物理人教版学案与测评选修3-4（课件）

欢迎进入物理课堂 选修3 4 第1节机械振动 要点一简谐运动的描述与图象的应用例1弹簧振子以O点为平衡位置 在B C两点间做简谐运动 在t 0时刻 振子从O B间的P点以速度v向B点运动 在t 0 20s时 振子速度第一次变为 v 在t 0 50s时 振子速度第二次变为 v 1 求弹簧振子振动周期T 2 若BC之间的距离为25cm 求振子在4 00s内通过的路程 3 若BC间的距离为25cm 从振子经过平衡位置开始计时写出其位移表达式 并画出运动图象 点拨 1 根据运动的对称性确定周期 2 根据一个周期的路程为4A确定总路程 3 从平衡位置计时 简谐运动的表达式x Asin t 并据此画出图象 解析 1 根据运动的对称性 振子在t 0 50s时运动到P关于O的对称点 且速度方向相反 故历时1 2T 如图故周期T 2t 1 0s 2 振子通过的路程为s t4A T 4 00 1 00 4 25 2cm 200cm 3 振子的振幅A 1 2 25cm 12 5cm 角速度 2 T 2 rad s 从平衡位置计时其位移表达式为x 12 5sin t 12 5sin2 t 图象如图所示 要点二单摆周期规律的应用例2如图所示为一单摆及其振动图象 由图回答 1 单摆的振幅为 频率为 摆长为 一周期内位移x F回 a Ep 最大的时刻为 2 单摆摆球多次通过同一位置时 下列物理量变化的是 A 位移B 速度C 加速度D 动量E 动能F 摆线张力 3 当在悬点正下方O 处有一光滑水平细钉可挡住摆线 且O E 1 4 OE 则单摆周期为s 点拨 1 根据图象和摆球的运动规律判断其参量及参量的变化 解析 1 由纵坐标的最大位移可直接读取振幅为3cm 从横坐标可直接读取完成一个全振动所需的时间就是周期T 2s 进而算出频率f 1 T 0 5Hz 由T 2 算出摆长l gT2 4 2 1m 从图中看出纵坐标有最大值的时刻为0 5s末和1 5s末 2 摆球通过同一位置 位移 回复力和加速度不变 由机械能守恒可知动能不变 速率也不变 摆线张力mgcos mv2 l也不变 相邻两次通过同一点 速度方向改变 从而动量方向也改变 故B D正确 3 放钉后改变了摆长 因此单摆周期应为钉左侧的半个周期和右侧的半个周期之和 由 1 知摆长为1m 所以t左 1s 钉右侧的半个周期 t右 0 5s 所以T t左 t右 1 5s 答案 1 3cm0 5Hz1m0 5s时刻和1 5s时刻 2 BD 3 1 5 2 根据公式T 2 计算摆长 3 分析摆动过程 计算一次全振动的时间即为周期 要点三受迫振动规律的应用例3 1 2009 宁夏 某振动系统的固有频率为f0 在周期性驱动力的作用下做受迫振动 驱动力的频率为f 若驱动力的振幅保持不变 下列说法正确的是 填入选项前的字母 有填错的不得分 A 当f f0时 该振动系统的振幅随f增大而减小B 当f f0时 该振动系统的振幅随f减小而增大C 该振动系统的振动稳定后 振动的频率等于f0D 该振动系统的振动稳定后 振动的频率等于f 2 现代共振技术普遍应用于机械 化学 力学 电磁学 光学及分子 原子物理学 工程技术等几乎所有的科技领域 若是利用共振 应该让驱动力的频率物体的固有频率 若是消除共振 应该让驱动力的频率物体的固有频率 填 接近 远离 点拨 1 受迫振动的频率由驱动力的频率决定 2 受迫振动的振幅由驱动力的频率与固有频率的差决定 3 当驱动力的频率等于固有频率时 物体的振幅最大 达到共振 解析 1 做受迫振动的物体 振动频率等于驱动力的频率 当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时 振动系统的振幅最大 故B D正确 2 当驱动力的频率等于固有频率时 物体的振幅最大 达到共振 利用共振应该让驱动力的频率接近物体的固有频率 消除共振 应该让驱动力的频率远离物体的固有频率 答案 1 BD 2 接近远离 简谐运动不同于前面学习的直线运动 不能用旧的思维模式分析新问题 不要形成思维定势 要善于接受新知识 新方法 并运用到实际问题中去 才能开拓我们分析 解决问题的思路 一个弹簧振子 第一次被压缩x后释放做自由振动 