高三物理复习课件机械振动与机械波高三物理课件

高频考点新题演练专题七选修3-4高频考点新题演练第16讲机械振动与机械波光学高频考点新题演练-3-知识脉络梳理规律方法导引高频考点新题演练-4-知识脉络梳理规律方法导引1.知识规律(1)振动和波。①振动的周期性、对称性:x=Asin(ωt+φ)。②波的产生和传播:v=𝜆𝑇。(2)光的折射和全反射。①折射定律:光从真空进入介质时sin𝑖sin𝑟=n。②全反射条件:光从光密介质射入光疏介质;入射角等于或大于临界角C,sinC=1𝑛。(3)波的干涉、衍射等现象。①干涉、衍射是波特有的现象。干涉条件:频率相同、相位差恒定,振动方向相同;明显衍射条件:d≤λ。②明条纹(振动加强区):Δr=kλ;暗条纹(振动减弱区):Δr=𝑘+12λ。③光的干涉条纹特点:明暗相间,条纹间距Δx=𝑙𝑑λ。高频考点新题演练-5-知识脉络梳理规律方法导引2.思想方法(1)物理思想:理想模型思想、类比思想。(2)物理方法:图象法、作图法、临界与极值法。高频考点新题演练-6-命题热点一命题热点二命题热点三振动与波动的综合应用常以选择题的形式考查波的图象、波速、波长、频率的关系。例1(多选)一列简谐横波,某时刻的图象如图甲所示,其中P、Q、A是波上的三个质点,从该时刻开始计时,波上质点A的振动图象如图乙所示,则以下说法正确的是()A.t=0到t=0.2s,该波向x轴负方向传播了5mB.质点P比质点Q先回到平衡位置C.经过Δt=0.4s,质点A通过的路程是4mD.t=0到t=0.2s,这段时间P的速度逐渐减小E.质点A简谐运动的表达式为y=2sin2.5πt(m)ACE高频考点新题演练-7-命题热点一命题热点二命题热点三解析由题图乙读出t=0时刻质点A的速度方向为沿y轴正方向,由题图甲判断出波的传播方向为沿x轴负方向,该波的波长为λ=20m,由题图乙知波的周期为T=0.8s,则波速为v=𝜆𝑇=25m/s,所以x=vt=25×0.2m=5m,故选项A正确;图示时刻质点P沿y轴负方向运动,因为质点Q直接向平衡位置运动,所以质点P将比质点Q后回到平衡位置,故选项B错误;Δt=0.4s=0.5T,在一个周期内质点A通过的路程是4倍振幅,则经过Δt=0.4s,质点A通过的路程是s=2A=4m,故选项C正确;t=0到t=0.2s,为四分之一周期,这段时间P的速度先减小后增大,故选项D错误;由ω=2π𝑇=2π0.8rad/s=2.5πrad/s,可知质点A简谐运动的表达式为y=2sin2.5πt(m),故选项E正确。高频考点新题演练-8-命题热点一命题热点二命题热点三思维导引高频考点新题演练-9-命题热点一命题热点二命题热点三例2如图所示,实线为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形,虚线是该波在t=0.20s时刻的波形,则此列波的周期可能为()A.0.16sB.0.20sC.0.32sD.0.40sA解析由题知𝑛+14T=0.20s(n=0,1,2,3,…),解得T=0.20𝑛+14s(n=0,1,2,3,…),当n=0时,T=0.8s;当n=1时,T=0.16s;当n≥2时,T≤445s,故仅有选项A正确。高频考点新题演练-10-命题热点一命题热点二命题热点三思维导引高频考点新题演练-11-命题热点一命题热点二命题热点三规律方法1.判断波的传播方向和质点振动方向的方法(1)上下坡法(图甲)。(2)同侧法(图乙)。(3)微平移法(图丙)。高频考点新题演练-12-命题热点一命题热点二命题热点三2.周期、波长、波速的计算(1)周期:可根据质点的振动情况计算,若t时间内,质点完成了n次(n可能不是整数)全振动,则T=𝑡𝑛;还可根据公式T=𝜆𝑣计算。(2)波长:可根据波形确定,若l的距离上有n个(n可能不是整数)波长,则λ=𝑙𝑛;也可根据公式λ=vT计算。(3)波速:可根据波形传播的时间、距离计算v=𝑥𝑡;也可根据公式v=𝜆𝑇计算。高频考点新题演练-13-命题热点一命题热点二命题热点三拓展训练1(2018·全国卷Ⅰ)一列简谐横波在t=s时的波形如图甲所示,P、Q是介质中的两个质点。