人教版 高考总复习 物理14-1
高三物理一轮总复习 专题14.1 简谐运动及描述名师伴学-人教版高三全册物理试题
专题14.1 简谐运动与描述课前预习● 自我检测1．如下不是理想化物理模型的是( )A．质点 B．点电荷C．弹簧振子 D．带电粒子【答案】 D2．如下列图，质点在1 s末的位移是( )A．5 cm B．－5 cmC．15 cm D．0【答案】 B【解析】由图象可知，1 s末质点位于负的最大位移处，位移是矢量，方向与正方向相反，所以为－5 cm.3．关于简谐运动，如下说法正确的答案是( )A．位移的方向总指向平衡位置B．加速度方向总和位移方向相反C．位移方向总和速度方向相反D．速度方向总跟位移方向一样【答案】 B【解析】简谐运动的位移的初始位置是平衡位置，所以简谐运动过程中任一时刻的位移都是背离平衡位置的，故A选项错误；振子的加速度总是指向平衡位置的，而位移总是背离平衡位置的，故B选项正确；振子在平衡位置两侧往复运动，故C、D选项错误．4. 如下列图，弹簧振子以O为平衡位置在BC间做简谐运动，如此( )A．从B→O→C为一次全振动B．从O→B→O→C为一次全振动C．从C→O→B→O→C为一次全振动D．从D→C→O→B→O为一次全振动【答案】 C5．一个做简谐运动的弹簧振子，周期为T，振幅为A，设振子第一次从平衡位置运动到x＝A2处所经历的时间为t1，第一次从最大位移处运动到x＝A2所经历的时间为t2，关于t1与t2，以下说法正确的答案是( )A．t1＝t2 B. t1＜t2C．t1＞t2 D．无法判断【答案】 B【解析】用图象法，画出x—t图象，从图象上，我们可以很直观地看出：t1＜t2，因而正确【答案】为B.6．如下列图是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移—时间图象，如下有关该图象的说法不正确的答案是( )A．该图象的坐标原点是建立在弹簧振子的平衡位置B．从图象可以看出小球在振动过程中是沿横轴方向移动的C．为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移，让底片沿垂直x轴方向匀速运动D．图象中小球的疏密显示出一样时间内小球位置变化快慢不同【答案】 B7. 如下列图，为一弹簧振子做简谐运动的振动图线，在t1、t2时刻这个质点的( )A．加速度一样B．位移一样C．速度一样D．机械能一样【答案】 D【解析】在弹簧振子做简谐运动时机械能守恒，在t1、t2两时刻振子具有一样大小的位移，但方向不同，加速度不同，故A、B不正确；由图象可知t1、t2两时刻速度方向不同，故C选项错误．课堂讲练● 典例分析[要点提炼一]一、什么是弹簧振子1．弹簧振子模型：如下列图，如果球与杆之间的摩擦可以忽略，且弹簧的质量与小球的质量相比也可以忽略，如此该装置为弹簧振子．2．弹簧振子不一定水平放置，例如：竖直悬挂的弹簧振子、光滑斜面上的弹簧振子，如下列图．3．振动特点：振动是一种往复运动，具有周期性和往复性．4．弹簧振子的平衡位置：振子原来静止时的位置．二、弹簧振子的位移—时间图象1．图象的建立：用横坐标表示振子运动的时间t，纵坐标表示振子在振动过程中离开平衡位置的位移x，建立直角坐标系．描绘出位移x随时间t变化的图象，如下列图．2．振子的位移x的意义振子的位移通常以平衡位置为参考点，是由平衡位置指向振子所在位置的有向线段(不同于一般运动的位移)．在x－t图象中，振子位置在t轴上方，表示位移为正(如图中t1、t4时刻)，位置在t轴下方表示位移为负(如图中t2时刻)．3．图象的物理意义：反映了振子位置随时间变化的规律，它不是(填“是〞或“不是〞)振子的运动轨迹．三、简谐运动与其图象1．定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦(或余弦)函数的规律，即它的振动图象(x－t图象)是一条正弦(或余弦)曲线，这样的振动叫做简谐运动．2．特点：简谐运动是最简单、最根本的振动，其振动过程关于平衡位置对称，是一种周期性运动．弹簧振子的运动就是简谐运动．3．图象的应用(1)确定位移与变化从简谐运动图象可直接读出不同时刻t的位移值，从最大位移处向平衡位置运动过程中位移减小，从平衡位置向最大位移处运动过程中位移增大．(2)确定各时刻速度的大小和方向①速度的方向结合质点的实际运动方向判断．②速度的大小根据位移情况判断：在平衡位置，质点速度最大；在最大位移处，质点速度为0.在从平衡位置向最大位移处运动的过程中，速度减小；在从最大位移处向平衡位置运动的过程中，速度增大．一、对弹簧振子运动特点的理解【典例1】一弹簧振子做简谐运动，如下说法中正确的答案是( )A．假设位移为负值，如此速度一定为正值B．振子通过平衡位置时，速度为零，位移最大C．振子每次经过平衡位置时，位移一样，速度也一定一样D．振子每次通过同一位置时，其速度不一定一样，但位移一定一样【答案】 D二、弹簧振子的x－t图象【典例2】如图甲所示，一弹簧振子在A、B间振动，取向右为正方向，振子经过O点时开始计时，其振动的x－t图象如图乙所示．如此如下说法中正确的答案是( )A．t2时刻振子在A点B．t2时刻振子在B点C．在t1～t2时间内，振子的位移在增大D．在t3～t4时间内，振子的位移在减小【答案】AC【解析】振子在A点和B点时的位移最大，由于取向右为正方向，所以振子运动到A 点有正向最大位移，在B点有负向最大位移，如此t2时刻，振子在A点，t4时刻，振子在B 点，应当选项A正确，B错误；振子的位移是以平衡位置为参考点的，所以在t1～t2和t3～t4时间内振子的位移都在增大，应当选项C正确，D错误．三、对简谐运动图象的理解【典例3】如下列图为某物体做简谐运动的图象，如下说法中正确的答案是( )A．由P→Q位移在增大B．由P→Q速度在增大C．由M→N位移先减小后增大D．由M→N位移始终减小【答案】AC【典例4】如下列图，弹簧振子B上放一个物块A，在A与B一起做简谐运动的过程中，关于A受力的说法中正确的答案是〔〕A.物块A受重力、支持力与弹簧对它的恒定的弹力B.物块A受重力、支持力与弹簧对它的大小和方向都随时间变化的弹力C.物块A受重力、支持力与B对它的恒定的摩擦力D.物块A受重力、支持力与B对它的大小和方向都随时间变化的摩擦力【答案】D【解析】物块A也做简谐运动，回复力由水平方向上B对A的摩擦力提供，根据回复力特点，这个摩擦力的大小和方向都随时间变化.在竖直方向上A所受的重力和支持力是一对平衡力，所以D选项正确.【典例5】如图为竖直方向的弹簧振子，试在图中标出平衡位置与两端点，说出这三点振子的受力特点，加速度、位移、速度特点，并总结在一次振动中振子的运动规律.【答案】见解析【解析】如下列图，O为平衡位置，A、B为两端点，受力如下列图，在A点处弹力也可能向上，也可能为零，但回复力最大，方向指向O.B点处振子受向上的弹力和重力，回复力向上.O点处，振子受向上的弹力和重力，加速度、位移、回复力均为零，速度最大；A、B处，加速度、位移、回复力均最大，速度为零.由O→A,O→B是加速度增大的减速运动，A→O,B→O是加速度减小的加速运动.【反思总结】一、弹簧振子与其运动规律弹簧振子是一个理想化的模型，是理想化处理后的弹簧和小球组成的系统.实际振子假设：1.弹簧的质量比小球的质量小得多，可以认为质量集中于振子〔小球〕；2.小球体积较小，可以认为是一个质点；3.阻力足够小，可以忽略；4.振子的往复运动处在弹簧的弹性限度内时；就可以看作弹簧振子.弹簧振子原来静止的位置是平衡位置，振子经过平衡位置时位移是零，而速度最大.离开平衡位置时，位移变大，但速度变小.离开平衡位置位移最大处速度为零，而位移最大.简谐运动中的位移都是相对平衡位置而言.二、简谐运动的受力特征物体做简谐运动的受力条件是：F=-kx.F表示物体所受的回复力，负号表示回复力与物体偏离平衡位置的位移方向相反，此式表示回复力与位移大小成正比与位移方向相反.由此也可判断物体的加速度也是与物体偏离平衡位置位移大小成正比，方向相反.回复力是按效果命名的，它可以是一个力，也可以是多个力的合力，或一个力的分力.回复力的效果就是使做简谐运动的物体回到平衡位置.由回复力做功情况也可知，振动系统的动能、势能的变化情况：由平衡位置向最大位移运动时动能减小，势能增加，反之如此动能增加势能减小.[要点提炼二]一、描述简谐运动的物理量1．振幅(1)定义：振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振动的振幅．用A表示，单位为米(m)．(2)物理含义：振幅是描述振动范围的物理量；振幅的大小反映了振动的强弱和振动系统能量的大小．2．周期(T)和频率(f)3．振幅与位移、路程、周期的关系(1)振幅与位移：振动中的位移是矢量，振幅是标量．在数值上，振幅与振动物体的最大位移相等，在同一简谐运动中振幅是确定的，而位移随时间做周期性的变化．(2)振幅与路程：振动中的路程是标量，是随时间不断增大的．其中常用的定量关系是：一个周期内的路程为4倍振幅，半个周期内的路程为2倍振幅．(3)振幅与周期：在简谐运动中，一个确定的振动系统的周期(或频率)是固定的，与振幅无关．4．对全振动的理解(1)全振动的定义：振动物体以一样的速度相继通过同一位置所经历的过程，叫作一次全振动．(2)正确理解全振动的概念，还应注意把握全振动的四个特征．①物理量特征：位移(x )、加速度(a )、速度(v )三者第一次同时与初始状态一样． ②时间特征：历时一个周期． ③路程特征：振幅的4倍． ④相位特征：增加2π. 二、简谐运动的表达式1．表达式：简谐运动的表达式可以写成x ＝A sin ()ωt ＋φ或x ＝A sin(2πTt ＋φ)2．表达式中各量的意义(1)“A 〞表示简谐运动的“振幅〞．(2)ω是一个与频率成正比的物理量叫简谐运动的圆频率．(3)“T 〞表示简谐运动的周期，“f 〞表示简谐运动的频率，它们之间的关系为T ＝1f.(4)“2πTt ＋φ〞或“2πft ＋φ〞表示简谐运动的相位．(5)“φ〞表示简谐运动的初相位，简称初相． 一、对描述简谐运动物理量的理解【典例1】如下列图，弹簧振子以O 点为平衡位置，在B ，C 间振动，如此( )A ．从B →O →C →O →B 为一次全振动 B ．从O →B →O →C →B 为一次全振动 C ．从C →O →B →O →C 为一次全振动D ．OB 不一定等于OCE ．B 、C 两点是关O 点对称的 【答案】 ACE【典例2】一个物体做简谐运动时，周期是T ，振幅是A ，那么物体( ) A ．在任意T 4内通过的路程一定等于AB ．在任意T2内通过的路程一定等于2AC ．在任意3T4内通过的路程一定等于3AD ．在任意T 内通过的路程一定等于4AE ．在任意T 内通过的位移一定为零 【答案】 BDE【解析】 物体做简谐运动，是变加速直线运动，在任意T4内通过的路程不一定等于A ，故A 错误；物体做简谐运动，在任意T2内通过的路程一定等于2A ，故B 正确；物体做简谐运动，在任意3T4内通过的路程不一定等于3A ，故C 错误；物体做简谐运动，在一个周期内完成一次全振动，位移为零，路程为4A ，故D 、E 正确．