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2017高考物理总复习 机械振动与机械波 光 电磁波 相对论 第二章 光 电磁波 相对论教参

2017高考物理总复习 机械振动与机械波 光 电磁波 相对论 第二章 光 电磁波 相对论教参
2017高考物理总复习 机械振动与机械波 光 电磁波 相对论 第二章 光 电磁波 相对论教参

第二章 光 电磁波 相对论

第一节 光的折射 全反射

[主干回顾]

一、光的折射

1.折射定律???

??内容????

?折射光线与入射光线、法线处在同一平面内,折射光线与入射光线分别位于法线的两侧;入射角的正弦

与折射角的正弦成正比。

表达式:sin θ

1

sin θ

2

=n 12

2.折射率?????

定义???

??光从真空射入某种介质发生折射时,入射角的正弦与折射角的正弦之比,叫做这种介质的折射率。

定义式:n =sin θ1sin θ2

。折射率由介质本身的光学性质和

光的频率决定。

与光速的关系:n =c v

二、全反射

1.条件?

????①光从光密介质射入光疏介质

②入射角大于或等于临界角。

2.现象:折射光完全消失,只剩下反射光。

3.临界角:折射角等于90°时的入射角,用C 表示,sin C =1

n

[自我检测]

1.判断下列说法的正误。

(1)光的传播方向发生改变的现象叫光的折射。(3) (2)折射率跟折射角的正弦成正比。(3)

(3)入射角足够大,也不一定能发生全反射。(√)

(4)若光从空气中射入水中,它的传播速度一定增大。(3)

(5)已知介质对某单色光的临界角为C ,则该介质的折射率等于1

sin C

。(√)

(6)密度大的介质一定是光密介质。(3)

2.[导学号:60810872](多选)(20162杭州模拟)关于光从一种介质射入另一种介质时所发生的现象,下列说法中正确的是

A .光从一种介质射向另一种介质时传播方向一定改变

B .有一部分光进入另一种介质,另一部分光被界面反射回原介质

C .随着入射角增大,折射光增强,反射光减弱

D .随着入射角增大,折射光减弱,反射光增强 答案 BD

3.一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气,在界面上的入射角为45°。下列光路图中,正确的是

答案 A

4.[导学号:60810873](多选)如图2-1-1所示,光在真空和介质的界面MN 上发生偏折,那么下列说法正确的是

图2-1-1

A .光是从真空射向介质

B .介质的折射率为1.73

C .光在介质中的传播速度为1.733108

m/s D .反射光线与折射光线成60°角 答案 BC

考点一 折射定律及折射率的理解

1.对折射率的理解

(1)公式n =sin i

sin r 中,不论是光从真空射入介质,还是从介质射入真空,i 总是真空中

的光线与法线间的夹角,r 总是介质中的光线与法线间的夹角。

(2)折射率由介质本身性质决定,与入射角的大小无关。

(3)折射率与介质的密度没有关系,光密介质不是指密度大的介质。

(4)折射率的大小不仅与介质本身有关,还与光的频率有关。同一种介质中,频率越大的色光折射率越大,传播速度越小。

(5)同一种色光,在不同介质中虽然波速、波长不同,但频率相同。 2.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制

考向1 折射率的理解

[例1] [导学号:60810874](多选)(20152课标Ⅱ)如图2-1-2所示,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为θ,经折射后射出a 、b 两束光线。则

图2-1-2

A .在玻璃中,a 光的传播速度小于b 光的传播速度

B .在真空中,a 光的波长小于b 光的波长

C .玻璃砖对a 光的折射率小于对b 光的折射率

D .若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,则折射光线a 首先消失

E .分别用a 、b 光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a 光的干涉条纹间距大于b 光的干涉条纹间距

[解析] 从光路图看,入射角相同,a 光的折射角较大,所以玻璃砖对a 光的折射率较

大,a 光的频率较大,波长较短,B 正确、C 不正确;根据n =c v

知v a

λ知光的波长越长,干涉条纹间距越大,E 错误。

[答案] ABD

考向2 折射率的计算

[例2] [导学号:60810875](20152江苏单科)人造树脂是常用的眼镜镜片材料。如图2-1-3所示,光线射在一人造树脂立方体上,经折射后,射在桌面上的P 点。已知光线的入射角为30°,OA =5 cm ,AB =20 cm ,BP =12 cm ,求该人造树脂材料的折射率n 。

图2-1-3

[解析] 设折射角为γ,由折射定律有sin 30°=n sin γ 由几何关系知sin γ=

PB -OA

OP

, 且OP = (PB -OA )2

+AB 2

代入数据解得n =449

14

(或n ≈1.5)。 [答案]

449

14

(或1.5) 规律总结

光的折射问题的规范求解

(1)一般解题步骤:

①根据题意准确作出光路图,注意作准法线。 ②利用数学知识找到入射角和折射角。 ③利用折射定律列方程。 (2)应注意的问题:

①根据折射定律和入射光线画出折射光线,找到入射角和折射角,要注意入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角。

②应用公式n =sin θ1

sin θ2

时,一定要确定准哪个角在分子上,哪个角在分母上。

③注意在折射现象中,光路是可逆的。

考点二 全反射现象

1.求解光的折射、全反射问题的四点提醒

(1)光密介质和光疏介质是相对而言的。同一种介质,相对于其他不同的介质,可能是光密介质,也可能是光疏介质。

(2)如果光线从光疏介质进入光密介质,则无论入射角多大,都不会发生全反射现象。 (3)在光的反射和全反射现象中,均遵循光的反射定律,光路均是可逆的。

(4)当光射到两种介质的界面上时,往往同时发生光的折射和反射现象,但在全反射现

象中,只发生反射,不发生折射。

2.求解全反射现象中光的传播时间的一般思路

(1)全反射现象中,光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化,即v =c n

。 (2)全反射现象中,光的传播路程应结合光路图与几何关系进行确定。 (3)利用t =l v

求解光的传播时间。 3.解决全反射问题的一般方法

(1)确定光是从光密介质进入光疏介质。 (2)应用sin C =1

n

确定临界角。

(3)根据题设条件,判定光在传播时是否发生全反射。

(4)如发生全反射,画出入射角等于临界角时的临界光路图。

(5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算,解决问题。 考向 全反射的计算

[例3] [导学号:60810876](20142课标Ⅰ)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2-1-4所示。玻璃的折射率为n =2。

图2-1-4

(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,都能从该表面射出,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

3

2

R 处垂直于AB 从下方入射,求此光线从玻璃砖射出点的位置。

[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sin θ=1

n

由几何关系有OE =R sin θ②

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 =2OE ③

联立①②③式,代入已知数据得l =2R 。④ (2)设光线在距O 点

3

2

R 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 =

3

2

R ⑥ 射到G 点的光有一部分被反射,沿原路返回到达C 点射出。

[答案](1)2R(2)见解析

考点三光的色散

1.光的色散

(1)现象:一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带。

图2-1-5

(2)成因:棱镜材料对不同色光的折射率不同,对红光的折射率最小,红光通过棱镜后的偏折程度最小,对紫光的折射率最大,紫光通过棱镜后的偏折程度最大,从而产生色散现象。

图2-1-6

2.各种色光的比较

考向对光的色散的理解

[例4] [导学号:60810877](20152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2-1-7所示。M、N、P、Q 点的颜色分别为

图2-1-7

A.紫、红、红、紫B.红、紫、红、紫

C.红、紫、紫、红D.紫、红、紫、红

[解析] 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,所以只有A 项正确。

[答案] A

考点四 测定玻璃的折射率

1.实验原理

用插针法找出与入射光线AO 对应的出射光线O ′B ,确定出O ′点,画出折射光线OO ′,然后测量出角θ1和θ2,代入公式计算玻璃的折射率。

2.实验器材

白纸、图钉、大头针、直尺、铅笔、量角器、平木板、长方形玻璃砖。 3.实验过程 (1)铺白纸、画线

①如图2-1-8所示,将白纸用图钉按在平木板上,先在白纸上画出一条直线aa ′作为界面,过aa ′上的一点O 画出界面的法线MN ,并画一条线段AO 作为入射光线。

图2-1-8

②把玻璃砖平放在白纸上,使它的长边跟aa ′对齐,画出玻璃砖的另一条长边bb ′。 (2)插针与测量

①在线段AO 上竖直地插上两枚大头针P 1、P 2,透过玻璃砖观察大头针P 1、P 2的像,调整视线的方向,直到P 1的像被P 2挡住,再在观察的这一侧依次插两枚大头针P 3、P 4,使P 3挡住P 1、P 2的像,P 4挡住P 1、P 2的像及P 3,记下P 3、P 4的位置。

②移去玻璃砖,连接P 3、P 4并延长交bb ′于O ′,连接OO ′即为折射光线,入射角θ1

=∠AOM ,折射角θ2=∠O ′ON 。

③用量角器测出入射角和折射角,查出它们的正弦值,将数据填入表格中。 ④改变入射角θ1,重复实验步骤,列表记录相关测量数据。 4.数据处理

(1)计算法:计算每次的折射率n ,然后求平均值。

(2)图象法:作sin θ1-sin θ2图象,由n =sin θ1

sin θ2

可知图象为直线,其斜率即为折

射率,如图2-1-9所示。

图2-1-9

(3)单位圆法:在不使用量角器的情况下,可以用单位圆法。

①以入射点O 为圆心,以一定长度R 为半径画圆,交入射光线OA 于E 点,交折射光线

OO ′于E ′点,过E 作NN ′的垂线EH ,过E ′作NN ′的垂线E ′H ′,如图2-1-10所示。

图2-1-10

②由图中关系sin θ1=EH

OE ,sin θ2=

E ′H ′OE ′,OE =OE ′=R ,则n =sin θ1sin θ2=EH

E ′H ′

。只要用刻度尺测出EH 、E ′H ′的长度就可以求出n 。

5.注意事项

(1)玻璃砖应选用厚度、宽度较大的。 (2)大头针要插得竖直,且间隔要大些。

(3)入射角不宜过大或过小,一般在15°~75°之间。

(4)玻璃砖的折射面要画准,不能用玻璃砖界面代替直尺画界线。 (5)实验过程中,玻璃砖和白纸的相对位置不能改变。 考向 实验原理与操作

[例5] [导学号:60810878](20122浙江理综)在“测定玻璃的折射率”实验中,某同学经正确操作插好了4枚大头针,如图2-1-11所示。

图2-1-11

(1)在图中画出完整的光路图;