周期为T1 第二次被压缩2x后释放做自由振动 周期为T2 则两次振动周期之比T1 T2为 A 1 1B 1 2C 2 1D 1 4 错解 B 剖析 把振子的运动看成是匀速运动 用匀速运动的规律 压缩x时 振幅为x 完成一次全振动的路程为4x 压缩2x时 振幅即为2x 完成一次全振动的路程为8x 由于两种情况下全振动的路程的差异 第二次是第一次的2倍 所以 第二次振动的周期一定也是第一次的2倍 所以误选B 正解 对于自由振动 其振动的周期只由自身因素决定 对于弹簧振子而言 就是只由弹簧振子的质量m和弹簧的劲度系数k决定 而与形变大小 也就是振幅无关 所以只要弹簧振子这个系统不变 m k不变 周期就不会改变 所以正确选项为A 答案 A 第2节机械波 要点一简谐波的形成和传播规律例1 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 绳上形成如图所示的波形 则该波的波速为cm s t 时 位于x2 45cm的质点N恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置 点拨 1 根据已知形成的波形计算波长和周期 2 根据波的传播特点计算波速 进而判断N的振动情况 解析 由图可知 这列简谐波的波长为20cm 周期T 4t 0 25 4s 1s 所以该波的波速v T 20 1cm s 20cm s 从t 0时刻开始到N质点开始振动需要时间t1 x2 v 45 20s 2 25s 再振动到沿y轴正向通过平衡位置又需要经过t2 T 2 0 5s 所以当t 2 25 0 5 s 2 75s 质点N恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置 答案 202 75s 要点二简谐波的多解问题例2已知在t1时刻简谐横波的波形如图中实线所示 在时刻t2该波的波形如图中虚线所示 t2 t1 0 02s 求 1 该波可能的传播速度 2 若已知T t2 t1 2T 且图中P质点在t1时刻的瞬时速度方向向上 求可能的波速 3 若0 01s T 0 02s 且从t1时刻起 图中Q质点比R质点先回到平衡位置 求可能的波速 点拨 1 分析 1 时注意波传播的双向性和时间上的周期性造成的多解 2 在 2 3 中根据题意判断出波的传播方向 3 在 2 3 中根据周期条件判断出波传播距离与波长的关系 解析 1 如果这列简谐横波是向右传播的 在t2 t1内波形向右传播了 n 1 3 所以波速v n 1 3 t2 t1 100 3n 1 m s n 0 1 2 同理可得若该波是向左传播的 可能的波速v 100 3n 2 m s n 0 1 2 2 P质点速度向上 说明波向左传播 T t2 t1 2T 说明这段时间内波只可能是向左传播了5 3个波长 所以速度是唯一的 即v 500m s 3 Q比R先回到平衡位置 说明波只能是向右传播的 而0 01s T 0 02s 也就是T 0 02s 2T 所以这段时间内波只可能向右传播了4 3个波长 解也是唯一的 即v 400m s 要点三波的干涉图样的应用例3如图表示两个相干波源S1 S2产生的波在同一均匀介质中相遇 图中实线表示波峰 虚线表示波谷 c和f分别为ae和bd的中点 则 1 在a b c d e f六点中 振动加强的点是 振动减弱的点是 2 若两波源S1和S2振幅相同 此时刻位移为零的点是 3 画出此时刻ace连线上 以a为原点的一列完整波形 标出ce两点 点拨 1 振动加强区域内各点的振动始终加强 2 振动减弱区域内各点的振动始终减弱 3 振动加强点的位移时刻在变 4 振动最弱点有可能一直静止不动 两列相同波叠加 解析 1 a e两点分别是波谷与波谷 波峰与波峰相交的点 故此两点为振动加强点 c处在a e连线上 且从运动的角度分析a点的振动形式恰沿该线传播 故c点是振动加强点 同理b d是减弱点 f也是减弱点 2 因为S1 S2振幅相同 振动最强区的振幅为2A 最弱区的振幅为零 该时刻a点处于波谷 e点处于波峰 a e的中点c正处在平衡位置 所以位移为零的是b c d f 3 图中对应时刻a处在两波谷的交点上 即此刻a在波谷 