【高中】2017沪科版高中物理选修343

高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）模块综合测评(二)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分.在每小题给出的5个选项中有3项符合题目要求.选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分.每选错1个扣3分，最低得分为0分)1.下列说法正确的有()A.某种光学介质对另一种光学介质的相对折射率可能小于1B.英国物理学家托马斯·杨发现了光的干涉现象C.激光和自然光都是偏振光D.麦克斯韦用实验证明了光是一种电磁波E.爱因斯坦认为真空中光速在不同惯性系中相同【解析】激光的偏振方向一定，是偏振光，而自然光包含着垂直传播方向上沿一切方向振动的光，C错；麦克斯韦只是从理论上提出光是一种电磁波，D 错.【答案】ABE2.下列说法正确的是()A.露珠的晶莹透亮现象，是由光的全反射引起的B.光波从空气进入水中后，更容易发生衍射C.电磁波具有偏振现象D.根据狭义相对论，地面上的人看到高速运行的列车比静止时短E.物体做受迫振动时，其频率和振幅与自身的固有频率均无关【解析】露珠的晶莹透亮现象，是由光的全反射引起的，选项A正确；光波从空气进入水中后，频率不变，波速变小，则波长变短，故更不容易发生衍射，选项B错误；因电磁波是横波，故也有偏振现象，选项C正确；根据狭义相对论，地面上的人看到高速运行的列车比静止时短，选项D正确；物体做受迫振动时，其频率总等于周期性驱动力的频率，与自身的固有频率无关，但其振幅与自身的固有频率有关，当驱动力的频率等于固有频率时，振幅最大，选项E 错误.【答案】ACD3.在五彩缤纷的大自然中，我们常常会见到一些彩色光的现象，下列现象中属于光的干涉的是()A.洒水车喷出的水珠在阳光照耀下出现的彩色现象B.小孩儿吹出的肥皂泡在阳光照耀下出现的彩色现象C.雨后天晴马路上油膜在阳光照耀下出现的彩色现象D.用游标卡尺两测量爪的狭缝观察日光灯的灯光出现的彩色现象E.实验室用双缝实验得到的彩色条纹【解析】A属于光的色散现象；B、C属于光的薄膜干涉现象；D属于光的单缝衍射现象；E属于光的双缝干涉现象.【答案】BCE4.下列有关光学现象的说法中正确的是()A.用光导纤维束传送信息是光的衍射的应用B.太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的干涉现象C.在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物，可使景象更清晰D.经过同一双缝所得干涉条纹，红光条纹宽度大于绿光条纹宽度E.激光测距是应用了激光平行性好的特点【解析】用光导纤维束传送信息是光的全反射的应用，A错误；太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的色散现象，是光的折射的结果，B错误；在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物，可减弱反射光，从而使景象更清晰，C正确；红光的波长比绿光的波长长，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝ldλ可知，经过同一双缝所得干涉条纹，红光条纹宽度大于绿光条纹宽度，D正确；激光的平行性好，常用来精确测距，E正确.【答案】CDE5.下列关于单摆运动的说法中，正确的是()A.单摆的回复力是摆线的拉力与摆球重力的合力B.单摆的回复力是摆球重力沿运动轨迹切向的分力C.单摆的周期与摆球质量、振幅无关，与摆长和当地的重力加速度有关D.单摆做简谐运动的条件是摆角很小(小于5°)E.在山脚下走时准确的摆钟移到高山上走时将变快【解析】单摆的回复力是摆球重力沿运动轨迹切向的分力，A错误，B正确；根据单摆的周期公式T＝2πlg可知，单摆的周期与摆球质量、振幅无关，与摆长和当地的重力加速度有关，C正确；在摆角很小时，单摆近似做简谐运动，D正确；将摆钟从山脚移到高山上时，摆钟所在位置的重力加速度g变小，根据T＝2πlg可知，摆钟振动的周期变大，走时变慢，E错误.【答案】BCD6.如图1所示是一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图，图中质点P正沿y轴正方向运动，此波的传播速度为v＝4 m/s，则()图1A.此波沿x轴正方向传播B.质点P的振动周期为T＝1.0 sC.x＝1.0 m处质点做简谐运动的表达式为y＝5cos(4t)cmD.x＝1.0 m处质点在2.5 s内通过的路程为50 cmE.t＝0.25 s时，x＝2.0 m处质点有最大正向加速度【解析】因质点P正沿y轴正方向运动，由“上下坡法”知波沿x轴正方向传播，A对；由题图知波长为λ＝4 m，由λ＝v T知各质点振动周期为T＝1.0 s，B对；由题图知x＝1.0 m处质点做简谐运动的表达式为y＝5cos(2πt)cm，C错；t＝2.5 s＝2.5T，所以x＝1.0 m处质点在2.5 s内通过的路程为s＝2.5×4A＝50 cm，D对；t＝0.25 s＝T4时，x＝2.0 m处质点正处于波峰，具有最大负向加速度，E错.【答案】ABD7.如图2所示是一单摆在某介质中振动时产生的一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，已知这列波沿x轴正方向传播，波速v为4 m/s.P、Q是这列波上的质点，取g≈π2 m/s2，下列说法正确的是()图2A.质点P和Q的振动方向始终相反B.质点P的振动周期为2 s，振幅为0.05 mC.再经0.5 s，P质点在正的最大位移处D.在t＝0时刻，质点Q的速度沿y轴正方向并开始做匀减速运动E.