2019届高考物理二轮专题复习资料 专题十 选考部分 第2讲机械振动和机械波 光
机械振动和机械波知识点复习及总结

机械振动和机械波知识点复习一 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 TA 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:glT π2= (T 与A 、m 、θ无关——等时性) 测定重力加速度g,g=224T Lπ 等效摆长L=L 线+r6. 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。
(浙江选考)2019年高考物理二轮复习 专题21 机械振动与机械波试题(含解析)

专题21 机械振动与机械波● 机械振动●1.简谐运动(1)定义:物体在跟位移大小成正比并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动。
(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。
(4)简谐运动的特征①动力学特征:F回=-kx。
②运动学特征:x、v、a均按正弦或余弦规律发生周期性变化(注意v、a的变化趋势相反).③能量特征:系统的机械能守恒,振幅A不变。
2.简谐运动的两种模型模型弹簧振子单摆示意图简谐运动条件(1)弹簧质量可忽略(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)无空气等阻力(3)最大摆角小于10°回复力弹簧的弹力提供摆球重力沿与摆线垂直(即切向)方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=2π 错误!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3。
简谐运动的公式和图象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+φ0),其中A代表振幅,ω=2πf表示简谐运动的快慢,(ωt+φ0)代表简谐运动的相位,φ0是简谐运动的初相位。
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1甲所示。
图1(2)从最大位移处开始计时,函数表达式为x=A cos ωt,图象如图1乙所示.4。
受迫振动和共振1.受迫振动系统在驱动力作用下的振动。
做受迫振动的物体,它做受迫振动的周期(或频率)等于驱动力的周期(或频率),而与物体的固有周期(或频率)无关。
2。
共振物体做受迫振动时,驱动力的周期(或频率)与物体的固有周期(或固有频率)相差越小,受迫振动的振幅越大.当驱动力的周期(或频率)与物体的固有周期(或固有频率)相等时,受迫振动的振幅达到最大,这种现象叫做共振。
2019版高考物理二轮复习专题七选考模块第2讲机械振动和机械波光电磁波学案

正方向振动, 在 t = 0.70 s 时位于波谷, 在 t = 0.12 s 时位于 y>0 的某位置 ( 不是位于波谷 ) ,
选项 C 正确, D 错误;若此波传入另一介质中,周期 T 不变,其波速变为 v′= 0.80 m/s ,
由 λ′= v′ T 可得它在该介质中的波长为 λ′= 0.80 ×0.4 m = 0.32 m ,选项 E 正确。
b 观察 S,
图5
( ⅰ) 透明液体的折射率 n;
( ⅱ)S2 与液面的距离。
T
1
解析 (1) 由题意知 4= 0.125 s ,则 T= 0.5 s , f = T=2 Hz , λ= vT= 4 m, c′、 c 相对 S
对称,振动状态完全相同,选项 A、D 正确;振动状态传到 a 点需 0.125 s,a 质点开始向上
时,按下的时刻会引起偶然误差,测量单摆振动
40 个周期的时间, 再除以 40 算出周期, 是
为了减小实验的偶然误差,选项 E 正确。
(2)( ⅰ) 光线在介质中的光路图如图所示,
设临界角为 α
OC 3 则 tan α= OD= 2
1 n= sin α
13 解得 n= 3
OC
R
在△ OCP2 中,根据正弦定理有 sin ∠ OP2C= sin (90°+ α)
上液面下方 3L 的位置有一点光源 S。在容器左侧与容器距离为 L、液面上方 3L 处有一点
P,从 P点通过液面上方观察 S,发现 P 与 S 的像连线的延长线与右侧器壁交于 S1 点, S1 位
3 于液面下方 3 L 处,其正视图如图 5 所示。若从 P 点通过侧壁沿液面与器壁交点 发现 P 与 S的像连线的延长线与右侧器壁交于 S2 点。忽略器壁厚度,求:
2019版高考物理总复习 选考部分 机械振动 机械波 光 电磁波 相对论简介 基础课2 机械波课件

法 点向上振动
“同 波形图上某点表示传播方向
侧” 和振动方向的箭头在图线同
法侧
将波形沿传播方向进行微小
“微
的平移,再由对应同一x坐标
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平移”
振动图象和波的图象的关联分析 求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、二 找”的方法
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1.(2018·河北石家庄调研)(多选)如图6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( )
E.当质点P位于波峰时,x坐标为17 m 的质点恰好位于波谷
8
解析 任意振动质点连续 2 次经过平衡位置的时间间隔为 0.4 s,可知振动周期 T=0.8 s, 频率 f=T1=1.25 Hz,选项 B 正确;从题图中可以看出波长 λ=4 m,根据 v=λf 得 v=5 m/s, 选项 A 错误;由于波在传播过程中具有空间周期性,x 坐标为 15 m 处的质点运动规律与 x=3 m 处的质点相同,从 t=0 时刻经过 0.6 s,即经历34周期,质点应位于平衡位置,选 项 C 错误;用同样的方法可判断出选项 D、E 正确。
离。
波源
2.频率f:与
的振动频率相等。
3.波速v:波在介质中的传播速度。 λf
4.波速与波长和频率的关系:v=
。
的两个相邻质点间的距
3
波的图象
1.坐标轴的意义:横坐标表示在波的传播方向上各质点的
,纵坐
标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的
。
2.图象的物理意义:某一时刻介质中各质点相对
的位移。
图1
4
波的干涉和衍射现象 多普勒效应 1.波的干涉和衍射
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高三物理二轮复习 专题十二 机械振动与机械波 光学

3 C.0.2 m, 8 s D.0.2 m,8 s
3
解析:弹簧振子振动位置及方向如图所示.