同理e在波峰 故a e中点c在平衡位置 所以所对应的波形如图 答案 1 a c eb d f 2 b c d f 3 见解析 据题意画出t时间之后的波形图象是常见的一类问题 波形图反映了波在传播过程中某时刻在波的传播方向上各质点离开平衡位置的位移情况 由于波只能以有限的速度向前传播 所以离波源远的质点总要滞后一段时间 滞后的时间与离波源的距离成正比 即滞后一个周期 两个质点之间的平衡位置距离就是一个波长 经过多少个周期 波就向前传播了多少个波长 而波源就做了多少次全振动 这就是此类问题的关键所在 有些同学常常因对此理解不深造成失误例图 a 是某时刻一列横波在空间传播的波形图线 已知波是沿x轴正方向传播 波速为4m s 试计算并画出经过此时之后1 25s的空间波形图 a 错解一 由图可以看出 波长 8cm 由T v可知T 2s 经过1 25s 波向右传播了1 25 2 5 8个波长 波形图如图 b 所示 b 错解二 由T v 0 08 4s 0 02s 经过1 25s 波向右传播了1 25 0 02 62 5个波长 其波形如图 c 所示 剖析 错解一没有注意单位的一致性 在此题中波长从图中只能得出 8cm 而波速给出的却是国际单位4m s 因此 求周期时 应先将波长的单位统一到国际单位制上来 错解二虽然计算对了 但是在波向前 沿x轴正方向 传播了62 5个波长时的波形应是在原来的波形基础上向x正方向扩展62 5个波长 c 正解 由波形图已知 0 08m 由T v 0 08 4s 0 02s 经过t 1 25s 即相当于经过1 25 0 02 62 5个周期 而每经过一个周期 波就向前传播一个波长 经过62 5个周期 波向前传播了62 5个波长 据波的周期性 当经过振动周期的整数倍时 波只是向前传播了整数倍个波长 而原来的波形不会发生改变 就本题而言 可以先画出经过1 2周期后波形 如图 d 再将此图向前扩展62个波长即为题目要求 波形如图 e d e 实验一探究单摆的运动 用单摆测重力加速度 例 2009 浙江 1 在 探究单摆周期与摆长的关系 实验中 两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图甲 乙所示 测量方法正确的是 选填 甲 或 乙 2 实验时 若摆球在垂直纸面的平面内摆动 为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数 在摆球运动最低点的左 右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻与某一自动记录仪相连 该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t变化图线如图所示 则该单摆的振动周期为 若保持悬点到小球顶点的绳长不变 改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验 则该单摆的周期将 选填 变大 不变 或 变小 图中的 t将 选填 变大 不变 或 变小 解析 1 应将待测物体正确地放在外测量爪中如图乙 2 单摆一个周期遮光两次 单摆周期与小球质量 大小无关 但若用直径为原小球直径两倍的小球后摆长变长 周期变大 遮光时间 t变大 答案 1 乙 2 2t0变大变大 例假设我们已经进入了航天时代 一个由三名高中学生组成的航天兴趣小组正乘外星科学考察飞船前往X星球 准备用携带的下列器材测量X星球表面的重力加速度gX 这些器材是 A 钩码1盒 质量未知且各钩码质量不等B 重锤1个 质量未知C 带孔金属小球一个 直径已知为dD 太阳能电池板一块 输出的直流电压可满足测量要求E 无弹性丝线若干根F 导线 开关若干G 刻度尺1把H 测力计1个I 天平1台 含砝码1盒 J 打点计时器1台 含复写纸 纸带 K 电子停表1只L 带有光控计时器的实验平板一块 在平板两端各有一个光控门 同时还配有其专用的直流电源 导线 开关 重垂线 滑块 该器材可用来测量滑块从一个光控门运动到另一个光控门的时间 M 支架 能满足实验所需的固定作用 到达X星球后 三名学生从以上器材中选择各自所需的器材 同一器材可以重复选用 