该单摆的摆长约为1 m【解析】质点P和Q相距半个波长，振动方向始终相反，A正确；由题图知波长为8 m，而波速v为4 m/s，所以周期为2 s，从题图可以看出质点的振幅为0.05 m，B正确；波沿x轴正方向传播，所以经过0.5 s，P质点在负的最大位移处，C错误；t＝0时刻，质点Q开始做变减速运动，D错误；根据T＝2πl g，得l≈1 m，E正确.【答案】ABE8.如图3所示，实线与虚线分别表示振幅、频率均相同的两列简谐横波的波峰和波谷，此刻M是波峰与波峰的相遇点.设这两列波的振幅均为A，则下列说法中正确的是()图3A.此时刻位于O处的质点正处于平衡位置B.P、N两处的质点始终处在平衡位置C.随着时间的推移，M处的质点将向O处移动D.从此时刻起，经过四分之一周期，M处的质点到达平衡位置，此时位移为零E.O、M连线的中点是振动加强的点，其振幅为2A【解析】此时刻位于O处的质点正处于波谷与波谷的相遇点，不在平衡位置，选项A错误；P、N两处的质点处于波峰和波谷的相遇点，两列波在这两处的位移始终相反，合位移为零，选项B正确；质点并不随波迁移，选项C错误；从此时刻起，经过四分之一周期，两列波在M点的振动均达到平衡位置，合位移为零，选项D正确；O、M连线的中点是振动加强区的点，其振幅为2A，选项E正确.【答案】BDE9.一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为v，P、Q是沿波传播方向上相距为a的两质点，如图4所示.某时刻P、Q两质点都处于平衡位置，且P、Q间仅有一个波峰，经过时间t，Q质点第一次运动到波峰，则t可能等于()【导学号：38910070】图4A.a2v B.3a2vC.a4v D.3a4vE.a v【解析】当质点Q此时正向上运动时，对应波形如图甲、乙所示；当质点Q此时正向下运动时，对应波形如图丙、丁所示.则图甲中，波长λ＝2a，T＝λv，所以t＝T4＝a2v；同理图乙中，t＝a4v；图丙中，t＝3a4v；图丁中，t＝a2v；所以A、C、D对.【答案】 ACD10.如图5所示是一玻璃球体，其半径为R ，O 为球心，AB 为水平直径.M 点是玻璃球的最高点，来自B 点的光线BD 从D 点射出，出射光线平行于AB ，已知∠ABD ＝30°，光在真空中的传播速度为c ，则( )图5A.此玻璃的折射率为 3B.光线从B 到D 需用时3R cC.该玻璃球的临界角应小于45°D.若增大∠ABD ，光线不可能在DM 段发生全反射现象E.若减小∠ABD ，从AD 段射出的光线均平行于AB【解析】 由题图可知光线在D 点的入射角为i ＝30°，折射角为r ＝60°，由折射率的定义得n ＝sin r sin i 知n ＝3，A 正确；光线在玻璃中的传播速度为v ＝c n ＝33c ，由题图知BD ＝3R ，所以光线从B 到D 需用时t ＝BD v ＝3R c ，B 正确；若增大∠ABD ，则光线射向DM 段时入射角增大，射向M 点时入射角为45°，而临界角满足sin C ＝1n ＝33<22＝sin 45°，即光线可以在DM 段发生全反射现象，C 正确，D 错误；要使出射光线平行于AB ，则入射角必为30°，E 错误.【答案】 ABC二、非选择题(本题共5小题，共40分，按题目要求作答，解答题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)11.(8分)某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中进行了如下的操作：(1)用游标尺上有10个小格的游标卡尺测量摆球的直径如图6甲所示，可读出摆球的直径为________cm.把摆球用细线悬挂在铁架台上，测量摆线长，通过计算得到摆长L.甲乙丙图6(2)用秒表测量单摆的周期.当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为n＝1，单摆每经过最低点记一次数，当数到n＝60时秒表的示数如图乙所示，该单摆的周期是T＝________s(结果保留三位有效数字).(3)测量出多组周期T、摆长L的数值后，画出T2-L图线如图丙，此图线斜率的物理意义是()A.gB.1 gC.4π2g D.g4π2(4)在(3)中，描点时若误将摆线长当作摆长，那么画出的直线将不通过原点，由图线斜率得到的重力加速度与原来相比，其大小()A.偏大B.偏小C.不变D.都有可能(5)该小组的另一同学没有使用游标卡尺也测出了重力加速度，他采用的方法是：先测出一摆线较长的单摆的振动周期T1，然后把摆线缩短适当的长度ΔL，再测出其振动周期T2.用该同学测出的物理量表示重力加速度g＝________.【导学号：38910071】【解析】(1)摆球的直径为d＝20 mm＋6×110mm＝20.6 mm＝2.06 cm.(2)秒表的读数为t＝60 s＋7.4 s＝67.4 s，根据题意t＝60－12T＝592T，所以周期T＝2t59≈2.28 s.(3)根据单摆周期公式T＝2πLg，可得T2L＝4π2g＝k(常数)，所以选项C正确.(4)因为T2L＝4π2g＝k(常数)，所以ΔT2ΔL＝4π2g＝k，若误将摆线长当作摆长，画出的直线将不通过原点，但图线的斜率仍然满足T21－T22L1－L2＝4π2g＝k，所以由图线的斜率得到的重力加速度不变.(5)根据(4)的分析，ΔT2ΔL＝4π2g，所以g＝4π2ΔLΔT2＝4π2ΔLT21－T22.【答案】(1)2.06(2)2.28(3)C(4)C(5)4π2ΔL T21－T2212.(6分)一列简谐横波，沿波的传播方向依次有P、Q两点，平衡位置相距5.5 m，其振动图像如图7甲所示，实线为P点的振动图像，虚线为Q点的振动图像.甲乙图7(1)图乙是t＝0时刻波形的一部分，若波沿x轴正向传播，试在给出的波形上用黑点标明P、Q两点的位置，并写出P、Q两点的坐标(横坐标用λ表示)；(2)求波的最大传播速度.【解析】(1)P、Q两点的位置如图所示P(0,0)、Q(11λ12，5 cm).