二 、对简谐运动的表达式的理解【典例3】物体A 做简谐运动的振动位移x A ＝3sin ⎝⎛⎭⎪⎫100t ＋π2 m ，物体B 做简谐运动的振动位移x B ＝5sin ⎝⎛⎭⎪⎫100t ＋π6 m ．比拟A ，B 的运动( ) A ．振幅是矢量，A 的振幅是6 m ，B 的振幅是10 mB ．周期是标量，A ，B 周期相等，为100 sC ．A 振动的频率f A 等于B 振动的频率f BD ．A 振动的圆频率ωA 等于B 振动的圆频率ωBE ．A 的相位始终超前B 的相位π3【答案】 CDE【典例4】一物体沿x 轴做简谐运动，振幅为8 cm ，频率为0.5 Hz ，在t ＝0时，位移是4 cm ，且向x 轴负方向运动，试写出用正弦函数表示的振动方程，并画出相应的振动图象．【答案】 见解析【解析】 简谐运动的表达式为x ＝A sin(ωt ＋φ)，根据题目所给条件得A ＝8 cm ，ω＝2πf ＝π，所以x ＝8sin(πt ＋φ)，将t ＝0，x 0＝4 cm 代入得4＝8sin φ，解得初相φ＝π6或φ＝56π，因为t ＝0时，速度方向沿x 轴负方向，即位移在减小，所以取φ＝56π，所求的振动方程为x ＝8sin(πt ＋56π) cm，画对应的振动图象如下列图．【典例5】一个质点以O 为中心做简谐运动，位移随时间变化的图象如下列图，a 、b 、c 、d 表示质点在不同时刻的相应位置，如下说法正确的答案是( )A ．质点在位置b 比位置d 时相位超前π2B ．质点通过位置b 时，相对平衡位置的位移为A2C ．质点从位置a 到c 和从位置b 到d 所用时间相等D ．质点从位置a 到b 和从b 到c 的平均速度相等E ．质点在b 、d 两位置速度一样【答案】 ACE【反思总结】1．简谐运动的表达式：x ＝A sin(ωt ＋φ)式中x 表示振动质点相对于平衡位置的位移；t 表示振动的时间；A 表示振动质点偏离平衡位置的最大距离，即振幅．2．各量的物理含义(1)圆频率：表示简谐运动物体振动的快慢．与周期T 与频率f 的关系：ω＝2πT＝2πf . (2)φ表示t ＝0时，简谐运动质点所处的状态，称为初相位或初相．ωt ＋φ表示做简谐运动的质点在t 时刻处在一个运动周期中的哪个状态，所以表示简谐运动的相位．3．做简谐运动的物体运动过程中的对称性(1)瞬时量的对称性：各物理量关于平衡位置对称．以水平弹簧振子为例，振子通过关于平衡位置对称的两点，位移、速度、加速度大小相等，动能、势能、机械能相等．(2)过程量的对称性：振动质点来回通过一样的两点间的时间相等，如t BC ＝t CB ；质点经过关于平衡位置对称的等长的两线段的时间相等，如t BC ＝t B ′C ′，如下列图．4．做简谐运动的物体运动过程中的周期性简谐运动是一种周而复始的周期性的运动，按其周期性可做如下判断：(1)假设t 2－t 1＝nT ，如此t 1，t 2两时刻振动物体在同一位置，运动情况一样．(2)假设t 2－t 1＝nT ＋12T ，如此t 1，t 2两时刻，描述运动的物理量(x ，F ，a ，v )均大小相等，方向相反．(3)假设t 2－t 1＝nT ＋14T 或t 2－t 1＝nT ＋34T ，如此当t 1时刻物体到达最大位移处时，t 2时刻物体到达平衡位置；当t 1时刻物体在平衡位置时，t 2时刻物体到达最大位移处；假设t 1时刻物体在其他位置，t 2时刻物体到达何处就要视具体情况而定．5用简谐运动表达式解答振动问题的方法(1)．明确表达式中各物理量的意义，可直接读出振幅、圆频率、初相．(2)．ω＝2πT＝2πf 是解题时常涉与到的表达式． (3)．解题时画出其振动图象，会使解答过程简捷、明了．课后巩固 ● 课时作业题组一 对机械振动的理解1．如下运动属于机械振动的是( )①乒乓球在地面上的自由来回上下运动 ②弹簧振子在竖直方向的上下运动 ③秋千在空中的来回运动 ④竖立于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动A ．①②B ．②③C ．③④D ．②③④【答案】 D【解析】 机械振动的特点是物体在平衡位置附近做往复运动．故D 项正确．2．关于机械振动的位移和平衡位置，以下说法中正确的答案是( )A ．平衡位置就是物体振动范围的中心位置B ．机械振动的位移总是以平衡位置为起点的位移C ．机械振动的物体运动的路程越大，发生的位移也越大D ．机械振动的位移是指振动物体偏离平衡位置最远时的位移【答案】 B题组二 弹簧振子的运动特点3．做简谐运动的弹簧振子在某段时间内速度越来越大，如此这段时间内( )A．振子的位移越来越大B．振子正向平衡位置运动C．振子速度与位移同向D．振子速度与位移方向相反【答案】BD【解析】弹簧振子在某段时间内速度越来越大，说明它正向平衡位置运动，故位移越来越小，A错，B对．位移方向是从平衡位置指向振子，故二者方向相反，C错，D对．4．如下列图，弹簧振子在a、b两点间做简谐运动，在振子从最大位移处a向平衡位置O 运动过程中( )A．位移方向向左，速度方向向左B．位移方向向左，速度方向向右C．位移不断增大，速度不断减小D．位移不断减小，速度不断增大【答案】BD题组三弹簧振子的x－t图象5．如下列图为获取弹簧振子的位移－时间图象的一种方法，小球的运动轨迹是往复运动的一段线段，而简谐运动的图象是正弦(或余弦)曲线．如下说法正确的答案是( )A．如果纸带不动，作出的振动图象仍然是正弦(或余弦)函数曲线B．如果纸带不动，作出的振动图象是一段线段C．图示时刻，振子正经过平衡位置向右运动D．假设纸带运动的速度不恒定，如此纸带上描出的仍然是简谐运动的图象【答案】BC【解析】当纸带不动时，描出的只是振子在平衡位置两侧往复运动的轨迹，是一段线段，选项A错误，B正确；由振动图象可以看出，图示时刻振子正由平衡位置向右运动，选项C正确；只有当纸带匀速运动时，振动图象才是正弦(或余弦)函数曲线，而简谐运动的图象一定是正弦(或余弦)函数曲线，应当选项D错误．6．图3为一弹簧振子的振动图象，规定向右的方向为正方向，图4为弹簧振子的示意图，弹簧振子在F、G之间运动，E是振动的平衡位置，试根据图象分析以下问题：图3 图4(1)如图4所示，振子振动的起始位置是________(填“E〞、“F〞或“G〞)，从初始位置开始，振子向________(填“左〞或“右〞)运动．(2)在图4中，找出图象中的A、B、C、D点各对应振动过程中的哪个位置？A对应__________，B对应________，C对应________，D对应________．(3)在t＝2s时，振子的速度方向与t＝0时速度方向________(填“一样〞或“相反〞)．(4)振子在前4s内的位移等于________．【答案】(1)E右(2)GEFE(3)相反(4)0题组四对简谐运动图象的理解7．如下列图为某质点做简谐运动的图象，如此如下说法正确的答案是( )A．质点在0.7s时，正在远离平衡位置B．质点在1.5s时的位移最大C．1.2s到1.4s，质点的位移在增大D．1.6s到1.8s，质点的位移在增大【答案】BC8．如下列图是质点做简谐运动的图象，由此可知( )A．t＝0时，质点位移、速度均为零B．t＝1s时，质点位移最大，速度为零C．t＝2s时，质点的位移为零，速度负向最大D．t＝4s时，质点停止运动【答案】BC【解析】当t＝0时，质点的位移为零，此时质点在平衡位置具有沿x轴正方向的最大速度，选项A错误；当t＝1s时，质点的位移最大，此时质点运动到正方向的最大位移处，速度为零，选项B正确；t＝2s时，质点的位移为零，速度沿x轴负方向最大，选项C正确；根据振动图象可知，D错误．9．如下列图是某质点做简谐运动的振动图象，根据图象中的信息，回答如下问题：(1)质点离平衡位置的最大距离有多大？(2)在1.5s和2.5s两个时刻，质点向哪个方向运动？(3)质点在第2s末的位移是多少？【答案】(1)10cm (2)1.5s时刻向平衡位置运动 2.5s时刻背离平衡位置运动(3)0 【解析】由图象上的信息，结合质点的振动过程可作出以下回答：(1)质点离平衡位置的最大距离就是x的最大值10cm；(2)在1.5s以后的一小段时间质点位移减小，因此是向平衡位置运动，在2.5s以后的一小段时间质点位移增大，因此是背离平衡位置运动；(3)质点2s末在平衡位置，因此位移为零．10．弹簧振子做简谐运动的振动图象如下列图，如此( )A．t＝0时，质点位移为零，速度为零，加速度为零B．t＝1 s时，质点位移最大，速度为最大，加速度最大C．t1和t2时刻振子具有一样的速度D．t3和t4时刻振子具有一样的加速度【答案】 D题组五1．一个做简谐运动的弹簧振子，周期为T，振幅为A，设振子第一次从平衡位置运动到x＝A2处所经历的时间为t1，第一次从最大位移处运动到x＝A2所经历的时间为t2，关于t1与t2，以下说法正确的答案是( )A．t1＝t2 B．t1＜t2C．t1＞t2 D．无法判断【答案】 B【解析】画出x－t图象，从图象上，我们可以很直观地看出：t1＜t2，因而正确答案为B.2．有一个在光滑水平面内的弹簧振子，第一次用力把弹簧压缩x后释放让它振动，第二次把弹簧压缩2x后释放让它振动，如此先后两次振动的周期之比和振幅之比分别为( ) A．1∶1,1∶1 B．1∶1,1∶2C．1∶4,1∶4 D．1∶2,1∶2【答案】 B【解析】弹簧的压缩量即为振子振动过程中偏离平衡位置的最大距离，即振幅，故振幅之比为1∶2.而对同一振动系统，其周期由振动系统自身的性质决定，与振幅无关，故周期之比为1∶1.3．一水平弹簧振子做简谐运动，周期为T，如此( )A．假设t时刻和(t＋Δt)时刻振子运动位移的大小相等、方向一样，如此Δt一定等于T 的整数倍B ．假设t 时刻和(t ＋Δt )时刻振子运动位移的大小相等、方向相反，如此Δt 一定等于T2的整数倍C ．假设Δt ＝T ，如此在t 时刻和(t ＋Δt )时刻振子振动的速度一定相等D ．假设Δt ＝T2，如此在t 时刻和(t ＋Δt )时刻弹簧的长度一定相等 【答案】 C【解析】 如下列图，4．有两个简谐运动，其表达式分别是x 1＝4sin (100πt ＋π3) cm ，x 2＝5sin (100πt ＋π6) cm ，如下说法正确的答案是( )A ．它们的振幅一样B ．它们的周期一样C ．它们的相位差恒定D ．它们的振动步调一致【答案】 BC5 .一根自由长度为10 cm 的轻弹簧，下端固定，上端连一个质量为m 的物块P .在P 上再放一个质量为m 的物块Q ，系统静止后，弹簧长度为6 cm ，如下列图，如果迅速向上移去Q ，物块P 将在竖直方向做简谐运动，此后弹簧的最大长度是( )A ．8 cmB ．9 cmC ．10 cmD ．11 cm【答案】 C【解析】 由题可知物块P 在竖直方向上做简谐运动．平衡位置是重力和弹簧弹力相等的位置，由题中条件可得此时弹簧长度为8 cm ，P 刚开始运动时弹簧长度为6 cm ，所以弹簧的最大长度是10 cm ，C 选项正确．6．做简谐运动的小球按x ＝0.05sin (2πt ＋π4) m 的规律振动． (1)求小球振动的圆频率、周期、频率、振幅和初相位；(2)当t 1＝0.5 s 、t 2＝1 s 时小球的位移分别是多少？【答案】 (1)振幅A ＝0.05 m ，初相位φ0＝π4，圆频率ω＝2π rad/s，周期T ＝1 s ，频率f ＝1 Hz(2)－0.025 2 m 0.025 2 m【解析】 (1)根据表达式可以直接判断振幅A ＝0.05 m ，初相位φ0＝π4，圆频率ω＝2π rad/s ，周期T ＝2πω＝1 s ，频率f ＝1T＝1 Hz. (2)将t 1＝0.5 s 、t 2＝1 s 代入x ＝0.05sin (2πt ＋π4) m 得x 1＝0.05sin 5π4m ＝－0.025 2 m ，x 2＝0.05sin 9π4m ＝0.025 2 m. 7．如下列图为A 、B 两个简谐运动的位移—时间图象．试根据图象写出：word - 21 - / 21 (1)A 的振幅是______cm ，周期是________s ；B 的振幅是________cm ，周期是________s.(2)试写出这两个简谐运动的位移随时间变化的关系式．(3)在时间t ＝0.05 s 时两质点的位移分别是多少？【答案】 (1)0.5 0.4 0.2 0.8(2)x A ＝0.5sin (5πt ＋π) cm，x B ＝0.2sin (2.5πt ＋π2) cm (3)x A ＝－24 cm ，x B ＝0.2sin 58π cm。