(1)若弹簧振子的振幅为 0.1 m,判断其振动周期的可能性:
如果振子的振幅为 0.1 m,则有(n+ 1 )T= 4 s(n=0,1,2,3…),当 n=0 23
方法归纳·重点点拨
一、波的传播方向与质点振动方向的关系 1.已知波的传播方向判断质点的振动方向
方法
图像
沿波的传播方向将波的图像进行一微小平
微 平 移 法
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 法
同侧法
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 质点的振动方向 与波的传播方向 在波的图像的同 一侧.如图所示
2.已知质点的振动方向判断波的传播方向 当已知质点振动方向判断波的传播方向时,仍应用上述方法,只不过是上 述方法的逆向思维. 二、光的折射和全反射问题的解题技巧 1.在解决光的折射问题时,应根据题意分析光路,即画出光路图,找出入射 角和折射角,然后应用公式来求解,找出临界光线往往是解题的关键. 2.发生全反射时,光必须是由光密介质进入光疏介质且入射角等于或大于 临界角.若不符合全反射的条件,则要由折射定律和反射定律确定光的传 播情况. 3.在处理光的折射和全反射类型的题目时,根据折射定律及全反射的条件 准确作出几何光路图是基础,利用几何关系、折射定律是关键.
高考物理大二轮复习与增分策略专题十鸭部分第2讲机械振动与机械波光课件

预测9 下列说法中正确的是________.
A.做简谐运动的质点,其振动能量与振幅无关
√B.泊松亮斑是光的衍射现象,玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反
射现象
√C.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,与光源和观察者的
运动无关
D.在“用单摆测定重力加速度”的实验中,为使实验结果较为准确,应
2019/5/23
最新中小学教学课件
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thank you!
④ ⑤ ⑥
解析答案
预测3 (2016·全国丙卷·34(1))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______. A.P、Q两质点运动的方向始终相同
图1 2.简谐运动的周期性:做简谐运动的物体,其位移、回复力、加速度、 速度都随时间按“正弦”或“余弦”规律变化,它们的周期均相同.其位 移随时间变化的表达式为:x=Asin (ωt+φ)或x=Acos (ωt+φ).
例1 简谐运动的振动图线可用下述方法画出:如图2甲所示,在弹簧振子
的小球上安装一支绘图笔P,让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上
下;t=0.6 s时,小球恰好与物块处于同一高度.取重力加速度的大小g=
10 m/s2.以下判断正确的是_____.(双选,填正确答案标号)
√A.h=1.7 m √B.简谐运动的周期是0.8 s
C.0.6 s内物块运动的路程是0.2 m
D.t=0.4 s时,物块与小球运动方向相反
高考物理二轮复习专题训练机械振动和机械波
机械振动和机械波一、单选题1.一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形如图中实线所示,t=0.1s时刻的波形如图中虚线所示。
波源不在坐标原点O,P是传播介质中离坐标原点xP=2.5m处的一个质点。
则以下说法中正确的是()A.质点P的振幅为0.05mB.波的频率可能为7.5HzC.波的传播速度可能为50m/sD.在t=0.1s时刻与P相距5m处的质点一定沿y轴正方向运动2.如图所示,一质点做简谐运动,O点为平衡位置,质点先后以相同的速度依次通过M、N两点,历时1s,质点通过N点后再经过1s又第2次通过N点,在这2s内质点通过的总路程为12cm。
则质点的振动周期和振幅分别为()A.3s,6cm B.4s,9cmC.4s,6cm D.2s,8cm3.两列振幅为A、波长相同的平面简谐横波,以相同的速率沿相反方向在同一介质中传播,如图所示为某一时刻的波形图,其中实线为向右传播的波,虚线为向左传播的波,a、b、c、d、e为介质中沿波传播路径上五个等间距的质点。
两列波传播的过程中,下列说法中正确的是()A.质点b、d始终静止不动B.质点a、b、c、d、e始终静止不动C.质点a、c、e始终静止不动D.质点a、c、e以振幅A做简谐运动4.处于同一水平面的振源S1和S2做简谐运动,向四周分别发出两列振幅均为A的简谐横波,波在同一区域传播,形成如图所示稳定的干涉图样。
图中实线表示波峰,虚线表示波谷,N点为波峰与波谷相遇点,M点为波峰与波峰相遇点。
下列说法不正确的是()A.两个振源S1和S2的振动频率一定相同B.M点为振动加强点,其振幅为AC.N点始终处在平衡位置D.从图示时刻开始经过四分之一周期,M、N两点竖直高度差为05.如图所示为某时刻的两列简谐横波在同种介质中沿相同方向传播的波形图,此时质点P的运动方向如图所示,已知质点P在a波上,质点Q在b波上,则下列说法错误的是()A.两列波具有相同的波速B.此时质点Q正沿y轴正方向运动C.一个周期内,质点Q沿x轴前进的距离是质点P的1.5倍D.在质点P完成30次全振动的时间内质点Q可完成20次全振动6.如图所示,甲质点在x1轴上做简谐运动,O1为其平衡位置,A1、B1为其所能达到的最远处。
高考物理知识点之机械振动与机械波