(2)由题图甲可知，该波的周期T＝1 s由P 、Q 的振动图像可知，P 、Q 之间的距离是(n ＋1112)λ＝5.5 m(n ＝0,1,2，…)当n ＝0时，λ有最大值6 m.此时对应波速最大，v ＝λT ＝6 m/s.【答案】 (1)见解析 (2)6 m/s13.(9分)如图8所示为沿x 轴向右传播的简谐横波在t ＝1.2 s 时的波形，位于坐标原点处的观察者测到在4 s 内有10个完整的波经过该点.图8(1)求该波的振幅、频率、周期和波速；(2)画出平衡位置在x 轴上P 点处的质点在0.6 s 内的振动图像.【解析】 (1)由题图可知该波的振幅A ＝0.1 m波长λ＝2 m由题意可知，f ＝104 Hz ＝2.5 HzT ＝1f ＝0.4 s波速v ＝λf ＝5 m/s.(2)振动图像如图所示.【答案】 (1)0.1 m 2.5 Hz 0.4 s 5 m/s (2)见解析14.(8分)频率不同的两束单色光1和2均以60°的入射角从同一点射向一厚度为d 的玻璃板的上表面，后从玻璃板另一侧射出，已知玻璃对单色光1和2的折射率分别为3和62，光在真空中的速度为c ，求：图9(1)单色光1在玻璃中传播的时间；(2)两束单色光通过玻璃板后相距的距离.【解析】 (1)光在玻璃中的传播路径如图所示，单色光1在玻璃中的速度为v 1＝c n 1＝3c 3 sin 60°sin β1＝n 1＝3得β1＝30° OP ＝d cos 30°＝23d 3故单色光1在玻璃中传播的时间t 1＝OP v 1＝2d c . (2)sin 60°sin β2＝n 2＝62 得β2＝45°MQ ＝d tan 45°＝dMP ＝d tan 30°＝3d 3两束单色光通过玻璃板后相距的距离为 x ＝(MQ －MP )sin 30°＝(3－3)d 6. 【答案】 (1)2d c (2)(3－3)d 615.(9分)如图10所示，△ABC 为一直角三棱镜的横截面，∠BAC ＝30°，现有两条间距为d 的平行单色光线垂直于AB 面射入三棱镜，已知棱镜对该单色光的折射率为 3.图10(1)若两条单色光线均能从AC 面射出，求两条单色光线从AC 面射出后的距离；(2)两条单色光线的入射方向怎样变化才可能使从AB 面折射到AC 面的光线发生全反射？【解析】 (1)如图所示，两条单色光线在AC 面的折射点分别为D 、E ，由图中几何关系可知，入射角i ＝30°则根据光的折射定律有sin r sin i ＝n得r ＝60°在直角三角形DEF 中∠EDF ＝30°所以EF ＝12DE ＝12·d cos 30°＝33d .(2)当入射光线绕AB 面上的入射点向上转动时，折射光线入射到AC 面上的入射角变大，才有可能发生全反射.【答案】 (1)33d (2)见解析。

3.3 无线电通信3.4 电磁波家族学 习 目标知 识 脉 络1.了解电磁波的发射、传播和接收的基本原理.知道调制、调谐、电谐振、解调(检波)等概念的意义及区别.(难点)2.了解无线电波的三种主要传播途径及其特点.(重点)3.知道电磁波谱及其组成部分的特点和作用，知道光是一种电磁波.(重点)4.了解电磁波的利用及其危害的防护措施.无 线 电 波 的 发 射 与 传 播[先填空]1.无线电广播无线电广播传递的是声音信号，无线电广播是先将声音信号转变成电信号，再将此电信号加载到等幅的高频信号上，并进行放大，再通过发射塔发射出去.图3­3­12.振荡器的作用振荡器的作用是产生等幅高频信号.低频音频信号只有加载到高频信号上去，形成随音频信号而改变的高频信号、才能通过发射天线发射出去.3.调制器的作用(1)调制器的作用就是把低频信号加载到高频信号上去.(2)调制方式有调幅和调频.⎩⎪⎨⎪⎧ 调幅是使高频振荡信号的振幅随低频信号变化.调频就是使高频振荡信号的频率随低频信号变化.4.电磁波的传播(1)无线电波通常有三种传播途径：地波、天波和空间波.①地波：沿地球表面空间传播的无线电波.在无线电技术中，通常采用地波的形式传播长波、中波和中短波.②天波：靠大气层中电离层的反射传播的无线电波.短波最适合采用天波的形式传播.③空间波：像光束那样沿直线传播的无线电波.这种传播方式适用于超短波和微波通信，此外卫星中继通信，卫星电视转播等也主要是利用空间波作为传输途径.[再判断]1.摄像管输出的电信号可以直接通过天线向外发射.(×)2.摄像管输出的电信号必须“加”在高频振荡电流上，才能向外发射.(√)3.同步卫星进行无线电通信只能利用微波.(√)[后思考]1.通常情况下如何对电磁波进行调制？【提示】有调幅和调频两种：(1)调幅是使高频振荡信号的振幅随低频信号变化.(2)调频是使高频振荡信号的频率随低频信号变化.2.电磁波的发射过程为什么要采用调制技术？【提示】像声音这样的信号，一般频率相对较低，而电台要向外发射电磁波，要有足够高的频率.实验证明，发射能量与发射频率的4次方成正比，可见只有提高发射频率才能提高发射能量，为此要把这些信号加载到高频信号上去.就好像人的远行能力不足，要乘汽车、飞机一样.这个加载的过程就是调制.[核心点击]1.无线电波的发射：由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频振荡电流，用调制器将需传送的电信号调制到振荡电流上，再耦合到一个开放电路中激发出无线电波，向四周发射出去.2.电磁波的发射示意图(如图3­3­2所示)图3­3­23.“调幅”和“调频”都是调制过程(1)高频振荡信号的振幅随低频信号变化的调制方式叫调幅，一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号采用调幅波.(2)高频振荡信号的频率随低频信号变化的调制方式叫调频，电台的立体声广播和电视中的伴音信号，采用调频波.1.要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是( )A.