图2-1-12

(2)对你画出的光路图进行测量和计算,求得该玻璃砖的折射率n =________(保留三位有效数字);

(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象,某同学做了两次实验,经正确操作插好了8枚大头针,如图2-1-13所示。图中P 1和P 2是同一入射光线上的2枚大头针,其对应出射光线上的2枚大头针是P 3和________(填“A ”或“B ”)。

图2-1-13

[解析] (1)如图所示。

(2)折射率n =sin i

sin r ,sin i 与sin r 可利用图中的方格进行粗略的计算,或是利用直

尺测量计算,sin i =2

2.5

sin r =0.8

1.5,n =2

2.50.81.5

=32

=1.50。

(3)光路图如下图,光线经两边沿相互平行的玻璃砖,出射光线平行于入射光线,即MN ∥P 4B 。

P 1P 2光线从棱镜右边侧面射出向底边偏折,如图P 3A ,所以填A 。

[答案] (1)如图所示

(2)1.51(说明:±0.03范围内都可) (3)A

[随堂巩固]

1.[导学号:60810879](20152安徽理综)如图2-1-14所示,一束单色光从空气入射到棱镜的AB 面上,经AB 和AC 两个面折射后从AC 面进入空气。当出射角i ′和入射角i 相等时,出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ。已知棱镜顶角为α,则计算棱镜对该色光的折射率表达式为

图2-1-14

A.sin

α+θ2

sin

α2

B.sin

α+θ2

sin

θ2

C.

sin θ

sin (θ-α

2

D.

sin α

sin (α-θ

2

解析 由图可知,当出射角与入射角相等时,AB 面上的折射角与AC 面上的入射角相等,设为r ,

由几何关系可知α+β=180°,2r +β=180°,得α=2r ,而θ=2(i -r ),得i =θ+α2,由折射定律得n =sin i

sin r =sin

θ+α2sin

α

2

,选项A 正确。

答案 A

2.[导学号:60810880](20152福建理综)如图2-1-15所示,一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a 、b ,波长分别为λa 、λb ,该玻璃对单色光a 、b 的折射率分别为n a 、n b ,则

图2-1-15

A .λa <λb ,n a >n

B .λa >λb ,n a

C .λa <λb ,n a

D .λa >λb ,n a >n b 解析 由图可知b 光偏折程度大,则n a λb ,B 项正确。

答案 B

3.[导学号:60810881](20152四川理综)直线P 1P 2过均匀玻璃球球心O ,细光束a 、b

平行且关于P 1P 2对称,由空气射入玻璃球的光路如图2-1-16所示。a 、b 光相比

图2-1-16

A .玻璃对a 光的折射率较大

B .玻璃对a 光的临界角较小

C .b 光在玻璃中的传播速度较小

D .b 光在玻璃中的传播时间较短

解析 从光路图可以看出,a 、b 两束光的入射角相等,b 光的折射角更大一些,由此可知n b >n a ,A 错误;由sin C =1n 可知,玻璃对a 光的临界角较大,B 错误;由n =c

v

可知,b

光在玻璃中的传播速度较小,C 正确;b 光在玻璃中的传播速度较小,且它在玻璃中传播的距离较长,所以在玻璃中的传播时间较长,D 错误。

答案 C

4.[导学号:60810882](20142重庆理综)打磨某剖面如图2-1-17所示的宝石时,必须将OP 、OQ 边与轴线的夹角θ切磨在θ1<θ<θ2的范围内,才能使从MN 边垂直入射的光线,在OP 边和OQ 边都发生全反射(仅考虑如图所示的光线第一次射到OP 边并反射到OQ 边后射向MN 边的情况),则下列判断正确的是

图2-1-17

A .若θ>θ2,光线一定在OP 边发生全反射

B .若θ>θ2,光线会从OQ 边射出

C .若θ>θ1,光线会从OP 边射出

D .若θ<θ1,光线会在OP 边发生全反射

解析 作出θ1<θ<θ2时的光路如图所示。由图中几何关系有i 1=902

-θ,

2θ+90°-i 1+90°-i 2=180°,即i 1+i 2=2θ。则有i 2=3θ-902

。可见θ越大时i 2越大、i 1越小。要使光线在OP 上发生全反射,应有i 1≥C ,即θ≤90°-C ;要使光线在OQ 上发生全反射,应有i 2≥C ,即θ≥30°+C

3。可见在OP

边和OQ 边都发生全反射时应满足θ1<30°+C

3

≤θ≤90°-C ≤θ2。故当θ>θ

2

时一定有θ>90°-C ,光线一定不会在OP 边上发生全反射,同时也一定有θ>30°+C

3,即

光线若能射在OQ 边上,一定会发生全反射,故A 、B 皆错误。当θ<θ1时,一定有θ<90°-C ,即光线一定在OP 边发生全反射,C 错误、D 正确。

答案 D

[限时检测]

(限时45分钟,满分100分)

一、选择题(每小题7分,共63分) 1.(20162青岛检测)如图2-1-18所示,一条光线从空气垂直射到直角玻璃三棱镜的界面AB 上,棱镜材料的折射率为1.414,这条光线从BC 边射出棱镜后的光线与界面BC 的夹角为

图2-1-18

A .90°

B .60°

C .30°

D .45°

解析 由sin C =1n =1

2得:光从玻璃射向真空时,发生全反射时的临界角为:C =45°。

由几何关系可求得在BC 面的入射角为30°,由折射定律知:n =sin r

sin i 得sin r =n sin i =

22sin 30°=2

2

,所以r =45°,则射出棱镜后的光线与界面BC 的夹角为45°,故D 正确。

答案 D

2.[导学号:60810883]如图2-1-19所示,玻璃球的半径为R ,折射率n =3,今有一束平行直径AB 方向的光照射在玻璃球上,经B 点最终能沿原方向相反方向射出的光线离AB 的距离为

图2-1-19

A.3R

B.33

R

C.32

R

D.R

2

解析 由题意分析:光线照射在玻璃球上,最终能沿原方向相反方向

射出,说明入射光路与出射光路平行对称,作出光路图。

由光路图知:θ1=2θ2,又由折射定律得n =sin θ1

sin θ2

,解以上两式得:

cos θ2=

32,即θ2=30°,θ1≈60°,则d =R sin θ1,所以d =32

R ,C 正确。 答案 C

3.[导学号:60810884](20142福建高考)如图所示,一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖,O 点为该玻璃砖截面的圆心,下图能正确描述其光路的是

解析 光只有从光密介质射向光疏介质且入射角大于全反射临界角时才会发生全反射现象,而玻璃相对于空气是光密介质,故B 项错;由折射定律可知,光由空气射入玻璃,入射角大于折射角,D 项错;由光路可逆原理可知,光由玻璃射入空气,入射角小于折射角,C 项错,故A 项对。

答案 A

4.公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯,在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积,下列说法正确的是

A .红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较小

B .红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较小

C .红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较大

D .红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较大

解析 光从水里射入空气时发生折射,入射角相同时,折射率越大,折射角越大,从水面上看光源越浅,红灯发出的红光的折射率最小,看起来最深;设光源的深度为d ,光的临界角为C ,则光能够照亮的水面面积大小为S =π(d tan C )2,可见,临界角越大的光,照亮的面积越大,各种色光中,红光的折射率最小,临界角最大,所以红灯照亮的水面面积较大,选项D 正确。

答案 D

5.[导学号:60810885]如图2-1-20所示,ABC 为等腰棱镜,a 、b 两束不同频率的单色光垂直AB 边射入棱镜,两束光在AB 面上的入射点到OC 的距离相等,两束光折射后相交于图中的P 点,以下判断正确的是

图2-1-20

A .在真空中,a 光光速大于b 光光速

B .在真空中,a 光波长大于b 光波长

C .a 光通过棱镜的时间大于b 光通过棱镜的时间

D .a 、b 两束光从同一介质射入真空过程中,a 光发生全反射的临界角大于b 光发生全反射的临界角

解析 因为两束光折射后相交于图中的P 点,根据折射定律可知a 光的折射率n a >n b ,

a 光的频率νa >ν

b ,光在真空中的传播速度相等,A 错误;由λ=

c ν得B 错误;由v =c

n 和

t =s v 得C 正确;根据sin C =1

n

得D 错误。 答案 C

6.如图2-1-21所示,MN 是位于竖直平面内的光屏,放在水平面上的半圆柱形玻璃砖的平面部分ab 与屏平行。由光源S 发出的一束白光从半圆沿半径射入玻璃砖,通过圆心O 再射到屏上,在水平面内以O 点为圆心沿逆时针方向缓缓转动玻璃砖,在光屏上出现了彩色光带,当玻璃砖转动角度大于某一值时,屏上彩色光带中的某种颜色的色光首先消失,有关彩色的排列顺序和最先消失的色光是

图2-1-21

A .左紫右红,紫光

B .左红右紫,紫光

C .左紫右红,红光

D .左红右紫,红光

解析 如图所示,由于紫光的折射率大,故在光屏MN 上是左红右紫,并且是紫光最先发生全反射,故选项B 正确。

答案 B

7.[导学号:60810886]如图2-1-22所示,扇形AOB 为透明柱状介质的横截面,圆心角∠AOB =60°,一束平行于角平分线OM 的单色光由OA 射入介质,经OA 折射的光线恰好平行于OB ,以下对介质的折射率值及折射光线中恰好射到M 点的光线能不能发生全反射的说法正确的是

图2-1-22

A.3,不能发生全反射

B.3,能发生全反射

C.