精品基础教育教学资料,仅供参考,需要可下载使用!高考物理知识点之机械振动与机械波考试要点基本概念一、简谐运动的基本概念1.定义物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比,并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动,叫简谐运动。
表达式为:F= -kx(1)简谐运动的位移必须是指偏离平衡位置的位移。
也就是说,在研究简谐运动时所说的位移的起点都必须在平衡位置处。
(2)回复力是一种效果力。
是振动物体在沿振动方向上所受的合力。
(3)“平衡位置”不等于“平衡状态”。
平衡位置是指回复力为零的位置,物体在该位置所受的合外力不一定为零。
(如单摆摆到最低点时,沿振动方向的合力为零,但在指向悬点方向上的合力却不等于零,所以并不处于平衡状态)(4)F=-kx是判断一个振动是不是简谐运动的充分必要条件。
凡是简谐运动沿振动方向的合力必须满足该条件;反之,只要沿振动方向的合力满足该条件,那么该振动一定是简谐运动。
2.几个重要的物理量间的关系要熟练掌握做简谐运动的物体在某一时刻(或某一位置)的位移x、回复力F、加速度a、速度v这四个矢量的相互关系。
(1)由定义知:F∝x,方向相反。
(2)由牛顿第二定律知:F∝a,方向相同。
(3)由以上两条可知:a∝x,方向相反。
(4)v 和x 、F 、a 之间的关系最复杂:当v 、a 同向(即 v 、 F 同向,也就是v 、x 反向)时v 一定增大;当v 、a 反向(即 v 、 F 反向,也就是v 、x 同向)时,v 一定减小。
3.从总体上描述简谐运动的物理量振动的最大特点是往复性或者说是周期性。
因此振动物体在空间的运动有一定的范围,用振幅A 来描述;在时间上则用周期T 来描述完成一次全振动所须的时间。
(1)振幅A 是描述振动强弱的物理量。
(一定要将振幅跟位移相区别,在简谐运动的振动过程中,振幅是不变的而位移是时刻在改变的)(2)周期T 是描述振动快慢的物理量。
(频率f =1/T 也是描述振动快慢的物理量)周期由振动系统本身的因素决定,叫固有周期。
高考物理大二轮复习与增分策略 专题十 选考部分 第2讲
第2讲机械振动与机械波光解题方略1.简谐运动的对称性:振动质点在关于平衡位置对称的两点,x、F、a、v、E k、E p的大小均相等,其中回复力F、加速度a与位移x的方向相反,而v与x的方向可能相同,也可能相反.振动质点来回通过相同的两点间的时间相等,即t BC=t CB.振动质点通过关于平衡位置对称的等长的两线段的时间相等,即t BC=t B′C′.如图1所示.图12.简谐运动的周期性:做简谐运动的物体,其位移、回复力、加速度、速度都随时间按“正弦”或“余弦”规律变化,它们的周期均相同.其位移随时间变化的表达式为:x=A sin (ωt +φ)或x=A cos (ωt+φ).例1简谐运动的振动图线可用下述方法画出:如图2甲所示,在弹簧振子的小球上安装一支绘图笔P,让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动,笔P在纸带上画出的就是小球的振动图象.取振子水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移正方向,纸带运动的距离代表时间,得到的振动图线如图乙所示.则下列说法中正确的是( )图2A.弹簧振子的周期为4 sB.弹簧振子的振幅为10 cmC.t=17 s时振子相对平衡位置的位移是10 cmD.若纸带运动的速度为2 cm/s,振动图线上1、3两点间的距离是4 cmE.2.5 s时振子正在向x轴正方向运动解析周期是振子完成一次全振动的时间,由图知,弹簧振子的周期为T=4 s,故A正确;振幅是振子离开平衡位置的最大距离,由图知,弹簧振子的振幅为10 cm,故B正确;振子的周期为4 s,由周期性知,t=17 s时振子相对平衡位置的位移与t=1 s时振子相对平衡位置的位移相同,为0,故C错误;若纸带运动的速度为2 cm/s,振动图线上1、3两点间的距离是 s =vt =2 cm/s×2 s=4 cm.故D 正确;由图乙可知2.5 s 时振子正在向x 轴负方向运动,故E 错误. 答案 ABD预测1 (2015·山东理综·38(1))如图3所示,轻弹簧上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动.以竖直向上为正方向,物块简谐运动的表达式为y =0.1sin (2.5πt ) m.t =0时刻,一小球从距物块h 高处自由落下;t =0.6 s 时,小球恰好与物块处于同一高度.取重力加速度的大小g =10 m/s 2.以下判断正确的是________.(双选,填正确答案标号)图3A.h =1.7 mB.简谐运动的周期是0.8 sC.0.6 s 内物块运动的路程是0.2 mD.t =0.4 s 时,物块与小球运动方向相反 答案 AB解析 t =0.6 s 时,物块的位移为y =0.1sin(2.5π×0.6)m=-0.1 m ,则对小球h +|y |=12gt 2,解得h =1.7 m ,选项A 正确;简谐运动的周期是T =2πω=2π2.5π s =0.8 s ,选项B 正确;0.6 s 内物块运动的路程是3A =0.3 m ,选项C 错误;t =0.4 s =T2,此时物块在平衡位置向下振动,则此时物块与小球运动方向相同,选项D 错误.预测2 某同学用单摆测当地的重力加速度.他测出了摆线长度L 和摆动周期T ,如图4(a)所示.