高考物理二轮复习综合讲与练 专题五 振动和波 光含高考题中学教育高考_中学教育-高考.pdf
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1、学习好资料 欢迎下载 专题五振动和波光 考情分析 备考策略 1.本专题主要包括振动、波、光学三部分,在四川卷中以选择题的形式呈现,难度中等偏下。2高考对本专题考查的重点主要有以下几个方面:简谐运动的规律及振动图像;波动图像;波长、波速和频率及其相互关系;光的折射及全反射等。加强对基本概念和基本规律的理解,抓住波的产生和传播以及振动和波动图像、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。考向一振动图像与波动图像的综合应用(选择题)1.波速、波长、周期、频率的关系 vTf。2机械波传播的特点(1)传播速度由介质决定。(2)波上各质点都以它的平衡位置为中心做简谐运动,只是沿传播方向振
2、动依次落后。(3)波传播的只是振动形式和能量,质点并不随波迁移。(4)波的传播方向和波上各质点的振动方向可以相互判断,常用的方法有“上下坡法”,其方法是:沿波的传播速度的方向看,“上坡”的点向下振动,“下坡”的点向上振动,简称“上坡下,下坡上”。(5)每一个质点的起振方向都跟波源的起振方向相同。3振动图像和波动图像的对比分析 例1(2014 全国新课标)图(a)为一列简谐横波在 t2s 时的波形图,图(b)为媒质中平学习好资料 欢迎下载 衡位置在 x1.5m 处的质点的振动图像,P 是平衡位置为 x2m 的质点。下列说法正确的是()A波速为 0.5m/s B波的传播方向向右 C02s 时间内,
3、P 运动的路程为 8cm D02s 时间内,P 向 y 轴正方向运动 E当 t7s 时,P 恰好回到平衡位置 解析 根据图像可知:该波的波长 2 m,周期 T4s,故波速 vT0.5m/s,A 正确;从图(b)中可知:x1.5m 处的质点在 t2s 时,其在平衡位置沿 y 轴负向运动,在图(a)中,沿波的传播方向,“下坡向上,上坡向下”,故该波的传播方向向左,B 错误;02s,P运动的路程 stT 4A8cm,C 正确;02s,P 从正向最大位移处运动到负向最大位移处,即沿 y 轴负向运动,D 错误;当 t7s 时,P 点从图示(t2s)经历了 5s,即54T,到达平衡位置,E 正确。答案 A
4、CE 感悟升华 巧解波动图像与振动图像综合问题的基本方法 求解波动图像与振动图像综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法:(1)分清振动图像与波动图像,此问题最简单,只要看清横坐标即可,横坐标为 x 则为波动图像,横坐标为 t 则为振动图像。(2)看清横、纵坐标的单位,尤其要注意单位前的数量级。(3)找准波动图像对应的时刻。(4)找准振动图像对应的质点。1(2014 北京高考)一简谐机械横波沿 x 轴正方向传播,波长为 ,周期为 T。t0 时刻的波形如图甲所示,a、b 是波上的两个质点。图乙是波上某一质点的振动图像。下列说法正确的是()At0 时质点 a 的速度比质点 b 的大 Bt0 时质
5、点 a 的加速度比质点 b 的小 C图乙可以表示质点 a 的振动 D图乙可以表示质点 b 的振动 解析:选 D 根据题图甲所示的波动图像,由于波沿 x 轴正方向传播,t0 时刻质点 a速度为零,质点 b 速度最大,即 t0 时刻质点 a 的速度比质点 b 的速度小,A 错误;由于 t0 时刻质点 a 位移最大,所受回复力最大,加速度最大,质点 b 处于平衡位置,位移为零,回复力为零,加速度为零,所以 t0 时刻质点 a 的加速度比质点 b 的大,B 错误;根据题图甲所示的波动图像,由于波沿 x 轴正方向传播,t0 时刻,质点 a 从正的最大位移处向下运动,质点 b 从平衡位置向下运动,所以题图
6、乙可以表示质点 b 的振动,C 错误,D 正确。现难度中等偏下高考对本专题考查的重点主要有以下几个方面简谐运动的规律及振动图像波动图像波长波速和频率及其相互关系光的折射及全反射等备考策略加强对基本概念和基本规律的理解抓住波的产生和传播以及振动和波动图速波长周期频率的关系机械波传播的特点传播速度由质决定波上各质点都以它的平衡位置为中心做简谐运动只是沿传播方向振动依次落后波传播的只是振动形式和能量质点并不随波迁移波的传播方向和波上各质点的振动方向可以相下坡上每一个质点的起振方向都跟波源的起振方向相同振动图像和波动图像的对比分析例全国新课标图为一列简谐横波在时的波形图图为媒质中平学习好资料欢迎下载衡
