高考物理专题精解14机械振动与机械波光学课件

高考物理专题精解14机械振动与机械波光学课件重要考点考题预测1.简谐运动的公式和图像.(Ⅱ)2.横波的图像.(Ⅱ)3.波速、波长和频率(周期)的关系.(Ⅱ)4.光的折射定律.(Ⅱ)机械振动和机械波常组合成一个题进行综合考查;振动图像波的图像、及传播规律是考查的重点,预计2016年高考题仍依以上内容为重点,以选择题的形式考查的可能性较大.光的折射定律及全反射规律在生活生产中的应用,仍是考查的重点,光的传播特性及光学实验仍有不小的出题几率.一、波的传播方向与质点振动方向的关系1.已知波的传播方向判断质点的振动方向2.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,仍应用上述方法,只不过是上述方法的逆向思维.二、光的折射和全反射问题的解题技巧1.在解决光的折射问题时,应根据题意分析光路,即画出光路图,找出入射角和折射角,然后应用公式来求解,找出临界光线往往是解题的关键.2.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临界角.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播情况.3.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.考点一光的波动性问题(含实验:用双缝干涉测光的波长)例题如图所示,在双缝干涉实验中,S1和S2为双缝,P是光屏上的一点,已知P点与S1和S2距离之差为2.1×10-6m,今分别用A,B两种单色光在空气中做双缝干涉实验,问P点是亮条纹还是暗条纹?(1)已知A光在折射率为的介质中波长为4×10-7m.〚思路探究〛(1)判断光屏上出现亮、暗条纹的依据是什么?(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10-7m,当B光从这种介质射向空气时,临界角为37°.〚思路探究〛(2)如何计算A点在空气中的波长?(3)若用A光照射时,把其中一条缝遮住,试分析光屏上能观察到的现象.〚思路探究〛(2)如何计算A点在空气中的波长?规范解答:(3)光屏上仍出现明、暗相间的条件,但中央条纹最宽最亮,两边条纹变窄变暗.答案:见解析1.双缝干涉某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到图(甲)所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如图(乙)所示.他改变的实验条件可能是

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A.减小光源到单缝的距离B.减小双缝之间的距离C.增大双缝到光屏之间的距离D.换用频率更高的单色光源E.换用波长更长的单色光源答案:BCE2.光的波动性问题下列说法正确的是

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A.水面上的油膜在太阳光照射下呈现彩色,是光的干涉现象B.可利用紫外线消毒是因为它有较强的热效应C.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距小D.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相同E.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的影响答案:AE3.双缝干涉实验用双缝干涉测光的波长.实验装置如图(甲)所示,已知单缝与双缝间的距离L1=100mm,双缝与屏的距离L2=700mm,双缝间距d=0.25mm.用测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,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻线对准亮纹的中心[如图(乙)所示],记下此时手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数.(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时,手轮上的读数如图(丙)所示,则对准第1条时读数x1=

mm、对准第4条时读数x2=

mm.

(2)写出计算波长λ的表达式λ=

(用符号表示),λ=

nm(保留三位有效数字).

解析:(1)如题图(丙)所示,对准第1条时读数x1=2mm+19.0×0.01mm=2.190mm,对准第4条时读数x2=7.868mm.

分析光的干涉现象“三注意”(1)干涉条件:频率相同、相位差恒定、振动方向在同一直线上.(2)明暗条纹形成条件:Δr=kλ,k=0,1,2,…——亮条纹;Δr=(2k-1)λ/2,k=1,2,…——暗条纹;考点二

简谐运动的规律及应用(含实验:探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度)典例一位游客在千岛湖边欲乘坐游船,当日风浪较大,游船上下浮动.可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动,振幅为20cm,周期为3.0s.当船上升到最高点时,甲板刚好与码头地面平齐.地面与甲板的高度差不超过10cm时,游客能舒服地登船.在一个周期内,游客能舒服登船的时间是

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A.0.5s B.0.75s C.1.0s D.1.5s答案:C

解决简谐运动问题必备的三个重要思考点(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环节.1.振动图像的应用质点做简谐运动,其x-t关系如图,以x轴正向为速度v的正方向,该质点的v-t关系是