233,不能发生全反射 D.23

3

,能发生全反射 解析 画出光路图,并根据几何关系标出角度,如图所示,由图可知,介质的折射率n =sin 60°sin 30°=3;因为sin 30°=12<33=1n =sin C ,所以折射光线中恰好射到M 点的光线不能发生全反射,选项A 正确。

答案 A

8.[导学号:60810887](多选)(20162贵阳联考)已知介质对某单色光的临界角为θ,则

A .该介质对此单色光的折射率等于1

sin θ

B .此单色光在该介质中的传播速度等于c 2sin θ(c 为真空中的光速)

C .此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的sin θ倍

D .此单色光在该介质中的频率是真空中的1

sin θ

解析 介质对该单色光的临界角为θ,它的折射率n =1

sin θ,A 项正确;此单色光在

介质中的传播速度为v =c

n =c sin θ,B 正确;λ=v f =

c 2sin θ

c /λ0

=λ0sin θ,所以λ∶λ

=sin θ∶1,故C 项正确;而光的频率是由光源决定的,与介质无关,故D 项错误。

答案 ABC

9.[导学号:60810888](多选)如图2-1-23所示,实线为空气和水的分界面,一束蓝光从空气中的A 点沿AO 1方向(O 1点在分界面上,图中O 1点和入射光线都未画出)射向水中,折射后通过水中的B 点。图中O 点为A 、B 连线与分界面的交点。下列说法正确的是

图2-1-23

A .O 1点在O 点的右侧

B .蓝光从空气中射入水中时,速度变小

C .若沿AO 1方向射向水中的是一束紫光,则折射光线有可能通过B 点正下方的C 点

D .若沿AO 1方向射向水中的是一束红光,则折射光线有可能通过B 点正上方的D 点

E .若蓝光沿AO 方向射向水中,则折射光线有可能通过B 点正上方的D 点 解析 据折射定律,知光由空气斜射入水中时入射角大于折射角,

则画出光路图如图所示,知O 1点应在O 点的左侧,故A 错。光从光疏介质(空气)进入光密介质(水)中时,速度变小,故B 对。紫光的折射率大于蓝光,所以折射角要小于蓝光的,则可能通过B 点下方的C 点,故C 对。若是红光,折射率小于蓝光,折射角大于蓝光的,则可能通过B 点上方的D 点,故D 对。若蓝光沿AO 方向射入,据折射定律,知折射光线不可能过B 点正上方的D 点,故E 错。

答案 BCD

二、计算题(共37分)

10.[导学号:60810889](10分)(20162泉州模拟)(1)如图2-1-24所示,横截面为等腰三角形的两个玻璃三棱镜,它们的顶角分别为α、β,且α<β。a 、b 两细束单色光分别以垂直于三棱镜的一个腰的方向射入,从另一个腰射出,射出的光线与入射光线的偏折角均为θ。则a 、b 两种单色光的频率f 1、f 2间的关系是

图2-1-24

A .f 1=f 2

B .f 1>f 2

C .f 1

D .无法确定 (2)某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率。开始玻璃砖的位置如图2-1-25中实线所示,使大头针P 1、P 2与圆心O 在同一直线上,该直线垂直于玻

璃砖的直径边,然后使玻璃砖绕圆心O 缓慢转动,同时在玻璃砖的直径边一侧观察P 1、P 2的像,且P 2的像挡住P 1的像。如此观察,当玻璃砖转到图中虚线位置上,上述现象恰好消失。此时只须测量出________________,即可计算出玻璃砖的折射率。请用你的测量量表示出折射率n =________。

图2-1-25

(3)如图2-1-26所示,用透明材料做成一长方体形状的光学器材,要求从上表面射入的光线可能从右侧面射出,那么所选的材料的折射率应满足什么条件?

图2-1-26

答案 (1)B (2)玻璃砖直径边绕O 点转过的角度θ

1

sin θ

(3)n < 2 11.[导学号:60810890](12分)(20152海南单科)一半径为R 的半圆柱形玻璃砖,横截面如图2-1-27所示。已知玻璃的全反射临界角为γ(γ<π3)。与玻璃砖的底平面成(

π

2-γ)角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上。经柱面折射后,有

部分光(包括与柱面相切的入射光)能直接从玻璃砖底面射出。若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光,求底面透光部分的宽度。

图2-1-27

解析 如图所示,设光线从A 沿半径方向进入半圆柱形玻璃砖,恰好与法线重合,折射光线恰好射入圆心O 处,由图中几何关系,可知该光线在O 点的入射角恰好等于临界角而发生全反射。由几何光路可知:从BA 部分射入的光线在BO 界面发生全反射,无光线射出,从AC 部分射入的光线在OD 界面有光线射出。

由全反射条件知∠OCD =γ

由几何关系,可知∠COD =γ,∠CDO =π-2γ

sin γ

OD

=sin (π-2γ)R

得OD =R

2 cos γ。 答案

R

2 cos γ

12.[导学号:60810891](15分)(20132新课标全国Ⅱ)如图2-1-28所示,三棱镜的横截面为直角三角形ABC ,∠A =30°,∠B =60°。一束平行于AC 边的光线自AB 边的P 点射入三棱镜,在AC 边发生反射后从BC 边的M 点射出。若光线在P 点的入射角和在M 点的折射角相等。

图2-1-28

(1)求三棱镜的折射率;

(2)在三棱镜的AC 边是否有光线透出?写出分析过程。(不考虑多次反射)

解析 首先根据光路图的几何关系分析入射角和折射角,利用n =sin i

sin r 求解折射率,

然后确定光在该介质中的临界角,判断光线能否从AC 边透出。

(1)光路图如图所示,图中N 点为光线在AC 边发生反射的入射点。设光线在P 点的入射角为i 、折射角为r ,在M 点的入射角为r ′、折射角依题意也为i ,有

i =60°① 由折射定律有 sin i =n sin r ② n sin r ′=sin i ③ 由②③式得 r =r ′④

OO ′为过M 点的法线,∠C 为直角,OO ′∥AC 。由几何关系有 ∠MNC =r ′⑤ 由反射定律可知 ∠PNA =∠MNC ⑥ 联立④⑤⑥式得 ∠PNA =r ⑦ 由几何关系得 r =30°⑧

联立①②⑧式得

n =3。⑨

(2)设在N 点的入射角为i ″,由几何关系得 i ″=60°⑩

此三棱镜的全反射临界角满足 n sin θC =1? 由⑨⑩?式得 i ″>θC

此光线在N 点发生全反射,三棱镜的AC 边没有光线透出。 答案 (1) 3 (2)没有;理由见解析

第二节 光的波动性 电磁波 相对论

[主干回顾]

一、光的波动性

1.光的干涉???????产生条件:两列光的频率相同,有恒定相位差

双缝干涉?????明条纹:Δr =k λ(k =0,1,2…)暗条纹:Δr =(2k +1)λ2

(k =0,1,2…)

白光:彩色条纹,中央为白色

条纹间距:Δx =l d

λ薄膜干涉→应用:增透膜

2.光的衍射?????明显衍射条件:障碍物尺寸与光的波长差不多,

甚至比光的波长还小

条纹特点????

?单缝衍射圆孔衍射泊松亮斑

3.光的偏振????

?偏振:光波只沿某一特定的方向振动自然光偏振光

二、电磁场与电磁波

1.电磁波的产生:变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场

2.电磁波?????电磁波是横波,在空间传播不需要介质

真空中电磁波的速度为33108

m/s

v =λf 对电磁波同样适用电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象

3.电磁波谱:按电磁波的波长从长到短分布是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X

射线和γ射线,形成电磁波谱

三、相对论

1.基本 假论?????

①狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的。

②光速不变原理:真空中的光速在不同的惯性参考

系中都是相同的。

2.时空

相对性?????①“同时”的相对性:同时是相对的,与参考系的

运动有关。

②时间间隔的相对性:Δt =Δτ 1-? ??

??v c 2。③长度的相对性:l =l 0

1-? ?

???v c 2。

3.三个公式????

?①相对论的速度变换公式u =u ′+v

1+u ′v c

2

②相对论质量m =m 0

1-? ??

??v c 2。

③质能方程E =mc 2

[自我检测]

1.判断下列说法的正误。

(1)光的颜色取决于折射率。(3)

(2)只有频率相同的两列光波才能产生干涉。(√)

(3)在双缝干涉实验中,双缝的作用是使白光变成单色光。(3) (4)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。(3) (5)自然光是偏振光。(3)

(6)电场周围一定存在磁场,磁场周围一定存在电场。(3) (7)无线电波不能发生干涉和衍射现象。(3) (8)波长不同的电磁波在本质上完全不同。(3)

(9)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的。(3)

2.[导学号:60810892](多选)(20162南京模拟)关于光的衍射现象,下面说法正确的是

A .红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹

B .白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹

C .光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑,说明发生了衍射

D .光照到较大圆孔上出现大光斑,说明光沿直线传播,不存在光的衍射 答案 AC

3.如图2-2-1所示是用干涉法检查某块厚玻璃块的上表面是否平的装置,所用单色光是用普通光源加滤光片产生的,检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的

图2-2-1

A .a 的上表面和b 的下表面

B .a 的上表面和b 的上表面

C .a 的下表面和b 的上表面

D .a 的下表面和b 的下表面

答案 C

4.理疗医用“神灯”照射伤口,可使伤口愈合得较好。这里的“神灯”是利用 A .紫外线具有很强的荧光作用 B .紫外线具有杀菌消毒作用 C .X 射线有很强的贯穿力 D .红外线具有显著的热效应 E .红外线波长较长,易发生衍射 答案 B

5.[导学号:60810893](多选)对于公式m =

m 0

1-? ??

