高三物理二輪復(fù)習(xí) 第2部分 考前回扣 倒計(jì)時(shí)第1天 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 光 電磁波（ 選修3-4）教師用書(shū)

《高三物理二輪復(fù)習(xí) 第2部分 考前回扣 倒計(jì)時(shí)第1天 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 光 電磁波（ 選修3-4）教師用書(shū)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高三物理二輪復(fù)習(xí) 第2部分 考前回扣 倒計(jì)時(shí)第1天 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 光 電磁波（ 選修3-4）教師用書(shū)（11頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

倒計(jì)時(shí)第1天　選修3－4　機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波　光　電磁波 A．主干回顧 B．精要檢索 一、機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 1．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的公式和圖象 (1)描述振動(dòng)的物理量 ①振幅：振動(dòng)物體離開(kāi)平衡位置的最大距離，用A表示． ②周期：做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體完成一次全振動(dòng)所需要的時(shí)間，用T表示． ③頻率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)，用f表示． ④周期和頻率都是描述振動(dòng)快慢的物理量，其關(guān)系為T(mén)＝. (2)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)：物體所受的力跟偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總指向平衡位置的振動(dòng)．動(dòng)力學(xué)特征：F＝－kx.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為x＝Asin. (3)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象是正弦或余弦函數(shù)曲線． 圖象的應(yīng)用：①可直接讀取振幅、周期、各時(shí)刻的位移．②判定各時(shí)刻回復(fù)力、加速度及速度的方向．③判定某段時(shí)間內(nèi)位移、回復(fù)力、加速度、速度、動(dòng)能、勢(shì)能的變化情況． 2．單擺、單擺的周期公式 在偏角很小(θ≤5)的情況下，單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)． (1)單擺的周期公式T＝2π.公式中l(wèi)為單擺的等效擺長(zhǎng)，是指懸點(diǎn)到擺球球心的距離． (2)由周期公式可知，單擺的振動(dòng)周期與擺球質(zhì)量m和振幅A無(wú)關(guān)，只與擺長(zhǎng)l和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣扔嘘P(guān)． (3)單擺的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的分力． 3．受迫振動(dòng)和共振 (1)物體在外界驅(qū)動(dòng)力(能夠使物體發(fā)生振動(dòng)的周期性外力)作用下的振動(dòng)叫做受迫振動(dòng)． (2)物體做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，跟物體的固有頻率無(wú)關(guān)． (3)驅(qū)動(dòng)力的頻率接近物體的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大的現(xiàn)象叫做共振． 4．機(jī)械波 (1)機(jī)械波的分類(lèi)：橫波和縱波 橫波是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直，縱波是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上． (2)機(jī)械波的特點(diǎn) ①對(duì)理想的簡(jiǎn)諧波，各質(zhì)點(diǎn)振幅相同． ②各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期都與波源的振動(dòng)周期相同． ③離波源越遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)，振動(dòng)越滯后． ④各質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近振動(dòng)，并不沿波的傳播方向遷移． ⑤機(jī)械波向前傳播的是運(yùn)動(dòng)形式，也是傳播能量和傳遞信息的方式． 5．波速、波長(zhǎng)和頻率(周期)的關(guān)系 波速與波長(zhǎng)、周期(頻率)的關(guān)系：v＝＝λf. (1)周期和頻率只與波源有關(guān)，波在傳播過(guò)程中周期和頻率不變． (2)波速只與介質(zhì)有關(guān)，在同一種均勻介質(zhì)中，波速是一個(gè)定值，與波源無(wú)關(guān)． (3)波長(zhǎng)既與波源有關(guān)又與介質(zhì)有關(guān)． 6．波的干涉和衍射現(xiàn)象 (1)產(chǎn)生干涉的條件：兩列波的頻率相等． 現(xiàn)象：兩列波相遇時(shí)，某些區(qū)域總是振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域總是振動(dòng)減弱，且振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和振動(dòng)減弱區(qū)相互間隔． (2)產(chǎn)生明顯衍射的條件：孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不大，或者比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象． 