2016版《红对勾讲与练》高三物理人教版总复习配套课件：14-1动量守恒定律
解析：此题考查动量大小的决定因素和动量的矢量性．物 体的动量越大，即质量与速度的乘积越大，不一定惯性(质量) 大，A 项错；对于同一物体，质量一定，所以动量越大，速度 越大，B 项对；加速度不变，但速度一定变，如平抛运动的物 体，故 C 项错；动量的方向始终与速度方向相同，与位移方 向不一定相同，D 错误．
答案 1．(1)质量 速度 (2)p＝mv (3)千克·米/秒 (4)运动状态 速度 2．(1)动量变化量 (2)mv′－mv＝F(t′－t) 3．(1)保持不变 (2)相等 相同 增量 增加量 减少量 m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′ (3)不受外力 合力 远大于 动量守恒
1．关于物体的动量，下列说法中正确的是( ) A．物体的动量越大，其惯性也越大 B．同一物体的动量越大，其速度一定越大 C．物体的加速度不变，其动量一定不变 D．运动物体在任一时刻的动量方向是该时刻的位移方向
结论： (1)当 m1＝m2 时，v1′＝0，v2′＝v1，两球碰撞后交换了 速度． (2)当 m1>m2 时，v1′>0，v2′>0，碰撞后两球都向前运 动． (3)当 m1<m2 时，v1′<0，v2′>0，碰撞后质量小的球被 反弹回来．
【例 3】
如图所示，A、B、C 三个木块的质量均为 m.置于光滑的 水平面上，B、C 之间有一轻质弹簧，弹簧的两端与木块接触 而不固连，将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把 B 和 C 紧连， 使弹簧不能伸展，以至于 B、C 可视为一个整体，现 A 以初 速 v0 沿 B、C 的连线方向朝 B 运动，与 B 相碰并粘合在一起， 以后细线突然断开，弹簧伸展，从而使 C 与 A、B 分离，已 知 C 离开弹簧后的速度恰为 v0，求弹簧释放的势能．
2020版新一线高考物理(人教版)一轮复习教学案：第14章 第1节 机械振动 含答案
第1节机械振动知识点一| 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[(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。
(3)做简谐运动的质点，速度增大时，其加速度一定减小。
(√)简谐运动的“五个特征”1．动力学特征：F ＝－kx ，“－”表示回复力的方向与位移方向相反，k 是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数。
2．运动学特征：简谐运动的加速度的大小与物体偏离平衡位置的位移的大小成正比，而方向相反，为变加速运动，远离平衡位置时，x 、F 、a、E p 均增大，v 、E k 均减小，靠近平衡位置时则相反。
3．运动的周期性特征：相隔T 或nT 的两个时刻，振子处于同一位置且振动状态相同。
4．对称性特征(1)相隔T 2或(2n ＋1)2T (n 为正整数)的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反。
(2)如图所示，振子经过关于平衡位置O 对称的两点P 、P ′(OP ＝OP ′)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等。
(3)振子由P 到O 所用时间等于由O 到P ′所用时间，即t PO ＝t OP′。
(4)振子往复过程中通过同一段路程(如OP 段)所用时间相等，即t OP ＝t PO 。
5．能量特征：振动的能量包括动能E k 和势能E p ，简谐运动过程中，系统动能与势能相互转化，系统的机械能守恒。
[典例] (多选)如图所示，一轻质弹簧上端固定在天花板上，下端连接一物块，物块沿竖直方向以O 点为中心点，在C 、D 两点之间做周期为T 的简谐运动。
三年高考-高考物理试题分项版解析 专题14 光、电磁波和相对论(含解析)-人教版高三全册物理试题
专题14 光、电磁波和相对论一、选择题1．【2016·某某卷】一束单色光由空气进入水中，如此该光在空气和水中传播时A．速度一样，波长一样B．速度不同，波长一样C．速度一样，频率一样D．速度不同，频率一样【答案】D【考点定位】光的传播、光速、波长与频率的关系【方法技巧】此题分析时要抓住光在不同介质中传播频率不变这个特征，应用公式c公式分析光进入不同介质中的传播速度。
vn2．【2016·某某卷】各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是A．γ射线、紫外线、可见光、红外线B．γ射线、红外线、紫外线、可见光C．紫外线、可见光、红外线、γ射线D．红外线、可见光、紫外线、γ射线【答案】A【解析】在电磁波谱中，各电磁波按照频率从小到大的排列顺序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、α射线、γ射线，所以选项A正确。
【考点定位】电磁波谱【方法技巧】此题需要记得电磁波谱按照波长或频率的排列顺序，按照这个顺序就可以分析出答案。
3．【2016·卷】如下说法正确的答案是A．电磁波在真空中以光速c传播B．在空气中传播的声波是横波C．声波只能在空气中传播D．光需要介质才能传播【答案】A【解析】电磁波在真空中的传播速度等于光速，A正确；在空气中传播的声波是纵波，B错误；声波的传播需要介质，可以在空气、液体和固定中传播，C错误；光属于电磁波，其传播不需要介质，可以在真空中传播，D错误。
【考点定位】考查了机械波和电磁波【方法技巧】此题的关键是知道光是电磁波的一种，电磁波在真空中的传播速度与光在真空中的传播速度一样，机械波传播的是振动形式，其传播离不开介质，机械波在传播过程中波速由介质决定。
4．【2016·某某卷】在双缝干预实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，如此A．中间条纹间距较两侧更宽B．不同色光形成的条纹完全重合C．双缝间距离越大条纹间距离也越大D．遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹【答案】D【考点定位】双缝干预、lxdλ∆=、单缝衍射【方法技巧】通过双缝干预条纹特征和单缝衍射条纹特征进展分析和判断，再应用公式l xd λ∆=分析条纹间距。
人教版物理大一轮复习 第14课时 电磁感应
第14课时 电磁感应高考题型1 楞次定律与法拉第电磁感应定律的应用1．感应电流方向的判断(1)楞次定律：一般用于线圈面积不变，磁感应强度发生变化的情形． (2)右手定则：一般用于导体棒切割磁感线的情形． 2．楞次定律中“阻碍”的主要表现形式 (1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”； (2)阻碍物体间的相对运动——“来拒去留”； (3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”； (4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”． 3．求感应电动势的方法 (1)法拉第电磁感应定律：E ＝n ΔΦΔt ⎩⎨⎧S 不变时，E ＝nS ΔBΔt (感生电动势)B 不变时，E ＝nB ΔSΔt (动生电动势)(2)导线棒垂直切割磁感线：E ＝BL v .(3)导体棒绕与磁场平行的轴匀速转动E ＝12BL 2ω.(4)线圈绕与磁场垂直的轴匀速转动e ＝nBSωsin ωt . 考题示例例1 (2020·江苏卷·3)如图1所示，两匀强磁场的磁感应强度B 1和B 2大小相等、方向相反．金属圆环的直径与两磁场的边界重合．下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是( )图1A ．同时增大B 1减小B 2 B ．同时减小B 1增大B 2C ．同时以相同的变化率增大B 1和B 2D ．同时以相同的变化率减小B 1和B 2答案 B解析 若同时增大B 1减小B 2，则穿过环向里的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流产生的磁场方向向外，由安培定则，环中产生的感应电流是逆时针方向，故选项A 错误；同理可推出，选项B 正确，C 、D 错误．例2 (2019·江苏卷·14)如图2所示，匀强磁场中有一个用软导线制成的单匝闭合线圈，线圈平面与磁场垂直．已知线圈的面积S ＝0.3 m 2、电阻R ＝0.6 Ω，磁场的磁感应强度B ＝0.2 T ．现同时向两侧拉动线圈，线圈的两边在Δt ＝0.5 s 时间内合到一起．求线圈在上述过程中图2(1)感应电动势的平均值E ；(2)感应电流的平均值I ，并在图中标出电流方向； (3)通过导线横截面的电荷量q . 答案 (1)0.12 V(2)0.2 A 电流方向见解析图 (3)0.1 C 解析 (1)感应电动势的平均值E ＝ΔФΔt磁通量的变化ΔФ＝B ΔS联立可得E ＝B ΔSΔt ，代入数据得E ＝0.12 V ；(2)平均电流I ＝ER代入数据得I ＝0.2 A(电流方向见图)；(3)电荷量q ＝I Δt 代入数据得q ＝0.1 C 命题预测1．