通过改变摆线长度L ,测出对应的摆动周期T ,获得多组T 与L ,再以T 2为纵轴、L 为横轴画出函数关系图象如图(b)所示.由图象可知,摆球的半径r =______ m ,当地重力加速度g =________ m/s 2;由此种方法得到的重力加速度值与实际的重力加速度值相比会________(选填“偏大”“偏小”或“一样”).图4答案 1.0×10-2π2一样解析 由横轴截距得,球的半径应为1.0×10-2m ;图象斜率k =T 2L =0.041.0×10-2=4,而g =4π2T 2L故g =4π24m/s 2=π2 m/s 2根据以上推导,斜率不变,重力加速度不变,故对g 没有影响,一样.解题方略1.波动图象描述的是在同一时刻,沿波的传播方向上的各个质点偏离平衡位置的位移.在时间上具有周期性、空间上具有重复性和双向性的特点.2.深刻理解波动中的质点振动.质点振动的周期(频率)=波源的周期(频率)=波的传播周期(频率).3.要画好、用好振动图象,并正确地与实际情景相对应.要正确画出波形图,准确写出波形平移距离、质点振动时间与波长、周期的单一解或多解表达式.4.分析简谐运动中各物理量的变化情况时,一定要以位移为桥梁,位移增大时,振动质点的回复力、加速度、势能均增大,速度、动能均减小;反之,则产生相反的变化.另外,各矢量均在其值为零时改变方向.5.“一分、一看、二找”巧解波动图象与振动图象的综合问题(1)分清振动图象与波动图象.只要看清横坐标即可,横坐标为x 则为波动图象,横坐标为t 则为振动图象.(2)看清横、纵坐标的单位,尤其要注意单位前的数量级. (3)找准波动图象对应的时刻. (4)找准振动图象对应的质点.例2 (2016·全国甲卷·34(2))一列简谐横波在介质中沿x 轴正向传播,波长不小于10 cm.O 和A 是介质中平衡位置分别位于x =0和x =5 cm 处的两个质点.t =0时开始观测,此时质点O 的位移为y =4 cm ,质点A 处于波峰位置;t =13 s 时,质点O 第一次回到平衡位置,t =1 s 时,质点A 第一次回到平衡位置.求: (1)简谐波的周期、波速和波长; (2)质点O 的位移随时间变化的关系式.解析 (1)设振动周期为T .由于质点A 在0到1 s 内由最大位移处第一次回到平衡位置,经历的是14个周期,由此可知T =4 s①由于质点O 与A 的距离Δx =5 cm 小于半个波长,且波沿x 轴正向传播,O 在t =13 s 时回到平衡位置,而A 在t =1 s 时回到平衡位置,时间相差Δt =23s ,可得波的速度v =ΔxΔt=7.5 cm/s② 由λ=vT 得,简谐波的波长λ=30 cm③(2)设质点O 的位移随时间变化的关系为y =A cos(2πtT+φ0)④将①式及题给条件代入上式得 ⎩⎪⎨⎪⎧4=A cos φ00=A cos π6+φ0⑤解得φ0=π3,A =8 cm⑥质点O 的位移随时间变化的关系式为y =0.08cos(π2t +π3) m或y =0.08sin(π2t +5π6) m答案 (1)4 s 7.5 cm/s 30 cm(2)y =0.08cos(π2t +π3) m 或y =0.08sin(π2t +5π6) m预测3 (2016·全国丙卷·34(1))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________. 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解析 根据题意可得T =120s =0.05 s ,v =16 m/s ,故波长为λ=vT =0.8 m ,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Δx =(15.80.8-14.60.8)λ=32λ,为半波长的整数倍,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x =1934λ,当S 恰好通过平衡位置向上振动时,P 点在波峰,同理Q 点相距S 点x ′=1814λ,当S 恰好通过平衡位置向下振动时,Q 点在波峰,D 、E 正确,C 错误.预测4 如图5所示为一列简谐横波某时刻的波形图,介质中有P 、Q 、M 三个质点,此时的纵坐标分别为y P =2 cm ,y Q =-2 cm ,下列说法正确的是________.图5A.P 、Q 两质点的速度方向总是相同B.Q 、M 两质点的加速度总是相同C.P 、M 两质点的速度总是大小相等、方向相反D.在任何相等时间内,P 、M 两质点通过的路程总相等E.P 、M 两质点对平衡位置的位移总是大小相等、方向相反 答案 CDE解析 P 、M 两点相差半个周期,所以P 、M 两点的速度和距平衡位置的位移的大小总是相等、方向相反,C 、D 、E 正确.预测5 图6(a)为一列简谐横波在t =0.1 s 时刻的波形图,P 是平衡位置为x =1 m 处的质点,Q 是平衡位置为x =4 m 处的质点,图(b)为质点Q 的振动图象,则下列说法正确的是( )图6A.该波的周期是0.1 sB.该波的传播速度为40 m/sC.该波沿x 轴的负方向传播D.t =0.1 s 时,质点Q 的速度方向向下E.从t =0.1 s 到 t =0.25 s ,质点P 通过的路程为30 cm 答案 BCD解析 由振动图象可知,该波的周期是0.2 s ,选项A 错误;该波的传播速度为v =λT =80.2m/s =40 m/s ,选项B 正确;由振动图线可知,t =0.1 s 时刻,质点Q 的振动方向向下,可知该波沿x 轴的负方向传播,选项C 、D 正确;从t =0.1 s 到 t =0.25 s ,经历的时间为0.15 s =0.75T ,质点P 不是从平衡位置(或者波峰、波谷)开始振动,故通过的路程小于3A =30 cm ,选项E 错误;故选B 、C 、D.