高考物理考前三个月 名师专题讲义 专题七 机械振动和机械波 光课件

本专题解决两大类问题：一是机械振动和机械波；二是光和电本专题解决两大类问题：一是机械振动和机械波；二是光和电磁波作为选修模块的必考内容，高考试题中独立于其他模块磁波作为选修模块的必考内容，高考试题中独立于其他模块而单独命题考试说明中除对简谐运动的规律及振动图像；而单独命题考试说明中除对简谐运动的规律及振动图像；波动图像、波速公式的应用和折射率要求较高外，其他内容要波动图像、波速公式的应用和折射率要求较高外，其他内容要求较低，命题方式仍是选择题求较低，命题方式仍是选择题专题定位高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方面：高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方面：波的图像；波的图像；波长、波速和频率及其相互关系；波长、波速和频率及其相互关系；光的折射光的折射及全反射；及全反射；光的干涉、衍射及双缝干涉实验；光的干涉、衍射及双缝干涉实验；简谐运动的简谐运动的规律及振动图像；规律及振动图像；电磁波的有关性质电磁波的有关性质复习本部分内容时，应加强对基本概念和规律的理解，抓住复习本部分内容时，应加强对基本概念和规律的理解，抓住波的传播和图像、光的折射定律这两条主线，强化训练、提波的传播和图像、光的折射定律这两条主线，强化训练、提高对典型问题的分析能力高对典型问题的分析能力应考策略 知 识 方 法 聚 焦 热 点 考 向 例 析栏目索引知识方法聚焦1.平衡位置平衡位置 大小大小 方向方向 相同相同 相反相反 相等相等 相等相等2. Asin_(t) Acos_(t) 3.一个质点在各个时刻的位移一个质点在各个时刻的位移 某时刻各质点的位移某时刻各质点的位移 平移平移5.(1)恒定的磁恒定的磁(电电)场场 周期性周期性 (2)垂直垂直 波的波的传播传播 横横6.(1)正弦正弦 正弦正弦(3)光密光密 光疏光疏7.(1)干涉干涉 衍射衍射 横波横波 波长波长 (2)整数整数 相差不多相差不多 知识回扣 知识方法聚焦规律方法1.判断波的传播方向和质点振动方向的方法：判断波的传播方向和质点振动方向的方法：(1)特殊点法；特殊点法；(2)微平移法微平移法(波形移动法波形移动法).2.利用波传播的周期性、双向性解题利用波传播的周期性、双向性解题(1)波的图像的周期性：相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波的图像的周期性：相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波形相同，从而使题目的解答出现多解的可能波形相同，从而使题目的解答出现多解的可能.(2)波传播方向的双向性：在题目未给出波的传播方向时，要波传播方向的双向性：在题目未给出波的传播方向时，要考虑到波可沿考虑到波可沿x轴轴 或或 传播传播的两种可能性的两种可能性.正向正向负向负向3.对几何光学方面的问题，应用光路图或有关几何图形进行对几何光学方面的问题，应用光路图或有关几何图形进行分析，与公式配合，将一个物理问题转化为一个几何问题，分析，与公式配合，将一个物理问题转化为一个几何问题，这样能够更直观、形象地发现问题的隐含条件这样能够更直观、形象地发现问题的隐含条件.热点考向例析考向1对机械振动和机械波的考查例1(2014安徽安徽16)一简谐横波沿一简谐横波沿x轴正向传播，图轴正向传播，图2是是t0时刻的波形图，图时刻的波形图，图3是介质中某质点的振动图象，则该质点是介质中某质点的振动图象，则该质点的的x坐标值合理的是坐标值合理的是()图图2图图3A.0.5 mB.1.5 mC.2.5 mD.3.5 m解析明确波的图象与振动图象的物理意义明确波的图象与振动图象的物理意义.由质点振动图象由质点振动图象可知可知t0时刻，质点位移为负且向负方向运动，可直接排除时刻，质点位移为负且向负方向运动，可直接排除A、B、D选项，仅选项选项，仅选项C符合题意，故选项符合题意，故选项C正确正确.