?

?v c 2,下列说法中正确的是

A .公式中的m 0是物体以速度v 运动时的质量

B .当物体运动速度v >0时,物体的质量m >m 0,即物体的质量改变了,故经典力学不适用

C .当物体以较小的速度运动时,质量变化十分微弱,经典力学理论仍然适用,只有当物体以接近光速运动时,质量变化才明显,故经典力学适用于低速运动,而不适用于高速运动

D .通常由于物体的速度太小,质量的变化引不起我们的感觉,在分析地球上物体的运动时,不必考虑质量变化

答案 CD

考点一 光的波动性

1.光的干涉

(1)明暗条纹的判断方法 ①单色光

a .如图2-2-2所示,光源S 1、S 2发出的光到屏上P 点的路程差r 2-r 1=k λ(k =0,1,2…)时,光屏上出现明条纹。

图2-2-2

b .光的路程差r 2-r 1=(2k +1)λ

2

(k =0,1,2…)时,光屏上出现暗条纹。

②白光:光屏上出现彩色条纹。 ③中央条纹为明条纹。

(2)双缝干涉条纹是等间距的,相邻明条纹(或暗条纹)间的距离与波长成正比(装置已确定的情况下)。利用双缝干涉实验可测量光波的波长。

(3)薄膜干涉

①如图2-2-3所示,竖直的肥皂薄膜,由于重力的作用,形成上薄下厚的楔形。

高中物理选修-4知识点机械振动与机械波解析

机械振动与机械波 简谐振动 一、学习目标 1.了解什么是机械振动、简谐运动 2.正确理解简谐运动图象的物理含义,知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线。 二、知识点说明 1.弹簧振子(简谐振子): (1)平衡位置:小球偏离原来静止的位置; (2)弹簧振子:小球在平衡位置附近的往复运动,是一种机械 运动,这样的系统叫做弹簧振子。 (3)特点:一个不考虑摩擦阻力,不考虑弹簧的质量,不考虑振子的大小和形状的理想化的物理模型。 2.弹簧振子的位移—时间图像 弹簧振子的s—t图像是一条正弦曲线,如图所示。 3.简谐运动及其图像。 (1)简谐运动:如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律,即它的振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线,这样的振动叫做简谐运动。 (2)应用:心电图仪、地震仪中绘制地震曲线装置等。 三、典型例题

例1:简谐运动属于下列哪种运动( ) A.匀速运动 B.匀变速运动 C.非匀变速运动 D.机械振动 解析:以弹簧振子为例,振子是在平衡位置附近做往复运动,并且平衡位置处合力为零,加速度为零,速度最大.从平衡位置向最大位移处运动的过程中,由F=-kx可知,振子的受力是变化的,因此加速度也是变化的。故A、B错,C正确。简谐运动是最简单的、最基本的机械振动,D正确。 答案:CD 简谐运动的描述 一、学习目标 1.知道简谐运动的振幅、周期和频率的含义。 2.知道振动物体的固有周期和固有频率,并正确理解与振幅无关。 二、知识点说明 1.描述简谐振动的物理量,如图所示: (1)振幅:振动物体离开平衡位置的最大距离,。 (2)全振动:振子向右通过O点时开始计时,运动到A,然后向左回到O,又继续向左达到,之后又回到O,这样一个完整的振动过程称为一次全振动。 (3)周期:做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间,符号T表示,单位是秒(s)。 (4)频率:单位时间内完成全振动的次数,符号用f表示,且有,单位是赫兹(Hz),。 (5)周期和频率都是表示物体振动快慢的物理量,周期越小,频率越大,振动越快。 (6)相位:用来描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态。 2.简谐运动的表达式:。

高三物理必修三下册《机械波》知识点讲解

高三物理必修三下册《机械波》知识点讲解高三物理必修三下册《机械波》知识点讲解 机械振动在介质中的传播称为机械波(mechanicalwave)。机械波与电磁波既有相似之处又有不同之处,机械波由机械振动产生,电磁波由电磁振荡产生;机械波的传播需要特定的介质,在不同介质中的传播速度也不同,在真空中根本不能传播,而电磁波(例如光波)可以在真空中传播;机械波可以是横波和纵波,但电磁波只能是横波;机械波与电磁波的许多物理性质,如:折射、反射等是一致的,描述它们的物理量也是相同的。常见的机械波有:水波、声波、地震波。 机械振动产生机械波,机械波的传递一定要有介质,有机械振动但不一定有机械波产生。 形成条件 波源 波源也称振源,指能够维持振动的传播,不间断的输入能量,并能发出波的物体或物体所在的初始位置。波源即是机械波形成的必要条件,也是电磁波形成的必要条件。 波源可以认为是第一个开始振动的质点,波源开始振动后,介质中的其他质点就以波源的频率做受迫振动,波源的频率等于波的频率。 介质 广义的介质可以是包含一种物质的另一种物质。在机械波中,介质特指机械波借以传播的物质。仅有波源而没有介质时,机械波不会产生,例如,真空中的闹钟无法发出声音。机械波在介质中的传播速率是由介质本身的固有性质决定的。在不同介质中,波速是不同的。

传播方式与特点 机械波在传播过程中,每一个质点都只做上下(左右)的简谐振动,即,质点本身并不随着机械波的传播而前进,也就是说,机械波的一质点运动是沿一水平直线进行的。例如:人的声带不会随着声波的传播而离开口腔。简谐振动做等幅震动,理想状态下可看作做能量守恒的运动.阻尼振动为能量逐渐损失的运动. 为了说明机械波在传播时质点运动的特点,现已绳波(右下图)为例进行介绍,其他形式的机械波同理[1]。 绳波是一种简单的横波,在日常生活中,我们拿起一根绳子的一端进行一次抖动,就可以看见一个波形在绳子上传播,如果连续不断地进行周期性上下抖动,就形成了绳波[1]。 把绳分成许多小部分,每一小部分都看成一个质点,相邻两个质点间,有弹力的相互作用。第一个质点在外力作用下振动后,就会带动第二个质点振动,只是质点二的振动比前者落后。这样,前一个质点的振动带动后一个质点的振动,依次带动下去,振动也就发生区域向远处的传播,从而形成了绳波。如果在绳子上任取一点系上红布条,我们还可以发现,红布条只是在上下振动,并没有随波前进[1]。 由此,我们可以发现,介质中的每个质点,在波传播时,都只做简谐振动(可以是上下,也可以是左右),机械波可以看成是一种运动形式的传播,质点本身不会沿着波的传播方向移动。 对质点运动方向的判定有很多方法,比如对比前一个质点的运动;还可以用上坡下,下坡上进行判定,即沿着波的传播方向,向上远离平衡位置的质点向下运动,向下远离平衡位置的质点向上运动。 机械波传播的本质

完整版机械振动和机械波测试题

简谐运动,关于振子下列说法正确的是( A. 在a 点时加速度最大,速度最大 B ?在0点时速度最大,位移最大 C ?在b 点时位移最大,回复力最大 D.在b 点时回复力最大,速度最大 5. 一质点在水平方向上做简谐运动。如图,是该质点在0 的振动图象,下列叙述中正确的是( ) A. 再过1s ,该质点的位移为正的最大值 B ?再过2s ,该质点的瞬时速度为零 C. 再过3s ,该质点的加速度方向竖直向上 D. 再过4s ,该质点加速度最大 6. 一质点做简谐运动时,其振动图象如图。由图可知,在 时刻,质点运动的( ) A.位移相同 B .回复力大小相同 C.速度相同 D .加速度相同 7. 一质点做简谐运动,其离开平衡位置的位移 与时间 如图所示,由图可知( ) A.质点振动的频率为4 Hz B .质点振动的振幅为2cm C. 在t=3s 时刻,质点的速率最大 D. 在t=4s 时刻,质点所受的合力为零 8. 如图所示,为一列沿x 轴正方向传播的机械波在某一时刻的图像, 这列波的振幅A 、波长入和x=l 米处质点的速度方向分别为:( 高二物理选修3-4《机械振动、机械波》试题 一、选择题 1. 关于机械振动和机械波下列叙述正确的是:( ) A .有机械振动必有机械波 B .有机械波必有机械振动 C .在波的传播中,振动质点并不随波的传播发生迁移 D .在波的传播中,如振源停止振动,波的传播并不会立即停止 2. 关于单摆下面说法正确的是( ) A. 摆球运动的回复力总是由摆线的拉力和重力的合力提供的 B. 摆球运动过程中经过同一点的速度是不变的 C. 摆球运动过程中加速度方向始终指向平衡位置 D. 摆球经过平衡位置时加速度不为零 3. 两个质量相同的弹簧振子,甲的固有频率是 3f .乙的固有频率是4f ,若它们 均在频率为5f 的驱动力作用下做受迫振动.则( ) A 、振子甲的振幅较大,振动频率为3f B 、振子乙的振幅较大.振动频率为4f C 、振子甲的振幅较大,振动频率为5f D 、振子乙的振幅较大.振动频率为5f 班级: 姓名: 成绩: 4. 如图所示,水平方向上有一弹簧振子, 0点是其平衡位置,振子在a 和b 之间做 t 的关系 )

