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2018高考物理大一轮复习第14章机械振动机械波光电磁波与相对论第4节光的波动性、电磁波、相对论课时规范训练(1)编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2018高考物理大一轮复习第14章机械振动机械波光电磁波与相对论第4节光的波动性、电磁波、相对论课时规范训练(1)）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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光的波动性、电磁波、相对论课时规范训练[基础巩固题组］1．（多选）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:选CDE.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＝错误!λ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．2．（多选)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：选ACD。
第1节机械振动[选择性考试备考指南]一、简谐运动的特征1．简谐运动(1)定义：如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比,并且总是指向平衡位置,质点的运动就是简谐运动。
(2)平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置。
(3)回复力①定义：使物体返回到平衡位置的力。
②方向：总是指向平衡位置。
③来源：属于效果力,可以是某一个力,也可以是几个力的合力或某个力的分力。
2．简谐运动的两种模型模型弹簧振子单摆示意图弹簧振子(水平)简谐运动条件①弹簧质量要忽略②无摩擦等阻力③在弹簧弹性限度内①摆线为不可伸缩的轻细线②无空气阻力等③最大摆角小于等于5°回复力弹簧的弹力提供摆球重力沿与摆线垂直方向(即切向)的分力平衡位置弹簧处于原长处最低点周期与振幅无关T＝2πLg 能量转化弹性势能与动能的相互转化,机械能守恒重力势能与动能的相互转化,机械能守恒1．简谐运动的表达式(1)动力学表达式：F＝－kx,其中“－”表示回复力与位移的方向相反。
(2)运动学表达式：x＝A sin(ωt＋φ),其中A代表振幅,ω＝2πf,表示简谐运动的快慢,ωt＋φ代表运动的相位,φ代表初相位。
2．简谐运动的图象(1)从平衡位置开始计时,函数表达式为x＝A sin ωt,图象如图甲所示。
甲乙(2)从最大位置开始计时,函数表达式为x＝A cos ωt,图象如图乙所示。
三、受迫振动和共振1．受迫振动(1)概念：振动系统在周期性驱动力作用下的振动。
(2)特点：受迫振动的频率等于驱动力的频率,跟系统的固有频率无关。
2．共振(1)现象：当驱动力的频率等于系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大。
(2)条件：驱动力的频率等于固有频率。
(3)特征：共振时振幅最大。
(4)共振曲线(如图所示)。
一、思考辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)1．简谐运动的平衡位置就是质点所受合力为零的位置。
(×) 2．做简谐运动的质点先后通过同一点,回复力、速度、加速度、位移都是相同的。
专题十四机械振动与机械波考点一机械振动1.(2014浙江理综,17,6分)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10 cm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()A.0.5sB.0.75sC.1.0sD.1.5s答案C2.(2014安徽理综,14,6分)在科学研究中,科学家常将未知现象同已知现象进行比较,找出其共同点,进一步推测未知现象的特性和规律。
法国物理学家库仑在研究异种电荷的吸引力问题时,曾将扭秤的振动周期与电荷间距离的关系类比单摆的振动周期与摆球到地心距离的关系。
已知单摆摆长为l,引力常量为G,地球质量为M,摆球到地心的距离为r,则单摆振动周期T与距离r的关系式为()A.T=2πrB.T=2πrC.T=D.T=2πl答案B3.[2014山东理综,38(1)]一列简谐横波沿直线传播。
以波源O由平衡位置开始振动为计时零点,质点A的振动图像如图所示,已知O、A的平衡位置相距0.9m。
以下判断正确的是。
(双选,填正确答案标号)a.波长为1.2mb.波源起振方向沿y轴正方向c.波速大小为0.4m/sd.质点A的动能在t=4s时最大答案ab4.[2014江苏单科,12B(2)]在“探究单摆的周期与摆长的关系”实验中,某同学准备好相关实验器材后,把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度后释放,同时按下秒表开始计时,当单摆再次回到释放位置时停止计时,将记录的这段时间作为单摆的周期。
以上操作中有不妥之处,请对其中两处加以改正。
答案①应在摆球通过平衡位置时开始计时;②应测量单摆多次全振动的时间,再计算出周期的测量值。
(或在单摆振动稳定后开始计时)考点二机械波5.[2014课标Ⅰ,34(1),6分](多选)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。