7．多普勒效應(yīng)：波源的頻率是不改變的，只是由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，觀察者感到頻率發(fā)生了變化．靠近(或遠(yuǎn)離)波源，頻率增大(或減小)． 二、電磁波 1．變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，電磁波及其傳播 (1)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)． (2)電磁波：變化的磁場(chǎng)和變化的電場(chǎng)交替產(chǎn)生，形成電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)地向外傳播形成電磁波． 電磁波是橫波，電磁波在真空中的速度為c＝3108 m/s. 2．電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射和接收 (1)電磁波的產(chǎn)生：振蕩電路的特點(diǎn)——采用開(kāi)放電路、頻率足夠高． (2)發(fā)射電磁信號(hào)需經(jīng)過(guò)調(diào)制過(guò)程，調(diào)制分調(diào)幅、調(diào)頻兩種． (3)調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程． 解調(diào)：使聲音或圖像信號(hào)從高頻電流中還原出來(lái)的過(guò)程． 3．電磁波譜 電磁波按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短的排列順序?yàn)椋簾o(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、γ射線． 三、光 1．光的折射定律 (1)折射定律：折射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分居在法線兩側(cè)，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比． (2)在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的． 2．折射率 折射率：n＝＝，其中θ1為光在真空(空氣)中的入射角，θ2為光在介質(zhì)中的折射角，c為光在真空中的傳播速度，v為光在介質(zhì)中的傳播速度. 3．全反射、光導(dǎo)纖維 (1)全反射條件：①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)． ②入射角大于等于臨界角． (2)現(xiàn)象：折射光完全消失，只剩下反射光． (3)臨界角：sin C＝，C為折射角等于90時(shí)的入射角． (4)應(yīng)用——光導(dǎo)纖維 它由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套的折射率大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射． 4．光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象 (1)干涉現(xiàn)象：兩列相干光波相疊加，某些區(qū)域的光被加強(qiáng)，某些區(qū)域的光被減弱，且加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)互相間隔的現(xiàn)象叫光的干涉現(xiàn)象． 干涉條件：兩光源發(fā)出的光頻率相同，相位差恒定． 雙縫干涉：①條紋間距：Δx＝λ ②亮、暗條紋產(chǎn)生的條件：某點(diǎn)到雙縫的距離之差 Δx＝ (2)薄膜干涉 ①形成：由薄膜前后表面反射的光疊加而成．(薄膜一般指肥皂膜或空氣膜等) ②條紋：彼此平行的明暗相間的條紋．若白光入射，得到平行的彩色條紋． ③應(yīng)用：增透膜(其厚度應(yīng)為光在薄膜中波長(zhǎng)的四分之一)用于檢查工件表面的平整度． (3)光的衍射 光在傳播過(guò)程中遇到障礙物時(shí)，偏離原來(lái)的直線傳播路徑，繞到障礙物后面繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫光的衍射． (4)光的偏振 在與光波傳播方向垂直的平面內(nèi)，光振動(dòng)沿各個(gè)方向均勻分布的光叫自然光，光振動(dòng)只沿著某個(gè)特定方向的光叫偏振光． C．考前熱身 1．有關(guān)光的應(yīng)用，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加一個(gè)偏振片以增加透射光的強(qiáng)度 B．光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象 C．用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是光的折射形成的色散現(xiàn)象 D．在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖象是利用光的全反射原理 E．用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的衍射現(xiàn)象 (2)一列橫波在x軸上傳播，在t1＝0時(shí)刻波形如圖1中實(shí)線所示，t2＝0.05 s時(shí)刻波形如圖中虛線所示．若周期大于(t2－t1)，則最小波速和最大波速分別是多少？方向如何？ 