(完整版)高中物理知识点清单(非常详细)

高中物理知识点清单 第一章 运动的描述 第一节 描述运动的基本概念 一、质点、参考系 1.质点:用来代替物体的有质量的点.它是一种理想化模型. 2.参考系:为了研究物体的运动而选定用来作为参考的物体.参考系可以任意选取.通常以地面或相对于地面不动的物体为参考系来研究物体的运动. 二、位移和速度 1.位移和路程 (1)位移:描述物体位置的变化,用从初位置指向末位置的有向线段表示,是矢量. (2)路程是物体运动路径的长度,是标量. 2.速度 (1)平均速度:在变速运动中,物体在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值,即v =x t ,是矢量. (2)瞬时速度:运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度,是矢量. 3.速率和平均速率 (1)速率:瞬时速度的大小,是标量. (2)平均速率:路程与时间的比值,不一定等于平均速度的大小. 三、加速度 1.定义式:a =Δv Δt ;单位是m/s 2 . 2.物理意义:描述速度变化的快慢. 3.方向:与速度变化的方向相同. 考点一 对质点模型的理解 1.质点是一种理想化的物理模型,实际并不存在. 2.物体能否被看做质点是由所研究问题的性质决定的,并非依据物体自身大小来判断. 3.物体可被看做质点主要有三种情况: (1)多数情况下,平动的物体可看做质点. (2)当问题所涉及的空间位移远大于物体本身的大小时,可以看做质点. (3)有转动但转动可以忽略时,可把物体看做质点. 考点二 平均速度和瞬时速度 1.平均速度与瞬时速度的区别 平均速度与位移和时间有关,表示物体在某段位移或某段时间内的平均快慢程度;瞬时速度与位置或时刻有关,表示物体在某一位置或某一时刻的快慢程度. 2.平均速度与瞬时速度的联系 (1)瞬时速度是运动时间Δt →0时的平均速度. (2)对于匀速直线运动,瞬时速度与平均速度相等. 考点三 速度、速度变化量和加速度的关系

高中物理《机械波》典型题(精品含答案)

《机械波》典型题 1.(多选)某同学漂浮在海面上,虽然水面波正平稳地以1.8 m/s 的速率向着海滩传播,但他并不向海滩靠近.该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s .下列说法正确的是( ) A .水面波是一种机械波 B .该水面波的频率为6 Hz C .该水面波的波长为3 m D .水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时能量不会传递出去 E .水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时振动的质点并不随波迁移 2.(多选)一振动周期为T 、振幅为A 、位于x =0点的波源从平衡位置沿y 轴正向开始做简谐运动.该波源产生的一维简谐横波沿x 轴正向传播,波速为v ,传播过程中无能量损失.一段时间后,该振动传播至某质点P ,关于质点P 振动的说法正确的是( ) A .振幅一定为A B .周期一定为T C .速度的最大值一定为v D .开始振动的方向沿y 轴向上或向下取决于它离波源的距离 E .若P 点与波源距离s =v T ,则质点P 的位移与波源的相同 3.(多选)一列简谐横波从左向右以v =2 m/s 的速度传播,某时刻的波形图如图所示,下列说法正确的是( ) A .A 质点再经过一个周期将传播到D 点 B .B 点正在向上运动 C .B 点再经过18T 回到平衡位置

D.该波的周期T=0.05 s E.C点再经过3 4T将到达波峰的位置 4.(多选)图甲为一列简谐横波在t=2 s时的波形图,图乙为媒质中平衡位置在x=1.5 m处的质点的振动图象,P是平衡位置为x=2 m的质点,下列说法中正确的是( ) A.波速为0.5 m/s B.波的传播方向向右 C.0~2 s时间内,P运动的路程为8 cm D.0~2 s时间内,P向y轴正方向运动 E.当t=7 s时,P恰好回到平衡位置 5.(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播,在x=12 m处的质点的振动图线如图甲所示,在x=18 m处的质点的振动图线如图乙所示,下列说法正确的是( ) A.该波的周期为12 s B.x=12 m处的质点在平衡位置向上振动时,x=18 m处的质点在波峰 C.在0~4 s内x=12 m处和x=18 m处的质点通过的路程均为6 cm D.该波的波长可能为8 m E.该波的传播速度可能为2 m/s 6.(多选)从O点发出的甲、乙两列简谐横波沿x轴正方向传播,某时刻两列波分别形成的波形如图所示,P点在甲波最大位移处,Q点在乙波最大位移处,

(完整word版)机械振动和机械波知识点复习及练习

机械振动和机械波 一 机械振动知识要点 1. 机械振动:物体(质点)在平衡位置附近所作的往复运动叫机械振动,简称振动 条件:a 、物体离开平衡位置后要受到回复力作用。b 、阻力足够小。 ? 回复力:效果力——在振动方向上的合力 ? 平衡位置:物体静止时,受(合)力为零的位置: 运动过程中,回复力为零的位置(非平衡状态) ? 描述振动的物理量 位移x (m )——均以平衡位置为起点指向末位置 振幅A (m )——振动物体离开平衡位置的最大距离(描述振动强弱) 周期T (s )——完成一次全振动所用时间叫做周期(描述振动快慢) 全振动——物体先后两次运动状态(位移和速度)完全相同所经历的过程 频率f (Hz )——1s 钟内完成全振动的次数叫做频率(描述振动快慢) 2. 简谐运动 ? 概念:回复力与位移大小成正比且方向相反的振动 ? 受力特征:kx F -= 运动性质为变加速运动 ? 从力和能量的角度分析x 、F 、a 、v 、E K 、E P 特点:运动过程中存在对称性 平衡位置处:速度最大、动能最大;位移最小、回复力最小、加速度最小 最大位移处:速度最小、动能最小;位移最大、回复力最大、加速度最大 ? v 、E K 同步变化;x 、F 、a 、E P 同步变化,同一位置只有v 可能不同 3. 简谐运动的图象(振动图象) ? 物理意义:反映了1个振动质点在各个时刻的位移随时间变化的规律 可直接读出振幅A ,周期T (频率f ) 可知任意时刻振动质点的位移(或反之) 可知任意时刻质点的振动方向(速度方向) 可知某段时间F 、a 等的变化 4. 简谐运动的表达式:)2sin( φπ +=t T A x 5. 单摆(理想模型)——在摆角很小时为简谐振动 ? 回复力:重力沿切线方向的分力 ? 周期公式:g l T π 2= (T 与A 、m 、θ无关——等时性) ? 测定重力加速度g,g=2 24T L π 等效摆长L=L 线+r 6. 阻尼振动、受迫振动、共振 阻尼振动(减幅振动)——振动中受阻力,能量减少,振幅逐渐减小的振动 受迫振动:物体在外界周期性驱动力作用下的振动叫受迫振动。 特点:驱受f f = ? 共振:物体在受迫振动中,当驱动力的频率跟物体的固有频率相等的时候,受迫振动的振 幅最大,这种现象叫共振 ? 条件:固驱f f =(共振曲线) 【习题演练一】 1 一弹簧振子在一条直线上做简谐运动,第一次先后经过M 、N 两点时速度v (v ≠0)相同,那么,下列说法正确的是( ) A. 振子在M 、N 两点受回复力相同 B. 振子在M 、N 两点对平衡位置的位移相同 C. 振子在M 、N 两点加速度大小相等 D. 从M 点到N 点,振子先做匀加速运动,后做匀减速运动 2 如图所示,一质点在平衡位置O 点两侧做简谐运动,在它从平衡位置O 出发向最大位移A 处运动过程中经0.15s 第一次通过M 点,再经0.1s 第2次通过M 点。则此后还要经多长时间第3次通过M 点,该质点振动的频率为 3 甲、乙两弹簧振子,振动图象如图所示,则可知( ) A. 两弹簧振子完全相同 B. 两弹簧振子所受回复力最大值之比F 甲∶F 乙=2∶1

高考物理基础知识总结

高考物理基础知识总结 一、质点的运动(1)------直线运动 1)匀变速直线运动 1.平均速度s v= t (定义式) 2.有用推论2022t v -v =as 3.中间时刻速度 02t t/2v +v v =v= 4.末速度v t =v o +at 5.中间位置速度s/2v 6.位移02122t/s=vt=v t+at =v t 7.加速度0t v -v a=t 以v o 为正方向,a 与v o 同向(加速)a >0;反向则a <0 8.实验用推论Δs=aT 2 Δs 为相邻连续相等时间(T )内位移之差 9.主要物理量及单位:初速(v o ):m/s 加速度(a ):m/s 2 末速度(v t ):m/s 时间(t ):秒(s) 位移(s ):米(m ) 路程:米 速度单位换算:1m/s=3.6Km/h 注:(1)平均速度是矢量; (2)物体速度大,加速度不一定大; (3) 0t v -v a=t 只是量度式,不是决定式; (4)其它相关内容:质点/位移和路程/s--t 图/v--t 图/速度与速率/。 2) 自由落体 1.初速度v o =0 2.末速度v t =gt 3.下落高度12 2h=gt (从v o 位置向下计算) 4.推论v t 2=2gh 注:(1)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,遵循匀变速度直线运动规律; (2)a=g =9.8≈10m/s 2 重力加速度在赤道附近较小,在高山处比平地小,方向竖直向下。 3) 竖直上抛 1.位移012 2s=v t-gt 2.末速度v t = v o - gt (g =9.8≈10m/s 2 ) 3.有用推论v t 2 -v o 2=-2gS 4.上升最大高度H m =v o 2/2g (抛出点算起) 5.往返时间02v t=g (从抛出落回原位置的时间)