解题方略1.折射率:光从真空射入某种介质,入射角的正弦与折射角的正弦之比叫做介质的折射率,公式为n =sin θ1sin θ2.实验和研究证明,某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c 跟光在这种介质中的传播速度v 之比,即n =c v.2.临界角:折射角等于90°时的入射角,称为临界角.当光从折射率为n 的某种介质射向真空(空气)时发生全反射的临界角为C ,则sin C =1n.3.全反射的条件:(1)光从光密介质射向光疏介质. (2)入射角大于或等于临界角.4.光的几何计算题往往是光路现象与光的反射、折射、全反射(临界点)及几何图形关系的综合问题.解决此类问题应注意以下四个方面: (1)依据题目条件,正确分析可能的全反射及临界角.(2)通过分析、计算确定光传播过程中可能的折射、反射,把握光的“多过程”现象. (3)准确作出光路图.(4)充分考虑三角形、圆的特点,运用几何图形中的角关系、三角函数、相似形、全等形等,仔细分析光传播过程中产生的几何关系.例3 (2016·全国丙卷·34(2))如图7所示,玻璃球冠的折射率为3,其底面镀银,底面的半径是球半径的32倍;在过球心O且垂直于底面的平面(纸面)内,有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点,该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点,求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角.图7解析设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点,光线的光路图如图所示.设光线在M点的入射角为i、折射角为r,在N点的入射角为i′,反射角为i″,玻璃折射率为n.由于△OAM为等边三角形,i=60°①由折射定律有sin i=n sin r②代入题给条件n=3得r=30°③作底面在N点的法线NE,由于NE∥AM,有i′=30°④根据反射定律,有i″=30°⑤连接ON,由几何关系知△MAN≌△MON,故有∠MNO=60°⑥由④⑥式得∠ENO=30°于是∠ENO为反射角,ON为反射光线.这一反射光线经球面再次折射后不改变方向.所以,经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角β为β=180°-∠ENO=150°答案150°预测6 如图8所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点,并偏折到F点,已知入射方向与边AB的夹角为θ=30°,E、F分别为边AB、BC的中点,则下列说法正确的是________.图8A.该棱镜的折射率为 3B.光在F 点发生全反射C.光从空气进入棱镜,波长变短D.光从空气进入棱镜,波速变小E.从F 点出射的光束与入射到E 点的光束平行 答案 ACD解析 在E 点作出法线可知入射角为60°,折射角为30°,由n =sin 60°sin 30°可得折射率为3,故A 正确;由光路的可逆性可知,在BC 边上的入射角小于临界角,不会发生全反射,B 错;由公式v =c n可知,光从空气进入棱镜,波速变小,波长变短,故C 、D 正确;三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折,不会与入射到E 点的光束平行,故E 错误.预测7 如图9所示,平静湖面岸边的垂钓者,眼晴恰好位于岸边P 点正上方0.9的高度处,浮标Q 离P 点1.2 m 远,鱼饵灯M 在浮标正前方1.8 m 处的水下,垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住,已知水的折射率n =43,求:图9(1)鱼饵灯离水面的深度;(2)若鱼饵灯缓慢竖直上浮,当它离水面多深时,鱼饵灯发出的光恰好无法从水面PQ 间射出. 答案 (1)2.4 m (2)1.59 m解析 (1)设入射角、折射角分别为i 、r , 设鱼饵灯离水面的深度为h 2 则:sin i =s 1s 21+h 21sin r =s 2s 22+h 22根据光的折射定律可知:n =sin isin r联立解得:h 2=2.4 m(2)当鱼饵灯离水面深度为h 3时,水面PQ 间恰好无光射出,此时鱼饵灯与浮标的连线和竖直方向夹角恰好为临界角C ,则: sin C =1nsin C =s 2s 22+h 23联立解得:h 3=375m≈1.59 m解题方略1.机械波和光波都能发生干涉、衍射、多普勒效应等现象,是波特有的现象.偏振现象是横波的特有现象.要观察到稳定的干涉现象和明显的衍射现象需要一定的条件.2.机械波的干涉图样中,实线和实线的交点、虚线和虚线的交点及其连线为振动加强处;实线和虚线的交点及其连线处为振动减弱处.振动加强点有时位移也为零,只是振幅为两列波的振幅之和,显得振动剧烈.3.光的双缝干涉条纹间距Δx =l dλ:(1)l 、d 相同时,Δx ∝λ,可见光中的红光条纹间距最大,紫光最小; (2)间隔均匀,亮度均匀,中央为亮条纹;(3)如用白光做实验,中间为白色,两边为由紫到红的彩色.4.光的干涉现象:薄膜干涉(油膜、空气膜、增透膜、牛顿环);光的衍射现象:圆孔衍射、泊松亮斑.例4 下列说法中正确的是________.A.