮二轮物理物理考点三考点三波的传播规律及应用波的传播规律及应用典例典例 (2015(2015全国新课标理综全国新课标理综)平衡位置位于原点平衡位置位于原点O

18、 O的波源发出的简谐横波的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平在均匀介质中沿水平x x轴传播轴传播,P,Q,P,Q为为x x轴上的两个点轴上的两个点( (均位于均位于x x轴正向轴正向),P),P与与O O的距离为的距离为35 cm,35 cm,此距离介于一倍波长与二倍波长之间此距离介于一倍波长与二倍波长之间. .已知波源自已知波源自t=0t=0时由时由平衡位置开始向上振动平衡位置开始向上振动, ,周期周期T=1 s,T=1 s,振幅振幅A=5 cm.A=5 cm.当波传到当波传到P P点时点时, ,波源恰好波源恰好处于波峰位置处于波峰位置; ;此后再经过此后再经过5 s,5 s,平衡位置在平

19、衡位置在Q Q处的质点第一次处于波峰位处的质点第一次处于波峰位置置. .求求: :(1)P,Q(1)P,Q间的距离间的距离; ;二轮二轮物理物理思路探究思路探究(1)(1)机械波在介质传播过程中机械波在介质传播过程中, ,介质中任一质点开始起振的介质中任一质点开始起振的方向如何方向如何? ?答案答案: :介质中任一质点开始起振的方向均与振源开始起振的方向相同介质中任一质点开始起振的方向均与振源开始起振的方向相同, ,即即由平衡位置向上由平衡位置向上. .(2)(2)已知已知xxOPOP22且波传到且波传到P P点时点时, ,波源恰好处于波峰位置波源恰好处于波峰位置, ,试画出满足条试画出满足条

20、件的波形图件的波形图. .(3)(3)质点在一个周期内质点在一个周期内, ,振动经过的路程是多少振动经过的路程是多少? ?答案答案: :质点在一个周期内完成一次全振动质点在一个周期内完成一次全振动, ,经过的路程为经过的路程为4A.4A.二轮二轮物理物理二轮二轮物理物理答案答案: : (1)133 cm (1)133 cm 二轮二轮物理物理(2)(2)从从t=0t=0开始到平衡位置在开始到平衡位置在Q Q处的质点第一次处于波峰位置时处的质点第一次处于波峰位置时, ,波源在振动波源在振动过程中通过的路程过程中通过的路程. .二轮二轮物理物理答案答案: :(2)125 cm(2)125 cm二轮二

21、轮物理物理以例说法以例说法 机械波问题的三连环机械波问题的三连环(1)(1)波的形成是关键波的形成是关键由振源开始振动方向确定各质点开始振动的方向由振源开始振动方向确定各质点开始振动的方向. .由由x=vtx=vt确定该质点开始振动的时间确定该质点开始振动的时间. .找出某时刻质点的振动时间找出某时刻质点的振动时间tt与周期与周期T T的关系的关系, ,则可确定质点的位置则可确定质点的位置及运动情况及运动情况. .(2)(2)两种图像紧关联两种图像紧关联看坐标分清振动图像与波的图像看坐标分清振动图像与波的图像. .找准振动图像对应的质点找准振动图像对应的质点, ,确定振动方向与周期确定振动方向

22、与周期. .找准波的图像对应的时刻找准波的图像对应的时刻, ,利用波的传播方向与质点振动方向的判断利用波的传播方向与质点振动方向的判断方法方法, ,确定波的传播方向确定波的传播方向. .(3)(3)分析求解、思多变分析求解、思多变波的传播往往采用从特殊到一般的思维方法波的传播往往采用从特殊到一般的思维方法, ,即找到一个周期内满足条即找到一个周期内满足条件的特例件的特例, ,在此基础上在此基础上, ,如知时间关系如知时间关系, ,则加则加nTnT; ;如知空间关系如知空间关系, ,则加则加nn. .二轮二轮物理物理题组训练题组训练二轮二轮物理物理答案答案: :ACDACD二轮二轮物理物理2.2