增加辐射波的波长B.增加辐射波的频率C.使振荡电容的正对面积足够小D.尽可能使电场和磁场分散开E.减小回路中的电容和电感【解析】提高电磁波发射本领(功率)应增大f，电磁场应尽可能扩散到周围空间，形成开放电路.f＝12πLC，C＝εr S4πkd，要使f增大，应减小L或C，故正确答案为B、C、E.【答案】BCE2.为了把需要传递的信号(图像、声音等)加载到电磁波上发射出去，必须对振荡电流进行________.(选填“调谐”“调制”或“解调”)【解析】信息(声音或图像等)转化为电信号后，往往由于信号频率低不能直接用来发射，需要把要传递的电信号“加载”到高频电磁波上，这就是调制.【答案】调制无线电波的发射及相关问题1.无线电波的发射：由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频振荡电流，用调制器将需要传送的电信号调制到振荡电流上，再耦合到一个开放电路中激发出无线电波，向四周发射出去.2.一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号，都采用调幅波；电台的调频广播和电视中的伴音信号，都采用调频波.低频信号类比成货物，高频波类比成运载工具，调制的过程类比成将货物装载到运载工具上.无线电波的接收[先填空]1.电磁波的接收原理电磁波在传播过程中如果遇到接收天线——导体，会在天线上产生微弱的感应电流.这个感应电流的频率跟接收的电磁波的频率相同.2.电谐振现象与调谐(1)电谐振现象：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生电流最强的现象.与机械振动中的共振现象类似.(2)调谐：在无线电技术中，对空间存在的各种频率电磁波，需要选择某一特定的频率接收的过程.3.检波使声音或图像信号从调谐电路接收到的高频振荡电流中“检”出来的过程，它是调制的逆过程，也叫做解调.[再判断]1.无线电波的接收需要经过调谐、高频放大、检波、音频放大的过程.(√)2.调谐就是使某一频率的电磁波与接收电路产生电谐振.(√)3.检波就是从众多的电磁波中得到我们所需要的信号.(×)[后思考]1.调谐电路能进行调谐的基本原理是什么？【提示】调谐电路能进行调谐的基本原理是电谐振，即让接收电磁波的频率和被接收电磁波的频率相同.2.如何才能从经过调制的电磁波中得到声音、图像信号？【提示】要对接收到的调制信号进行解调，去掉高频成份，只保留声音、图像这些低频信号，即从振荡电流中“检”出声音、图像信号.[核心点击]1.解调是调制的逆过程声音、图像等信号频率相对较低，不能转化为电信号直接发射出去，而要将这些低频信号加载到高频电磁波信号上去.将声音、图像信号加载到高频电磁波中的过程就是调制.而将声音、图像信号从高频信号中还原出来的过程就是解调.2.正确理解调谐的作用世界上有许许多多的无线电台、电视台及各种无线电信号，如果不加选择全部接收下来，那必然是一片混乱，分辨不清.因此接收信号时，首先要从各种电磁波中把我们需要的选出来，通常叫选台.在无线电技术中利用电谐振达到目的.3.关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是( )A.为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的B.音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波C.当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强D.要使电视机的屏幕上有图像，必须要有检波过程E.振荡电路的频率越高，产生的电磁波在空间传播越快【解析】有效发射电磁波，必须采用开放电路和高频发射；一般的音频电流的频率较低，不能直接用来发射电磁波；电磁波接收原理是一种叫电谐振的现象，与机械振动中的共振有些相似；电视机显示图像时，必须通过检波过程，把有效的信号从高频调制信号中取出来，否则就不能显示，B、C、D正确.【答案】BCD4.有一个LC接收电路，原来接收较低频率的电磁波，现在要想接收较高频率的电磁波，其调节方式应把可动电容器的动片适当________一些.【解析】增大LC接收电路的频率，由公式f＝12πLC可知应减小电容或电感；把可动电容器的动片适当旋出一些即可.【答案】旋出5.世界各地有许多无线电台同时广播，用收音机一次只能收听到某一电台的播音，而不是同时收听到许多电台的播音，其原因是因为接收到的电台电磁波与收音机调谐电路的固有频率________，产生了________.【解析】选台就是调谐过程，使f固＝f电磁波，在接收电路中产生电谐振，激起的感应电流最强.【答案】相同电谐振相近概念的辨析技巧1.调频和调幅：这是调制的两种方式，使电磁波的频率随信号改变的调制方式叫调频；使电磁波的振幅随信号改变的调制方式叫调幅.2.调制和解调：把低频电信号加载到高频等幅振荡电流上叫作调制；把低频电信号从高频载波中检出来叫解调，是调制的逆过程.电磁波家族[先填空]1.电磁波谱按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就组成了电磁波谱.按波长由长到短依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.2.电磁波家族成员的特性(1)无线电波：波长较长，主要应用于广播、电视、雷达、微波炉等.(2)红外线：不能引起人的视觉，热效应作用较强.波长比可见光长，衍射现象明显.所有物体都能辐射红外线，能在云雾、烟尘中传播得较远.主要应用于红外线摇感或红外高空摄影.(3)可见光：引起人类视觉的部分，万物生长靠太阳.(4)紫外线：频率比可见光要高，不能引起人的视觉.化学作用较强，应用于杀菌消毒；还有较强的荧光效应，用来激发荧光物质发光.