用不同的方法各自独立地测出了重力加速度gX的值 现请你完成他们所做的实验 解析 实验一 1 器材有A H I 2 主要的实验步骤 选取一个合适的钩码 用天平测出其质量m 用测力计测出该钩码的重力G 计算重力加速度的表达式为gX G m 实验二 1 选用的器材有C E G K M 2 主要的实验步骤 组装并固定好单摆 测出摆线长度l 让小球在竖直平面内小角度 小于5 摆动 测出n次全振动的时间t 算出周期T t n 由单摆周期公式可得gX 2 2n2 2l d t2 实验三 1 选用的器材有G L M 2 主要的实验步骤 将带有光控计时器的平板用支架竖直架稳 测量两个光控门之间的距离h 把滑块从上面的一个光控门处自由释放 读出下落时间t 由公式h 1 2 gt2可知gX 2h t2 第1节光的折射全反射 要点一折射定律和折射率的应用例1一半径为R的1 4球体放置在水平面上 球体由折射率为的透明材料制成 现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线 平行于桌面射到球体表面上 折射入球体后再从竖直表面射出 如图所示 已知入射光线与桌面的距离为R 2 求出射角 解析 设入射光线与1 4球体的交点为C 连接OC OC即为入射点的法线 因此 图中的角 为入射角 过C点作球体水平表面的垂线 垂足为B 依题意 COB 又由 OBC知sin 2设光线在C点的折射角为 由折射定律得sin sin 由以上两式得 30 由几何关系知 光线在球体的竖直表面上的入射角 见图 为30 由折射定律得sin sin 因此sin 2 解得 60 要点二全反射和临界角的应用例2 1 2009年诺贝尔物理学奖授予了英籍华裔科学家高锟及两位美国科学家 高锟得奖是因为在 光在纤维中的传输及光学通信方面 取得了突破性成就 光纤通信中 光导纤维传递光信号的物理原理是利用光的现象 要发生这种现象 必须满足的条件是 光从光密介质射向 且入射角等于或大于 2 2009 山东 一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯 如图为过轴线的截面图 调整入射角 使光线恰好在水和空气的界面上发生全反射 已知水的折射率为4 3 求sin 的值 解析 1 全反射光疏介质临界角 2 当光线在水面发生全反射时有sinC 1 n 当光线从左侧射入时 由折射定律有sin sin 2 C n 联立这两式代入数据可得sin 3 答案 1 见解析 2 3 要点三色散及其应用例3如图所示 ABC为一全反射棱镜 它的截面是等腰直角三角形 一束白光垂直入射到AC面上 在AB面上发生全反射 若光线入射点O的位置保持不变 改变光线的入射方向 不考虑自BC面反射的光线 则 1 使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转 如果有色光射出AB面 则哪种色光首先射出 2 使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转 是否色光射出AB面 为什么 解析 1 白光垂直入射AC面后直射到AB面 入射角为45 发生全反射说明棱镜的临界角小于或等于45 这是对从红光到紫光的所有色光说的 当入射光顺时针偏转时 在AC面上发生色散 不同色光折射率不同 红光偏折小 紫光偏折大 如图所示 射到AB面上时红光入射角小 紫光入射角大 但它们都小于45 另一方面 棱镜对红光的临界角比对紫光的临界角大 因此 入射光顺时针逐渐偏转时 在AB面上红光的入射角将首先小于临界角而射出AB面 2 如果入射光逆时针偏转 则到AB面上的红光 紫光的入射角都大于45 都发生全反射而不可能从AB面射出 点拨 1 明确各种色光折射率的大小关系 2 比较白光转动时各色光折射角的大小 3 明确各色光在AB面上入射角的变化 4 根据临界角大小作出判断 分析全反射问题时 要学会分析光路 灵活的运用全反射的两个条件 不能生搬硬套 例如图所示 放在空气中折射率为n的平行玻璃砖 表面M和N平行 P Q两个面相互平行且与M N垂直 一束光射到表面M上 光束不与M平行 则 A 如果入射角大于临界角 