2021版江蘇專用高考物理二輪復習講義 第二部分 倒計時第2天 選修3-4 機械振動和機械波 光

倒計時第 2 天.選修 34機械振動和機械波光電磁波A主干回憶B精要檢索一、機械振動和機械波1簡諧運動的公式和圖象(1)描述振動的物理量下載后可自行編輯修改，頁腳下載后可刪除。f æ ö T 0 .振幅：振動物體離開平衡位置的最大距離，用 A 表示周期：做簡諧運動的物體完成一次全振動所需要的時間，用 T 表示 頻率：單位時間內(nèi)完成全振動的次數(shù)，用 f 表示1周期和頻率都是描述振動快慢的物理量，其關系為 T (2)簡諧運動：物體所受的力跟偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總指向 平 衡 位 置 的 振 動 動 力 學 特 征 ： F kx 簡 諧 運 動 的 表 達 式 為 x 2Asinç t ÷è ø(3)簡諧運動的圖象簡諧運動的圖象是正弦或余弦函數(shù)曲線圖象的應用：可直接讀取振幅 、周期、各時刻的位移判定各時刻回復 力、加速度及速度的方向判定某段時間內(nèi)位移、回復力、加速度、速度、 動能、勢能的變化情況2單擺、單擺的周期公式在偏角很小(5°)的情況下，單擺做簡諧運動(1)單擺的周期公式 T2lg公式中 l 為單擺的等效擺長，是指懸點到擺球球心的距離(2)由周期公式可知，單擺的振動周期與擺球質(zhì)量 m 和振幅 A 無關，只與擺長 l 和當?shù)氐闹亓铀俣扔嘘P(3)單擺的回復力是重力沿圓弧切線方向的分力3受迫振動和共振(1)物體在外界驅(qū)動力 ( 能夠使物體發(fā)生振動的周期性外力 )作用下的振動叫做 受迫振動(2)物體做受迫振動時，振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率，跟物體的固有 頻率無關(3)驅(qū)動力的頻率接近物體的固有頻率時，受迫振動的振幅最大的現(xiàn)象叫做共 振4機械波(1)機械波的分類：橫波和縱波下載后可自行編輯修改，頁腳下載后可刪除。T .橫波是質(zhì)點振動方向與波的傳播方向垂直，縱波是質(zhì)點振動方向與波的傳播 方向在同一直線上(2)機械波的特點對理想的簡諧波，各質(zhì)點振幅一樣各質(zhì)點的振動周期都與波源的振動周期一樣離波源越遠的質(zhì)點，振動越滯后各質(zhì)點只在各自的平衡位置附近振動，并不沿波的傳播方向遷移 機械波向前傳播的是運動形式，也是傳播能量和傳遞信息的方式5波速、波長和頻率(周期)的關系波速與波長、周期(頻率)的關系：v f(1)周期和頻率只與波源有關，波在傳播過程中周期和頻率不變(2)波速只與介質(zhì)有關，在同一種均勻介質(zhì)中，波速是一個定值，與波源無關 (3)波長既與波源有關又與介質(zhì)有關6波的干預和衍射現(xiàn)象(1)產(chǎn)生干預的條件：兩列波的頻率相等現(xiàn)象：兩列波相遇時，某些區(qū)域總是振動加強，某些區(qū)域總是振動減弱，且 振動加強區(qū)和振動減弱區(qū)相互間隔(2)產(chǎn)生明顯衍射的條件：孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不大，或者比 波長更小時，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象7多普勒效應：波源的頻率是不改變的，只是由于波源和觀察者之間有相對運 動，觀察者感到頻率發(fā)生了變化靠近(或遠離)波源，頻率增大(或減小) 二、電磁波1變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場，電磁涉及其傳播(1)麥克斯韋電磁場理論：變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場(2)電磁波：變化的磁場和變化的電場交替產(chǎn)生，形成電磁場，電磁場由近及 遠地向外傳播形成電磁波電磁波是橫波，電磁波在真空中的速度為 c3×108m/s2電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射和接收(1)電磁波的產(chǎn)生：振蕩電路的特點采用開放電路、頻率足夠高下載后可自行編輯修改，頁腳下載后可刪除。