答案C振动、波动图像要先读取信息再找关联规律振动、波动图像要先读取信息再找关联规律1.振动图像：能读出质点各时刻的位移、某段时间内质振动图像：能读出质点各时刻的位移、某段时间内质点运动的位移、振幅点运动的位移、振幅A、周期、周期T，间接判定各时刻的回，间接判定各时刻的回复力、加速度、速度等复力、加速度、速度等.2.波动图像：能读出波长波动图像：能读出波长、质点振动的振幅、质点振动的振幅A、该时刻、该时刻各质点的位移等，再结合其他题给条件，运用各质点的位移等，再结合其他题给条件，运用v 等等公式和规律进一步计算出波速、周期公式和规律进一步计算出波速、周期.以题说法针对训练针对训练1 (2014四川四川5)如图如图4所示，甲为所示，甲为t1 s时某横波时某横波的波形图像，乙为该波传播方向上某一质点的振动图像，的波形图像，乙为该波传播方向上某一质点的振动图像，距该质点距该质点x0.5 m处质点的振动图像可能是处质点的振动图像可能是()图图4解析(法一法一)若波沿若波沿x方向传播，则方向传播，则t0时的波形图如图中虚时的波形图如图中虚线所示，则质点线所示，则质点P的振动图像为题中乙图所示的振动图像为题中乙图所示.距距P点点0.5 m的质的质点的位移点的位移y0，且向下运动，或，且向下运动，或y0，且向上运动；若波沿，且向上运动；若波沿x方向传播，则方向传播，则t0时的波形图如图中虚线所示，则质点时的波形图如图中虚线所示，则质点Q的振的振动图像为题中乙图所示动图像为题中乙图所示.距距Q点点0.5 m的质点的位移的质点的位移y0，且向下运动，且向下运动.所以选项所以选项A正确正确.(法二法二)根据波形图像可得波长根据波形图像可得波长2 m，根据振动图像可得周，根据振动图像可得周期期T2 s.两质点之间的距离两质点之间的距离x0.5 m .根据振动和波动根据振动和波动之间的关系，则另一质点相对该质点的振动之间的关系，则另一质点相对该质点的振动延迟延迟 T，如图，如图甲所示，或者甲所示，或者提前提前 T，如图乙所示，如图乙所示.符合条件的只有选项符合条件的只有选项A.答案A针对训练针对训练2 一一列简谐横波某时刻波形如图列简谐横波某时刻波形如图5所示，下列说所示，下列说法正确的是法正确的是()图图5A.xa处质点振动的能量大于处质点振动的能量大于xb 处质点的振动能量处质点的振动能量B.xb处质点振动的频率由波源决定处质点振动的频率由波源决定C.小林用笔沿波形描一遍，描图过程中笔尖的运动为简谐小林用笔沿波形描一遍，描图过程中笔尖的运动为简谐 振动振动D.xc处质点比处质点比xa处质点少振动一个周期的时间处质点少振动一个周期的时间解析由题意知，该波为简谐波，所以在传播的过程中没有由题意知，该波为简谐波，所以在传播的过程中没有阻尼，故质点阻尼，故质点a振动的能量等于质点振动的能量等于质点b的振动能量，所以的振动能量，所以A错错误误；简谐波简谐波在传播的过程中，质点的振动频率由振源决定，故在传播的过程中，质点的振动频率由振源决定，故B正正确确；质点质点在自己的平衡位置附近做简谐振动，故小林用笔沿波形在自己的平衡位置附近做简谐振动，故小林用笔沿波形描一遍，描图过程中笔尖的运动不是简谐振动，所以描一遍，描图过程中笔尖的运动不是简谐振动，所以C错误错误；因因不知传播的方向，故不能判断不知传播的方向，故不能判断a、c两质点谁先振动，所以两质点谁先振动，所以D错误错误.答案B热点考向例析考向2对光的折射、全反射的考查例例2 如如图图6所示为一个均匀透明介质球，所示为一个均匀透明介质球，球心球心位于位于O点，半径为点，半径为R.一束单色光从真空中一束单色光从真空中沿沿DC方向方向平行于直径平行于直径AOB射到介质球上的射到介质球上的C点，点，DC与与AB的距离的距离H R.若该光束射入球体经一次若该光束射入球体经一次反射反射后后由由E点点(图中未标出图中未标出)再次折射回真空中，此时的出射光线刚再次折射回真空中，此时的出射光线刚好与入射光线平行，已知光在真空中的速度为好与入射光线平行，已知光在真空中的速度为c，则，则()图图6A.介质球的折射率为介质球的折射率为B.