2020年高考回归复习—机械振动和机械波选择综合题十 含答案

高考回归复习—机械振动和机械波选择之综合题十 1.一列沿x轴正方向传播的简谐横波,在t=0时刻波刚好传播到x=6m处的质点A,如图所示,已知波的传播速度为48m/s,下列说法正确的是() A.波源的起振方向是向上 B.从t=0时刻起再经过0.5s时间质点B第一次出现波峰 C.在t=0时刻起到质点B第一次出现波峰的时间内质点A经过的路程是24cm D.从t=0时刻起再经过0.35s时间质点B开始起振 E.当质点B开始起振时,质点A此时刚好在波谷 2.一列简谐横波在t=ls时的波形图如图所示,a、b、c分别为介质中的三个质点,其平衡位置分别为x a=0.5m、x b=2.0m、x c=3.5m。此时质点b正沿y轴负方向运动,且在t=l.5s时第一次运动到波谷。则下列说法正确的是() A.该波沿x轴正方向传播 B.该波的传播速度大小为1m/s C.质点a与质点c的速度始终大小相等、方向相反 D.每经过2s,质点a通过的路程都为1.6m E.质点c的振动方程为 π 0.4cos(m) 2 y t 3.一列周期为0.8 s的简谐波在均匀介质中沿x轴传播,该波在某一时刻的波形如图所示;A、B、C是介质中的三个质点,平衡位置分别位于2 m、3 m、6 m 处.此时B质点的速度方向为-y方向,下列说法正确的是( ) A.该波沿x轴正方向传播,波速为10 m/s

B .A 质点比B 质点晚振动0.1 s C .B 质点此时的位移为1 cm D .由图示时刻经0.2 s ,B 质点的运动路程为2 cm E.该列波在传播过程中遇到宽度为d =4 m 的障碍物时不会发生明显的衍射现象 4.有一列沿x 轴传播的简谐橫波,从某时刻开始,介质中位置在x =0处的质点a 和在x =6m 处的质点b 的振动图线分别如图1、2所示。则下列说法正确的是( ) A .质点a 的振动方程为y =4sin( 4 t +π2 )cm B .质点a 处在波谷时,质点b 一定处在平衡位置且向y 轴正方向振动 C .若波的传播速度为0.2m/s ,则这列波沿x 轴正方向传播 D .若波沿x 轴正方向传播,这列波的最大传播速度为3m/s 5.如图甲,介质中两个质点A 和B 的平衡位置距波源O 的距离分别为1m 和5m .图乙是波源做简谐运动的振动图像.波源振动形成的机械横波可沿图甲中x 轴传播.已知t =5s 时刻,A 质点第一次运动到y 轴负方向最大位移处.下列判断正确的是( ) A .A 质点的起振方向向上 B .该列机械波的波速为0.2m/s C .该列机械波的波长为2m D .t =11.5s 时刻,B 质点的速度方向沿y 轴正方向 E.若将波源移至x =3m 处,则A 、B 两质点同时开始振动,且振动情况完全相同 6.如图a 所示,在某均匀介质中S 1,S 2处有相距L =12m 的两个沿y 方向做简谐运动的点波源S 1,S 2。两波

高考物理复习知识点:机械波

2019高考物理复习知识点:机械波 机械振动在介质中的传播称为机械波(mechanical wave)。机械波与电磁波既有相似之处又有不同之处,机械波由机械振动产生,电磁波由电磁振荡产生;机械波的传播需要特定的介质,在不同介质中的传播速度也不同,在真空中根本不能传播,而电磁波(例如光波)可以在真空中传播;机械波可以是横波和纵波,但电磁波只能是横波;机械波与电磁波的许多物理性质,如:折射、反射等是一致的,描述它们的物理量也是相同的。常见的机械波有:水波、声波、地震波。 机械振动产生机械波,机械波的传递一定要有介质,有机械振动但不一定有机械波产生。 形成条件 波源 波源也称振源,指能够维持振动的传播,不间断的输入能量,并能发出波的物体或物体所在的初始位置。波源即是机械波形成的必要条件,也是电磁波形成的必要条件。 波源可以认为是第一个开始振动的质点,波源开始振动后,介质中的其他质点就以波源的频率做受迫振动,波源的频率等于波的频率。 介质 广义的介质可以是包含一种物质的另一种物质。在机械波中,介质特指机械波借以传播的物质。仅有波源而没有介质时,机械波不会产生,例如,真空中的闹钟无法发出声音。机械波在介质中的传播速

率是由介质本身的固有性质决定的。在不同介质中,波速是不同的。 下表给出了0℃时,声波在不同介质的传播速度,数据取自《普通高中课程标准实验教科书-物理(选修3-4)》(2019年)[1]。单位 v/m·s^-1 传播方式与特点 质点的运动 机械波在传播过程中,每一个质点都只做上下(左右)的简谐振动,即,质点本身并不随着机械波的传播而前进,也就是说,机械波的一质点运动是沿一水平直线进行的。例如:人的声带不会随着声波的传播而离开口腔。简谐振动做等幅震动,理想状态下可看作做能量守恒的运动.阻尼振动为能量逐渐损失的运动. 为了说明机械波在传播时质点运动的特点,现已绳波(右下图)为例进行介绍,其他形式的机械波同理[1]。 绳波是一种简单的横波,在日常生活中,我们拿起一根绳子的一端进行一次抖动,就可以看见一个波形在绳子上传播,如果连续不断地进行周期性上下抖动,就形成了绳波[1]。 把绳分成许多小部分,每一小部分都看成一个质点,相邻两个质点间,有弹力的相互作用。第一个质点在外力作用下振动后,就会带动第二个质点振动,只是质点二的振动比前者落后。这样,前一个质点的振动带动后一个质点的振动,依次带动下去,振动也就发生区域向远处的传播,从而形成了绳波。如果在绳子上任取一点系上红布条,我们还可以发现,红布条只是在上下振动,并没有随波前进[1]。

机械振动与机械波 答案

衡水学院 理工科专业《大学物理B 》机械振动 机械波 习题解答 命题教师:杜晶晶 试题审核人:杜鹏 一、填空题(每空2分) 1、一质点在x 轴上作简谐振动,振幅A =4cm ,周期T =2s ,其平衡位置取坐标原点。若t =0时质点第一次通过x =-2cm 处且向x 轴负方向运动,则质点第二次通过x =-2cm 处的时刻为23 s 。 2、一质点沿x 轴作简谐振动,振动范围的中心点为x 轴的原点,已知周期为T ,振幅为A 。 (a )若t=0时质点过x=0处且朝x 轴正方向运动,则振动方程为cos(2//2)x A t T ππ=-。 (b )若t=0时质点过x=A/2处且朝x 轴负方向运动,则振动方程为cos(2//3)x A t T ππ=+。 3、频率为100Hz ,传播速度为300m/s 的平面简谐波,波线上两点振动的相位差为π/3,则此两点相距 0.5 m 。。 4、一横波的波动方程是))(4.0100(2sin 02.0SI x t y -=π,则振幅是 0.02m ,波长是 2.5m ,频率是 100 Hz 。 5、产生机械波的条件是有 波源 和 连续的介质 。 二、单项选择题(每小题2分) (C )1、一质点作简谐振动的周期是T ,当由平衡位置向x 轴正方向运动时,从1/2最大位移处运动到最大位移处的这段路程所需的时间 为( ) (A )T /12 (B )T /8 (C )T /6 (D ) T /4 ( B )2、两个同周期简谐振动曲线如图1所示,振动曲线1的相位比振动曲线2的相位( ) 图1 (A )落后2π (B )超前2 π (C )落后π (D )超前π ( C )3、机械波的表达式是0.05cos(60.06)y t x ππ=+,式中y 和x 的单位是m ,t 的单位是s ,则( ) (A )波长为5m (B )波速为10m ?s -1 (C )周期为13s (D )波沿x 正方向传播 ( D )4、如图2所示,两列波长为λ的相干波在p 点相遇。波在S 1点的振动初相是1?,点S 1到点p 的距离是r 1。波在S 2点的振动初相是2?,点S 2到点p 的距离是r 2。以k 代表零或正、负整数,则点p 是干涉极大的条件为( ) (A )21r r k π-= (B )212k ??π-= (C )()21212/2r r k ??πλπ-+-= 图2

高考物理复习机械波模拟试题

机械波 一、选择题(本题共10个小题,每小题7分,共70分,每小题只有一个选项正确,请将正确选项前的字母填在题后的括号内) 1.如图所示为简谐横波在某一时刻的波形图,已知此时质点A 正向上运动,如图中箭头所示,由此可断定此横波( ) A .向右传播,且此时质点 B 正向上运动 B .向右传播,且此时质点 C 正向下运动 C .向左传播,且此时质点 D 正向上运动 D .向左传播,且此时质点 E 正向下运动 解析:由质点A 向上运动可以确定波向左传播,则质点B 、C 正向下运动,质点D 、E 正向上运动,故C 正确. 答案:C 2.如图所示为一列简谐横波的图象,波速为0.2 m/s ,以下结论正确的是( ) A .振源振动的频率为0.4 Hz B .若质点a 比质点b 先回到平衡位置,则波沿x 轴正方向传播 C .图示时刻质点a 、b 、c 所受回复力大小之比为2∶1∶3 D .经过0.5 s 质点a 、b 、c 通过的路程为75 cm 解析:由图可知,波长为8 cm ,周期为T =λv =0.080.2 s =0.4 s ,振动频率为2.5 Hz ,A 错.若 质点a 比质点b 先回到平衡位置,则质点a 向下振动,波沿x 轴负方向传播,B 错.回 复力的大小与位移成正比,C 对,经过0.5 s 即114 T ,只有c 点通过的路程为75 cm ,D 错. 答案:C 3. 振源A 带动细绳上各点上下做简谐运动,t =0时刻绳上形成的波形如图所示.规定绳上质