图乙是质点Q的振动图象。求:(1)波速及波的传播方向;(2)质点Q的平衡位置的x坐标。13高频考点新题演练-14-命题热点一命题热点二命题热点三答案:(1)0.18m/sx轴负方向(2)9cm解析:(1)由题图甲可知,波长λ=2×18cm=0.36m,由题图乙可知,周期T=2s,所以v=𝜆𝑇=0.18m/s,由题图乙在t=13s的下一刻向上运动;结合题图甲可知,传播方向沿x轴负方向;(2)设质P、Q平衡位置的x坐标分别为xP、xQ。由题图甲知,x=0处y=-𝐴2=Asin(-30°),因此xP=30°360°λ=3cm由题图乙知,在t=0时Q点处于平衡益,经Δt=13s,其振动状态向x轴负方向传播至P点处,由此及v=18cm/s式有xQ-xP=vΔt=6cm则质点Q的平衡位置的x坐标为xQ=9cm。高频考点新题演练-15-命题热点一命题热点二命题热点三光的折射和全反射常以计算题的形式考查光的折射和全反射。一个半圆柱形玻璃砖,其横截面是半径为R的半圆,AB为半圆的直径,O为圆心,如图所示,玻璃的折射率为n=2。(1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面,若光线到达上表面后,都要从该表面射出,则入射光束在AB上的最大宽度为多少?(2)一细束光线在O点左侧与O相距32R处垂直于AB从下方入射,求此光线从玻璃砖射出点的位置。例3答案(1)2R(2)见解析高频考点新题演练-16-命题热点一命题热点二命题热点三解析(1)在O点左侧,设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角θ,则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出,如图。由全反射条件有sinθ=1𝑛①由几何关系有OE=Rsinθ②由对称性可知,若光线都能从上表面射出,光束的宽度最大为l=2OE③联立①②③式,代入已知数据得l=2R。④高频考点新题演练-17-命题热点一命题热点二命题热点三(2)设光线在距O点32R的C点射入后,在上表面的入射角为α,由几何关系及①式和已知条件得α=60°θ⑤光线在玻璃砖内会发生三次全反射,最后由G点射出,如图。由反射定律和几何关系得OG=OC=32R⑥射到G点的光有一部分被反射,沿原路返回到达C点射出。高频考点新题演练-18-命题热点一命题热点二命题热点三思维导引高频考点新题演练-19-命题热点一命题热点二命题热点三规律方法光的折射和全反射题型的分析思路(1)确定要研究的光线。有时会分析、寻找临界光线、边界光线作为研究对象。(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若光疏→光密:定有反射、折射光线。②若光密→光疏: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、折射定律列出关系式,结合几何关系等,具体求解。高频考点新题演练-20-命题热点一命题热点二命题热点三光的波动性以选择题的形式考查折射率与光的传播速度、频率的关系,干涉、衍射图样与频率的关系。例4(多选)半圆形玻璃砖横截面如图所示,AB为直径,O点为圆心。在该截面内有a、b两束单色可见光从空气中垂直于AB射入玻璃砖,两入射点到O点的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示,则a、b两束光()A.在同种均匀介质中传播,a光的传播速度较大B.以相同的入射角从空气斜射入水中,b光的折射角大C.a光的波长比b光的波长小D.分别通过同一双缝干涉装置,a光的相邻亮条纹间距大AD高频考点新题演练-21-命题热点一命题热点二命题热点三解析由题图可知,b光发生了全反射,a光没有发生全反射,即a光发生全反射的临界角Ca大于b光发生全反射的临界角Cb,根据sinC=1𝑛,知a光的折射率较小,即nanb,根据n=𝑐𝑣,知vavb,选项A正确;根据n=sin𝜃1sin𝜃2,当θ1相等时,θ2aθ2b,选项B错误;光的折射率越大,频率越高,波长越小,即nanb,λaλb,选项C错误;根据双缝干涉条纹间距公式Δx=𝑙𝑑λ知,通过同一双缝干涉装置时a光的相邻亮条纹间距较大,选项D正确。