光束从光束从C点射入到从点射入到从E点射出所经历的总时间为点射出所经历的总时间为C.射入球体内的光线有可能发生全反射射入球体内的光线有可能发生全反射D.若介质球的折射率增大，则该出射光线仍与入射光线平行若介质球的折射率增大，则该出射光线仍与入射光线平行解析答案B要发生全反射，光必须从光密介质射向光疏介质，所以选项要发生全反射，光必须从光密介质射向光疏介质，所以选项C错误；错误；如果介质折射率增大，从如果介质折射率增大，从C点进入的光射不到点进入的光射不到B点，出射光也点，出射光也就不可能与入射光平行，故选项就不可能与入射光平行，故选项D错误错误.光光的的几何计算题往往是光路现象与光的反射、折射、几何计算题往往是光路现象与光的反射、折射、全反射全反射(临界点临界点)及几何图形关系的综合问题及几何图形关系的综合问题.解决此类问解决此类问题应注意以下几方面：题应注意以下几方面：(1)依据题目条件，正确分析可能的全反射及临界角依据题目条件，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，把握光的射，把握光的“多过程多过程”现象现象.以题说法(3)准确做出光路图准确做出光路图.(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播过程中产生的几何关系.以题说法针对训练针对训练3 华裔华裔科学家高锟获得科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，他年诺贝尔物理奖，他被誉为被誉为“光纤通讯之父光纤通讯之父”.”.光纤通讯中信号传播的主要载体光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图是光导纤维，它的结构如图7所示，其内芯和外套材料不同，所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播光在内芯中传播.下列关于光导纤维的说法中正确的是下列关于光导纤维的说法中正确的是()图图7A.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的的 界面界面上发生全反射上发生全反射B.内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界界 面面上发生全反射上发生全反射C.波长越短的光在光纤中传播的速度越大波长越短的光在光纤中传播的速度越大D.频率越大的光在光纤中传播的速度越频率越大的光在光纤中传播的速度越大大答案B解析当内芯的折射率比外套的大时，光传播时在内芯与外当内芯的折射率比外套的大时，光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射，套的界面上才能发生全反射，A错，错，B对对；热点考向例析考向3对光的本性的理解对光的本性的理解例例3如图如图8所示为用所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样涉装置获得的干涉图样.现让现让a、b两种光组成的复色光穿过两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播路径与方向可能正确的平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播路径与方向可能正确的是是()图图8解析 由由干涉条纹可看出，干涉条纹可看出，a光的条纹间距大于光的条纹间距大于b光，故根据光，故根据x 可知，可知，a光的波长大于光的波长大于b光，光，a光的频率小于光的频率小于b光，则光，则a光的折射率小于光的折射率小于b光；光；a光的临界角大于光的临界角大于b光的临界角；光的临界角；A图中图中ab两种光的位置颠倒了；两种光的位置颠倒了；B图中出射光应该和入射光平行；图中出射光应该和入射光平行；C、D图中首先发生全反射的应该是图中首先发生全反射的应该是b光，所以选项光，所以选项D正确正确.