(多选)(2020·江苏南京、盐城市一模)如图3甲所示，a 、b 两个绝缘金属环套在同一个光滑的铁芯上．在t＝0时刻，a、b两环处于静止状态，a环中的电流i随时间t的变化规律如图乙所示．下列说法中正确的是()图3A．t2时刻两环相互吸引B．t3时刻两环相互排斥C．t1时刻a环的加速度为零D．t4时刻b环中感应电流最大答案ACD解析在t2时刻与t3时刻，a环中的电流均处于减小阶段，根据楞次定律可知，两环的电流方向相同，则两环相互吸引，故A正确，B错误．a中电流产生磁场，磁场的变化使b中产生电流，才使两环相互作用，在题图乙中，“变化最快”即曲线的斜率最大．t1时刻曲线的斜率为0，这个瞬间磁场是不变化的，因此两环没有作用力，则加速度为零，故C正确．虽然t4时刻a环中的电流为零，但是根据该时刻对应的电流的曲线的斜率最大，即该时刻磁通量变化率最大，故t4时刻b环中感应电动势最大，则b环中感应电流最大，故D正确．2．(多选)(2020·江苏苏锡常镇二模)如图4甲所示，水平放置的平行金属导轨左端连接一个平行板电容器C和一个定值电阻R，导体棒MN放在导轨上且与导轨接触良好．装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示(垂直纸面向外为磁感应强度的正方向)，MN始终保持静止．不计电容器充电时间，则在0～t2时间内，下列说法正确的是()图4A．电阻R两端的电压大小始终不变B．电容器C的a板先带正电后带负电C．MN棒所受安培力的大小始终不变D．MN棒所受安培力的方向先向右后向左答案AD解析由题图乙知，磁感应强度均匀变化，根据法拉第电磁感应定律可知，回路中产生恒定的感应电动势，电路中电流恒定，电阻R两端的电压恒定，故A正确；根据楞次定律可知，通过电阻R的电流一直向下，电容器C的a板电势较高，一直带正电，故B错误；MN中感应电流方向一直向上，由左手定则可知，MN所受安培力的方向先向右后向左，故D 正确；根据安培力公式F＝BIL，I、L不变，因为磁感应强度变化，MN所受安培力的大小变化，故C错误．高考题型2电磁感应中的图像问题1．电磁感应中的图像问题常见形式常见的有磁感应强度、磁通量、感应电动势、感应电流、速度、安培力等随时间或位移的变化图像．2．解答此类问题应注意以下几个方面(1)把握三个关注：(2)掌握两个常用方法，可快速准确地解题①排除法：定性分析电磁感应过程中某个物理量的变化趋势、变化快慢，特别是分析物理量的方向(正负)，排除错误的选项．这种方法能快速解决问题，但不一定对所有问题都适用．②函数关系法：根据题目所给的条件写出物理量之间的函数关系，再对图像作出判断，这种方法得到的结果准确、详细，但不够简捷．考题示例例3(2018·全国卷Ⅱ·18)如图5，在同一水平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为l，磁感应强度大小相等、方向交替向上向下．一边长为32l的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动．线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是()图5答案 D解析设线路中只有一边切割磁感线时产生的感应电流为i.线框位移等效电路的连接电流0～l2I＝2i(顺时针) l2～l I＝0l～3l2I＝2i(逆时针)3l2～2l I＝0由分析知，选项D符合要求．命题预测3．(2020·江苏苏州市调研)如图6所示，在自行车车轮的辐条上固定有一个小磁铁，前叉上相应位置(纸面外侧)处安装了小线圈，在车前进车轮转动过程中线圈内会产生感应电流，从垂直于纸面向里看，下列i－t图像中正确的是(逆时针方向为正)()图6答案 D解析磁铁靠近线圈时，线圈中向外的磁通量增大，根据楞次定律可知感应电流产生的磁场向里，根据安培定则可知线圈中感应电流方向为顺时针方向(负方向)；当磁铁离开线圈时，线圈中向外的磁通量减小，根据楞次定律可知感应电流产生的磁场向外，根据安培定则可知线圈中感应电流方向为逆时针方向(正方向)，A、B、C错误，D正确．4．(2020·江苏无锡市期末)有一匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化关系如图7甲所示的匀强磁场．现有如图乙所示的直角三角形导线框abc水平放置，放在匀强磁场中保持静止不动，t＝0时刻，磁感应强度B的方向垂直纸面向里，设产生的感应电流i顺时针方向为正，竖直边ab所受安培力F的方向水平向左为正．则下面关于F和i随时间t变化的图像正确的是()图7答案 A解析 在0～3 s 时间内，磁感应强度随时间线性变化，由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势恒定，回路中感应电流恒定，由F ＝BIL 可知，安培力与磁感应强度成正比，又由楞次定律判断出回路中感应电流的方向应为顺时针方向，即正方向， 0～2 s 内安培力水平向右，为负方向， 2～3 s 内安培力水平向左，为正方向，在3～4 s 时间内，磁感应强度恒定，感应电动势等于零，感应电流为零，安培力等于零，同理可判断出4～7 s 内的安培力变化情况，故B 、C 错误，A 正确；0～3 s 时间内，磁感应强度随时间线性变化，由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势恒定，回路中感应电流恒定，故D 错误．5．(多选)(2020·东北三省四市教研联合体模拟)如图8所示，光滑平行金属导轨MN 、PQ 放置在同一水平面内，M 、P 之间接一定值电阻R ，金属棒ab 垂直导轨放置，金属棒和导轨的电阻均不计，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中．t ＝0时对金属棒施加水平向右的外力F ，使金属棒由静止开始做匀加速直线运动．下列关于通过金属棒的电流i 、通过导轨横截面的电荷量q 、拉力F 和拉力的功率P 随时间变化的图像，正确的是( )图8答案 AC解析 由题意可知，金属棒由静止开始做匀加速直线运动，则有：x ＝12at 2，v ＝at ，根据法拉第电磁感应定律得：E ＝BL v ＝BLat ，则感应电流i ＝E R ＝BLaR t ，故A 正确；根据E ＝ΔΦΔt ，I ＝E R 和q ＝I Δt ，得q ＝ΔΦR ，而ΔΦ＝B ΔS ＝BLx ＝12BLat 2，故q ＝BLa 2R t 2，故B 错误；根据牛顿第二定律有：F －F 安＝ma ，F 安＝BiL ＝B 2L 2aR t ，解得：F ＝ma ＋B 2L 2aR t ，故C 正确；根据P ＝F v ， 得P ＝F v ＝ma 2t ＋B 2L 2a 2Rt 2，故D 错误． 高考题型3 电磁感应中的动力学与能量问题1．电磁感应中的动力学与能量问题常出现的两个模型一是线框进出磁场；二是导体棒切割磁感线运动．两类模型都综合了电路、动力学、能量知识，有时还会与图像结合，所以解题方法有相通之处．可参考下面的解题步骤：2．求解焦耳热Q 的三种方法(1)焦耳定律：Q ＝I 2Rt ，适用于电流、电阻不变； (2)功能关系：Q ＝W 克服安培力，电流变不变都适用；(3)能量转化：Q ＝ΔE (其他能的减少量)，电流变不变都适用． 考题示例例4 (2020·江苏卷·14)如图9所示，电阻为0.1 Ω的正方形单匝线圈abcd 的边长为0.2 m ，bc 边与匀强磁场边缘重合．磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为0.5 T ，在水平拉力作用下，线圈以8 m/s 的速度向右穿过磁场区域．求线圈在上述过程中图9(1)感应电动势的大小E ； (2)所受拉力的大小F ； (3)感应电流产生的热量Q . 答案 (1)0.8 V (2)0.8 N (3)0.32 J解析 (1)线圈切割磁感线产生的感应电动势E ＝Bl v 代入数据得E ＝0.8 V(2)线圈中产生的感应电流I ＝ER拉力的大小等于安培力F ＝BIl 解得F ＝B 2l 2vR代入数据得F ＝0.8 N (3)运动时间t ＝2lv 根据焦耳定律有Q ＝I 2Rt 联立可得Q ＝2B 2l 3vR代入数据解得Q ＝0.32 J例5 (多选)(2018·江苏卷·9)如图10所示，竖直放置的“”形光滑导轨宽为L ，矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为d ，磁感应强度为B .质量为m 的水平金属杆由静止释放，进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等．金属杆在导轨间的电阻为R ，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g .金属杆( )图10A ．刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下B ．穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间C ．穿过两磁场产生的总热量为4mgdD ．释放时距磁场Ⅰ上边界的高度h 可能小于m 2gR 22B 4L 4答案 BC解析 穿过磁场Ⅰ后，金属杆在磁场之间做加速运动，在磁场Ⅱ上边缘速度大于从磁场Ⅰ出来时的速度，即进入磁场Ⅰ时速度等于进入磁场Ⅱ时速度，大于从磁场Ⅰ出来时的速度．金属杆在磁场Ⅰ中做减速运动，加速度方向向上，A 错． 金属杆在磁场Ⅰ中做减速运动，由牛顿第二定律知 ma ＝BIL －mg ＝B 2L 2vR－mg ，a 随着减速过程逐渐变小，即在前一段做加速度减小的减速运动；在磁场之间做加速度为g 的匀加速直线运动，两个过程位移大小相等，由v －t 图像(可能图像如图所示)可以看出前一段用时多于后一段用时，B 对． 由于进入两磁场时速度相等，由动能定理知， mg ·2d －W 安1＝0， W 安1＝2mgd .即通过磁场Ⅰ产生的热量为2mgd ，故穿过两磁场产生的总热量为4mgd ，C 对． 设刚进入磁场Ⅰ时速度为v ，则由机械能守恒定律知mgh ＝12m v 2， 进入磁场时ma ＝BIL －mg ＝B 2L 2v R－mg ， 解得v ＝m (a ＋g )R B 2L 2， 联立解得h ＝m 2(a ＋g )2R 22B 4L 4g >m 2gR 22B 4L4，D 错． 命题预测6．(多选)(2020·江西上铙市高三一模)如图11所示，虚线框内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B ，磁场区域上下宽度为l ；质量为m 、边长为l 的正方形线圈abcd 平面保持竖直，ab 边保持水平的从距离磁场上边缘一定高度处由静止下落，以速度v 进入磁场，经过一段时间又以相同的速度v 穿出磁场，不计空气阻力，重力加速度为g .下列说法正确的是( )图11A ．线圈的电阻R ＝B 2l 2v mgB ．进入磁场前线圈下落的高度h ＝v 22gC ．