圖1 【解析】　(1)拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，由于玻璃反射光的干擾，景物的像往往比較模糊，而在鏡頭前加一個(gè)偏振片(偏振片的透振方向與反射光的振動(dòng)方向垂直)可以減弱反射光，使景像更清晰，但是偏振片不能增加透射光的強(qiáng)度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，選項(xiàng)B正確；用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是光的色散現(xiàn)象，利用了光的折射原理，選項(xiàng)C正確；在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖象是利用光的全反射現(xiàn)象，選項(xiàng)D正確；用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的薄膜干涉現(xiàn)象，選項(xiàng)E錯(cuò)誤． (2)當(dāng)波沿x軸正方向傳播時(shí)，可能的周期為 Δt＝nT＋，且n＝0或1 當(dāng)波沿x軸負(fù)方向傳播時(shí)，可能的周期為 Δt＝nT＋，且n＝0或1 由波速公式v＝可知，當(dāng)速度v最小時(shí)，周期T最大．分析上面兩類(lèi)情況可知當(dāng)周期最大時(shí)，波沿x軸正方向傳播，且在Δt＝nT＋中取n＝0，即Δt＝，則T大＝0.2 s 最小速度v?。?0 m/s，方向沿x軸正方向． 當(dāng)v最大時(shí)，周期T最小，由上面分析可知周期最小時(shí)，波沿x軸負(fù)方向傳播，且在Δt＝nT＋中取n＝1，即Δt＝T＋ 則T小＝ s，最大速度v大＝＝280 m/s，方向?yàn)檠豿軸負(fù)方向． 【答案】　(1)BCD (2)40 m/s，沿x軸正方向　280 m/s，沿x軸負(fù)方向 2．(1)相對(duì)論認(rèn)為時(shí)間和空間與物質(zhì)的速度有關(guān)．在高速前進(jìn)的列車(chē)的中點(diǎn)處，某乘客突然點(diǎn)亮光源，使其發(fā)出一道閃光，該乘客認(rèn)為閃光向前、向后傳播的速度相等，都為c.站在鐵軌旁邊地面上的觀察者認(rèn)為_(kāi)_______． 圖2 A．閃光向前傳播的速度大于向后傳播的速度 B．閃光向前傳播的速度等于向后傳播的速度 C．閃光先到達(dá)列車(chē)前壁 D．閃光先到達(dá)列車(chē)后壁 E．閃光到達(dá)列車(chē)前壁傳播的距離大于到達(dá)列車(chē)后壁傳播的距離 (2)如圖3所示是用某種透明材料制成的一塊柱體棱鏡的截面圖，ABOD為矩形，DOF是圓心角為90的扇形，圓心為O.若有一束光線從AB面入射，入射角i＝45，經(jīng)棱鏡折射后射在BF面上的O點(diǎn)并恰好不從BF面射出． 圖3 ①請(qǐng)畫(huà)出光路圖． ②求該棱鏡的折射率n和光線在棱鏡中傳播的速度大小v.(光在真空中的傳播速度c＝3.0108 m/s) 【解析】　(2)①作出光路圖如圖所示． ②設(shè)光線在AB面上的折射角為r，折射光線與OD的夾角為C，則n＝ 由題意知，光線在BF面上恰好發(fā)生全反射，則sin C＝ 由幾何知識(shí)可知，r＋C＝90 聯(lián)立解得n＝1.22 又n＝ 光線在棱鏡中傳播的速率為 v＝＝2.46108 m/s. 【答案】　(1)BDE (2)①見(jiàn)解析?、?.22　2.46108 m/s 3．(1)某波源S發(fā)出一列簡(jiǎn)諧橫波，波源S的振動(dòng)圖象如圖4所示．在波的傳播方向上有A、B兩點(diǎn)，它們到S的距離分別為45 m和55 m，A、B兩點(diǎn)間的距離小于一個(gè)波長(zhǎng)．測(cè)得A、B兩點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)的時(shí)間間隔為1.0 s．則該列簡(jiǎn)諧橫波的波長(zhǎng)λ＝________m；當(dāng)B點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移為＋6 cm時(shí)，A點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移是________cm. 圖4 (2)半徑為R的固定半圓形玻璃磚的橫截面如圖5所示，O點(diǎn)為圓心，OO′為直徑MN的垂線．足夠大的光屏PQ緊靠在玻璃磚的右側(cè)且與MN垂直．一束復(fù)色光沿半徑方向與OO′成θ＝30角射向O點(diǎn)，已知復(fù)色光包含有折射率從n1＝到n2＝的光束，因而光屏上出現(xiàn)了彩色光帶． 圖5 ①求彩色光帶的寬度； ②當(dāng)復(fù)色光入射角逐漸增大時(shí)，光屏上的彩色光帶將消失，求θ角至少為多大. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37162104】 【解析】　(1)由振動(dòng)圖象可知該波的周期T＝2.0 s，A、B兩點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)的時(shí)間間隔為Δt＝1.0 s＝T，所以A、B間的距離為半個(gè)波長(zhǎng)，所以λ＝2(55－45)m＝20 m；A、B兩點(diǎn)間距離是半個(gè)波長(zhǎng)，振動(dòng)情況總是相反，所以當(dāng)B點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移為＋6 cm時(shí)，A點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移是－6 cm. (2)①由折射定律有n1＝，n2＝ 代入數(shù)據(jù)解得：β1＝45，β2＝60 故彩色光帶的寬度為(Rtan 45－Rtan 30)＝R. ②此時(shí)折射率為n1的單色光恰好發(fā)生全反射，故 sin C＝＝ 即最小的入射角θ＝∠C＝45. 【答案】　(1)20 m　－6 cm　(2)R　45 4．(1)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，t＝0時(shí)刻的波形如圖6所示，介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)P、Q分別位于x＝2 m、x＝4 m處．從t＝0時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)t＝15 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q剛好第4次到達(dá)波峰．以下說(shuō)法正確的是________． 圖6 A．這列簡(jiǎn)諧橫波的波速為1 m/s B．當(dāng)t＝15 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)歷過(guò)3次波峰 C．