光在表面M发生全反射B 无论入射角多大 光在表面M都不会发生全反射C 光可能在表面N发生全反射D 由于M与N平行 光只要通过M就不可能在表面N发生全反射 错解 光束从空气中射到玻璃砖表面M上 是由光疏介质到光密介质 不可能发生全反射 而从表面N射出空气 是由光密介质到光疏介质 光可能发生全反射 故选B C 剖析 机械地记住光从光密介质到光疏介质可能发生全反射 而不具体分析光通过表面M后射到N表面光线的入射角的大小是否大于临界角 而错选C 正解 如图甲所示 光射到表面M的入射角为i i 90 折射角为r 则sinr sini n 1 n sinC 即sinr sinC C为玻璃的临界角 对于表面N 因为M N 故其入射角i r C 即光只要通过M即不可能在表面N发生全反射 若光通过M先射到P面再射到N面 如图乙 同样可以证明经P面发生反射 反射光线射至N面时 入射角i r 根据折射定律折射角r i 同样不可能发生全反射 故应选B D 甲乙 答案 BD 第2节光的波动性 要点一双缝干涉的分析与应用例1双缝干涉实验装置如图所示 绿光通过单缝S后 投射到具有双缝的挡板上 双缝S1和S2与单缝的距离相等 光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹 O点距S1 S2的距离相等 P点是距O点最近的第一条亮条纹 1 如果将入射的单色光换成红光 则O点处是不是呈现红光的亮条纹 红光的第一条亮条纹在P点的上方还是下方 2 若将入射的单色光换成蓝光时 蓝光的第一条亮条纹在P点的上方还是下方 3 若用包括有红光 绿光 蓝光三种色光的复色光作为光源 所产生的干涉条纹中离中央亮条纹最近的干涉条纹是什么颜色 4 用氦氖激光器进行双缝干涉实验 已知使用的双缝间的距离d 0 1mm 双缝到屏的距离l 6 0m 测得屏上干涉条纹中亮纹的间距是3 8cm 氦氖激光器发出的红光的波长 是多少 假如把整个装置放入折射率是4 3的水中 这时屏上的条纹间距是多少 点拨 1 从红光到紫光的波长依次增大 2 O点到双缝的距离相等 O点出现亮条纹 3 据条纹间距公式 x l d分析 2 3 4 解析 1 O点到两缝的距离相等 故换用红光入射 O点为亮条纹 由 x l d 红光的波长比绿光大 条纹间距也比绿光大 因此 红光的第一条亮条纹在P点的上方 2 蓝光的波长比绿光的小 蓝光的第一条亮条纹在P点的下方 3 因为蓝光的波长最小 干涉产生的条纹间距最小 远离中央亮条纹最近的是蓝色条纹 4 由条纹间距 x 双缝间距离d 双缝到屏的距离l及波长 的关系 可测光波的波长 同理 知道水的折射率 可知该光在水中的波长 然后由d x l 的关系 可求条纹间距 由 x l d 可以得出红光的波长为 d x l 0 1 10 3 3 8 10 2 6 0m 6 3 10 7m 激光器发出的红光的波长是6 3 10 7m 如果整个装置放入水中 激光器发出的红光在水中的波长设为 由光的特点可知 光在传播过程中介质发生变化 波长和波速发生改变 但频率不变 则c v 又c v n v c 1 n 这时屏上条纹的间距是 x l d x x 1 n 因此 x 1 x n 3 4 3 8cm 2 85cm 要点二薄膜干涉的分析与应用例2 1 如下图左图是干涉法检查平面的示意图 右图是得到的干涉图样 则干涉图中条纹弯曲处的凹凸情况是 填 上凸 或 下凹 2 透镜表面涂有一层氟化镁薄膜 其折射率n 1 38 介于空气和透镜折射率之间 入射光垂直入射 为使真空中波长为550纳米的光增透 所涂薄膜的最小厚度为 点拨 1 薄膜干涉中同一厚度处产生同一级条纹 2 增透膜的厚度是入射光在膜中波长的1 4 解析 1 由干涉图样中条纹弯曲的形状知该处空气膜变厚 被检查的样品在该处下凹 2 由 n 最小厚度d 1 4则d 550 10 9 4 1 38m 1 0 10 7m 答案 1 下凹 2 1 0 10 7m 要点三光的偏振现象例3 改编题 2010年1月4日科幻3D巨作 阿凡达 在中国震撼上映 掀起观影狂潮 已知3D电影的实现与光的偏振密切相关 如图 P是一偏振片 P的透振方向 用带有箭头的实线表示 为竖直方向 下列四种入射光束中 哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光 A 太阳光B 沿竖直方向振动的光C 沿水平方向振动的光D 沿与竖直方向成45 角振动的光 点拨 当光的偏振方向与偏振片的透振方向垂直时 光不能透过偏振片 解析 光是横波 其振动方向与传播方向垂直 振动方向与偏振片的透振方向垂直的光不能通过偏振片 而其他方向的光可以部分或全部透过偏振片 故ABD正确 答案 ABD 在双缝干涉中 光经过单缝和双缝时偏离了直线路径产生了衍射 例在做双缝干涉实验时 用白光做光源 将在屏上得到彩色条纹 若在双缝的一条缝前放置红色滤光片 只能透过红光 而另一缝前加绿色滤光片 只能透过绿光 则这时 A 只有红色和绿色的双缝干涉条纹 其他颜色的双缝干涉条纹消失B 红色和绿色的双缝干涉条纹消失 其他颜色的双缝干涉条纹依然存在C 任何颜色的双缝干涉条纹都不存在 但屏仍然有光亮D 屏上无任何光亮 错解 D 剖析 从双缝中透射出的红光和绿光 它们的频率不相同 不满足产生干涉的条件 所以屏上没有干涉条纹 但由于发生衍射 屏上有红光和绿光到达 因而屏上有光亮 故只有C是正确的 答案 C 实验二测定玻璃的折射率 例在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中 1 甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa 和bb 后 不自觉地碰了玻璃砖使它向aa 方向平移了一些 如图甲所示 则他测出的折射率将 选填 偏大 偏小 或 不变 2 乙同学在画界面时 不自觉地将两界面aa bb 间距画得比玻璃砖宽度大些 如图乙所示 则他测得折射率 选填 偏大 偏小 或 不变 解析 1 如图丙所示 甲同学利用插针法确定入射光线 折射光线后 测得的入射角 折射角没有受到影响 因此测得的折射率将不变 2 如图丁所示 乙同学利用插针法确定入射光线 折射光线后 测得的入射角不受影响 但测得的折射角比真实的折射角偏大 因此测得的折射率偏小 答案 1 不变 2 偏小 某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率 他的操作步骤如下 A 用刻度尺量出半圆形玻璃砖的直径D 算出半径r D 2 然后确定圆心的位置 记在玻璃砖上 B 在白纸上画一条直线作为入射光线 并在入射光线上插两枚大头针P1和P2 C 让入射光线跟玻璃砖直径垂直 入射点与圆心O重合 如图所示 D 以圆心O为轴 缓慢逆时针转动玻璃砖 同时调整视线方向 恰好看不到P2和P1的像时 停止转动玻璃砖 然后沿半圆形玻璃砖直径画一条直线AB 如上图所示 1 该同学利用白纸上描下的P1O和AB两条直线 可算出该玻璃的折射率n 他的根据是什么 2 如何在图上用刻度尺和圆规作图 求出该玻璃的折射率n 解析 1 他的根据是利用光的全反射 2 作直线AB的法线OC 用刻度尺测CD线段的长 则 n 1 sinC OC CD r CD D 2CD 实验三用双缝干涉测光的波长 例1用双缝干涉测光的波长 实验中采用双缝干涉仪 它包括以下元件 A 白炽灯B 单缝C 光屏D 双缝E 遮光筒F 滤光片 其中双缝和光屏连在遮光筒上 1 把以上元件安装在光具座上时 正确的排列顺序是 A A已写好 2 正确调节后 在屏上观察到红光的干涉条纹 用测量头测出10条红亮纹间的距离为a 改用绿色滤光片 其他条件不变 用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b 则一定有ab 填 大于 小于 或 等于 3 在双缝干涉实验中 滤光片的作用是 单缝的作用是 双缝的作用是 解析 1 根据双缝干涉实验 正确的顺序为FBDEC 2 红光波长比绿光大 由公式 x l d得a大于b 3 滤光片的作用是得到单色光 单缝的作用是得到线光源 双缝的作用是得到相干光源 答案 1 FBDEC 2 大于 3 获得单色光形成线光源形成相干光源 例2 2009 北京 在 用双缝干涉测光的波长 实验中 将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上 