高频考点新题演练-22-命题热点一命题热点二命题热点三思维导引高频考点新题演练-23-命题热点一命题热点二命题热点三拓展训练2在双缝干涉实验中,分别用红色和绿色的激光照射同一双缝,在双缝后的屏幕上,红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比,Δx1(选填“”“=”或“”)Δx2。若实验中红光的波长为630nm,双缝与屏幕的距离为1.00m,测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm,则双缝之间的距离为mm。答案0.3解析由Δx=𝑙𝑑λ可知,在双缝间距以及双缝到屏的距离相同的情况下,光的波长越长,条纹间距越大,由于红光波长大于绿光波长,故Δx1Δx2;相邻红光亮条纹中心间距Δx=10.55×10-3m=2.1×10-3m,由Δx=𝑙𝑑λ得,d=𝑙𝜆Δ𝑥=1×630×10-92.1×10-3m=3×10-4m=0.3mm。高频考点新题演练新题演练12341.关于机械波,下列说法正确的是()A.机械波的传播过程也是传递能量的过程B.机械波的频率与波源振动的频率无关C.机械波不能产生干涉、衍射现象D.机械波能在真空中传播A解析:机械波的传播过程也是传递能量的过程,选项A正确;机械波的频率与波源振动的频率相同,选项B错误;机械波能产生干涉、衍射现象,选项C错误;机械波不能在真空中传播,只能在介质中传播,选项D错误。高频考点新题演练新题演练12342.(多选)关于下列光学现象,说法正确的是()A.水中蓝光的传播速度比红光快B.光从空气射入玻璃时可能发生全反射C.在岸边观察前方水中的一条鱼,鱼的实际深度比看到的要深D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验,用红光时得到的条纹间距更宽CD解析:因为频率f蓝f红,则n蓝n红,又因为在水中v=𝑐𝑛,得到v蓝v红,则选项A错误。光线由光密介质射向光疏介质时才有可能发生全反射,则选项B错误。在岸边看水中物体时比实际深度浅,则选项C正确。Δx=𝑙𝑑λ,λ红λ蓝,同一装置𝑙𝑑相同,所以用红光时条纹间距更宽,选项D正确。高频考点新题演练新题演练12343.(2016·全国卷Ⅱ)(1)关于电磁波,下列说法正确的是。A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输E.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的电磁波随即消失高频考点新题演练新题演练1234(2)一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播,波长不小于10cm。O和A是介质中平衡位置分别位于x=0和x=5cm处的两个质点。t=0时开始观测,此时质点O的位移为y=4cm,质点A处于波峰位置;t=s时,质点O第一次回到平衡位置;t=1s时,质点A第一次回到平衡位置。求:①简谐波的周期、波速和波长;②质点O的位移随时间变化的关系式。13答案(1)ABC(2)①4s7.5cm/s30cm②y=0.08cosπ𝑡2+π3或y=0.08sinπ𝑡2+56π高频考点新题演练新题演练1234解析(1)电磁波在真空中的传播速度为光速,A选项正确;电磁波是由周期性变化的电场和磁场相互激发产生的,B选项正确;传播速度方向、电场方向、磁场方向三者两两垂直,C选项正确;电磁波可以通过光缆传播,D选项错误;当电磁振荡消失后,电磁波可继续传播,E选项错误。(2)①设振动周期为T。由于质点A在0到1s内由最大位移处第一次回到平衡位置,经历的是14个周期,由此可知T=4s①由于质点O与A的距离5cm小于半个波长,且波沿x轴正向传播,O在t=13s时回到平衡位置,而A在t=1s时回到平衡位置,时间相差23s。两质点平衡位置的距离除以传播时间