点向上运动的方向为x轴的正方向,则P点的振动图象是( ) 解析:选B.本题考查波动与振动相结合的问题.由t=0时刻绳上形成的波形可知该波刚传到P点时处于平衡位置,由“上下坡”法可知,P处上坡,所以起振方向向下,B正确. 4.一简谐机械波沿x轴正方向传播,周期为T,波长为λ.若在x=0处质点的振动图象如右图所示,则该波在t=T/2时刻的波形曲线为下图中的( ) 解析:从振动图象上可以看出x=0处的质点在t=T/2时刻处于平衡位置,且正在向下 振动,四个选项中只有A图符合要求,故A项正确. 答案:A 5.介质中有一列简谐机械波传播,对于其中某个振动质点( ) A.它的振动速度等于波的传播速度 B.它的振动方向一定垂直于波的传播方向 C.它在一个周期内走过的路程等于一个波长 D.它的振动频率等于波源的振动频率 解析:由振动和波的关系可知:质点的振动速度是质点运动的速度,而波的传播速度是 指“振动”这种运动形式的传播速度,故A错;波可分为横波和纵波,在纵波中,质点 的振动方向与波的传播在一条直线上,故B错;在一个周期内波传播的距离等于波长, 而质点运动的路程等于4个振幅,故C错;介质中所有质点的振动都是由波源的振动引 起的,它们的振动频率与波源的振动频率都相同,故D正确. 答案:D

机械振动和机械波知识点总结教学教材

机械振动和机械波 一、知识结构 二、重点知识回顾 1机械振动 (一)机械振动 物体(质点)在某一中心位置两侧所做的往复运动就叫做机械振动,物体能够围绕着平衡位置做往复运动,必然受到使它能够回到平衡位置的力即回复力。回复力是以效果命名的力,它可以是一个力或一个力的分力,也可以是几个力的合力。 产生振动的必要条件是:a、物体离开平衡位置后要受到回复力作用。b、阻力足够小。 (二)简谐振动 1. 定义:物体在跟位移成正比,并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动叫简谐振动。简谐振动是最简单,最基本的振动。研究简谐振动物体的位置,常常建立以中心位置(平衡位置)为原点的坐标系,把物体的位移定义为物体偏离开坐标原点的位移。因此简谐振动也可说是物体在跟位移大小成正比,方向跟位移相反的回复力作用下的振动,即F=-k x,其中“-”号表示力方向跟位移方向相反。 2. 简谐振动的条件:物体必须受到大小跟离开平衡位置的位移成正比,方向跟位移方向相反的回复力作用。 3. 简谐振动是一种机械运动,有关机械运动的概念和规律都适用,简谐振动的特点在于它是一种周期性运动,它的位移、回复力、速度、加速度以及动能和势能(重力势能和弹性势能)都随时间做周期性变化。 (三)描述振动的物理量,简谐振动是一种周期性运动,描述系统的整体的振动情况常引入下面几个物理量。

1. 振幅:振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离,常用字母“A”表示,它是标量,为正值,振幅是表示振动强弱的物理量,振幅的大小表示了振动系统总机械能的大小,简谐振动在振动过程中,动能和势能相互转化而总机械能守恒。 2. 周期和频率,周期是振子完成一次全振动的时间,频率是一秒钟内振子完成全振动的次数。振动的周期T跟频率f之间是倒数关系,即T=1/f。振动的周期和频率都是描述振动快慢的物理量,简谐振动的周期和频率是由振动物体本身性质决定的,与振幅无关,所以又叫固有周期和固有频率。 (四)单摆:摆角小于5°的单摆是典型的简谐振动。 细线的一端固定在悬点,另一端拴一个小球,忽略线的伸缩和质量,球的直径远小于悬线长度的装置叫单摆。单摆做简谐振动的条件是:最大摆角小于5°,单摆的回复力F是重力在 圆弧切线方向的分力。单摆的周期公式是T=。由公式可知单摆做简谐振动的固有周期与振幅,摆球质量无关,只与L和g有关,其中L是摆长,是悬点到摆球球心的距离。g是单摆所在处的重力加速度,在有加速度的系统中(如悬挂在升降机中的单摆)其g应为等效加速度。 (五)振动图象。 简谐振动的图象是振子振动的位移随时间变化的函数图象。所建坐标系中横轴表示时间,纵轴表示位移。图象是正弦或余弦函数图象,它直观地反映出简谐振动的位移随时间作周期性变化的规律。要把质点的振动过程和振动图象联系起来,从图象可以得到振子在不同时刻或不同位置时位移、速度、加速度,回复力等的变化情况。 (六)机械振动的应用——受迫振动和共振现象的分析 (1)物体在周期性的外力(策动力)作用下的振动叫做受迫振动,受迫振动的频率在振动稳定后总是等于外界策动力的频率,与物体的固有频率无关。 (2)在受迫振动中,策动力的频率与物体的固有频率相等时,振幅最大,这种现象叫共振,声音的共振现象叫做共鸣。 2机械波中的应用问题 1. 理解机械波的形成及其概念。 (1)机械波产生的必要条件是:<1>有振动的波源;<2>有传播振动的媒质。 (2)机械波的特点:后一质点重复前一质点的运动,各质点的周期、频率及起振方向都与波源相同。 (3)机械波运动的特点:机械波是一种运动形式的传播,振动的能量被传递,但参与振动的质点仍在原平衡位置附近振动并没有随波迁移。 (4)描述机械波的物理量关系:v T f ==? λ λ 注:各质点的振动与波源相同,波的频率和周期就是振源的频率和周期,与传播波的介质无关,波速取决于质点被带动的“难易”,由媒质的性质决定。 2. 会用图像法分析机械振动和机械波。 振动图像,例:波的图像,例: 振动图像与波的图像的区别横坐标表示质点的振动时间横坐标表示介质中各质点的平衡位置 表征单个质点振动的位移随时间变 化的规律 表征大量质点在同一时刻相对于平衡位 置的位移 相邻的两个振动状态始终相同的质 点间的距离表示振动质点的振动周 期。例:T s =4 相邻的两个振动始终同向的质点间的距 离表示波长。例:λ=8m

2018机械振动和机械波专题复习

知识点一:振动图像(物理意义、质点振动方向)与波形图(物理意义、传播方向与振动方向),回复力、 位移、速度、加速度等分析 1.悬挂在竖直方向上的弹簧振子 , 周期为2 s,从最低点的位置向上运动时开始计时,它的振动图像如图所示,由图可知?( ) = s时振子的加速度为正,速度为正 = s时振子的加速度为负,速度为负 = s时振子的速度为零,加速度为负的最大值 = s时振子的速度为零,加速度为负的最大值 2.如图甲所示,一弹簧振子在A、B间做简谐运动,O为平衡位置,如图乙是振子做简谐运动时的位移-时间图像,则 关于振子的加速度随时间的变化规律,下列四个图像(选项)中正确的是?( ) 3.如图甲所示,水平的光滑杆上有一弹簧振子,振子以O点为平衡位置,在a、 b两点之间做简谐运动,其振动图象如图乙所示。由振动图象可以得知 A.振子的振动周期等于t1 B.在t=0时刻,振子的位置在a点 C.在t=t1时刻,振子的速度为零 D.从t1到t2,振子正从O点向b点运动 4.一简谐机械波沿x轴正方向传播,周期为T,波长为λ。若在x=0处质点的 振动图像如右图所示,则该波在t=T/2时刻的波形曲线为() 5.一列横波沿x轴正向传播,a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置。某时刻的波形如图1所示,此后,若经过3/4周期开始计时,则图2描述的是 处质点的振动图象处质点的振动图象 处质点的振动图象处质点的振动图象 A y t O T/2T A y x Oλ/2λ A y x Oλ/2λ A y x Oλ/2λ A y x Oλ/2λ

6.如图所示,甲图为一列简谐横波在t=时刻的波动图象,乙图为这列波上质点P 的振动图象,则该波 A .沿x 轴负方传播,波速为0.8m/s B .沿x 轴正方传播,波速为0.8m/s C .沿x 轴负方传播,波速为5m/s D .沿x 轴正方传播,波速为5m/s 7.如图所示是一列沿x 轴传播的简谐横波在某时刻的波形图。已知a 质点的运动状态总是滞后于b 质点,质点b 和质点c 之间的距离是5cm 。下列说法中正确的是 A .此列波沿x 轴正方向传播 B .此列波的频率为2Hz C .此列波的波长为10cm D .此列波的传播速度为5cm/s 8.一列向右传播的简谐横波在某一时刻的波形如图所示,该时刻,两个质量相同的质点P 、Q 到平衡位置的距离相等。关于P 、Q 两个质点,以下说法正确的是( ) A .P 较Q 先回到平衡位置 B .再经 4 1 周期,两个质点到平衡位置的距离相等 C .两个质点在任意时刻的动量相同 D .两个质点在任意时刻的加速度相同 9.在介质中有一沿水平方向传播的简谐横波。一质点由平衡位置竖直向上运动,经 s 到达最大位移处.在这段 时间内波传播了0.5 m 。则这列波( ) A .周期是 s B .波长是 m C .波速是2 m/s D .经 s 传播了8 m 10.如图所示,两列简谐横波分别沿x 轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x=和x=处,两列波的速度大小均为v=0.4m/s ,两波源的振幅均为A=2cm 。图示为t=0时刻两列波的图象(传播方向如图所示),该时刻平衡位置位于x=0.2m 和x=0.8m 的P 、Q 两质点刚开始振动,质点M 的平衡位置处于x=0.5m 处。关于各质点运动情况的判断正确的是( ) A. t=0时刻质点P 、Q 均沿y 轴正方向运动 B. t=1s 时刻,质点M 的位移为-4cm C. t=1s 时刻,质点M 的位移为+4cm D. t=时刻,质点P 、Q 都运动到x= a b c O y /m x /cm x /10-1 m y /cm 0 -2 2 4 6 8 10 12 v 2 -2 v P Q M x /m y /m P t /s y /m