(5)X射线：频率比紫外线还高，当高速电子流轰击固体时能发出X射线，又叫伦琴射线.穿透力较强.用来检查工业部件的内部有无裂纹或气孔，医学上用于人体透视.(6)γ射线：频率比X射线还要高，穿透能力更强，主要应用它的穿透能力.[再判断]1.X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变.(√)2.γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高.(√)3.紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射.(×)[后思考]1.为什么超远程无线电利用无线电波中的长波波段，而雷达利用微波波段？【提示】根据波的衍射特性，波长越长，越容易绕过障碍物，所以超远程无线电利用长波波段.微波波长短，传播时直线性好，雷达正是利用了微波直线传播性好的特点.2.红外体温计不用与人体接触便可以迅速测量体温，如图3­3­3所示，你知道它的工作原理吗？图3­3­3【提示】根据体温越高，辐射红外线越强的原理.[核心点击]1.电磁波的共性(1)它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义.(2)都遵守公式v＝λf，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108 m/s.(3)它们的传播都不需要介质.(4)它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性.2.电磁波的个性(1)不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，波长越长越容易产生干涉、衍射现象，波长越短穿透能力越强.(2)同频率的电磁波，在不同介质中速度不同.不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大折射率越大，速度越小.(3)产生机理不同无线电波振荡电路中电子周期性运动产生红外线、可见光和紫外线原子的外层电子受激发后产生X射线原子的内层电子受激发后产生γ射线原子核受激发后产生(4)菌消毒，X射线应用于医学上的X光照片，γ射线检查金属部件的缺陷等.6.无线电波的中波波长范围为200～3 000 m.求该波段的频率范围.【解析】根据频率公式f＝cλ得f1＝cλ1＝3×108200Hz＝1.5×106Hz，f2＝cλ2＝3×1083 000Hz＝1.0×105 Hz，即该波段的频率范围为1.0×105～1.5×106 Hz.【答案】 1.0×105～1.5×106 Hz7.下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象，请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上.(1)X光机，________.(2)紫外线灯，________.(3)用理疗“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好，这里的“神灯”是利用________.A.光的全反射B.紫外线具有很强的荧光作用C.紫外线具有杀菌消毒作用D.X射线的很强的贯穿力E.红外线具有显著的热效应F.红外线波长较长，易发生衍射【解析】(1)X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大伤害的X射线，选择D.(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，因此选择C.(3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快，因此选择E.【答案】(1)D (2)C (3)E巧记电磁波谱的性质1.电磁波谱中都是电磁波，在真空中传播速度相等，都等于光速；2.电磁波谱中都是波，具有波的一切特性.例如，反射、折射、干涉、衍射等；3.由于频率和波长不同，各自特性又有所不同，波长越长衍射现象越明显，频率越高能量越大.。

第6点简谐运动与力学的综合问题简谐运动具有周期性，在分析物体既做简谐运动又与其他物体一起运动的综合问题时，应从时间上找关系．而时间又与简谐远动周期联系起来，这样使此类问题往往具有多解性．对点例题如图1所示，小球m自A点以沿AD方向的初速度v逐渐接近固定在D点的小球n.已知AB＝0.8 m. AB圆弧半径R＝10 m，AD＝10 m，A、B、C、D在同一水平面上，则v为多大时，才能使m恰好碰到小球n？(设g取10 m/s2)图1解题指导小球m的运动由两个分运动合成，这两个运动分别是：以速度v沿AD方向的匀速直线运动和在圆弧面AB方向上的往复运动．因为AB≪R，所以小球在圆弧面上的往复运动具有等时性，是一种等效单摆，其圆弧半径R即为等效单摆的摆长．设小球m恰好能碰到小球n，则有：AD＝v t，且满足t＝kT(k＝1,2,3，…)又T＝2πR g，解以上方程得v＝5kπm/s(k＝1,2,3，…)答案5kπm/s(k＝1,2,3，…)方法点评小球的运动实际上是两个运动的合运动，其中球在弧面上的来回滚动是一等效单摆，即简谐运动，而沿AD方向为匀速运动．分析简谐运动时，要注意其周期性．1．摆长为l的单摆在平衡位置O的左右做摆角小于5°的简谐运动，当摆球经过平衡位置O(O在A点正上方)向右运动的同时，另一个以速度v在光滑水平面上运动的小滑块，恰好经过A点向右运动，如图2所示，小滑块与竖直挡板P碰撞后以原来的速率返回，略去碰撞所用时间，试问：图2(1)A 、P 间的距离满足什么条件，才能使滑块刚好返回A 点时，摆球也同时到达O 点且向左运动？(2)AP 间的最小距离是多少？