不管光源与观察者是否存在相对运动,观察者观察到的光速是不变的B.水面上的油膜呈现彩色是光的衍射现象C.双缝干涉实验中,若只减小屏到挡板间距离l ,两相邻亮条纹间距离Δx 将减小D.声源向静止的观察者运动,观察者接收到的频率小于声源的频率E.液晶显示器应用了光的偏振原理 答案 ACE解析 根据相对论原理可知,不管光源与观察者是否存在相对运动,观察者观察到的光速是不变的.故A 正确;水面上的油膜呈现彩色是光的薄膜干涉现象.故B 错误;双缝干涉实验中,若只减小屏到挡板间距离l ,根据公式Δx =ldλ可知,两相邻亮条纹间距离Δx 将减小.故C 正确;声源向静止的观察者运动时,产生多普勒效应,则观察者接收到的频率大于声源的频率.故D 错误;液晶本身是不发光的,发光体是在液晶本身的后面,只有改变发光体的角度和方向,才能改变液晶光的偏振方向,故E 正确. 预测8 下列说法正确的是________. A.赫兹预言了电磁波的存在并用实验加以证实 B.在高速运动的火箭上的人认为火箭的长度并没有改变 C.与平面镜相比,全反射棱镜的反射率高,几乎可达100% D.单摆在驱动力作用下做受迫振动,其振动周期与单摆的摆长无关E.在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时,可以用衍射法检查平面的平整程度 答案 BCD解析 麦克斯韦预言了电磁波的存在,而赫兹用实验加以证实,故A 错误;根据相对论原理:沿着高速运动方向的长度缩短,因此在高速运动的火箭上的人认为其他物体长度缩短,而自身的长度并没有改变,故B 正确;根据全反射原理,没有折射光线,因此全反射棱镜的反射率极高,故C 正确;在驱动力作用下做受迫振动,其振动周期与驱动力的周期有关,与单摆的摆长无关,故D 正确;磨制各种镜面或其他精密的光学平面时,可以用光的干涉,依据光程差是半个波长的奇数倍时,处于振动减弱,而光程差是半个波长的偶数倍时,处于振动加强,从而检查平面的平整程度,故E 错误. 预测9 下列说法中正确的是________. A.做简谐运动的质点,其振动能量与振幅无关B.泊松亮斑是光的衍射现象,玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象C.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,与光源和观察者的运动无关D.在“用单摆测定重力加速度”的实验中,为使实验结果较为准确,应选用10 cm 长的细线和小铁球E.当频率一定的声源向着静止的接收器加速运动时,接收器收到的声波频率增大 答案 BCE解析 做简谐运动的质点,其振动能量与振幅有关,振幅越大,能量越大.故A 错误;泊松亮斑是光的衍射现象,玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象.故B 正确;根据爱因斯坦相对论原理可知,真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的.故C 正确;在“用单摆测定重力加速度”的实验中,为减少实验误差,应选用1 m 长的细线和小铁球.故D 错误;根据多普勒效应可知,E 正确.专题强化练1.下列说法中正确的是( )A.光的偏振现象说明光波是纵波B.波从一种介质进入另一种介质时,频率保持不变C.雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中发生全反射形成的D.鸣笛汽车驶近路人的过程中,路人听到的声波频率比该波源的振动频率大E.在双缝干涉实验中,用红光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距答案BDE解析偏振是横波的性质,故光的偏振说明光是横波,故A错误;频率由波源决定,在不同介质中频率不变,故B正确;雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中发生折射形成的,故C 错误;根据多普勒效应可知,故D正确;双缝干涉实验中,用红光代替黄光后,波长变长,则导致干涉条纹的间距增大,故E正确.2.(2016·全国甲卷·34)关于电磁波,下列说法正确的是( )A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输E.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的电磁波随即消失答案ABC解析电磁波在真空中的传播速度均为光速,与频率无关,A正确;电磁波是变化的电场和变化的磁场互相激发得到的,B正确;电磁波传播方向与电场方向、磁场方向均垂直,C正确;光是一种电磁波,光可在光导纤维中传播,D错误;电磁振荡停止后,电磁波仍会在介质或真空中继续传播,E错误.3.《梦溪笔谈》是中国科学技术史上的重要文献,书中对彩虹作了如下描述:“虹乃雨中日影也,日照雨则有之”.如图1所示是彩虹成因的简化示意图,设水滴是球形的,图中的圆代表水滴过球心的截面,入射光线在过此截面的平面内,a、b是两种不同频率的单色光.下列说法正确的是( )图1A.雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹B.水滴对a光的临界角大于对b光的临界角C.在水滴中,a 光的传播速度大于b 光的传播速度D.在水滴中,a 光的波长小于b 光的波长E.a 、b 光分别通过同一双缝干涉装置,a 光的相邻亮条纹间距较小答案 ADE解析 雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中发生折射时不同色光偏折程度不同而形成的,即发生色散形成的.