穿过磁场的过程中，线圈电阻产生的热量Q ＝2mglD ．线圈穿过磁场所用时间t ＝l v答案 ABC解析 由题意可知，线圈进入磁场和穿出磁场时速度相等，说明线圈在穿过磁场的过程中做匀速直线运动，则mg ＝F 安＝BIl ＝B 2l 2v R ，R ＝B 2l 2v mg，所以A 正确；线圈在进入磁场前做自由落体运动，由动能定理得mgh ＝12m v 2，进入磁场前线圈下落的高度为h ＝v 22g，所以B 正确；线圈在穿过磁场的过程中克服安培力做功转化为焦耳热，又安培力与重力平衡，则穿过磁场的过程中线圈电阻产生的热量为Q ＝mg ·2l ＝2mgl ，所以C 正确；根据线圈在穿过磁场过程中做匀速运动，可得线圈穿过磁场的时间为t ＝2l v ，所以D 错误．7．(2020·江苏南京、盐城、一模)如图12所示，闭合矩形线框abcd 可绕其水平边ad 转动，ab 边长为x ，bc 边长为L 、质量为m ，其他各边的质量不计，线框的电阻为R .整个线框处在竖直向上的磁感应强度为B 的匀强磁场中．现给bc 边一个方向与bc 边、磁场的方向均垂直的初速度v ，经时间t ，bc 边上升到最高处，ab 边与竖直线的最大偏角为θ，重力加速度为g .求t 时间内：图12(1)线框中感应电动势的最大值；(2)流过线框导体截面的电荷量；(3)线框中感应电流的有效值．答案 (1)BL v (2)Blx sin θR (3)m [v 2－2gx (1－cos θ)]2Rt 解析 (1)开始时bc 边速度最大且速度方向与磁感应强度方向垂直，感应电动势最大，则有E max ＝BL v(2)根据电荷量的计算公式可得q ＝I t根据闭合电路欧姆定律可得I ＝ER根据法拉第电磁感应定律可得E ＝ΔΦt ＝BLx sin θt 解得q ＝BLx sin θR(3)根据能量守恒定律可得12m v 2＝mgx (1－cos θ)＋Q 根据焦耳定律Q ＝I 有2Rt解得I 有＝m [v 2－2gx (1－cos θ)]2Rt. 8．(2020·湖南3月模拟)如图13所示，两根足够长的光滑直金属导轨MN 、PQ 平行固定在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L ，导轨的电阻不计．导轨顶端M 、P 两点间接有滑动变阻器和阻值为R 的定值电阻．一根质量为m 、电阻不计的均匀直金属杆ab 放在两导轨上，与导轨垂直且接触良好．空间存在磁感应强度大小为B 、方向垂直斜面向下的匀强磁场．调节滑动变阻器的滑片，使得滑动变阻器接入电路的阻值为2R ，让ab 由静止开始沿导轨下滑．不计空气阻力，重力加速度大小为g .图13(1)求ab 下滑的最大速度v m ；(2)求ab 下滑的速度最大时，定值电阻上消耗的电功率P ；(3)若在ab 由静止开始至下滑到速度最大的过程中，定值电阻上产生的焦耳热为Q ，求该过程中ab 下滑的距离x 以及通过滑动变阻器的电荷量q .答案 见解析解析 (1)ab 下滑的速度最大时，其切割磁感线产生的感应电动势为：E ＝BL v m ，此时通过定值电阻的电流为：I ＝E R ＋2R， ab 杆所受安培力大小为：F 安＝BIL ，由受力平衡得mg sin θ＝BIL ，联立解得：v m ＝3mgR sin θB 2L 2； (2)由电功率公式有：P ＝I 2R ，解得：P ＝m 2g 2R sin 2θB 2L 2； (3)由题意滑动变阻器接入电路的阻值为2R ，为定值电阻的2倍，根据焦耳定律可知，滑动变阻器上产生的焦耳热为2Q ；由能量守恒定律可得：mgx sin θ＝12m v m 2＋Q ＋2Q ， 解得：x ＝9m 2gR 2sin θ2B 4L 4＋3Q mg sin θ； 在ab 由静止开始至下滑到速度最大的过程中，穿过回路的磁通量的变化为：ΔΦ＝BLx ，设ab 由静止开始至下滑到速度最大所用时间为Δt ，在该过程中，回路产生的平均感应电动势为E ＝ΔΦΔt 根据闭合电路欧姆定律可得，在该过程中，通过回路的平均感应电流为I ＝E 3R， 又q ＝I ·Δt 联立解得：q ＝3m 2gR sin θ2B 3L 3＋BLQ mgR sin θ. 专题强化练保分基础练1．(2020·江苏扬州市期末)穿过某闭合回路的磁通量Φ随时间t 变化的图像如下图所示，可使回路中感应电流先增大后减小且方向不变的是( )答案 C解析 要使回路中感应电流先增大后减小且方向不变，则要求电动势先增大后减小且方向不变，A 、B 项两图回路在前半段时间内磁通量Φ随时间t 变化的图像的斜率为定值，电动势为定值；在后半段时间内磁通量Φ随时间t 变化的图像的斜率为也为定值，电动势为定值，故A 、B 错误；C 项图中磁通量Φ随时间t 变化的图像的斜率先变大后变小，所以感应电动势先变大后变小，且斜率始终为正值，电动势方向不变，故C 正确；D 项图中磁通量Φ随时间t 变化的图像的斜率大小先变小后变大，则电动势先变小后变大，且斜率的正负值变化，即电动势方向变化，故D 错误．2．(多选)(2020·江苏南通、泰州市期末)如图1所示，一条形磁铁竖直放置(上端为N 极)，金属线圈从磁铁正上方某处下落，经条形磁铁A 、B 两端时速度分别为v 1、v 2，线圈中的电流分别为I 1、I 2，线圈在运动过程中保持水平，则( )图1A ．I 1和I 2的方向相同B ．I 1和I 2的方向相反C ．I 1∶I 2＝v 12∶v 22D ．I 1∶I 2＝v 1∶v 2答案 BD解析 金属线圈经条形磁铁A 、B 两端时，磁通量先向上增大后向上减小，依据楞次定律“增反减同”，可知感应电流产生的磁场方向先向下，后向上，根据右手螺旋定则可知，则I 1和I 2感应电流的方向先顺时针，后逆时针(从上向下看)，即它们的方向相反，故A 错误，B 正确； 根据法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律有I ＝E R ＝BL v R即I 与v 成正比，故C 错误，D 正确．3．(多选)(2020·江苏常州市期末)如图2所示，钳型电流表是一种穿心式电流互感器，选择量程后，将一根通电导线夹入钳中，就可以读出导线中的电流．该电流表( )图2 A ．可以测直流电流B ．可以测交流电流C ．量程旋钮旋到大量程时接入电路的线圈匝数变多D ．量程旋钮旋到大量程时接入电路的线圈匝数变少答案 BC解析 电流互感器是根据电磁感应原理制成的，只能测量交流电流，不能测量直流电流，选项A 错误，B 正确；根据I 1I 2＝n 2n 1可知，n 1和I 2一定，则当I 1变大时n 2要增大，则量程旋钮旋到大量程时接入电路的线圈匝数变多，选项C正确，D错误．4．(多选)(2020·山东潍坊市二模)如图3甲，螺线管内有平行于轴线的外加磁场，以图中箭头所示方向为其正方向．螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一闭合小金属圆环，圆环与导线框在同一平面内．当螺线管内的磁感应强度B随时间t按图乙所示规律变化时()图3A．在0～t1时间内，环有收缩趋势B．在t1～t2时间内，环有扩张趋势C．在t1～t2时间内，环内有逆时针方向的感应电流D．在t2～t3时间内，环内有逆时针方向的感应电流答案BC解析在0～t1时间内，B均匀增加，则在线圈中产生恒定的感生电动势，在导线框dcba中形成稳定的电流，故此时环中无感应电流产生，环也没有收缩趋势，选项A错误；在t1～t2时间内，B的变化率逐渐减小，则螺线管中的感应电流方向为从下到上且逐渐减小，在导线框abcd中的磁通量为向外减小，穿过环的磁通量向外减小，根据楞次定律可知，环内有逆时针方向的感应电流，且有扩张趋势，选项B、C正确；在t2～t3时间内，B的方向向下，且B 的变化率逐渐减小，则螺线管中的感应电流方向为从上到下且逐渐减小，在导线框abcd中的磁通量为向里减小，穿过环的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，环内有顺时针方向的感应电流，选项D错误．5．(2020·云南昆明市高三“三诊一模”测试)如图4甲所示，单匝矩形金属线框abcd处在垂直于线框平面的匀强磁场中，线框面积S＝0.3 m2，线框连接一个阻值R＝3 Ω的定值电阻，其余电阻不计，线框的cd边位于磁场边界上．取垂直于纸面向外为磁感应强度B的正方向，磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示．下列说法正确的是()图4A ．在0～0.4 s 内，线框中感应电流沿逆时针方向B ．在0.4～0.8 s 内，线框有扩张的趋势C ．在0～0.8 s 内，线框中的感应电流为0.1 AD ．在0～0.4 s 内，ab 边所受安培力保持不变答案 C解析 由题图乙所示图线可知，在0～0.4 s 内，磁感应强度垂直于纸面向里，磁感应强度减小，则穿过线框的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向，故A 错误． 由题图乙所示图线可知，在0.4～0.8 s 内，穿过线框的磁通量增加，由楞次定律可知，线框有收缩的趋势，故B 错误．由题图乙所示图线可知，在0～0.8 s 内，线框产生的感应电动势为：E ＝ΔΦΔt ＝ΔB Δt S ＝0.4－(－0.4)0.8×0.3 V ＝0.3 V ， 线框中的感应电流为：I ＝E R ＝0.33A ＝0.1 A ，故C 正确． 在0～0.4 s 内，线框中的感应电流I 保持不变，由题图乙所示图线可知，磁感应强度B 大小不断减小，由F ＝ILB 可知，ab 边所受安培力不断减小，故D 错误．6．(2020·江苏苏州市调研)如图5所示，两个相同的灯泡a 、b 和电阻不计的线圈L (有铁芯)与电源E 连接，下列说法正确的是( )图5A ．开关S 闭合瞬间，a 灯发光，b 灯不发光B ．开关S 闭合，a 灯立即发光，后逐渐变暗并熄灭C ．开关S 断开，b 灯“闪”一下后熄灭D ．开关S 断开瞬间，a 灯左端的电势高于右端电势答案 B解析 闭合开关S 瞬间，两小灯泡均有电流流过，同时发光，A 错误；闭合开关S 瞬间，a 灯立即发光，根据楞次定律可知线圈中产生的阻碍原电流变大的感应电流逐渐减小至0，因为a 灯和线圈并联，所以通过线圈的电流逐渐增大，通过a 灯的电流逐渐减小，亮度逐渐减小，因为线圈电阻不计，所以稳定时a 灯被短路，最后熄灭，B 正确；断开开关瞬间，b 灯断路无电流流过，立即熄灭，C 错误；断开开关瞬间，根据楞次定律可知，通过线圈的电流向右，所以线圈右端电势高于左端，所以a 灯右端的电势高于左端，D 错误．7．(多选)如图6甲所示，导线制成的等边三角形OMN 放置在水平桌面上，竖直向下的匀强磁场穿过桌面．剪下MN 间的导线，向左平移到O 点，现使其在水平外力F 作用下紧贴MON 向右匀速运动，从O 点开始计时，磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图乙所示，导线未脱离MON 之前，外力F 、导线与MON 构成的闭合电路的电动势E 、电路中的电流I 、外力的功率P 与时间t 变化的关系正确的是( )图6A ．