答案 (1)A 、P 间的距离满足(2n ＋1)v ·π2 l g (n ＝0,1,2…) (2)πv 2 l g解析 (1)设A 、P 间的距离为x ，小滑块做匀速直线运动的往返时间为t 1，t 1＝2x v ，单摆做简谐运动回到O 点且向左运动所需时间为t 2，t 2＝T 2＋nT (n ＝0,1,2…)，其中T ＝2πl g，由题意可知t 1＝t 2，所以2x v ＝T 2＋nT ，即x ＝v 2(12＋n )T ＝v 4(2n ＋1)T ＝v 4(2n ＋1)·2π l g ＝(2n ＋1)v ·π2·l g(n ＝0,1,2…)． (2)n ＝0时，A 、P 间的距离最小，x min ＝πv 2 l g. 2．如图3所示，光滑的半球壳半径为R ，O 点在球心的正下方，一小球由距O 点很近的A 点由静止释放，同时在O 点正上方有一小球自由落下，若运动中阻力不计，为使两球在O 点相碰，小球应由多高处自由落下(OA ≪R )?图3答案 (2n －1)2π2R 8(n ＝1,2,3，…) 解析 球由A 点开始沿球内表面运动时，只受重力和支持力作用，等效为单摆的运动．因为OA ≪R ，所以球自A 点释放后做简谐运动，要使两球在O 点相碰，两者到O 点的运动时间要相等．小球由A 点由静止释放运动到O 点的时间为T 4(2n －1)，n ＝1,2,3…由于O 点正上方自由落下的小球到O 点的时间也为T 4(2n －1)时两球才能在O 点相碰，所以h ＝12gt 2＝12g 4π2R 16g(2n －1)2＝(2n －1)2π2R 8(n ＝1,2,3，…)．品味人生1、很多时候，看的太透反而不快乐，还不如幼稚的没心没肺。

【关键字】高中1.2-1.3 探究摆钟的物理原理探究单摆振动的周期[学习目标定位] 1.理解单摆模型及其振动特点.2.理解单摆做简谐运动的条件，知道单摆振动时回复力的来源.3.知道相位的概念，知道同相振动与反相振动的步调特点.4.会用控制变量法探究单摆的周期与哪些因素有关.5.掌握单摆的周期公式，掌握用单摆测定重力加速度的原理和方法．1．一个做往复运动的物体，当它所受到的回复力满足F＝－kx，则这个物体做简谐运动．2．物理学中对于多变量的问题，常采用控制变量法把多变量的问题变成单变量的问题．3．如图1所示，细线上端固定，下端系一小球，如果细线的伸缩可以忽略，细线的质量与小球相比可以忽略，小球的直径与细线的长度相比也可以忽略，这样的装置就可看成单摆．单摆在摆角很小时做简谐运动，其振动图像遵循正弦函数规律．图14．相是描述振动步调的物理量．两个单摆振动步调一致，我们称为同相；两个单摆振动步调正好相反，叫做反相．5．单摆振动的周期与摆球质量无关，在振幅较小时与振幅无关，周期公式T＝2π .一、探究摆钟的物理原理[问题设计]一阵风吹过，大厅里的吊灯微微摆动起来，久久不停……，伽利略就是通过观察教堂吊灯摆动发现了吊灯摆动的等时性，惠更斯按照伽利略的构想，发明制作了一个摆钟．摆钟的往复运动是简谐运动吗？你能用所学的知识证明吗？答案是简谐运动．证明：把摆钟等效成一个小球，当小球运动到图中的任意位置P时，小球受到的回复力是小球所受重力G沿着圆弧切线方向的分力G1，F＝G1＝mgsin θ.若摆角θ很小，则有sin θ≈θ＝，并且位移x≈，考虑了位移和回复力的方向后，有F＝－mg(“－”表示回复力F与位移x 的方向相反)，m是小球的质量，l是摆长，g是重力加速度，它们都有确定的数值，可以用一个常数k来表示，则上式又可以写成F＝－kx，也就是说，在摆角很小时，小球所受到的回复力跟位移大小成正比而方向相反，所以小球做简谐运动．[要点提炼]1．单摆(1)模型：摆线是不可伸长，且没有质量的细线，摆球是没有大小只有质量的质点，这样的装置叫单摆，它是实际摆的理想化模型．(2)实际摆看作单摆的条件：①摆线的形变量与摆线的长度相比小得多，摆线的质量与摆球的质量相比小得多，这时可把摆线看成是不可伸长，且没有质量的细线．②摆球直径的大小与摆线长度相比小得多，这时可把摆球看成是没有大小只有质量的质点．2．单摆的回复力(1)回复力的提供：摆球的重力沿圆弧切线方向的分力．(2)回复力的特点：在摆角很小时，F＝－x.(3)运动规律：在摆角很小时做简谐运动，其振动图像遵循正弦函数规律．[延伸思考]单摆经过平衡位置时，合外力为零吗？答案不为零．单摆振动的回复力是重力在切线方向的分力，或者说是摆球所受合外力在切线方向的分力．摆球所受的合外力在法线方向(摆线方向)的分力作为摆球做圆周运动的向心力，所以并不是合外力完全用来提供回复力的．因此摆球经过平衡位置时，只是回复力为零，而不是合外力为零(此时合外力提供摆球做圆周运动的向心力)．例1 对于单摆的振动，以下说法中正确的是( )A．单摆振动时，摆球受到的向心力大小处处相等B．单摆运动的回复力就是摆球受到的合力C．摆球经过平衡位置时所受回复力为零D．摆球经过平衡位置时所受合外力为零解析单摆振动过程中受到重力和细线拉力的作用，把重力沿切向和径向分解，其切向分力提供回复力，细线拉力与重力的径向分力的合力提供向心力，向心力大小为mv2/l，可见最大摆角处向心力为零，平衡位置处向心力最大，而回复力在最大摆角处最大，平衡位置处为零，故应选C.答案C二、研究振动的步调问题[问题设计]1．如图2所示，在铁架台上悬挂两个相同的单摆，将两个摆球拉离平衡位置且保证摆角相同，然后同时放开，可观察到什么现象？答案它们的运动总是一致的，也可以说是步调一致，即同时沿相同方向经过平衡位置，并同时达到同一侧最大位移处．图2 图32．如图3所示，再将两个摆球拉开相同的摆角，先放开一个，等它摆到另一边最大位移处时，再放开第二个，又可观察到什么现象？答案它们的运动总是相反的，也可以说是步调相反，即同时沿相反方向经过平衡位置，并同时达到两侧最大位移处．[要点提炼]1．相(或相位、位相、周相)：描述振动步调的物理量．(1)两个单摆振动步调一致，称为同相；(2)两个单摆振动步调不一致，就说它们存在着相差；(3)两个单摆振动步调正好相反，叫做反相．2．相差：指两个相位之差．