（新课标）高考物理二轮复习 专题十二 选考34 机械波、光学、电磁波 第一讲 振动与波课件.ppt

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1、专题十二选专题十二选考考3-4机械机械波、光学、波、光学、电磁波电磁波2021/8/11 星期三1第一讲第一讲振动与振动与波波2021/8/11 星期三2真题模拟体验名师诠释高考123451.(多选)(2014课标全国,34(1)图(a)为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形,P是平衡位置在x=1.0m处的质点,Q是平衡位置在x=4.0m处的质点;图(b)为质点Q的振动图象.下列说法正确的是()A.在t=0.10s时,质点Q向y轴正方向运动B.在t=0.25s时,质点P的加速度方向与y轴正方向相同C.从t=0.10s到t=0.25s,该波沿x轴负方向传播了6mD.从t=0.10s到t=0.2

2、5s,质点P通过的路程为30cmE.质点Q简谐运动的表达式为y=0.10sin10t(国际单位制)2021/8/11 星期三3真题模拟体验名师诠释高考123452021/8/11 星期三4真题模拟体验名师诠释高考123452.(多选)(2013课标全国,34(1)如图,a、b、c、d是均匀介质中x轴上的四个质点,相邻两点的间距依次为2m、4m和6m.一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播,在t=0时刻到达质点a处,质点a由平衡位置开始竖直向下运动,t=3s时a第一次到达最高点.下列说法正确的是()A.在t=6s时刻波恰好传到质点d处B.在t=5s时刻质点c恰好到达最高点C.质点b开始振动后

3、,其振动周期为4sD.在4st6s的时间间隔内质点c向上运动E.当质点d向下运动时,质点b一定向上运动2021/8/11 星期三5真题模拟体验名师诠释高考123452021/8/11 星期三63.(2013安徽理综,21()根据单摆周期公式,可以通过实验测量当地的重力加速度.如图1所示,将细线的上端固定在铁架台上,下端系一小钢球,就做成了单摆.(1)用游标卡尺测量小钢球直径,示数如图2所示,读数为mm.真题模拟体验名师诠释高考123452021/8/11 星期三7真题模拟体验名师诠释高考12345(2)以下是实验过程中的一些做法,其中正确的有.a.摆线要选择细些的、伸缩性小些的,并且尽可能长一

4、些b.摆球尽量选择质量大些、体积小些的c.为了使摆的周期大一些,以方便测量,开始时拉开摆球,使摆线相距平衡位置有较大的角度d.拉开摆球,使摆线偏离平衡位置不大于5,在释放摆球的同时开始计时,当摆球回到开始位置时停止计时,此时间间隔t即为单摆周期Te.拉开摆球,使摆线偏离平衡位置不大于5,释放摆球,当摆球振动稳定后,从平衡位置开始计时,记下摆球做50次全振动所用的时间t,则单摆周期2021/8/11 星期三8真题模拟体验名师诠释高考12345解析:(1)先从主尺读出整数部分刻度为18mm,然后从游标尺读出小数部分刻度为0.6mm,所以小钢球直径为18.6mm.(2)在该实验中,摆球的摆角不要太大

5、,偏离平衡位置不大于5,c、d两项均错误,为了尽量减少实验误差,摆球应该选择质量大、体积小的小球;摆线要选择质量小、不易伸长、长度大一些的细绳;摆球摆动稳定后,从平衡位置开始计时,摆球两次经过平衡位置为一次全振动,a、b、e三项正确.答案:(1)18.6(2)abe2021/8/11 星期三9真题模拟体验名师诠释高考123454.(2015课标全国,34(2)甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播,波速均为v=25cm/s.两列波在t=0时的波形曲线如图所示.求:(1)t=0时,介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标;(2)从t=0开始,介质中最早出现偏离平衡位置位

6、移为-16cm的质点的时间.2021/8/11 星期三10真题模拟体验名师诠释高考12345解析:(1)t=0时,在x=50cm处两列波的波峰相遇,该处质点偏离平衡位置的位移为16cm.两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为16cm.从图线可以看出,甲、乙两列波的波长分别为1=50cm,2=60cm甲、乙两列波波峰的x坐标分别为x1=50+k11,k1=0,1,2,x2=50+k22,k2=0,1,2,由式得,介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标为x=(50+300n)cmn=0,1,2,2021/8/11 星期三11真题模拟体验名师诠释高考123452021/8/11

7、星期三12真题模拟体验名师诠释高考123455.(2014四川理综,5)如图所示,甲为t=1s时某横波的波形图象,乙为该波传播方向上某一质点的振动图象,距该质点x=0.5m处质点的振动图象可能是()2021/8/11 星期三13真题模拟体验名师诠释高考12345解析:若该波向右传播,图乙应为x=1.5m到x=2m之间一点的振动图象.该点左侧0.5m处的质点在t=1s时,位移沿y轴负向,且速度沿y轴正向,无选项符合要求;该点右侧0.5m处的质点在t=1s时,位移沿y轴正向,而速度沿y轴负向,可知选项A正确;若该波向左传播,图乙应为x=1m到x=1.5m之间某一点的振动图象.该点左侧0.5m处的质