F ∝t 2B ．E ∝t 2C ．I ∝tD ．P ∝t 3答案 BCD解析 由题图乙知，磁感应强度B ＝kt ，由几何知识可知，导线切割磁感线的有效长度为l ＝2v t tan 30°＝233v t ， 设导线单位长度电阻为R ，回路总电阻为R 总＝3lR ＝23v tR电动势E ＝Bl v ＝233k v 2t 2∝t 2，B 正确； I ＝E R 总＝k v t 3R∝t ，C 正确； 由题意知F ＝F 安＝BIl ＝239Rk 2v 2t 3∝t 3，A 错误； P ＝F v ＝239Rk 2v 3t 3∝t 3，D 正确． 8．(2020·江苏苏锡常镇一模)据报道，我国华中科技大学的科学家创造了脉冲平顶磁场磁感应强度超过60 T 的世界纪录，脉冲平顶磁场兼具稳态和脉冲两种磁场的优点，能够实现更高的强度且在一段时间保持很高的稳定度．如图7甲所示，在磁场中有一匝数n ＝10的线圈，线圈平面垂直于磁场，线圈的面积为S ＝4×10－4 m 2，总电阻为R ＝60 Ω.如图乙为该磁场磁感应强度的变化规律，设磁场方向向上为正，求：图7(1)t ＝0.5×10－2 s 时，线圈中的感应电动势大小；(2)在0～2×10－2 s 过程中，通过线圈横截面的电荷量；(3)在0～3×10－2 s 过程中，线圈产生的热量．答案 (1)24 V (2)4×10－3 C (3)0.192 J解析 (1)由E ＝n ΔB ΔtS 得E ＝10×601×10－2×4×10－4＝24 V (2)在0～1×10－2 s 过程中，由I ＝E R 得I ＝0.4 A在1×10－2 s ～2×10－2 s 过程中，线圈中电流为0，由q ＝I Δt 可知，流过线圈的电荷量为q ＝0.4×1×10－2 C ＝4×10－3 C(3)由Q ＝I 2Rt 得，0～3×10－2 s 过程中，线圈产生的热量为Q ＝0.42×60×2×10－2 J ＝0.192 J.争分提能练9．(2020·江苏南泰扬徐淮连宿二模)如图8甲所示，虚线右侧有一方向垂直纸面的有界匀强磁场，磁场的磁感应强度随时间t 变化关系如图乙所示(取磁场垂直纸面向里的方向为正方向)，固定的闭合导线框一半在磁场内．从t ＝0时刻开始，下列关于线框中感应电流i 、线框ab 边受到的安培力F 随时间t 变化图像中，可能正确的是(取线框中逆时针方向的电流为正，安培力向右为正方向)( )图8答案 B解析 由题图可知，在0～T 2内线圈中磁感应强度的变化率相同，故0～T 2内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为逆时针，即电流为正方向；在T 2～T 内线圈中磁感应强度的变化率相同，故T 2～T 内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为顺时针，即电流为负方向；根据法拉第电磁感应定律有E ＝ΔB Δt ·S 2，则感应电流为i ＝E R ＝ΔB Δt ·S 2R由题图可知两段时间内的磁感应强度大小相等，故两段时间内的感应电流大小相等，故A 错误，B 正确；由上分析可知，一个周期内电路的电流大小恒定不变，根据F ＝BIL 可知F 与B 成正比，则在0～T 4内磁场垂直纸面向外减小，电流方向由b 到a ，根据左手定则可知，线框ab 边受到的安培力F 方向向右，为正方向，大小随B 均匀减小；在T 4～T 2内磁场垂直纸面向里增大，电流方向由b 到a ，根据左手定则可知，线框ab 边受到的安培力F 方向向左，为负方向，大小随B 均匀增大；在T 2～3T 2内磁场垂直纸面向里减小，电流方向由a 到b ，根据左手定则可知，线框ab 边受到的安培力F 方向向右，为正方向，大小随B 均匀减小；在3T 2～T 内磁场垂直纸面向外增大，电流方向由a 到b ，根据左手定则可知，线框ab 边受到的安培力F 方向向左，为负方向，大小随B 均匀增大，故C 、D 错误．10．(多选)如图9所示，Ⅰ、Ⅱ两条虚线之间存在匀强磁场，磁场方向与竖直纸面垂直．一个质量为m 、边长为L 的正方形导体框，在此平面内沿竖直方向运动，t ＝0时刻导体框的上半部分恰好进入磁场，速度为v 0.经历一段时间后，当导体框上半部分恰好出磁场时，速度为零．此后导体框下落，再经历一段时间到达初始位置．不计空气阻力，则导体框( )图9A ．在上升过程中的加速度一直大于g。
人教版物理高考试卷及解答参考(2024年)
2024年人教版物理高考复习试卷(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、在下列关于力与运动关系的说法中，正确的是：A、物体受到的合力越大，其运动状态改变得越慢。
B、物体受到的合力为零时，其速度一定为零。
C、物体的加速度与它所受的合力成正比，与物体的质量成反比。
D、物体受到的合力越大，其速度变化得越快。
2、一个物体在水平面上受到三个力的作用，这三个力分别是(F1=5 N)（向东），(F2=10 N)（向北），(F3=10 N)（向西）。
要使物体处于静止状态，下列哪个力的方向和大小合适？A、(F4=5 N)（向南）B、(F4=15 N)（向南）C、(F4=10 N)（向南）D、(F4=15 N)（向东）3、一个物体从静止开始沿水平面做匀加速直线运动，第3秒末的速度为6 m/s，则物体的加速度是（）A. 1 m/s²B. 2 m/s²C. 3 m/s²D. 4 m/s²4、一个质量为0.5 kg的物体，受到一个10 N的力作用，沿力的方向移动了2 m，则物体所做的功是（）A. 5 JB. 10 JC. 20 JD. 50 J5、题干：在下列关于浮力的说法中，正确的是：A. 物体受到的浮力大小与物体体积成正比B. 物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积成正比C. 物体受到的浮力大小与物体在液体中的深度成正比D. 物体受到的浮力大小与物体的质量成正比6、题干：下列关于机械能的说法中，正确的是：A. 机械能包括动能和势能，动能和势能之间可以相互转化B. 机械能包括动能和势能，但动能和势能不可以相互转化C. 机械能包括动能和势能，动能只能转化为势能D. 机械能包括动能和势能，势能只能转化为动能7、一物体从静止开始沿着光滑斜面下滑，不计空气阻力。
下列关于物体运动的说法中，正确的是（）A、物体的加速度与斜面的倾斜角度无关B、物体下滑过程中速度的大小随时间均匀增大C、物体下滑过程中动能的增量等于势能的减少量D、物体下滑过程中机械能守恒二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、以下哪些现象可以用“能量守恒定律”来解释？（）A、摩擦生热B、抛物线运动C、水从高处流向低处D、电灯泡发光2、下列哪些物理量属于矢量？（）A、速度B、温度C、时间D、力3、下列关于物理现象的描述，正确的是（）A、摩擦力总是阻碍物体间的相对运动B、物体做匀速直线运动时，受到的合力一定为零C、电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程D、所有物体在地球表面附近都受到重力作用E、物体的惯性大小与其质量成正比三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题题目：一物体在水平面上做匀速直线运动，受到的合外力为零。
版高考物理(人教版)第一轮总复习课件：第十四章 机械振动、机械波 光和电磁波+14.2
4．波速、波长和频率(周期)的关系： (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)频率 f：在波动中，介质中各质点的振动频率都是相同的， 都等于波源的振动频率． (3)波速 v、波长 λ 和频率 f、周期 T 的关系： 公式：v＝Tλ＝λf.机械波的波速大小由介质本身的性质决定，与 机械波的频率无关．
答案：ACE
3．(2016·新课标全国卷Ⅲ)(多选)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 15.8 m、14.6 m．P、Q 开始振动后，下列判断正确的是( )
t＝7 s 时，P 点振动了74个周期，所以这时 P 点位置与 t＝34T＝3 s 时 位置相同，即在平衡位置，所以选项 E 正确．
答案：ACE
6．(2018·河北石家庄调研)(多选)如图甲为一列简谐横波在某一 时刻的波形图，图乙为介质中 x＝2 m 处的质点 P 以此时刻为计时 起点的振动图象．下列说法正确的是( )
②振动方向双向性：质点振动方向不确定．
2．求解波的多解问题的一般步骤 (1)根据初末两时刻的波形图确定传播距离与波长的关系通式． (2)根据题设条件判断是唯一解还是多解． (3)根据波速公式 v＝ΔΔxt或 v＝Tλ＝λf 求波速．
多维练透 8．(2018·河北正定模拟)(多选)如图所示，有一列减幅传播的简谐横 波，x＝0 与 x＝75 m 处的 A、B 两个质点的振动图象分别如图中实线与虚 线所示．则这列波的( )
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
2024年新人教版高考物理一轮复习课件 第14章 第1讲 光的折射 全反射