故A 正确;分析可知,第一次折射时,b 光的折射角较大,而入射角相等,根据折射率公式n =sin i sin r 得知,b 光的折射率较小,由sin C =1n可得:水滴对a 光的临界角小于对b 光的临界角.故B 错误;由公式v =c n 得知,在水滴中,a 光的传播速度小于b 光的传播速度.故C 错误;a 光的折射率大于b 光的折射率,则a 光的频率大于b 光的频率,a 光的波长小于b 光的波长.故D 正确;干涉条纹的间距与波长成正比,则a 光的相邻亮条纹间距较小,故E 正确.4.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AB.周期一定为TC.速度的最大值一定为vD.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 =vT ,则质点P 的位移与波源的相同答案 ABE解析 波传播过程中,各振动质点的振动周期、振幅相同,则知质点P 振动的振幅一定为A ,周期一定为T ,但P 质点的振动速度与波传播的速度无关,速度的最大值不一定是v ,故A 、B 正确,C 错误;质点P 的起振方向和波源相同,一定沿y 轴正向,与P 离波源的距离无关,故D 错误;s =vT ,则s 等于一个波长,即P 点与波源相位相同,振动情况总相同,位移总相同,故E 正确.5.(2016·全国乙卷·34)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 HzC.该水面波的波长为3 mD.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答案 ACE解析 水面波是机械振动在水面上传播,是一种典型的机械波,A 对;从第一个波峰到第十个波峰中经历了九个波形,时间间隔为15秒,所以其振动周期为T =159 s =53s ,频率为0.6 Hz ,B 错;其波长λ=vT =1.8 m/s×53s =3 m ,C 对;波中的质点都上下振动,不随波迁移,但是能量随着波的传播而传递出去,D 错,E 对.6.如图2所示,半圆形玻璃砖按图中实线位置放置,直径与BD 重合.一束激光沿着半圆形玻璃砖的半径从圆弧面垂直BD 射到圆心O 点上.使玻璃砖绕O 点逆时针缓慢地转过角度θ(0°<θ<90°),观察到折射光斑和反射光斑在弧形屏上移动.在玻璃砖转动过程中,以下说法正确的是( )图2A.折射光斑在弧形屏上沿C →F →B 方向移动B.折射光斑的亮度逐渐变暗C.折射角一定大于反射角D.反射光线转过的角度为θE.当玻璃砖转至θ=45°时,恰好看不到折射光线.则此玻璃砖的折射率n = 2 答案 BCE解析 画出光路图易知,折射光斑在弧形屏上沿C →D 方向移动,选项A 错误;随着入射角增大,反射光增强,而折射光减弱,故折射光斑的亮度逐渐变暗,选项B 正确;根据0°<θ<90°及折射定律可知,在玻璃砖转动过程中,折射角一定大于入射角,而反射角等于入射角,则折射角一定大于反射角,选项C 正确;根据反射定律和几何知识知,玻璃砖转过θ角,则反射光线转过2θ角,选项D 错误;当玻璃砖转至θ=45°时,恰好看不到折射光线,恰好发生了全反射,则临界角C =45°,由临界角公式sin C =1n,解得折射率n =2,选项E 正确.7.如图3所示为两列沿绳传播的(虚线表示甲波,实线表示乙波)简谐横波在某时刻的波形图,M 为绳上x =0.2 m 处的质点,则下列说法中正确的是( )图3A.图示时刻质点M 的速度为零B.M 点是振动加强点C.甲波的传播速度v 1比乙波的传播速度v 2大D.由图示时刻开始,再经甲波的34周期,质点M 将位于波峰E.位于原点的质点与M 点的振动方向总是相反的答案 BDE解析 质点M 是两列波的波谷或波谷相遇点,振动始终加强,速度不为零,故A 错误,B 正确;波速由介质的性质决定,两列波均沿绳传播,同种介质,则波速相等,故C 错误;甲向右传播,由波形平移法知,图示时刻M 点正向下运动,再经甲波的34周期,M 将处于波峰,故D 正确;位于原点的质点与M 点相距半个波长,振动方向总是相反,故E 正确.8.如图4甲所示为一列简谐横波在t =0.2 s 时的波形图,图乙为该波上A 质点的振动图象,则下列判断正确的是( )图4A.这列波的波速为2.5 m/sB.这列波沿x 轴负方向传播C.质点A 在0.2 s 内通过的路程一定为20 cmD.若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象,则所遇到的波的频率为2.5 HzE.若该波遇到一障碍物能发生明显的衍射现象,则该障碍物的尺寸一定比40 cm 小很多 答案 BCD解析 由图象知:T =0.4 s ,λ=0.4 m ,则波速为v =λT =0.40.4m/s =1 m/s ,故A 错误;由图乙知:t =0.2 s 时刻质点A 正通过平衡位置向上振动,根据波形的平移法可知该列波沿x 轴负方向传播,故B 正确;t =0.2 s =T2,运动的路程为2A ,则质点A 在0.2 s 内通过的路程一定为20 cm ,故C 正确;发生稳定的干涉现象需要频率相同,则所遇到的波的频率f =1T=2.5 Hz 时才能产生的稳定干涉,故D 正确;若该波遇到一障碍物能发生明显的衍射现象,则该障碍物的尺寸一定与40 cm 差不多或比40 cm 小,故E 错误.9.在透明均匀介质内有一球状空气泡,一束包含a 、b 两种单色光的细光束从介质射入气泡,A 为入射点,之后a 、b 色光分别从C 点、D 点射向介质,如图5所示.