8、点在t=1s时,位移沿y轴正向,速度沿y轴负向,同样得出选项A正确;该点右侧0.5m处的质点在t=1s时,位移沿y轴负向,速度沿y轴正向,无选项符合要求.答案:A2021/8/11 星期三14真题模拟体验名师诠释高考在本讲中,高考命题主要涉及:1.简谐运动的图象、表达式、描述简谐运动的物理量、单摆以及用单摆测定重力加速度实验、共振等.往往与机械波综合命题考查.2.机械波中的横波图象、波速、波长与周期(频率)的关系,波的干涉和衍射以及多普勒效应.以考查波的形成及与振动的关系为主.2021/8/11 星期三15考点一考点二考点三2021/8/11 星期三16考点一考点二考点三2021/8/11 星

9、期三17考点一考点二考点三2.横波的传播方向与质点振动方向的互判方法(1)微平移法:若已知波的传播方向,画出经时间后的波形图,通过比较某质点在两个波形图的位置关系,可知其振动方向.(2)特殊点带动法:若已知波的传播方向,把某质点和其相邻的特殊点(波峰或波谷)比较,根据波的传播原理“依次带动”来判断该质点的振动方向.(3)上下坡法:沿着波的传播方向看,“上坡”的质点向下振动,“下坡”的质点向上振动,简称“上坡下,下坡上”.3.振动与波的常用规律(1)振动的对称性、周期性.(2)振动质点的路程s与振幅A的关系:若时间t=nT,则路程s=4nA.(3)波长、波速和周期的关系:=vT.2021/8/1

10、1 星期三18考点一考点二考点三(多选)(2015甘肃兰州一模)图甲为一列简谐横波在t=0时的波形图,P是平衡位置在x=0.5m处的质点,Q是平衡位置在x=2.0m处的质点;图乙为质点Q的振动图象.下列说法正确的是()A.这列简谐波沿x轴正方向传播B.波的传播速度为20m/sC.从t=0到t=0.25s,波传播的距离为50cmD.在t=0.10s时,质点P的加速度方向与y轴正方向相同E.从t=0.10s到t=0.25s,质点P通过的路程为30cm2021/8/11 星期三19考点一考点二考点三思路点拨:根据质点的振动方向,通过“上下坡法”得出波的传播方向;根据振动图象得出周期,根据波动图象得出

11、波长,通过波长和周期求出波速,从而得出波传播的距离;根据质点所在的位置确定加速度的方向.2021/8/11 星期三20考点一考点二考点三2021/8/11 星期三21考点一考点二考点三对点训练11.(多选)(2014课标全国,34(1)图(a)为一列简谐横波在t=2s时的波形,图(b)为媒质中平衡位置在x=1.5m处的质点的振动图象,P是平衡位置为x=2m的质点.下列说法正确的是()A.波速为0.5m/sB.波的传播方向向右C.02s时间内,P运动的路程为8cmD.02s时间内,P向y轴正方向运动E.当t=7s时,P恰好回到平衡位置2021/8/11 星期三22考点一考点二考点三2021/8/

12、11 星期三23考点一考点二考点三2.(2014安徽理综,16)一简谐横波沿x轴正向传播,图1是t=0时刻的波形,图2是介质中某质点的振动图象,则该质点的x坐标值合理的是()A.0.5mB.1.5mC.2.5mD.3.5m2021/8/11 星期三24考点一考点二考点三解析:由质点振动图象可知,t=0时刻质点y坐标介于-0.1-0.2之间,且振动方向向下.再由波的图象以及波的传播方向和振动方向的关系可知,该质点x坐标的合理值是x=2.5m.故选项C正确.答案:C2021/8/11 星期三25考点一考点二考点三波的空间周期性、时间周期性、介质两质点间距离与波长关系不确定、振动或波的双向性引起多解

13、.2021/8/11 星期三26考点一考点二考点三(多选)一列简谐横波沿直线传播,该直线上平衡位置相距9m的a、b两质点的振动图象如图所示,下列描述该波的图象可能正确的是()2021/8/11 星期三27考点一考点二考点三思路点拨:先根据两质点振动图象及波传播的双向性写出ab之间的间距与波长的通式,然后从波长角度判断各选项中波形的正误.2021/8/11 星期三28考点一考点二考点三2021/8/11 星期三29考点一考点二考点三对点训练21.(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播,图(a)是t=0时刻的波形图,图(b)和图(c)分别是x轴上某两处质点的振动图象.由此可知,这两质点平衡位置之间的

14、距离可能是()2021/8/11 星期三30考点一考点二考点三2021/8/11 星期三31考点一考点二考点三2.(2014天津理综,5)平衡位置处于坐标原点的波源S在y轴上振动,产生频率为50Hz的简谐横波向x轴正、负两个方向传播,波速均为100m/s.平衡位置在x轴上的P、Q两个质点随波源振动着,P、Q的x轴坐标分别为xP=3.5m、xQ=-3m.当S位移为负且向-y方向运动时,P、Q两质点的()A.位移方向相同、速度方向相反B.位移方向相同、速度方向相同C.位移方向相反、速度方向相反D.位移方向相反、速度方向相同2021/8/11 星期三32考点一考点二考点三解析:根据f=50Hz和波速