質(zhì)點(diǎn)P做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y＝0.2sin 0.5πt(m) D．從t＝0開(kāi)始計(jì)時(shí)，到t＝14 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的路程為3 m E．當(dāng)t＝2.5 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)方向向上 (2)如圖7所示，為半圓柱體玻璃的橫截面，OD為直徑，一束由單色光Ⅰ和單色光Ⅱ組成的復(fù)色光沿AO方向由真空從OD面斜射入玻璃，B、C點(diǎn)為兩單色光的射出點(diǎn)(設(shè)光線在B、C處未發(fā)生全反射)．已知單色光Ⅰ由O到B的傳播時(shí)間為t，光在真空中傳播速度大小為c，玻璃對(duì)單色光Ⅰ和單色光Ⅱ的折射率分別為nB、nC.求單色光Ⅱ在玻璃中傳播路徑OC的距離． 圖7 【解析】　(1)從t＝0時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)t＝15 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q剛好第4次到達(dá)波峰，T＋3T＝15 s，可知該列波周期為4 s，這列簡(jiǎn)諧橫波的波速為v＝＝1 m/s，A正確；當(dāng)t＝15 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)歷過(guò)4次波峰，故B錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)P做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y＝0.2sin 0.5πt(m)，故C正確；從t＝0 s開(kāi)始計(jì)時(shí)，到t＝14 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的路程為2.8 m，故D錯(cuò)誤；當(dāng)t＝2.5 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)方向向上，E正確． (2)如圖， 作界面OD的法線MN，設(shè)圓柱體的直徑為d，入射角為θ，折射角分別為θB、θC，連接DB、DC.由折射定律得nB＝ nC＝ nB＝ nC＝ 故＝ 由t＝ 則tC＝ 即tC＝t 故OC＝vCtC＝t. 【答案】　(1)ACE　(2)t 5．(1)一列簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波形如圖8所示．此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P的速度為v，經(jīng)過(guò)0.2 s它的速度第一次與v相同，再經(jīng)過(guò)1.0 s它的速度第二次與v相同．下列說(shuō)法中正確的是________． 圖8 A．波沿x軸正方向傳播，波速為5 m/s B．波沿x軸負(fù)方向傳播，波速為5 m/s C．質(zhì)點(diǎn)M與質(zhì)點(diǎn)Q的位移大小總是相等、方向總是相反 D．若某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)M到達(dá)波谷處，則質(zhì)點(diǎn)P一定到達(dá)波峰處 E．從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)2.2 s，質(zhì)點(diǎn)P的位移為－20 cm (2)如圖9所示，一束截面為圓形(半徑R)的平行紫光垂直射向一透明半球體的底面，經(jīng)折射后在屏幕M上形成一個(gè)圓形亮區(qū)．已知透明半球體的半徑為R＝4 m，屏幕M至球心的距離為d＝7 m，透明半球體對(duì)紫光的折射率為n＝.不考慮光的干涉和衍射． 圖9 (ⅰ)求屏幕M上圓形亮區(qū)的面積． (ⅱ)若將屏幕M水平向下移動(dòng)到一個(gè)合適的位置，將在屏幕M上只看到一個(gè)亮點(diǎn)，求向下移動(dòng)的距離． 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37162105】 【解析】　(1)根據(jù)質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)情況可知，題圖所示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P向上振動(dòng)，故波沿x軸正方向傳播，周期T＝1.2 s．波速為v＝＝5 m/s，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)M與質(zhì)點(diǎn)Q在平衡位置的距離不是半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，故位移方向不總是相反的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)M和質(zhì)點(diǎn)P在平衡位置的距離為半個(gè)波長(zhǎng)，故位移方向是相反的，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)M在波谷處，質(zhì)點(diǎn)P正好位于波峰處，選項(xiàng)D正確；由波傳播過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期性和對(duì)稱(chēng)性可知，從題圖所示時(shí)刻再經(jīng)過(guò)2.2 s，質(zhì)點(diǎn)P恰好位于波谷處，故選項(xiàng)E正確． (2)(ⅰ)如圖所示，紫光剛要發(fā)生全反射時(shí)的臨界光線射在屏幕M上的點(diǎn)到中心光線形成的亮點(diǎn)E的距離r就是所求圓形亮區(qū)的半徑．設(shè)紫光臨界角為C，sin C＝＝所以cos C＝，tan C＝ 由幾何關(guān)系可得OB＝＝5 m r＝＝ m 圓形亮區(qū)的面積S＝πr2＝π m2. (ⅱ)當(dāng)屏幕移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，屏幕M上只有一個(gè)亮點(diǎn)，則屏幕M下移的距離d′＝d－OB＝2 m. 【答案】　(1)ADE　(2)(ⅰ)πm2　(ⅱ)2 m