考点二 机械波 基础点 知识点1 机械波 横波和纵波 1．机械波的形成条件 (1)有发生机械振动的波源。 (2)有传播介质，如空气、水等。 2．传播特点 (1)机械波传播的只是振动的形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移。 (2)介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同。 (3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为4A，位移为零。 3．机械波的分类 (1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，有波峰(凸部)和波谷(凹部)。 (2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，有密部和疏部。 知识点2 横波的图象 波速、波长和频率的关系 1．横波的图象 (1)坐标轴：横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移。 (2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开平衡位置的位移。 (3)图象 2．波长、波速、频率及其关系 (1)波长λ 在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离。 (2)波速v 波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定。 (3)频率f 由波源决定，等于波源的振动频率。 (4)波长、波速和频率的关系 ①v＝λf；
②v＝λT。 知识点3 波的干涉和衍射现象、多普勒效应 1．波的干涉和衍射 波的干涉 波的衍射
条件 两列波的频率必须相同 明显条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多
现象 形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的干涉图样 波能够绕过障碍物或孔继续向前传播 2.多普勒效应 (1)定义：当波源与观察者互相靠近或者互相远离时，观察者接收到的波的频率会发生变化。 (2)规律 ①波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大； ②波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的频率减小； ③波源和观察者如果相对静止，观察者接收到的频率等于波源的频率。 (3)实质：声源频率不变，观察者接收到的频率变化。 重难点 一、机械波的形成与传播 1．波速与振速的区别
波源振动几个周期，波形就向外平移几个波长，λT这个比值就表示了波形(或能量)向外平移的速度，即波速。在同一均匀介质中波动的传播是匀速的，与波源的振动频率无关。质点的振动速度，即为振速，波动中各质点都在平衡位置附近做周期性振动，是变速运动，质点并没有沿波的传播方向随波迁移。 2．振动与波动的区别和联系 名称 项目 振动 波动
区别 研究对 象不同
振动是单个质点以平衡位置为中心所做的往复运动 波动是介质中大量质点
依次发生振动而形成的“集体运动”
产生原 因不同 振动是由于质点所受回复力作用的结果
波动是由于介质中相邻
质点的带动作用而形成的
能量变 化情况 不同 振动过程动能和势能不断地相互转化，总机械能守恒
振源将机械能传递给它的相邻质点，这个质点再将能量传递给下一质点，每个质点在不断地吸收和放出能量，从而把波源的能量传播出去，是一个能量的传播过程 联系 (1)振动是波动的成因，波动是振动在介质中的传播 (2)波动的周期等于质点振动的周期 (3)有振动不一定有波动，因为波的形成还需要有传播振动的介质。但有波动一定有振动 (4)波源停振后，介质中的波动并不立即停止，而是继续向远处传播，直到振动能量完全损失尽 3.机械波的传播规律 (1)在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离叫波长。 (2)波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同。 (3)介质中每个质点做的都是受迫振动，所以任一质点的振动频率和周期都和波源相同。因此可以断定：波从一种介质进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可能改变，但频率和周期都不会改变。 (4)振源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个
波长的距离，所以有v＝λT＝λf。 (5)质点振动nT(波传播nλ)时，波形不变。 (6)相隔波长整数倍的两质点，振动状态总相同，相隔半波长奇数倍的两质点，振动状态总相反。 特别提醒 (1)有机械波必有机械振动，有机械振动不一定有机械波。已经形成的波跟波源无关，波源停止振动，波继续传播。 (2)周期(频率)只取决于波源，波速只取决于介质，波长由周期和波速共同决定。 二、机械波的图象 1．波动图象 (1)波的图象反映了在某时刻介质中的各质点离开平衡位置的位移情况，图象的横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移，如图所示。 (2)图象的应用 ①直接读取振幅A和波长λ，以及该时刻各质点的位移； ②确定该时刻各质点加速度的方向，并能比较其大小； ③结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点的振动方向确定波的传播方向。 2．振动图象和波动图象的对比分析 两种图象 比较内容 振动图象 波动图象