在实际中经常用到的是两个具有相同频率的简谐运动的相位差，反映出两简谐运动的步调差异．例2如图4所示是在同一个坐标系里画出的三个振动系统的振动图像，下列说法正确的是()图4A．a、b、c三个振动系统的频率相同B．a、b两个系统振动时存在着相差C．a、b两个系统振动同相D．a、c两个系统振动反相解析由题图可知，三个振动系统的周期相同，故频率相同，A正确；a、b两个系统振动的振幅不同，但总是同时来到正向(或负向)的最大位移处，同时同方向经过平衡位置，故a、b同相，B错误，C正确；a、c两个系统总是同时来到反向的最大位移处，同时以相反方向经过平衡位置，故a、c反相，D正确．答案ACD三、探究单摆振动的周期[问题设计]1．如图5所示，两个单摆同时释放，我们可以观察到振动的周期不同．影响周期的因素可能有单摆的质量、振幅、摆长，这么多因素我们应采用什么方法研究？图5答案 控制变量法．具体做法为：(1)只让两摆的质量不同．(2)只让两摆的振幅不同(都在小摆角下)．(3)只让两摆的摆长不同． 比较以上三种情况下两摆的周期，可以得到周期与质量、振幅、摆长之间的定性关系． 2．具体做法是什么？得出影响周期的因素是什么？答案 首先，研究周期和质量有没有关系，就应控制其他条件不变．做法：用两个摆长相同，摆球质量不同的单摆．将它们拉到同一个高度(注意摆角要小)释放，观察两摆的运动．现象：两摆球摆动总是同步的，说明两摆球周期相同，即周期与摆球质量无关． 其次，研究单摆的周期和振幅的关系．做法：用一个单摆，分两次从不同高度释放(振幅不同)，用秒表测量单摆振动30次所用时间并比较两次所用时间．结论：两次所用时间近似相等，故周期与振幅无关． 再次，研究单摆的周期和摆长的关系．做法：取两个摆长不同，质量相同的两个摆球从同一高度同时释放，观察两摆的运动． 现象：两摆振动不同步，摆长大的振动慢，说明单摆的周期与摆长有关． 由此可知单摆的周期与摆球质量、振幅无关，与摆长有关． [要点提炼]1．单摆的周期公式T ＝2πl g. 2．摆长l(1)实际的单摆的摆球不可能是质点，所以摆长应是从悬点到摆球球心的长度：即l ＝l ′＋d 2，l ′为摆线长，d 为摆球直径．(2)等效摆长：如图6所示，甲、乙在垂直纸面方向摆起来的效果是相同的，所以甲摆的摆长为l sin_α，这就是等效摆长，所以其周期为T ＝2πl sin αg.图63．重力加速度g若系统只处在重力场中且处于静止状态，g 由单摆所处的空间位置决定，即g ＝GMR 2，式中R为物体到地心的距离，M 为地球的质量，g 随所处地表的位置和高度的变化而变化．另外，在不同星球上，M 和R 一般不同，g 也不同，g 取9.8 m/s 2只是在地球表面附近时的取值． 例3 如图7所示，MN 为半径较大的光滑圆弧轨道的一部分，把小球A 放在MN 的圆心处，再把另一小球B 放在MN 上离最低点C 很近的B 处，今使两球同时自由释放，则在不计空气阻力时有( )图7A ．A 球先到达C 点B ．B 球先到达C 点 C ．两球同时到达C 点D ．无法确定哪一个球先到达C 点解析 A 做自由落体运动，到达C 所需时间t A ＝2Rg，R 为圆弧轨道的半径． 因为圆弧轨道的半径R 很大，B 球离最低点C 又很近，所以B 球在轨道给它的支持力和重力的作用下沿圆弧做简谐运动(等同于摆长为R 的单摆)，则运动到最低点C 所用的时间是单摆振动周期的14，即t B ＝T 4＝π2Rg >t A，所以A 球先到达C 点． 答案 A四、测定当地的重力加速度 [问题设计]在地球表面，不同纬度重力加速度不同，不同高度重力加速度不同，利用本学案的知识怎样测出当地的重力加速度？答案 由单摆周期公式得g ＝4π2lT 2，如果测出单摆的摆长l 、周期T ，就可以求出当地的重力加速度g . [要点提炼]1．原理：测出摆长l 、周期T ，代入公式g ＝4π2lT2，求出重力加速度g .2．器材：铁架台及铁夹，金属小球(有孔)、停表、细线(1 m 左右)、米尺、游标卡尺． 3．实验步骤(1)让细线穿过金属小球上的小孔，在细线的一端打一个稍大一些的线结，制成一个单摆．(2)将铁夹固定在铁架台上端，铁架台放在实验桌边，使铁夹伸出桌面之外，然后把单摆上端固定在铁夹上，使摆球自由下垂．在单摆平衡位置处做上标记．(3)用米尺量出悬线长l ′(准确到mm)，用米尺和三角板(或游标卡尺)测出摆球的直径d (准确到mm)，然后计算出悬点到球心的距离l ＝l ′＋d2即为摆长．(4)把此单摆从平衡位置拉开一个角度，并使这个角度不大于5°，再释放小球．当小球摆动稳定以后，经过最低位置时，用停表开始计时，测量单摆全振动30次(或50次)的时间，求出一次全振动的时间，即单摆的振动周期．(5)改变摆长，反复测量三次，算出周期T 及测得的摆长l 代入公式g ＝4π2lT 2，求出重力加速度g 的值，然后求g 的平均值，即为当地的重力加速度的值． 4．五点注意(1)选择材料时应选择细而不易伸长的线，比如用单根尼龙丝、丝线等，长度一般不应短于1 m ，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2 cm.(2)单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象．(3)注意摆动时控制摆线偏离竖直方向的角度应很小．(4)小球摆动时，要使之保持在同一竖直平面内，不要形成圆锥摆．方法是将小球拉到一定位置后由静止释放．(5)计算单摆的振动次数时，应从摆球通过最低位置时开始计时，以后摆球应从同一方向通过最低点时计数，要多测几次(如30次或50次)全振动的时间，用取平均值的办法求周期． 例4 下表是“用单摆测定重力加速度”实验中获得的有关数据：摆长l /m 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 周期平方T 2/s 21.62.22.43.24.04.8(1)图8(2)利用图像，取T 2＝5.2 s 2时，l ＝________ m ，重力加速度g ＝________ m/s 2. 