如图甲 并选用缝间距d 0 2mm的双缝屏 从仪器注明的规格可知 像屏与双缝屏间的距离L 700mm 然后 接通电源使光源正常工作 1 已知测量头主尺的最小刻度是毫米 副尺上有50分度 某同学调整手轮后 从测量头的目镜看去 第1次映入眼帘的干涉条纹如图乙 a 所示 图乙 a 中的数字是该同学给各暗纹的编号 此时图乙 b 中游标尺上的读数x1 1 16mm 接着再转动手轮 映入眼帘的干涉条纹如图丙 a 所示 此时图丙 b 中游标尺上的读数x2 2 利用上述测量结果 经计算可得两个相邻明纹 或暗纹 间的距离 x mm 这种色光的波长 nm 解析 1 由游标卡尺的读数规则可x2 15 0mm 1 0 02mm 15 02mm 2 图乙 a 中暗纹与图丙 a 中暗纹间的间隔为6个 故 x x2 x1 6 15 02 1 16 6mm 2 31mm 由 x L d可知 d x L 0 2 10 3 2 31 10 3 700 10 3m 6 6 102nm 答案 1 15 02mm 2 2 316 6 102 例1 1 麦克斯韦理论的内容 2 电磁波在传播过程中 每处的电场方向和磁场方向总是的 并和该处电磁波的传播方向 这就说明电磁波是波 3 目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至1000MHz的范围内 请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题 雷达发射电磁波的波长范围是多少 能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离 点拨 1 熟记麦克斯韦电磁场理论 2 应用电磁波的传播公式v f 3 雷达的相关知识 解析 1 麦克斯韦电磁场理论的内容 变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场 2 电磁波在传播过程中 每处的电场方向和磁场方向总是垂直的 并和该处电磁波的传播方向垂直 这说明电磁波是横波 3 由v f可得 1 v f1 3 0 108 200 106m 1 5m 2 v f2 3 0 108 1000 106m 0 3m 所以波长范围是0 3 1 5m 电磁波测距的原理就是通过发射和接收的时间间隔来确定距离 所以可根据x 1 2 vt确定雷达和目标间的距离 答案 1 见解析 2 垂直垂直横 3 0 3 1 5m 见解析 例2某人测得一静止均匀棒长为l 质量为m 于是求得此棒的线密度为 m l 假定此棒以速度v在棒长方向上运动 此人再测棒的线密度应为多少 若棒在垂直长度方向上运动 它的线密度又为多少 解析 这里包含有两个相对论效应 1 沿棒长方向运动时的 长度收缩 效应 2 运动物体的相对论质量 若棒 K系 以速度v相对观察者 K 系 沿棒长方向 x轴 运动 静止棒长l是固有长度 所以运动长度为l l 运动质量m m 则线密度 m l m l 1 v2 c2 1 v2 c2 若棒在垂直长度方向上运动时 长度不变 即l l 运动质量仍为m 即m m 则线密度 m l m l 点拨 应用两个公式 长度的相对性 l l0 相对论质量 m m0 本章中常常因为对麦克斯韦电磁场理论理解不到位而造成错误 按照麦克斯韦的电磁场理论 以下说法中正确的是 A 恒定的电场周围产生恒定的磁场 恒定的磁场周围产生恒定的电场B 变化的电场周围产生磁场 变化的磁场周围产生电场C 均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场 均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场D 均匀变化的电场周围产生稳定的磁场 均匀变化的磁场周围产生稳定的电场 错解 BCD 剖析 根据麦克斯韦电磁场理论 恒定的电场 磁场 不能产生磁场 电场 均匀变化的电场 磁场 产生恒定的磁场 电场 振荡的电场 磁场 产生振荡的磁场 电场 故A C错误 B D正确 答案 BD 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全