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答案:B答案:ACD3.共振及共振曲线如图所示为两个单摆做受迫振动中的共振曲线,则下列说法正确的是

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A.两个单摆的固有周期之比为TⅠ∶TⅡ=2∶5B.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lⅠ∶lⅡ=25∶4C.图线Ⅱ若是在地球表面上完成的,则该摆摆长约为1mD.若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行,且摆长相等,则图线Ⅰ是月球上的单摆的共振曲线E.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vⅠ∶vⅡ=2∶5答案:BCD考点三波的传播规律及应用典例平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播,P,Q为x轴上的两个点(均位于x轴正向),P与O的距离为35cm,此距离介于一倍波长与二倍波长之间.已知波源自t=0时由平衡位置开始向上振动,周期T=1s,振幅A=5cm.当波传到P点时,波源恰好处于波峰位置;此后再经过5s,平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置.求:(1)P,Q间的距离;〚思路探究〛(1)机械波在介质传播过程中,介质中任一质点开始起振的方向如何?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,即由平衡位置向上.(2)已知λ<xOP<2λ且波传到P点时,波源恰好处于波峰位置,试画出满足条件的波形图.(3)质点在一个周期内,振动经过的路程是多少?答案:质点在一个周期内完成一次全振动,经过的路程为4A.答案:(1)133cm(2)从t=0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时,波源在振动过程中通过的路程.答案:(2)125cm

机械波问题的三连环(1)波的形成是关键①由振源开始振动方向确定各质点开始振动的方向.②由Δx=vt确定该质点开始振动的时间.③找出某时刻质点的振动时间Δt与周期T的关系,则可确定质点的位置及运动情况.(2)两种图像紧关联①看坐标分清振动图像与波的图像.②找准振动图像对应的质点,确定振动方向与周期.③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方法,确定波的传播方向.(3)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,即找到一个周期内满足条件的特例,在此基础上,如知时间关系,则加nT;如知空间关系,则加nλ.答案:ACD2.振动图像与波动图像的综合问题图(a)为一列简谐横波在t=2s时的波形图,图(b)为媒质中平衡位置在x=1.5m处的质点的振动图像,P是平衡位置为x=2m的质点.下列说法正确的是

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A.波速为0.5m/sB.波的传播方向向右～2s时间内,P运动的路程为8cm～2s时间内,P向y轴正方向运动E.当t=7s时,P恰好回到平衡位置答案:ACE3.波的多解性问题如图所示,一简谐横波在t=0时的波形是图中实线,在t1=0.2s时的波形是图中虚线,P为介质中x=4m处的质点,则

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A.该波一定沿x轴正方向传播B.该波的传播速度可能为5m/sC.从t=0开始,质点P经过0.2s沿x轴正方向运动1m2=0.4s时,质点P的位置y=4cm2=0.4s时,质点P的位置可能为y=0答案:BE考点四光的折射与全反射(含实验:测定玻璃的折射率)〚思路探究〛(1)能从上表面射出的条件是什么?答案:入射角不大于临界角.答案:借助几何关系、三角函数先确定在上表面的入射角,再由全反射规律确定反射光路.答案:见规范解答

解决光的折射和全反射题目的思路(1)确定研究的光线,该光线可能是入射光线,还有可能是反射光线或折射光线.(2)找入射点,确认界面,并画出法线.(3)明确两介质折射率的大小关系.①若光线由光疏介质进入光密介质,既有反射光线,又有折射光线.②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,一定发生全反射.(4)根据反射定律、折射定律作出光路图,结合几何关系,具体求解.1.光色散现象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,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后,在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带,光路如图所示.M,N,P,Q点的颜色分别为

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A.紫、红、红、紫 B.红、紫、红、紫C.红、紫、紫、红 D.紫、红、紫、红解析:(1)由题图可知,射到M点的光线进入玻璃球时的折射角小于射到N点的光线进入玻璃球时的折射角,所以玻璃对射到M点的光的折射率大于玻璃对射到N点的光的折射率,故M点的颜色为紫色,N点的颜色为红色;同理可得P点的颜色为红色,Q点的颜色为紫色,所以A项正确.答案:A2.光传播路径的确定方法如图所示,真空中有截面积相同的两种不同透明介质组成了一个等边三棱镜,