解析 (1)描点作图如图所示(2)由图可知，当T 2＝5.2 s 2时，l ＝1.3 m ，将它代入g＝4π2lT 2得：g ＝4π2l T 2＝4×3.142×1.35.2m/s 2≈9.86 m/s 2.答案 (1)见解析图 (2)1.3 9.86单摆⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧单摆模型⎩⎪⎨⎪⎧与摆线质量相比摆球质量很小可忽略与摆球直径相比摆线的长度很小可忽略摆线形变可忽略单摆的运动特点⎩⎨⎧简谐运动(摆角很小时)回复力：由重力沿切线方向的分力提供相⎩⎪⎨⎪⎧ 同相反相单摆的周期公式：T ＝2πl g 用单摆测定重力加速度1．单摆是为研究振动而抽象出的理想化模型，其理想化条件是( ) A ．摆线质量不计 B ．摆线长度不伸缩C ．摆球的直径比摆线长度短得多D ．只要是单摆的运动就是一种简谐运动 答案 ABC解析 单摆由摆线和摆球组成，摆线只计长度不计质量，摆球只计质量不计大小，且摆线不伸缩．但把单摆作为简谐运动来处理是有条件的，只有在摆角很小(θ<5°)的情况下才能视单摆运动为简谐运动，故正确答案为A 、B 、C. 2．单摆振动的回复力是( ) A ．摆球所受的重力B ．摆球重力在垂直悬线方向上的分力C ．悬线对摆球的拉力D ．摆球所受重力和悬线对摆球拉力的合力 答案 B解析 摆球振动的回复力是其重力沿圆弧切线方向的分力，即摆球重力在垂直悬线方向上的分力，B 正确．3．已知单摆a 完成10次全振动的时间内，单摆b 完成6次全振动，两摆长之差为1.6 m ，则两单摆长l a 与l b 分别为( ) A ．l a ＝2.5 m ，l b ＝0.9 m B ．l a ＝0.9 m ，l b ＝2.5 m C ．l a ＝2.4 m ，l b ＝4.0 m D ．l a ＝4.0 m ，l b ＝2.4 m 答案 B解析 设两个单摆的周期分别为T a 和T b ，由题意10T a ＝6T b ，得T a ∶T b ＝3∶5. 根据单摆周期公式T ＝2πl g ，可知l ＝g4π2T 2， 由此得l a ∶l b ＝T 2a ∶T 2b ＝9∶25.则l a ＝925－9×1.6 m ＝0.9 m ，l b ＝2525－9×1.6 m ＝2.5 m.4．用单摆测定重力加速度，根据的原理是( ) A ．由g ＝4π2lT 2看出，T 一定时，g 与l 成正比B ．由g ＝4π2lT2看出，l 一定时，g 与T 2成反比C ．由于单摆的振动周期T 和摆长l 可用实验测定，利用g ＝4π2lT 2可算出当地的重力加速度D ．同一地区单摆的周期不变，不同地区的重力加速度与周期的平方成反比 答案 C解析 g 是由所处的地理位置的情况来决定的，与l 及T 无关，故只有C 正确．此文档是由网络收集并进行重新排版整理.word 可编辑版本！。

惠更斯原理波的反射和折射【学习目标】1．知道什么是波面、波线，知道它们间的关系。

2．理解惠更斯原理，会用惠更斯原理解释有关现象。

3．掌握波的反射规律及其简单的应用。

4．知道什么是波的折射，理解波的折射定律。

【学习重难点】1．理解惠更斯原理，会用惠更斯原理解释有关现象。

2．掌握波的反射规律及其简单的应用。

3．知道什么是波的折射，理解波的折射定律。

【学习过程】一、惠更斯原理实验观察点波源发出的水波的波纹：波纹是_____________________________线波源发出的水平的波形: 波纹是_____________________________波经过小孔后形成的波形：波纹是_____________________________1．几个概念波面：波源发出的波经过同一时间而到达的各点组成的面交波面波前：最前面的波面叫波前波线：从波源沿着波的传播方向画出的带箭头的线叫波线, 表示波的________________.波面与波线是_______________波面为平面的波叫平面波，其波线为_______________；波面为圆（球面）形的波叫球面波，其波线为_________________________.2．惠更斯原理（荷兰物理学家）波在传播过程中所到达的每一点都可看做新的波源，从这些点发出球面形状的子波，其后任一时刻这些子波波前的包络面就是新的波前。

3．用途：确定波的传播方向—惠更斯作图法作图确定平面波的传播方向作图确定球面波的传播方向二、探究波的反射规律1．反射现象：波传播到两种介质的分界面时，返回到原介质继续传播的现象。

2．反射定律：当波传播到两种介质的交界面处发生反射时，入射线、 法线、反射线在同一平面上，入射线与反射线分居在法 线的两侧，反射角等于入射角. i i '= 反射波的波速、频率和波长都与入射波相同 3．用惠更斯原理证明平面波的反射定律 证明：如图，a ．b ．c 是入射波的波线．a'、b'、c' 是反射波的波线．AB ．A'B' 分别是入射波中abc 包络成的波面、 反射波中a'、b'、c' 包络成的波面． 由于波从B 传播到B' 所用的时间与波从A 传播到A' 所用的时间是一样的．而波在同种介质中的波速相同，故B' B=AA'．AB ．A'B' 分别与入射波线、反射波线垂直，故直角△AB'B ≌△B'AA' ，∴ ∠A 'AB ' =∠BB'A ．入射角α和反射角β分别为∠BB' A 和∠A' AB' 的余角，所以α=β． 三、探究波的折射规律1．折射现象：波从一种介质进入另一种介质时，波传播方 向发生偏折的现象2．波发生折射的原因是速度不同（速度由介质决定） 3．用惠更斯作图法证明折射定律 4．折射定律波在介质中发生折射时，入射线、法线、折射线在同 一平面上，入射线和折射线分居在法线两侧，入射角的 正弦值与折射角的正弦值之比等于在第一种介质中的传 播速度跟第二种介质中的传播速度之比。