已知A 点的入射角为30°,a 色光的偏向角为45°(C 点出射光线与A 点入射光线的夹角),CD 弧所对的圆心角为3°,则下列结论正确的是( )图5A.b 色光的偏向角为42°B.介质对a 色光的折射率n a = 3C.在介质中,a 光的频率小于b 光的频率D.b 色光从介质射向空气的临界角正弦sin C =12sin51°E.若用a 、b 两单色光分别通过同一双缝干涉装置,屏上的条纹间距x a < x b答案 ADE解析 光线在A 点的入射角为i ,折射角分别为r a 、r b .由a 色光的偏向角为45°,而偏向角θa =2(r a -i ),得r a =52.5°,由几何知识得:AC 弧所对的圆心角为180°-2×52.5°=75°,CD 弧所对的圆心角为3°,则AD 弧所对的圆心角为78°,故r b =180°-78°2=51°,b 色光的偏向角为θb =2(r b -i )=42°,故A 正确.介质对a 色光的折射率 n a =sin r a sin i=sin 52.5°sin 30°<sin 60°sin 30°= 3.故B 错误.介质对b 色光的折射率 n b =sin r b sin i =sin 51°sin 30°<n a ,则a 光的频率大于b 光的频率,故C 错误.b 色光从介质射向空气的临界角正弦 sin C =1n b=12sin 51°.故D 正确.由以上得知,a 光的偏向角大于b 光的偏向角,a 光的折射率大于b 光的折射率,a 、b 两单色光在透明介质中的波长λa <λb .根据条纹间距公式Δx =l dλ,波长长的双缝干涉时条纹间距较大,故Δx a <Δx b ,故E 正确.10.一列沿x 轴传播的简谐横波,t =0时刻的波形如图6所示,介质中x =6 m 处的质点P 沿y 轴方向做简谐运动的表达式为y =0.2co s (4πt ) m.求:。
高考物理二轮复习 专题10 机械振动与波课件
所以选项A、B、C都是可能的,D选项不可能.
波的多解问题有以下几种情况:(1)波的传播方向 的双向性,在一维的情况下,机械波既有可能向x 的正方向传播,又有可能向x的负方向传播;(2)波 长的多种可能性,两点间可能存在多种波形的可能;
(3)周期的多种可能性,在 内可t 能存在多个周期
车厢底板对货物的支持力最小,则要求货物向下的加 速度最大,由振动图象可知在 1 T时,货物向下的加 速度最大,所以A、B、D选项错4 误.
【例2】(2009·上海)弹性绳沿x轴放置,左端位 于坐标原点,用手握住绳的左端,当t=0时使其开 始沿y轴做振幅为8cm的简谐振动,在t=0.25s时,
绳上形成如图1021所示的波形,则该波的波速为
【解析】因为波向右传播,质点P模仿它前面的质点, 要向y轴负方向运动,所以A错;所有质点振幅一样, B错;P只在平衡位置上下振动,不随波移动,所以C 错;振动一个周期运动的路程为振幅的四倍,所以一 个周期走0.2m的路程,又由公式v= 得到 周期为2s, 所以4s内通过的路程为0.4m,故D . T
专题十 机械振动与波
从近几年的高考试题看,对本专题的考查多以选择题形式 出现,但试题信息量大,一道题中考查多个概念、规 律.对机械振动的考查着重放在简谐运动的运动学特征、 动力学特征和振动图象上;同时也通过简谐运动的规律考 查力学的主干知识.对机械波的考查着重放在波的形成过 程、传播规律、波长和波动图象及波的多解上;对波的叠 加、干涉和衍射、多普勒效应也有涉及.实际上许多考题 是振动与波的综合,考查振动图象与波动图象的联系和区 别;同时也加强了对振动和波的联系实际的问题的考查, 如利用单摆、结合万有引力知识测量山的高度,共振筛、 队伍过桥等共振现象的利用与防止,医用B型超声波图、 心电图、地震波图线的分析等.
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第2讲机械振动和机械波光课标卷高考命题分析
高考题型1 机械振动和机械波
例1 (2017·陕西咸阳市二模)如图1甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,图乙为质点P 以此时刻为计时起点的振动图象.则由图可知________.
图1
A .质点振动的周期T =0.2 s
B .波速v =20 m/s
C .因一个周期质点运动0.8 m ,所以波长λ=0.8 m
D .从该时刻起经过0.15 s ,波沿x 轴的正方向传播了3 m
E .从该时刻起经过0.25 s 时,质点Q 的加速度大于质点P 的加速度 答案 ABD
解析 由乙图知质点振动周期T =0.2 s ,由图甲知波长λ=4 m ,则v =λ
T
=20 m/s.
由x =v t ,经0.15 s 波沿x 轴正方向传播了3 m ,t =0.25 s =11
4T ,质点P 恰位于负的最大位移
处,加速度最大.
1.“一分、一看、二找”巧解波动图象与振动图象的综合问题
(1)分清振动图象与波动图象.只要看清横坐标即可,横坐标为x 则为波动图象,横坐标为t 则为振动图象.
(2)看清横、纵坐标的单位,尤其要注意单位前的数量级. (3)找准波动图象对应的时刻. (4)找准振动图象对应的质点.
2.分析简谐运动中各物理量的变化情况时,一定要以位移为桥梁,位移增大时,振动质点的回复力、加速度、势能均增大,速度、动能均减小;反之,则产生相反的变化.另外,各矢量均在其值为零时改变方向.
3.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.。