7、位置在处的质点的振动图像是平衡位置为的质点下列说法正确学习好资料 欢迎下载 2(2014 四川高考)如图所示,甲为 t1s 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,距该质点 x0.5m 处质点的振动图像可能是()解析:选 A 根据振动与波动的关系解决问题。(法一)若波沿x 方向传播,则 t0 时的波形图如图甲虚线所示,则质点 P 的振动图像为题中乙图所示。距 P 点 0.5m 的质点的位移 y0,且向下运动,或 y0,且向上运动;若波沿x 方向传播,则 t0 时的波形图如图甲虚线所示,则质点 Q 的振动图像为题中乙图所示。距 Q 点 0.5m 的质点的位移 y0,且向上运动,
8、或 y0,且向下运动。所以选项 A正确。甲 (法二)根据波形图像可得波长 2 m,根据振动图像可得周期 T2s。两质点之间的距离 x0.5m14。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延迟14T,如图乙所示,或者提前14T,如图丙所示。符合条件的只有选项 A。3(2013 四川高考)图甲是一列简谐横波在 t1.25s 时的波形图,已知 c 位置的质点比a 位置的晚 0.5s 起振,则图乙所示振动图像对应的质点可能位于()甲乙 AaxbBbxc CcxdDdxe 解析:选 D 根据所给波形图和 c 位置的质点比 a 位置的质点晚 0.5s 起振,则该列简谐现难度中等偏下高考对本专题
9、考查的重点主要有以下几个方面简谐运动的规律及振动图像波动图像波长波速和频率及其相互关系光的折射及全反射等备考策略加强对基本概念和基本规律的理解抓住波的产生和传播以及振动和波动图速波长周期频率的关系机械波传播的特点传播速度由质决定波上各质点都以它的平衡位置为中心做简谐运动只是沿传播方向振动依次落后波传播的只是振动形式和能量质点并不随波迁移波的传播方向和波上各质点的振动方向可以相下坡上每一个质点的起振方向都跟波源的起振方向相同振动图像和波动图像的对比分析例全国新课标图为一列简谐横波在时的波形图图为媒质中平学习好资料欢迎下载衡位置在处的质点的振动图像是平衡位置为的质点下列说法正确学习好资料 欢迎下载
10、 横波的周期是 T1s,又根据周期和所给波形图能找到 t0 时的波形图(余弦图像),又根据所给振动图像可知,t0 时所找质点应该位于平衡位置上方且向上振动,又结合 t0 时的波形图可知,所找质点可能位于 dx 光线在玻璃砖内会发生三次全反射,最后由 G 点射出,如图乙所示。乙 由反射定律和几何关系得 xOGxOC32R 射到 G 点的光有一部分被反射,沿原路返回到达 C 点射出。答案:(1)2R(2)见解析 考向三光的波动性电磁波和相对论(选择题)1光的波动性(1)必须明确光的干涉现象和光的衍射现象证明了光的波动性,光的偏振现象说明光为横波。现难度中等偏下高考对本专题考查的重点主要有以下几个方
11、面简谐运动的规律及振动图像波动图像波长波速和频率及其相互关系光的折射及全反射等备考策略加强对基本概念和基本规律的理解抓住波的产生和传播以及振动和波动图速波长周期频率的关系机械波传播的特点传播速度由质决定波上各质点都以它的平衡位置为中心做简谐运动只是沿传播方向振动依次落后波传播的只是振动形式和能量质点并不随波迁移波的传播方向和波上各质点的振动方向可以相下坡上每一个质点的起振方向都跟波源的起振方向相同振动图像和波动图像的对比分析例全国新课标图为一列简谐横波在时的波形图图为媒质中平学习好资料欢迎下载衡位置在处的质点的振动图像是平衡位置为的质点下列说法正确学习好资料 欢迎下载(2)必须掌握光的干涉和光
12、的衍射产生的条件:发生干涉的条件是两光源频率相等,相位差恒定;发生明显衍射的条件是障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多或比光的波长小。2对麦克斯韦电磁场理论的进一步理解 3.狭义相对论的两个基本假设(1)狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的。(2)光速不变原理:真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。4时间和空间的相对性“同时”的相对性:同时是相对的,与参考系的运动有关。例3(2014 江苏高考)某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到图甲所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如图乙所示。他改变的实验条件可能是()A减小光源到单缝的距离 B减小双缝之间的
