学案14《振动与波 光学》

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,学案 振动与波 光学,知识点一 机械振动和机械波,1.（1）下列对机械振动和机械波的有关认识是否正确？,A（ ）做简谐运动的物体，经过同一位置的动能,总相同.,B（ ）做简谐运动的物体，经过同一位置的速度 总相同.,1,C（ ）做简谐运动的物体，在半个周期内回复力 做功一定为零.,D（ ）做简谐运动的物体，在任一半周期内速度 的变化量一定为零.,E（ ）横波在传播过程中，波峰上的质点运动到 相邻的波峰所用的时间为一个周期.,F（ ）高频的声波在空气中传播速度大.,G（ ）波从一种介质进入另一种介质频率不变.,H（ ）受迫振动的频率完全取决于驱动力的频 率，与物体的固有频率无关.,I（ ）两列波发生干涉时，振动加强的点始终处 于波峰.,J（ ）当障碍物大于波长时，不能发生衍射现象.,K（ ）我们观察到远处的星系发出的光偏红说明 宇宙在膨胀.,2,（2）如图1所示，一列简谐横波沿+,x,方向传播，已知在,t,=0时，波传播到,x,轴上的,B,质点，在它左边的,A,质点位于负最大位移处；在,t,=0.6 s时，质点,A,第二次出现在正的最大位移处.,这列简谐波的周期是,s，波速是,m/s.,t,=0.6 s时，质点,D,已运动的路程是,m.,0.4,5,0.1,图1,3,解题归纳,对振动过程及波动过程中各质点的运动规律的认识是本章的重点，振动、波动有别于其他运动方式，其描述方式和运动条件都与其他运动方式存在差别.尽管要求不高，但只有在充分理解的基础上才能很好地处理这方面的问题.而干涉、衍射、多普勒效应是波动特有的现象，应把握好现象、条件和应用.,4,知识点二 光的折射、干涉、衍射、偏振,2.（1）下列对于光现象的说法是否正确？,A（ ）光的干涉和衍射不仅说明了光具有波动 性，还说明了光是横波.,B（ ）拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前 加一个偏振片以增加透射光的强度.,C（ ）全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用 了激光的相干性.,D（ ）雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象.,E（ ）光的偏振现象说明光是横波.,F（ ）托马斯杨利用双缝干涉实验有力地说明光 是一种波.,5,G（ ）不同色光在真空中的速度相同，但在同一 介质中速度不同.,H（ ）在玻璃中红光的速度最大.,I（ ）对衍射现象的研究表明，我们一般所说的 “光沿直线传播”只是一种特殊情况.,J（ ）超声波可以在真空中传播.,K（ ）白光经光密三棱镜折射发生色散时，红光 的偏折角最大.,L（ ）光导纤维是应用了光的全反射现象，无影 灯主要是应用了光的衍射.,M（ ）增透膜是应用光的干涉现象.,N（ ）分光镜是应用光的色散现象.,6,O（ ）在光的双缝干涉实验中，将入射光由绿光 改为紫光，则条纹间隔变宽.,P（ ）白光经肥皂膜前后表面反射后，反射光发 生干涉形成彩色条纹.,Q（ ）著名的泊松亮斑是光的衍射现象.,R（ ）自然光是光振动沿各个方向均匀分布的 光，偏振光是光振动沿着特定方向的光.,7,（2）光的干涉和衍射说明了光具有,性；露珠呈现彩色属于光的,现象；利用双缝干涉测光的波长原理表达式为,；全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用了激光的,性；海豚定位利用了自身发射的,波，雷达定位利用了自身发射的,波.,波动,折射,=,超声,相干,无线电,8,解题归纳,本章“光的折射”，不仅要明确现象，还要注意相关的实验和计算，而实验和计算的关键是作好光路图.对光的干涉、衍射、偏振，则更多的是要明确其现象、规律、产生的条件和应用.,9,知识点 三电磁波,3.（1）下列对电磁波的说法是否正确？,A（ ）电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度 总是互相垂直且与波的传播方向垂直.,B（ ）电磁波和机械波一样依赖于媒质传播.,C（ ）只要空间中某个区域有振荡的电场或磁 场，就能产生电磁波.,D（ ）电磁波在任何介质中传播的速度都相同， 而机械波的波速大小与介质密切相关.,E（ ）电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象.,F（ ）机械波能产生多普勒效应，电磁波也能产 生多普勒效应.,10,G（ ）电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播.,H（ ）电磁波由真空进入介质传播时，波长将变长.,I （ ）电磁波不能产生干涉、衍射现象.,J （ ）电磁场是一种物质，不能在真空中传播.,K（ ）电磁波的传播过程就是能量传播的过程.,L（ ）雷达所用无线电波的波长比短波更短.,M（ ）雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离.,N（ ）雷达在能见度低的黑夜将无法使用.,O（ ）雷达只有连续发射无线电波，才能发现目标.,11,P（ ）变化的电场一定产生变化的磁场；变化的 磁场一定产生变化的电场.,Q（ ）电磁波是横波，而机械波既有横波又有纵 波.,R（ ）机械波的能量由振幅决定，而电磁波的能 量由频率决定.,S（ ）当机械波或电磁波从空气中进入水中时， 频率不变，波长和波速都变小.,T（ ）日光灯启动时旁边的收音机会发出“咯咯” 声，是由于电磁波的干扰造成的.,解题归纳,要能从能量转化的角度理解、分析电磁振荡过程的相关电、磁量的变化规律.