1 sin v 1 2 n d .(2)發(fā)射電磁信號需經(jīng)過調(diào)制過程，調(diào)制分調(diào)幅、調(diào)頻兩種(3)調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程解調(diào)：使聲音或圖象信號從高頻電流中復原出來的過程3電磁波譜電磁波按波長由長到短的排列順序為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、 X 射線、 射線三、光1光的折射定律(1)折射定律：折射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光 線分居在法線兩側(cè)，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比(2)在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的2折射率sin c折射率：n ，其中 為光在真空(空氣)中的入射角， 為光在介質(zhì)2中的折射角，c 為光在真空中的傳播速度，v 為光在介質(zhì)中的傳播速度 3全反射、光導纖維(1)全反射條件：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)入射角大于等于臨界角(2)現(xiàn)象：折射光完全消失，只剩下反射光1(3)臨界角：sin C ，C 為折射角等于 90°時的入射角(4)應用光導纖維它由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套的折射率大，光傳播時在內(nèi) 芯與外套的界面上發(fā)生全反射4光的干預、衍射和偏振現(xiàn)象(1)干預現(xiàn)象：兩列相干光波相疊加，某些區(qū)域的光被加強，某些區(qū)域的光被 減弱，且加強區(qū)與減弱區(qū)互相間隔的現(xiàn)象叫光的干預現(xiàn)象干預條件：兩光源發(fā)出的光頻率一樣，相位差恒定l雙縫干預：條紋間距：x 亮、暗條紋產(chǎn)生的條件：某點到雙縫的距離之差下載后可自行編輯修改，頁腳下載后可刪除。2 î .ìn(n0，1，2，) 亮條紋ïxí ï(2n1)(n0，1，2，) 暗條紋(2)薄膜干預形成：由薄膜前后外表反射的光疊加而成(薄膜一般指肥皂膜或空氣膜等) 條紋：彼此平行的明暗相間的條紋假設白光入射，得到平行的彩色條紋 應用：增透膜(其厚度應為光在薄膜中波長的四分之一)用于檢查工件外表的 平整度(3)光的衍射光在傳播過程中遇到障礙物時，偏離原來的直線傳播路徑，繞到障礙物后面 繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫光的衍射(4)光的偏振在與光波傳播方向垂直的平面內(nèi)，光振動沿各個方向均勻分布的光叫自然光， 光振動只沿著某個特定方向的光叫偏振光C考前熱身1(2021· 揚州模擬)(1)(多項選擇)以下說法中正確的選項是_A照相機、攝影機鏡頭外表涂有增透膜，利用了光的干預原理B在光的雙縫干預實驗中，假設僅將入射光由綠光變?yōu)榧t光，那么條紋間距 變窄C太陽光是偏振光D相對論認為空間和時間與物體的運動狀態(tài)有關(2)某同學用插針法測半圓形玻璃磚的折射率，局部實驗步驟如下：圖 1A將玻璃磚放置在固定于水平木板的白紙上，用鉛筆記錄玻璃磚直徑的兩 個端點 EF；B先取走玻璃磚，連接 EF，作 EF 的中垂線 MN 交于 EF 于 O 點，取直線下載后可自行編輯修改，頁腳下載后可刪除。