23、.振动图像与波动图像的综合问题振动图像与波动图像的综合问题(2014(2014全国新课标理综全国新课标理综)图图(a)(a)为一列简谐横波在为一列简谐横波在t=2 st=2 s时的波形图时的波形图, ,图图(b)(b)为媒质中平衡位置在为媒质中平衡位置在x=1.5 mx=1.5 m处的质点的振动图像处的质点的振动图像,P,P是平衡位置为是平衡位置为x=2 mx=2 m的质点的质点. .下列说法正确的是下列说法正确的是.A.A.波速为波速为0.5 m/s0.5 m/sB.B.波的传播方向向右波的传播方向向右C.0C.02 s2 s时间内时间内,P,P运动的路程为运动的路程为8 cm8 cmD.0

24、D.02 s2 s时间内时间内,P,P向向y y轴正方向运动轴正方向运动E.E.当当t=7 st=7 s时时,P,P恰好回到平衡位置恰好回到平衡位置二轮二轮物理物理答案答案: :ACEACE二轮二轮物理物理3.3.波的多解性问题波的多解性问题(2015(2015绵阳三诊改编绵阳三诊改编) )如图所示如图所示, ,一简谐横波在一简谐横波在t=0t=0时的波形是图中实线时的波形是图中实线, ,在在t t1 1=0.2 s=0.2 s时的波形是图中虚线时的波形是图中虚线,P,P为介质中为介质中x=4 mx=4 m处的质点处的质点, ,则则. .A.A.该波一定沿该波一定沿x x轴正方向传播轴正方向传

25、播B.B.该波的传播速度可能为该波的传播速度可能为5 m/s5 m/sC.C.从从t=0t=0开始开始, ,质点质点P P经过经过0.2 s0.2 s沿沿x x轴正方向运动轴正方向运动1 m1 mD.tD.t2 2=0.4 s=0.4 s时时, ,质点质点P P的位置的位置y=4 cmy=4 cmE.tE.t2 2=0.4 s=0.4 s时时, ,质点质点P P的位置可能为的位置可能为y=0y=0二轮二轮物理物理答案答案: :BEBE二轮二轮物理物理考点四考点四光的折射与全反射光的折射与全反射( (含实验含实验: :测定玻璃的折射率测定玻璃的折射率) )思路探究思路探究 (1)(1)能从上表面

26、射出的条件是什么能从上表面射出的条件是什么? ?答案答案: :入射角不大于临界角入射角不大于临界角. .二轮二轮物理物理二轮二轮物理物理答案答案: :借助几何关系、三角函数先确定在上表面的入射角借助几何关系、三角函数先确定在上表面的入射角, ,再由全反射规律再由全反射规律确定反射光路确定反射光路. .二轮二轮物理物理答案答案: :见规范解答见规范解答二轮二轮物理物理以例说法以例说法 解决光的折射和全反射题目的思路解决光的折射和全反射题目的思路(1)(1)确定研究的光线确定研究的光线, ,该光线可能是入射光线该光线可能是入射光线, ,还有可能是反射光线或折还有可能是反射光线或折射光线射光线. .

27、(2)(2)找入射点找入射点, ,确认界面确认界面, ,并画出法线并画出法线. .(3)(3)明确两介质折射率的大小关系明确两介质折射率的大小关系. .若光线由光疏介质进入光密介质若光线由光疏介质进入光密介质, ,既有反射光线既有反射光线, ,又有折射光线又有折射光线. .若光线从光密介质射向光疏介质若光线从光密介质射向光疏介质, ,如果入射角大于或等于临界角如果入射角大于或等于临界角, ,一定一定发生全反射发生全反射. .(4)(4)根据反射定律、折射定律作出光路图根据反射定律、折射定律作出光路图, ,结合几何关系结合几何关系, ,具体求解具体求解. .二轮二轮物理物理题组训练题组训练1.1.光的色散现象光的色散现象(2015(2015重庆理综重庆理综) )虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的射形成的, ,可用白光照射玻璃球来说明可用白光照射玻璃球来说明. .两束平行白光照射到透明玻璃球两束平行白光照射到透明玻璃球后后, ,在水平的白色桌面上会形成在水平的白色桌面上会形成MNMN和和PQPQ两条彩色光带两条彩色光带, ,光路如图所示光路如图所示. .M,N,P,QM,N,P,Q点的