2024年新人教版高考物理一轮复习课件 DISHISIZHANG 第十四章光考情分析光的折射2022·湖北卷·T14 2022·浙江1月选考·T11 2022·江苏卷·T122021·全国甲卷·T34(1) 2021·湖南卷·T16(2) 2021·浙江6月选考·T122019·全国卷Ⅰ·T34(2)光的折射与全反射的综合应用2022·全国甲卷·T34(2) 2022·全国乙卷·T34(2) 2022·辽宁卷·T52022·河北卷·T16(2) 2022·广东卷·T16(2) 2022·重庆卷·T16(2)2022·山东卷·T7 2022·浙江6月选考·T8 2021·全国乙卷·T34(2)2021·广东卷·T16(2) 2021·河北卷·T16(2) 2021·辽宁卷·T42020·全国卷Ⅱ·T34(2) 2020·全国卷Ⅲ·T34(2) 2020·浙江7月选考·T132019·全国卷Ⅲ·T34(2)光的干涉和衍射2022·浙江6月选考·T4 2022·山东卷·T10 2021·江苏卷·T62021·浙江6月选考·T16 2020·山东卷·T3 2020·北京卷·T12019·北京卷·T14几何光学与物理光学的综合应用2021·湖北卷·T5 2021·北京卷·T2实验：测量玻璃的折射率2019·天津卷·T9(2)实验：用双缝干涉测量光的波长2021·浙江6月选考·T17(2) 2019·全国卷Ⅱ·T34(2)试题情境生活实践类全反射棱镜、光导纤维、增透膜、偏振滤光片、激光等学习探究类折射定律、全反射、测量玻璃的折射率、光的干涉现象、光的衍射、光的偏振现象、用双缝干涉测量光的波长第1讲目标要求1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律.2.掌握发生全反射的条件并会用全反射的条件进行相关计算.光的折射 全反射内容索引考点一 折射定律 折射率考点二 全反射考点三 光的折射和全反射的综合应用课时精练考点一折射定律 折射率1.折射定律(1)内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在 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比.梳理必备知识同一平面正(2)表达式： ＝n 12(n 12为比例常数).2.折射率(1)定义式：n＝ .(2)计算公式：n＝ .因为v<c，所以任何介质的折射率都 .大于1判断正误1.无论是光的折射，还是反射，光路都是可逆的.( )2.入射角越大，折射率越大.( )3.若光从空气射入水中，它的传播速度一定增大.( )4.根据n ＝ 可知，介质的折射率与光在该介质中的传播速度成反比.( )×√×√提升关键能力1.对折射率的理解(1)折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在该介质中传播速度的大小v＝ .(2)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关.①同一种介质中，频率越大的光折射率越大，传播速度越小.②同一种光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同.2.光路的可逆性在光的折射现象中，光路是可逆的.如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射.3.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制特点平行玻璃砖三棱镜圆柱体(球)对光线的作用通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折圆界面的法线是过圆心的直线，光线经过两次折射后向圆心偏折例1 (多选)如图所示，两细束平行的单色光a 、b 射向同一块上、下表面平行的玻璃砖的上表面，最终都从玻璃砖的下表面射出.已知玻璃对单色光b 的折射率较小，那么下列说法中正确的有A.a 光束在玻璃砖中传播速度比b 光小B.从玻璃砖下表面射出后，两束光不一定平行C.从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离一定增大了D.从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离可能和射入前相同√√根据光路的可逆性可知：下表面出射角等于上表面的入射角，即两束光下表面的出射角相等，故从玻璃砖下表面射出后，两束光仍然平行，故B 错误；玻璃对单色光b 的折射率较小，那么光路图如图所示，光在介质中的传播速度为v ＝ ，因为玻璃对单色光b 的折射率较小，所以a 光束在玻璃砖中传播速度比b 光小，故A正确；由于a 光的折射率大，偏折程度大，从下表面射出后沿水平方向侧移的距离大，故两束光从下表面射出后，两束光之间的距离一定增大，故C 正确，D 错误.例2 (2021·浙江6月选考·12)用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示.入射点O和两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四条细光束分别为入射光束a、反射光束b、出射光束c和d，已知光束a和b间的夹角为90°，则A.光盘材料的折射率n＝2B.光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二C.光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度√D.光束c的强度小于O点处折射光束OP的强度如图所示，由几何关系可得入射角为i＝45°，折射角为r＝30°因为在Q处光还有反射光线，光束b、c和d的强度之和小于光束a的强度，所以C错误；光束c的强度与反射光束PQ强度之和等于折射光束OP的强度，所以D正确.例3 (2023·江苏省七市调研)如图所示，激光笔发出一束激光射向水面O 点，经折射后在水槽底部形成一光斑P.已知入射角α＝53°，水的折射率n＝，真空中光速c＝3.0×108 m/s，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6.(1)求激光在水中传播的速度大小v；答案 2.25×108 m/s代入数据解得v＝2.25×108 m/s.(2)打开出水口放水，求水放出过程中光斑P移动的距离x与水面下降距离h的关系.打开出水口后，光路图如图所示设水原来深度为H，折射角为β，由几何关系有h tan α＋(H－h)tan β＝x＋H tan β考点二全反射1.光密介质与光疏介质梳理必备知识介质光密介质光疏介质折射率大小光速小大相对性若n甲＞n乙，则甲相对乙是介质若n甲＜n丙，则甲相对丙是介质光密光疏2.全反射(1)定义：光从介质射入 介质时，当入射角增大到某一角度，折射光线，只剩下反射光线的现象.(2)条件：①光从介质射向 介质.②入射角 临界角.(3)临界角：折射角等于90°时的入射角.若光从介质(折射率为n )射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C ，由n ＝ ，得sin C ＝ .介质的折射率越大，发生全反射的临界角越 .光密光疏消失光密光疏大于或等于小3.光导纤维光导纤维的原理是利用光的全反射(如图).判断正误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.只要入射角足够大，就能发生全反射.( )3.光线从光疏介质进入光密介质，入射角大于等于临界角时发生全反射现象.( )√××提升关键能力分析综合问题的基本思路(1)判断光线是从光疏介质进入光密介质还是从光密介质进入光疏介质.(2)判断入射角是否大于或等于临界角，明确是否会发生全反射现象.(3)画出反射、折射或全反射的光路图，必要时还可应用光路的可逆原理画出光路图，然后结合几何知识推断和求解相关问题.例4 (多选)一束光在光导纤维中传播的示意图如图所示，光导纤维对该束光的折射率为n，光导纤维的长度为L，图中该束光刚好在光导纤维与空气的交界面处发生全反射.已知空气对该束光的折射率为1，光在真空中传播的速度为c，下列说法正确的是A.光导纤维对该束光的折射率n＞1B.光导纤维对该束光的折射率n＜1√√由于光发生全反射的条件之一是光由光密介质射入光疏介质，所以光导纤维的折射率比空气的折射率大，即n＞1，故A正确，B错误；例5 如图甲所示，在平静的水面下深h处有一个点光源s，它发出的a、b 两种不同颜色的光，在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的圆形复色光区域，周围为环状区域，且为a光的颜色(如图乙).设b光的折射率为n b，则下列说法正确的是A.在水中，a光的波长比b光小B.水对a光的折射率比b光大C.在水中，a光的传播速度比b光小√D.复色光圆形区域的面积为S＝考点三光的折射和全反射的综合应用例6 (2022·河北卷·16(2))如图，一个半径为R的玻璃球，O点为球心.球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射出，出射光线AB与球直径SC 平行，θ＝30°.光在真空中的传播速度为c.求：(1)玻璃的折射率；光路图如图所示，根据几何关系可知i1＝θ＝30°，i2＝60°(2)从S发出的光线经多次全反射回到S点的最短时间.根据几何关系可知当θ＝45°时，即光路为圆的内接正方形，从S发出的光线经多次全反射回到S点的时间最短，例7 (2022·全国甲卷·34(2))如图，边长为a的正方形ABCD为一棱镜的横截面，M为AB边的中点.在截面所在的平面，一光线自M点射入棱镜，入射角为60°，经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，反射光线从CD边的P点射出棱镜，求棱镜的折射率以及P、C两点之间的距离.设光线在AB面的折射角为θ，则有sin 60°＝n sin θ，由题知，光线经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，四课时精练1.(2023·山东青岛市检测)如图，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从柱体的O 点(半圆的圆心)射向空气，入射角α＝30°，产生的反射光束1和折射光束2恰好垂直，下列说法正确的是A.玻璃柱体对该单色光束的折射率为B.光束1和光束2的传播速度相同C.光束1和光束2的传播频率相同D.无论α增加到多大，都不可能发生全发射√基础落实练同一单色光，在不同介质中传播时，速度不同，但频率相同，故B错误，C正确；√√4.(多选)如图所示，一束光由空气斜射到透明介质球上的A点，入射角为i，则A.当i足够大时，在A点将发生全反射B.当i足够大时，光从球内向外射出时将发生全反射C.无论i多大，在A点都不会发生全反射D.无论i多大，光从球内向外射出时，都不会发生全反射√√光从光密介质射向光疏介质时才可能发生全反射，因此光在A点由空气射入介质球，肯定不能发生全反射.在图中，对于球上任意一点，球面法线一定过球心，设r为光从A点射入时的折射角，i′为光从B点射出时的入射角，它们为等腰三角形的两底角，因此有i′＝r，即随着i的增大，r增大，但r不能等于或大于临界角C，故i′也不可能等于或大于临界角，即光从B点射出时，也不可能发生全反射，在B点的反射光射向D点，从D 点射出时也不会发生全反射.故选C、D.5.如图所示，△ABC是一直角三棱镜的横截面，∠A＝90°，AB长0.2 m，AC长0.1 m.一细光束沿平行于BC边的方向从AB边入射后直接射到AC边，恰好在AC边发生全反射，则棱镜对该细光束的折射率为√光路图如图所示6.(2022·辽宁卷·5)完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮.2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球.如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球.下列说法正确的是A.此单色光从空气进入水球，频率一定变大B.此单色光从空气进入水球，频率一定变小√C.若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射D.若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射光的频率是由光源决定的，与介质无关，故此单色光从空气进入水球频率不变，A、B错误；由题图可看出光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射角，则光线1在水球外表面折射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角，设水球半径为R、气泡半径为r、光线进入水球后的折射角为α、光线进入气泡的入射角为θ，。