从三个层次上明确麦克斯韦电磁理论的本意，从电磁波和机械波的共性和差异角度明确电磁波的特性.,12,知识点四 相对论,4.（1）对相对论的基本认识，下列说法是否正确？,A（ ）相对论认为：真空中的光速在不同惯性参 照系中都是相同的.,B（ ）爱因斯坦通过质能方程阐明质量就是能量.,C（ ）对于不同的匀速运动参考系，一切物理规 律都是相同的.,D（ ）在高速运动的飞船中的人会发现飞船中的 钟走得比地球上慢.,E（ ）无论如何，同时发生的事不可能不同时观 察到.,F（ ）因为高速运动的物体动能变大了，所以人 们感觉它重了.,13,G（ ）向上高速运动的球我们会发现它横向变短 了.,H（ ）一个加速运动的参考系与一个引力场是等 效的，所以能观察到引力红移.,（2）“世界物理年”决议的做出与爱因斯坦的相对论,时空观有关.一个时钟，在它与观察者有不同相对速,度的情况下，时钟的频率是不同的，它们之间的关,系如图8所示.由此可知，当时钟和观察者的相对速度,达到0.6,c,（,c,为真空中的光速）时，时钟的周期大约,为,.在日常生活中，我们无法察觉时钟周期变,化的现象，是因为观察者相对于时钟的运动速度,.,2.5 s,远小于光速,c,14,若在高速运动的飞船上有一只表，从地面上观察，飞船上的一切物理、化学过程和生命过程都变慢（填“快”或“慢”）了.,解题归纳,主要把握好相对论的基本原理和相对论效应的现象，不必进行拓展、计算.要明确“宏观、低速”与“微观、高速”的差异.,图2,15,1.下列说法中不正确的是（）,A.简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两个质,点振动位移的大小相等,B.简谐机械波在给定的介质中传播时，振动的频率,越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越短,C.某同学做“用单摆测定重力加速度”的实验，开始,计时时，秒表提前按下,D.能产生干涉现象的两束光是频率相同、相位差恒,定的两束光,E.按照麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场周围产,生磁场，变化的磁场周围产生电场,16,F.振荡电场和振荡磁场交替产生，相互依存，形成,不可分离的统一体，即电磁场,G.除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到,的绝大部分光都是偏振光,H.根据狭义相对论，力学规律在任何参考系中都是,相同的,答案,CH,17,2.以下说法正确的是（）,A.狭义相对论的两个基本假设之一是在不同惯性参,考系中，一切物理定律都是相同的,B.拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个,偏振片以减弱反射光的强度,C.如果质点所受合外力总是指向平衡位置，质点的,运动就是简谐运动,D.在波的干涉中，振动加强的点一定处在波峰或波,谷的叠加处,AB,18,3.以下说法中正确的是（）,A.在“探究单摆的周期与摆长的关系”实验中，为减,小偶然误差，应测出单摆做,n,次全振动的时间,t,，,利用,T,= 求出单摆的周期,B.如果质点所受的合外力总是指向平衡位置，质点,的运动就是简谐运动,C.变化的磁场一定会产生变化的电场,D.X射线是比紫外线频率低的电磁波,E.只有波长比障碍物的尺寸小的时候才会发生明显,的衍射现象,F.在同种均匀介质中传播的声波，频率越高，波长,越短,AF,19,4.（2009烟台模拟）下列说法正确的是（）,A.光是从物质的原子中发射出来的，原子获得能量,后处于不稳定状态，它会以光子的形式将能量发,射出去.,B.广义相对论认为在强引力的星球附近，时间进程,会变快.,C.非均匀变化的磁场才能产生变化的电场，非均匀,变化的电场才能产生变化的磁场.,D.当波源与观察者相向运动时，波源自身的频率会,变大.,20,E.激光炮的威力强大，这是利用了激光的高定向性,（平行度好）.,F.从接收到的高频信号中还原出所携带的声音或图,象信号的过程称为解调.,答案,ACF,21,5.以下说法正确的是（）,A.在电磁波接收过程中，使声音信号或图象信号从,高频电流中还原出来的过程叫调制,B.火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥,梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁,C.通过测量星球上某些元素发出光波的频率，然后,与地球上这些元素静止时发光的频率对照，就可,以算出星球靠近或远离我们的速度,D.光导纤维有很多的用途，它由内芯和外套两层组,成，外套的折射率比内芯要大,E.在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改,为红光，则干涉条纹间距变窄,22,F.