研究对象 一个振动质点 沿波传播方向的所有质点
研究内容 某一质点的位移随时间的变化规律 某时刻所有质点的空间分布规律
图象 物理意义 表示同一质点在各时刻的位移 表示某时刻各质点的位移 形象比喻 一个人一段时间的录一群人某时刻的照片 相带 图象信息 (1)质点振动周期 (2)质点振幅 (3)某一质点在各时刻的位移 (4)各时刻速度、加速度的方向 (1)波长、振幅 (2)任意一质点在该时刻的位移 (3)任意一质点在该时刻加速度的方向 (4)传播方向、振动方向的互判
图象变化 随时间推移图象延续，但已有形状不变 随时间推移，图象沿传播方向平移 一个完整 曲线占横 坐标的距离 表示一个周期 表示一个波长
3．波的传播方向与质点振动方向的互判方法
(1)微平移法：沿波的传播方向将波的图象进行一微小平移，然后由两条波形曲线来判断。 例如：波沿x轴正方向传播，t时刻波形曲线如图中实线所示。将其沿v的方向移动一微小距离Δx，获得如图中虚线所示的图线。 可以判定：t时刻质点A振动方向向下，质点B振动方向向上，质点C振动方向向下。 (2)“上下坡”法：沿着波的传播方向看，上坡的点向下振动，下坡的点向上振动，即“上坡下、下坡上”。 例如：图中，A点向上振动，B点向下振动，C点向上振动。 (3)逆向描迹法：逆着波的传播方向用铅笔描波形曲线；笔头向上动，质点的振动方向向上；笔头向下动，质点的振动方向就向下，如图甲所示。
(4)同侧法：质点的振动方向与波的传播方向在波的图象的同一侧。如图乙所示。 特别提醒 (1)质点振动nT(波传播nλ)时，波形不变。 (2)在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为nλ时(n＝1,2,3„)，它们的振动步调总相同；当两质点平衡位置间的距离为(2n
＋1)λ2(n＝0,1,2,3„)时，它们的振动步调总相反。 (3)波源质点的起振方向决定了它后面的质点的起振方向，各质点的起振方向与波源的起振方向相同。 三、机械波的多解问题 1．造成波动问题多解的主要因素 (1)周期性 ①时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确。 ②空间周期性：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确。 (2)双向性 ①传播方向双向性：波的传播方向不确定。 ②振动方向双向性：质点振动方向不确定。 如：a.质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能。 b．质点由平衡位置开始振动，则起振方向有向上、向下(或向左、向右)两种可能。 c．只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿两个方向传播的可能，即沿x轴正方向或沿x轴负方向传播。 d．只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能。 (3)波形的隐含性形成多解： 在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处于隐含状态。这样，波形就有多种情况，形成波动问题的多解性。 2．解决波的多解问题的思路 一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系Δt或Δx，若此关系为时间，则t＝nT＋Δt(n＝0,1,2„)；若此关系为距离，则x＝nλ＋Δx (n＝0,1,2„)。 3．多解性问题的具体解决方法 波的多解问题一般分为两类：(1)由间距和波长关系求波长或由时间和周期关系求周期，这两种情况下的多解必须注意波的周期性。(2)波传播的双向性问题，即在波向左或向右传播两种情况下，由波的特性相关知识解决所求问题，这类问题基本是同一个模式。波的双向性、每一个质点的起振方向、质点的运动特征(不随波逐流)、波长与波速间的联系，熟练掌握这些知识点是解决这类题的关键。 解题的方法：解决此类问题时，往往采用从特殊到一般的思维方法，即找到—个周期内满足条件的特例，在此基础上，分别加上nT(如知时间关系)和nλ(如知空间关系)。 特别提醒 在研究波的多解性问题时，常常采用“去整留零”(即去掉整周期、完整波长，只留不足一个波长)的方法处理。 四、机械波的干涉、衍射、多普勒效应 1．波的干涉与波的衍射的比较 内容 衍射 和干涉 定义 现象 可观察到 现象的条件 相同点
波的 衍射 波可以绕过障碍物继续传播的现象 波能偏离直线而传到直线传播范围以外的空间
缝、孔或障碍物的尺寸跟波长相差不多或者小于波长 干涉
和衍 射是 波特 有的 现象 波的 干涉 频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且加强和减弱的区域相间分布的现象 振动的强弱相间的区域，某些区域总是加强，某些区域总是减弱 两列波的频
率相同
2.波的干涉现象中加强点、减弱点的两种判断方法 (1)公式法：某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差Δr。 ①当两波源振动步调一致时。 若Δr＝nλ(n＝0,1,2，„)，则振动加强；
若Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0,1,2，„)，则振动减弱。