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在复习本章时应以课本为主，对每个考点的内容都要 熟练记忆，掌握最基本的知识和内容即可．重点内容是麦
克斯韦的电磁理论、电磁波的传播和电磁波谱，以及相对
论的质速关系、质能关系．
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第一单元
麦克斯韦电磁场理论相 对论解
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(1)变化的磁场在空间产生的电场，与自由电 荷激发的静电场不同，它的电场线是闭合的，它 的存在与空间有无导体、有无闭合电路无关． (2)均匀变化的磁场产生稳定的电场．“均匀
变化”指的是在相等的时间内磁感应强度的变化
量相同，即磁感应强度对时间的变化率恒定．
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波仍继续传播．
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1．不同的电磁波，由于频率和波长的不同，因而表
现了不同的特性，波长较长的无线电波和红外线，很容易
发生干涉、衍射现象，而波长较短的紫外线、伦琴射线、 γ射线，不容易观察到它的干涉、衍射现象． 2．在电磁波谱中，能引起视觉的可见光是频率范围 很窄的一段电磁波． 3．各波段的电磁波特性比较
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4．雷达的基本原理 雷达是利用 电磁波 来判定物体位置的电子设
备．雷达向某一方向发射电磁波时，在显示器的荧光屏上
呈现发射的尖形波，无线电波遇到障碍物反射回来，被雷 达接收，在显示器的荧光屏上出现第二个尖形波，根据两 个尖形波的距离，可得到障碍物到雷达站的距离，再根据 发射电磁波的方向和仰角，便可判定障碍物的位置．利用 多普勒效应还可以测量移动物体的速度．雷达是利用电磁 波谱的微波段工作的．
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1．无线电波的发射
(1)发射电磁波的条件
第一，要有足够高的 频率 ；第二，电路必须开放， 使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间． (2)发射电磁波是利用它传递某种信号，因此必须进行 调制．所谓调制，就是把要 传播的信号 加在电磁波上的 过程，有调幅和调频两种方式．
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(3)电磁振荡：在振荡电路产生振荡电流的过程中，电 容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电流和电荷
相联系的磁场和电场都发生 周期性
叫电磁振荡．
变化，这种现象
(4)周期和频率：电磁振荡完成一次周期性变化需要的 时间叫做 周期 ， 1s 内 完 成 的 周 期 性 变 化 的 次 数 叫 做 频 率．
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1．电磁波按波长由大到小的顺序为： 无线电波 、 红外线、可见光、紫光线、X射线、γ射线 ．
2．不同电磁波产生机理不同：无线电波由振荡电路 中自由电子的 周期性 运动产生；可见光由原子的 外 层电子受激后产生；X射线由原子的 内层电子 受 激 后 产
(频率由波源决定)，波速、波长发生改变，在介质中的速
度都比在真空中速度小． (2)不同电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同， 频率高则波速小． (3)在真空中传播时，不同频率的电磁波的速度都相同，
即等于光速．
(4)电磁波可以脱离“波源”而独立存在，电磁波发射
出去以后，产生电磁波的波源停止发射后，在空间的电磁
生；γ射线是 原子核 受到激发后产生的．
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3．不同电磁波的特性不同：无线电波易发生 干涉 和 衍射 ．红外线有显著 热作用 ；可见光可引起视觉反 穿透 化学作用 ；X射线的
应；紫外线有显著的
力很强；γ射线的
能
穿透 能力更强．
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2．公式：(电磁振荡的周期和频率公式)T＝2π LC， 1 f＝ 2π LC 3．振荡过程如图 2 所示．
图2
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电路分析： 甲图：电场能达到最大，磁场能为零，电路感应电流
i＝0.
甲→乙：电场能↓，磁场能↑，电路中电流i↑，电路中 磁场能向电场能转化，叫放电过程． 乙图：磁场能达到最大，电场能为零，电路中电流i 达到最大． 乙→丙：电场能↑，磁场能↓，电路中电流i↑，电路中 磁场能向电场能转化，叫充电过程．
显．因此，在低速运动中，长度收缩效应可忽略不计．
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2．时间间隔的相对性 对同一个物理事件，在静止参考系中观测所经历的时
间为Δt，在高速运动的参考系中观测所经历的时间为Δτ，
则有Δt＝ .
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理解： (1)一个相对我们做高速运动的惯性系中发生的物理过
由发生区域向周围空间传播开去，就形成 电磁波 ．
2．特点 (1)电磁波的传播不需要 介质 ， 但 可 以 在 介 质 中 传 播． (2)如图1所示，在电磁波中每处的电场强度和磁感应 强度的方向总是垂直的，并且都跟电磁波的传播方向垂直， 所以电磁波是
横波 ．
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电磁 波谱 无线 电波 红外线 可见光 紫外线
特性 波动性强， 易发生衍射 热效应 引起视觉 化学效应、 荧光效应、 能杀菌 贯穿性强 贯穿本领最 强
应用 无线电技术 红外遥感 照明、摄影 医用消毒、 防伪 检查、医用 透视 工业探伤、 医用治疗
真空中 波长/m ＞10－3 10－4～10－7 10－7 10－7～10－9 10－8～10－
(3)从接收到的高频信号中“检出”所携带信号的过程
叫检波，也叫解调，它是调制的 逆过程．
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3．电视的基本原理 在电视发射端，由摄像管摄取景物并将景物反射的光
转变为电信号的过程就是摄像，这个过程由摄像管完
成．在电视接收端，由电视接收机的显像管把电信号还原 成景物的像，这一过程中要进行调谐、检波等过程．电视 信号的传播主要是通过 直线 传播．
考点梳理
1．麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能 够在周围空间产生 磁场 2．电磁场 变化的电场在周围空间产生磁场，变化的磁场在周围 ．
空间产生电场，变化的电场和磁场成为一个完整的整体，
这就是电磁场．·新课标
1．产生：变化的电场和 变化的 磁场总是交替产生，
程，在我们看来，它所经历的时间比在这个惯性系中直接
观察到的时间长，惯性系速度越大，我们观察到的过程所 经历的时间越长． (2)由于运动是相对的，故在某一个参考系中观察另一 个不同参考系里发生的物理事件时，总感到时间的延缓效 应．
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考纲展示
变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，电 磁波及其传播
电磁波的产生发射及接收 电磁波谱
Ⅰ Ⅰ Ⅰ
狭义相对论的基本假设
质速关系，质能关系 相对论，质能关系式
Ⅰ
Ⅰ Ⅰ
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1．概念
(1)振荡电流：大小和方向发生周期性变化的电流．它 是一种频率很高的交变电流． (2)振荡电路：能够产生振荡电流的电路．最简单的振 荡电路，就是LC回路．LC振荡电路是由电感线圈和电容 器组成的电路，简称 LC回路 ．
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③在同一静电场中，电荷运动一周(曲线闭合)，电场 力做功一定为零，而在感应电场中，电荷沿闭合线运动一
周，电场力做功不一定为零．
④静电场的“源”起于“电荷”，而感应电场的“源” 起于变化的磁场．
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区别 研究对 电磁现象 象 产生
电磁波
机械波
力学现象
由质点(波源)的振动产生
图1
(3)电磁波的波速等于光速，实际上，光就是特定频率 范围内的电磁波．
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3．波速：在真空中电磁波的波速与光速相同，在介 质中传播速度小于光速．电磁波的波长、频率、波速三 c 者之间的关系是：λ＝ f .此式为真空中传播的电磁波各物 理量之间的关系式．
由周期性变化的电场、磁场 产生
纵、横 横波 波 波速 在真空中等于光速(很大)
纵波或横波
在空气中很小(如声波为340 m/s)
介质需 不需要介质(在真空中仍可传 必须有介质(真空中不能传 播) 播) 要
能量传 电磁能 播 机械能
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说明：(1)同一电磁波在不同介质中传播时，频率不变
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2．无线电波的接收
无线电波的接收过程是：调谐电路利用电谐振的原理