1 21 23 3 3 3 1 2 .OQ，在 OQ 上豎直地插上大頭針 P 、P ；C再將玻璃磚放回原位置，在圖中 EF 的下方透過玻璃磚觀察 P 、P ； D為確定出射光線 OR，至少還須插 1 枚大頭針 P ，在插入第三個大頭針 P 時，要使它_如圖 1 是某次實驗時在白紙上留下的痕跡，根據(jù)該圖可算得玻璃的折射率 n _(計算結(jié)果保存兩位有效數(shù)字)(3)如圖 2 所示是一列沿 x 軸正方向傳播的簡諧橫波在 t0 時刻的波形圖， 波的傳播速度 v2 m/s圖 2寫出 x05 m 處的質(zhì)點做簡諧運動的表達式； 求出 x05 m 處的質(zhì)點在 055 s 內(nèi)通過的路程 【解析】 (1)照相機、攝影機鏡頭外表涂有增透膜，是利用了光的干預原理，A 正確；在光的雙縫干預實驗中，由 xLd 可知，僅入射光由綠光換為紅光 ，那么條紋間距變寬，B 錯誤；太陽光是自然光，C 錯誤；相對論認為空間和時間與物 體的運動速度有關，D 正確(2)確定第三個大頭針 P 的位置的方法是：使 P 擋住 P 、P 的像在 OQ 和OR 上截取一樣的長度 OG 和 OH，過 G 和 H 作法線 MN 的垂線，垂足分別為I 和 J，用 mm 刻度尺測量出 GI 和 HJ，那么玻璃的折射率 nHJGI17(3)由波形圖可知，A 5 cm 20 m那么波的周期 T 10 svx05 m 處的質(zhì)點 t0 時的位移為 A5 cm下載后可自行編輯修改，頁腳下載后可刪除。T 1 2.故 x05 m 處質(zhì)點做簡諧運動的表達式2y5cos t cm5cos 2t cmt55 s55T，故 x05 m 處質(zhì)點振動的路程為 4A×5522A110 cm【答案】(1)AD(2)擋住 P 、P 的像 (3)y5cos 2t cm17(1519 都算對) 110 cm2(2021· 無錫模擬)(1)(多項選擇)以下關于圖 3 所示的圖象描述和判斷中正確的 選項是_【導學號：17214240】圖 3A圖甲是多普勒效應的圖象，B 處的觀察者接收到波的頻率大于波源發(fā)出的 頻率B圖甲是多普勒效應的圖象，A 處的觀察者接收到波的頻率大于波源發(fā)出的 頻率C圖乙是受迫振動的振幅隨驅(qū)動力頻率變化的圖象，物體做受迫振動時頻率 始終等于固有頻率D 圖乙是受迫振動的振幅隨驅(qū)動力頻率變化的圖象，當驅(qū)動力的頻率等于 固有頻率時振幅最大(2)如圖 4 甲所示，A、B 兩人乘坐兩艘飛船分別以 06c 和 08c 的速度相向 運動，分別向?qū)Ψ桨l(fā)射一列相干光波，設真空中光速為 c，B 觀察到 A 發(fā)出光 波的速度為 _，地面上的觀察者看到兩列光波相遇如圖乙所 示，實線表示光波的波峰，那么 MN 連線的中點 F 的振動_(選填“加 強、“減弱或“不振動)；下載后可自行編輯修改，頁腳下載后可刪除。sin .圖 4(3)光導纖維現(xiàn)已在通訊、醫(yī)療技術中大量使用，如圖 5 所示，一束光不管以 多大的入射角射到光纖的 ab 面上，經(jīng)光纖傳導后都能從光纖的 cd 面射出， 實現(xiàn)信息的傳遞，求光纖的折射率應滿足的條件【解析】圖 5(1)波在同一種均勻介質(zhì)中是勻速傳播的 ，由圖甲可知，波源在靠近 B 處，遠離 A 處，所以 B 處的觀察者接收到波的頻率大于波源發(fā)出的頻率，A 處的觀察者接收到波的頻率小于波源發(fā)出的頻率，應選項 A 正確 ，選項 B 錯誤根據(jù)共振的條件知選項 D 正確、C 錯誤(2)根據(jù)相對論光速不變原理可知 ，B 觀察到 A 發(fā)出光波的速度為 c，由于光速不變，因此兩列光的波峰到達 F 點時通過的距離相等，因此所用時間相等， 即兩波峰同時到達 F 點，那么中點 F 的振動為加強(3)由題意“光束不管以多大的入射角射到光纖的 ab 面上，經(jīng)光纖傳導后都能從光纖的 cd 面射出可知，光束進入纖維后在 ad、bc 面上將發(fā)生全反射，作出光路示意圖如以下圖所示，由折射定律有：nsin i，顯然入射角 i 越大，折射角 越大，光束到達 ad 面上時的入射角 越小，要使能發(fā)生全反射 ，需滿足：C(其中 C 為臨界角)，即有 sin 1n不妨設光束以最大入射角 i90°入射至 ab 面，此時有：n1sin 下載后可自行編輯修改，頁腳下載后可刪除。.由圖中幾何關系有：90° 解得：n 2【答案】(1)AD (2)c加強(3)n 2下載后可自行編輯修改，頁腳下載后可刪除。