15、v=100m/s,由v=f可得,画出S位移为零且向-y方向运动时的波形图如图所示(图中实线),再画出S位移为负且向-y方向运动的波形图(如图中虚线),易知选项D正确.答案:D2021/8/11 星期三33考点一考点二考点三3.(多选)(2015湖北模拟)一列简谐横波沿x轴的正向传播,振幅为2cm,周期为T.已知在t=0时刻波上相距50cm的两质点a、b的位移都是cm,但运动方向相反,其中质点a沿y轴负向运动,如图所示,下列说法正确的是()A.该列简谐横波波长可能为37.5cmB.该列简谐横波波长可能为12cmC.质点a、质点b的速度在某一时刻可以相同D.当质点b的位移为+2cm时,质点a的位移

16、为负E.在时刻质点b速度最大2021/8/11 星期三34考点一考点二考点三2021/8/11 星期三35考点一考点二考点三1.单摆的振动规律:当摆角很小时,近似为简谐运动.2.周期公式:,该公式提供了一种测定重力加速度g的方法.2021/8/11 星期三36考点一考点二考点三某同学利用单摆测定当地重力加速度,发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方,他仍将从悬点到球心的距离当作摆长L,通过改变摆线的长度,测得6组L和对应的周期T,画出L-T2图线,然后在图线上选取A、B两个点,坐标如图所示.他采用恰当的数据处理方法,则计算重力加速度的表达式应为g=.请你判断该同学得到的实验结果与摆球重心就在球心

17、处的情况相比,将(选填“偏大”“偏小”或“相同”).思路点拨:(1)摆长是悬点到球重心的距离.(2)表示出A、B两点对应的摆长,然后应用单摆周期公式列方程求解重力加速度.(3)对于偏差问题,根据推导出的重力加速度的表达式分析判断.2021/8/11 星期三37考点一考点二考点三2021/8/11 星期三38考点一考点二考点三2021/8/11 星期三39考点一考点二考点三对点训练31.(2015北京理综,21(2)用单摆测定重力加速度的实验装置如图甲所示.(1)组装单摆时,应在下列器材中选用(选填选项前的字母).A.长度为1m左右的细线B.长度为30cm左右的细线C.直径为1.8cm的塑料球D

18、.直径为1.8cm的铁球(2)测出悬点O到小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t,则重力加速度g=(用L、n、t表示).2021/8/11 星期三40考点一考点二考点三(3)下表是某同学记录的3组实验数据,并做了部分计算处理.请计算出第3组实验中的T=s,g=m/s2.2021/8/11 星期三41考点一考点二考点三(4)用多组实验数据做出T2-L图象,也可以求出重力加速度g.已知三位同学做出的T2-L图线的示意图如图乙中的a、b、c所示,其中a和b平行,b和c都过原点,图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值.则相对于图线b,下列分析正确的是(选填选项前的字母).A.出现图

19、线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长LB.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值2021/8/11 星期三42考点一考点二考点三(5)某同学在家里测重力加速度.他找到细线和铁锁,制成一个单摆,如图丙所示,由于家里只有一根量程为30cm的刻度尺,于是他在细线上的A点做了一个标记,使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程.保持该标记以下的细线长度不变,通过改变O、A间细线长度以改变摆长.实验中,当O、A间细线的长度分别为l1、l2时,测得相应单摆的周期为T1、T2,由此可得重力加速度g=(用l1、l2、T1、T2表示).2021/8/

20、11 星期三43考点一考点二考点三2021/8/11 星期三44考点一考点二考点三2021/8/11 星期三45考点一考点二考点三2.(2015天津理综,9(2)某同学利用单摆测量重力加速度.(1)为了使测量误差尽量小,下列说法正确的是.A.组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球B.组装单摆须选用轻且不易伸长的细线C.实验时须使摆球在同一竖直面内摆动D.摆长一定的情况下,摆的振幅尽量大2021/8/11 星期三46考点一考点二考点三(2)如图所示,在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约1m的单摆.实验时,由于仅有量程为20cm、精度为1mm的钢板刻度尺,于是他先使摆球自然下垂,在竖直立柱上与摆球最下

21、端处于同一水平面的位置做一标记点,测出单摆的周期T1;然后保持悬点位置不变,设法将摆长缩短一些,再次使摆球自然下垂,用同样方法在竖直立柱上做另一标记点,并测出单摆的周期T2;最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离L.用上述测量结果,写出重力加速度的表达式g=.2021/8/11 星期三47考点一考点二考点三解析:(1)组装单摆须选用密度大和质量适当大一些的小球,以保证空气阻力、细线质量可以忽略不计.A说法中密度较小,不符合要求,故A错误;选用轻且不易伸长的细线能够保证细线质量和长度的伸缩可以忽略不计,故B正确;用单摆测重力加速度必须保证摆球在同一竖直平面内摆动,故C正确;单摆周期公式只在小角度摆动的情况下成立,故单摆摆长一定时,振幅应尽量小一些,D错误.2021/8/11 星期三48