荆门市高考物理机械波试题经典

荆门市高考物理机械波试题经典 一、机械波 选择题 1.某一列沿x 轴传播的简谱横波,在4 T t = 时刻的波形图如图所示,P 、Q 为介质中的两质点,质点P 正在向动能增大的方向运动。下列说法正确的是( ) A .波沿x 轴正方向传播 B .4 T t =时刻,Q 比P 的速度大 C .34T t = 时刻,Q 到达平衡位置 D .34 T t = 时刻,P 向y 轴正方向运动 2.甲、乙两列横波在同一介质中分别从波源M 、N 两点沿x 轴相向传播,波速为2m/s ,振幅相同;某时刻的图像如图所示。则 。 A .甲、乙两波的起振方向相同 B .甲、乙两波的频率之比为3:2 C .甲、乙两波在相遇区域会发生干涉 D .再经过3s ,平衡位置在x =6m 处的质点处于平衡位置 E.再经过3s ,平衡位置在x =7m 处的质点加速度方向向上 3.一列简谐横波沿直线传播,该直线上的a 、b 两点相距4.42m 。图中实、虚两条曲线分别表示平衡位置在a 、b 两点处质点的振动曲线。从图示可知( ) A .此列波的频率一定是10Hz B .此列波的波长一定是0.1m C .此列波的传播速度可能是34m /s D .a 点一定比b 点距波源近 4.一列沿x 轴传播的简谐横波,某时刻的波形如图所示,从此时刻开始计时,1 1.5x =m

的质点Q 比23x =m 的质点P 早回到平衡位置0.3s ,下列说法正确的( ) A .这列简谐横波沿x 轴正方向传播 B .P 质点简谐运动的频率为2Hz C .简谐横波波速为5m/s D .再过0.8s ,x =4.0m 处的质点向前移动到x =8.0m 处 E.再过0.6s ,x =6.5m 处的质点正在远离平衡位置 5.沿x 轴方向的一条细绳上有O 、A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 八个点, 1m OA AB BC CD DE EF FG =======,质点O 在垂直于x 轴方向上做简谐运动,沿x 轴方向传播形成横波。0t =时刻,O 点开始向上运动,经0.2s t =,O 点第一次到达 上方最大位移处,这时A 点刚好开始运动。那么在 2.5s t =时刻,以下说法中正确的是( ) A . B 点位于x 轴下方 B .A 点与E 点的位移相同 C . D 点的速度最大 D .C 点正向上运动 E.这列波的波速为5m/s 6.位于x =0m 、x =18m 的波源P 、Q 在同一介质中分别产生两列横波甲、乙,传播方向相反,某时刻两列波的波形图如图所示,此时x =1m 处的质点振动了5s 时间。以下说法正确的是( ) A .甲波的波速为0.8m/s B .两列波叠加后不会产生干涉现象 C .x =8m 处的质点起始振动方向沿y 轴正方向 D .波源P 比波源Q 迟振动了2s 7.一列横波沿x 轴传播,图中实线表示t=0时刻的波形,虚线表示从该时刻起经0.005s 后的波形______.

机械振动与机械波相结合的综合应用(教案)

机械振动与机械波相结合的综合应用 【教学目标】 1、通过对比简谐运动与简谐波,掌握简谐运动与简谐波的特征及描述方法。 2、知道简谐运动与简谐波相结合的综合题的题型,掌握解决此类问题的基本方法。【教学过程】 一、核心知识 1、研究对象:简谐运动、简谐波 2、简谐运动与简谐波的对比 学生活动:学生先讨论课前独立填写的学案中的下表中红色内容(2分钟),然后 学生活动:①学生先小组讨论学案上按要求完成的内容(每一类问题2分钟),然后展示要难点问题,提请全班讨论解决。②第三类题型讨论完后,总结合归纳解题基本方法。 老师活动:①老师对重点突破共同难点问题,突破方法是通过提前预设的PPT进行分析。②对学生归纳的解题方法进行提炼和深化。③强调解题规范。 1、已知波的传播和波上质点振动的部分信息,分析问题 【例1】(2016年全国Ⅲ卷,34(1))(5分)由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。波源振动的频率为20 Hz,波速为16 m/s。已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧,且P、Q和S的平衡位置在一条直线上,P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为m、m,P、Q开始震动后,下列判断

正确的是_____。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分) A .P 、Q 两质点运动的方向始终相同 B .P 、Q 两质点运动的方向始终相反 C .当S 恰好通过平衡位置时,P 、Q 两点也正好通过平衡位置 、 D .当S 恰好通过平衡位置向上运动时,P 在波峰 E .当S 恰好通过平衡位置向下运动时,Q 在波峰 【答案】BDE 【考点】波的图像,波长、频率和波速的关系 【解析】根据题意信息可得1s 0.05s 20 T ==,16m/s v =,故波长为0.8m vT λ==,找P 点关于S 点的对称点P ',根据对称性可知P '和P 的振动情况完全相同,P '、 Q 两点相距15.814.630.80.82x λλ???=-= ??? ,为半波长的整数倍,所以两点为反相点,故P '、Q 两点振动方向始终相反,即P 、Q 两点振动方向始终相反,A 错误B 正确; P 点距离S 点3194 x λ=,当S 恰好通过平衡位置向上振动时,P 点在波峰,同理Q 点距离S 点1184 x λ'=,当S 恰好通过平衡位置向下振动时,Q 点在波峰,DE 正确。 巩固练习:(2016年全国Ⅱ卷,34(2)))(10分)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;1 s 3 t =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: (ⅰ)简谐波的周期、波速和波长;(ⅱ)质点O 的位移随时间变化的关系式. 【答案】(i )T =4s ,v =s ,λ=30cm (ii )50.08sin(t )26y ππ=+或者10.08cos(t )23 y ππ=+ 【解析】(i )t =0s 时,A 处质点位于波峰位置 t =1s 时,A 处质点第一次回到平衡位置可知 1s 4 T =,T =4s … 1s 3 t =时,O 第一次到平衡位置,t =1s 时,A 第一次到平衡位置 可知波从O 传到A 用时2s 3 ,传播距离x =5cm 故波速7.5cm /s x v t ==,波长λ=vT =30cm (ⅱ)设0sin(t )y A ω?=+,可知2rad/s 2T ππω== 又由t =0s 时,y =4cm ;1s 3t =,y =0,代入得A =8cm ,再结合题意得056 ?π= 故50.08sin(t )26y ππ=+或者10.08cos(t )23 y ππ=+ 2、已知两个时刻的波形图和部分信息,分析问题

(完整word版)高中物理总复习基础知识汇总

高中物理总复习基础知识要点 第一部分力学 一、力和物体的平衡: 1.力 ⑴力是物体对物体的作用:①成对出现,力不能离开物体而独立存在;②力能改变物体的运动状态(产生加速度)和引起形变;③力是矢量,力的大小、方向、作用点是力的三要素。 ⑵力的分类:①按力的性质分类。②按力的效果分类(可以几个力的合力)。 ⑶力的图示:①由作用点开始画,②沿力的方向画直线。③选定标度,并按大小结合标度分段。④在末端画箭头并标出力的符号。 2.重力 ⑴产生:①由于地球吸引而产生(但不等于万有引力)。②方向竖直向下。③作用点在重心。 ⑵大小:①G=mg,在地球上不同地点g不同。②重力的大小可用弹簧秤测出。 ⑶重心:①质量分布均匀的有规则形状物体的重心,在它的几何中心。②质量分布不均匀或不规则形状物体的重心,除与物体的形状有关外,还与质量的分布有关。③重心可用悬挂法测定。④物体的重心不一定在物体上。 3.弹力 ⑴产生:①物体直接接触且产生弹性形变时产生。②压力或支持力的方向垂直于支持面而指向被压或被支持的物体;③绳的拉力方向沿着绳而指向绳收缩的方向。 有接触的物体间不一定有弹力,弹力是否存在可用假设法判断,即假设弹力存在,通过分析物体的合力和运动状态判断。 ⑵胡克定律:在弹性限度内,F=KX,X-是弹簧的伸长量或缩短量。 4.摩擦力 ⑴静摩擦力:①物接触、相互挤压(即存在弹力)、有相对运动趋势且相对静止时产生。 ②方向与接触面相切,且与相对运动趋势方向相反。③除最大静摩擦力外,静摩擦力没有一定的计算式,只能根据物体的运动状态按力的平衡或F=ma方法求。 判断它的方向可采用“假设法”,即如无静摩擦力时物体发生怎样的相对运动。 ⑵滑动摩擦力:①物接触、相互挤压且在粗糙面上有相对运动时产生。②方向与接触面相切且与相对运动方向相反(不一定与物的运动方向相反)②大小f=μF N。(F N不一定等于重力)。 滑动摩擦力阻碍物体间的相对运动,但不一定阻碍物体的运动。 摩擦力既可能起动力作用,也可能起阻力作用。 5.力的合成与分解 ⑴合成与分解:①合力与分力的效果相同,可以根据需要互相替代。①力的合成和分解遵循平行四边形法则,平行四边形法则对任何矢量的合成都适用,力的合成与分解也可用正交分解法。③两固定力只能合成一个合力,一个力可分解成无数对分力,但力的分解要根据实际情况决定。 ⑵合力与分力关系:①两分力与合力F1+F2≥F≥F1-F2,但合力不一定大于某一分

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