13、距离 C减小双缝到光屏之间的距离 D换用频率更高的单色光源 思路探究 由双缝干涉条纹间距公式 xld 分析判断。解析 根据 xld 知,要使条纹间距变大,可减小双缝之间的距离d,增大光的波长(即降低光的频率)或增大双缝到屏的距离 l,B 正确,A、C、D 错误。答案 B 感悟升华 分析光的干涉现象“三注意”(1)干涉条件:两列相干波源频率相同、相位差恒定、振动方向在同一直线上。(2)明暗条纹的形成条件:rk (k0,1,2,3,),明条纹。现难度中等偏下高考对本专题考查的重点主要有以下几个方面简谐运动的规律及振动图像波动图像波长波速和频率及其相互关系光的折射及全反射等备考策略加强对基本概念和基
14、本规律的理解抓住波的产生和传播以及振动和波动图速波长周期频率的关系机械波传播的特点传播速度由质决定波上各质点都以它的平衡位置为中心做简谐运动只是沿传播方向振动依次落后波传播的只是振动形式和能量质点并不随波迁移波的传播方向和波上各质点的振动方向可以相下坡上每一个质点的起振方向都跟波源的起振方向相同振动图像和波动图像的对比分析例全国新课标图为一列简谐横波在时的波形图图为媒质中平学习好资料欢迎下载衡位置在处的质点的振动图像是平衡位置为的质点下列说法正确学习好资料 欢迎下载 rk12 (k0,1,2,3,),暗条纹。(3)条纹间距:xld。用双缝干涉实验测光的波长原理:dl x。8目前雷达发射的电磁波
15、频率多在 200MHz 至 1000MHz 的范围内。下列关于雷达和电磁波的说法正确的是()A真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在 0.3m 至 1.5m 之间 B电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的 C测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离 D波长越短的电磁波,反射性能越强 解析:选 ACD 由公式 vf 可得,minvfmax31081000106m0.3m,maxvfmin3108200106m1.5m,A 正确;电磁波是由周期性变化的电场或磁场产生的,B 错误;由雷达的工作原理可知 C 正确;波长越短的电磁波,传播的直线性越好,反射性能越强,D 正确。9(20
16、14 攀枝花模拟)下列现象中,属于光的衍射现象的是()A雨后天空出现彩虹 B通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹 C一束白光通过三棱镜形成彩色光带 D日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹 解析:选 B 雨后天空出现彩虹是太阳光经过空气中悬浮的水珠时发生折射和全反射而形成的,不是衍射,A 错误;通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹属于单缝衍射,B 正确;一束白光通过三棱镜形成彩色光带是因为组成白光的各单色光折射率不同而发生的色散,不是衍射,C 错误;日光照在肥皂泡上在肥皂泡的前后表面两次发射的光叠加而产生干涉,彩色条纹属于干涉图样,D 错误。1(2014 成都质检)下列说法中正确的是()A做简谐运动的
17、质点,其振动能量与振幅无关 B泊松亮斑是光的干涉现象,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各种电磁波在真空中的传播速度与光速一样,为 3105m/s 解析:选 C 做简谐运动的质点,其振动能量与振幅有关,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,B 错误;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,C 正确;各种电磁波在真空中的传播速度与光速一样,为 3108m/s,D 错误。2图(a)为一列简谐横波在 t0.10s 时刻的波形图,P 是平衡位置在 x
18、1.0m 处的质点,Q 是平衡位置在 x4.0m 处的质点;图(b)为质点 Q 的振动图像。下列说法正确的是()A在 t0.10s 时,质点 Q 向 y 轴正方向运动 B在 t0.25s 时,质点 P 的加速度方向与 y 轴正方向相同 C从 t0.10s 到 t0.25s,该波沿 x 轴正方向传播了 6m 现难度中等偏下高考对本专题考查的重点主要有以下几个方面简谐运动的规律及振动图像波动图像波长波速和频率及其相互关系光的折射及全反射等备考策略加强对基本概念和基本规律的理解抓住波的产生和传播以及振动和波动图速波长周期频率的关系机械波传播的特点传播速度由质决定波上各质点都以它的平衡位置为中心做简谐
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