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同,的，与光源、观察者间的相对运动没有关系,答案,BCF,6.下列说法不正确的是（）,A.用三棱镜观察太阳看到彩色光带是利用光的干涉,现象,B.在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象,C.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的,偏振现象,D.电视机遥控器是利用发出紫外线脉冲信号来变换,频道的,23,E.肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象造成的,F.圆屏阴影中心的亮斑（泊松亮斑）是光的衍射现,象造成的,G.在阳光照射下，电线下面没有影子，是光的衍,射现象造成的,H.大量光子的行为能明显地表现出波动性，而个别,光子的行为往往表现出粒子性,I.频率越低、波长越长的光子，波动性明显，而频,率越高、波长越短的光子，粒子性明显,J.在光的双缝干涉实验中，将入射光由绿光改为紫,光，则条纹间隔变宽,K.根据光子说，光子的能量是与频率成正比的，这,说明了光的波动性与光的粒子性是统一的产物,答案,ACDGJ,24,7.在以下各种说法中，正确的是（）,A.一单摆做简谐运动，摆球相继两次通过同一位置,时的速度必相同,B.机械波和电磁波本质上不相同，但它们都能发生,反射、折射、干涉和衍射现象,C.横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的,波峰所用的时间为一个周期,D.变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一,定产生变化的电场,E.相对论认为：真空中的光速在不同惯性参照系中,都是相同的,BE,25,8.如图3所示为一列简谐横波在某一时刻的波的图象，,A,、,B,、,C,是介质中的三个质点.已知波是向,x,正方向传播的,波速为,v,=20 m/s，下列说法中正确的是（）,A.这列波的波长是10 m,B.质点,A,的振幅为零,C.质点,B,此刻向,y,轴正方向运动,D.质点,C,再经过0.15 s通过平衡位置,CD,图3,26,9.（2009江苏卷12B）（1）如图4所示，强强乘坐速度为0.9,c,（,c,为光速）的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5,c,，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为,.（填写选项前的字母）,A.0.4,c,B.0.5,c,C.0.9,c,D.1.0,c,D,图4,27,（2）在,t,=0时刻，质点,A,开始做简谐运动，其振动图,象如图5所示. 质点,A,振动的周期是,s；,t,=8 s时，,质点,A,的运动沿,y,轴的,方向（填“正”或“负”）；,质点,B,在波的传播方向上与,A,相距16 m,已知波的传播,速度为2 m/s,在,t,=9 s时，质点,B,偏离平衡位置的位移,是,cm.,4,正,10,图5,28,（3）图6是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照,相机拍摄的一张照片，相机的镜头竖直向上. 照片,中，水立方运动馆的景象呈现在半径,r,=11 cm的圆形,范围内，水面上的运动员手到脚的长度,l,=10 cm.若,已知水的折射率为,n,= ,请根据运动员的实际身高估,算该游泳池的水深,h,.（结果保留两位有效数字）,图6,29,解析,（1）D,（2）由图象知,T,=4 s,t,=8 s时与,t,=0 s时质点,A,的运动情况相同，沿,y,轴的正方向运动. 在,t,=1 s时质点,A,处于波峰，经过8 s，该波峰向前传播的距离,L,=,vt,=28 m=16 m，即在,t,=9 s时波峰恰好传到质点,B,处，故其位移是10 cm.,（3）设照片圆形区域的实际半径为,R,，,运动员的实际长度为,L,，由全反射公式,得,n,sin,=sin 90,几何关系sin,=,得,h,=,取,L,=2.2 m,解得,h,=2.1 m（1.62.6 m都算对）,30,10.（2009山东卷37）（1）图7为一简谐波在,t,=0时的波形图，介质中的质点,P,做简谐运动的表达式为,y,=,A,sin 5,t,，求该波的速度，并画出,t,=0.3 s时的波形图（至少画出一个波长）.,图7,31,（2）一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，图8为过轴线的截面图，调整入射角,，使光线恰好在水和空气的界面上发生全反射.已知水的折射角为 ，求sin,的值.,图8,32,解析,（1）由简谐运动表达式可知,=5 rad/s，,t,=0时刻质点,P,向上运动，故波沿,x,轴正方向传播.由波形图读出波长,=4 m.,T,=,由波速公式,v,=,联立式，代入数据可得,v,=10 m/s,t,=0.3 s时的波形图如图所示.,33,（2）由题图知当光线在水面发生全反射时，有,sin,C,=,当光线从左侧射入时，由折射定律,=,n,联立式，代入数据可得,sin,=,答案,（1）见解析 （2）,返回,34,