答案D针对训练针对训练4 对对下列图下列图9现象解释不正确的是现象解释不正确的是()图图9A.图甲的原理和光导纤维传送光信号的原理一样图甲的原理和光导纤维传送光信号的原理一样B.图乙的原理和门镜图乙的原理和门镜(透过门镜可以看到门外较宽阔的范围透过门镜可以看到门外较宽阔的范围) 的原理一样的原理一样C.图丙的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样图丙的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样D.图丁的原理和用标准平面检查光学平面的平整程度的原图丁的原理和用标准平面检查光学平面的平整程度的原 理一样理一样解析沙漠蜃景是光的全反射现象，而光导纤维是光的全反沙漠蜃景是光的全反射现象，而光导纤维是光的全反射现象，它们的原理相同，故射现象，它们的原理相同，故A正确；正确；彩虹是光的折射彩虹是光的折射,而门镜也是光的折射，原理相同，故而门镜也是光的折射，原理相同，故B正确；正确；彩色的肥皂泡是光的干涉，而照相机镜头表面涂上增透膜也彩色的肥皂泡是光的干涉，而照相机镜头表面涂上增透膜也是利用光的干涉，它们原理也相同，故是利用光的干涉，它们原理也相同，故C正确；正确；立体电影是光的偏振，而检查光学平面的平整程度是光的干立体电影是光的偏振，而检查光学平面的平整程度是光的干涉现象，它们的原理不相同，故涉现象，它们的原理不相同，故D错误错误.答案D热点考向例析考向4对电磁振荡和电磁波的考查对电磁振荡和电磁波的考查例例4 下列说法不正确的是下列说法不正确的是()A.麦克斯韦预言了光是横波，并且首次用实验验证了光是麦克斯韦预言了光是横波，并且首次用实验验证了光是 横波横波B.高速运动的飞船中的宇航员发现地面的时钟变慢了高速运动的飞船中的宇航员发现地面的时钟变慢了C.在磁场中做圆周运动的带电粒子会发出电磁波在磁场中做圆周运动的带电粒子会发出电磁波D.过强或过长时间的紫外辐射、过强或过长时间的紫外辐射、X射线或射线或射线的作用，会对射线的作用，会对 人体人体(眼睛、皮肤、血液、神经系统、生殖系统等眼睛、皮肤、血液、神经系统、生殖系统等)造成危害造成危害解析麦克斯韦预言了光是电磁波，证明光是电磁波的是赫麦克斯韦预言了光是电磁波，证明光是电磁波的是赫兹，马吕斯用光的偏振实验证明了光是横波，兹，马吕斯用光的偏振实验证明了光是横波，A错；错；由爱因斯坦的相对论可知，由爱因斯坦的相对论可知，B对；对；在磁场中做圆周运动的带电粒子产生周期性变化的电场，又在磁场中做圆周运动的带电粒子产生周期性变化的电场，又会产生周期性变化的磁场，并向外传播，即会产生电磁波，会产生周期性变化的磁场，并向外传播，即会产生电磁波，C对；对；过强或过长时间的紫外辐射、过强或过长时间的紫外辐射、X射线或射线或射线的作用，会对人射线的作用，会对人体造成危害，体造成危害，D正确，所以本题选择正确，所以本题选择A.答案A针对训练针对训练5 为了为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中，置于储罐中，电容器可通过开关电容器可通过开关S与线圈与线圈L或电源相连，如图或电源相连，如图10所示所示.当开当开关从关从a拨到拨到b时，由时，由L与与C构成的回路中产生的周期构成的回路中产生的周期T2的的振荡电流振荡电流.当罐中液面上升时当罐中液面上升时()图图10A.电容器的电容减小电容器的电容减小B.电容器的电容增大电容器的电容增大C.LC回路的振荡频率减小回路的振荡频率减小D.LC回路的振荡频率增大回路的振荡频率增大解析两块平行金属板构成的电容器两块平行金属板构成的电容器C的中间的液体就是一的中间的液体就是一种电介质，当液体的高度升高，相当于插入的电介质增多，种电介质，当液体的高度升高，相当于插入的电介质增多，电容增大，故电容增大，故A错误，错误，B正确正确；根据根据T2 ，电容电容C增大时，震荡的周期增大时，震荡的周期T增大，由增大，由f 可以可以判定，判定，LC回路的振荡频率回路的振荡频率f减小，故减小，故C正确，正确，D错误错误.答案BC