高考物理二輪復(fù)習(xí) 第2部分 考前回扣篇 倒計時第2天 機械振動和機械波 光 電磁波檢測（選修3-4）-人教版高三選修3-4物理試題

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1、倒計時第2天　選修3－4　機械振動和機械波　光　電磁波 A．主干回顧 B．精要檢索 一、機械振動和機械波 1．簡諧運動的公式和圖象 (1)描述振動的物理量 ①振幅：振動物體離開平衡位置的最大距離，用A表示． ②周期：做簡諧運動的物體完成一次全振動所需要的時間，用T表示． ③頻率：單位時間內(nèi)完成全振動的次數(shù)，用f表示． ④周期和頻率都是描述振動快慢的物理量，其關(guān)系為T＝. (2)簡諧運動：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．動力學(xué)特征：F＝－kx.簡諧運動的表達式為x＝Asin. (3)簡諧運動的圖象 簡諧運動的圖象是正弦或余弦函數(shù)

2、曲線． 圖象的應(yīng)用：①可直接讀取振幅、周期、各時刻的位移．②判定各時刻回復(fù)力、加速度及速度的方向．③判定某段時間內(nèi)位移、回復(fù)力、加速度、速度、動能、勢能的變化情況． 2．單擺、單擺的周期公式 在偏角很小(θ≤5°)的情況下，單擺做簡諧運動． (1)單擺的周期公式T＝2π.公式中l(wèi)為單擺的等效擺長，是指懸點到擺球球心的距離． (2)由周期公式可知，單擺的振動周期與擺球質(zhì)量m和振幅A無關(guān)，只與擺長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．受迫振動和共振 (1)物體在外界驅(qū)動力(能夠使物體發(fā)生振動的周期性外力)作用下的振動叫做受迫振動． (2)

3、物體做受迫振動時，振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率，跟物體的固有頻率無關(guān)． (3)驅(qū)動力的頻率接近物體的固有頻率時，受迫振動的振幅最大的現(xiàn)象叫做共振． 4．機械波 (1)機械波的分類：橫波和縱波 橫波是質(zhì)點振動方向與波的傳播方向垂直，縱波是質(zhì)點振動方向與波的傳播方向在同一直線上． (2)機械波的特點 ①對理想的簡諧波，各質(zhì)點振幅相同． ②各質(zhì)點的振動周期都與波源的振動周期相同． ③離波源越遠的質(zhì)點，振動越滯后． ④各質(zhì)點只在各自的平衡位置附近振動，并不沿波的傳播方向遷移． ⑤機械波向前傳播的是運動形式，也是傳播能量和傳遞信息的方式． 5．波速、波長和頻率(周期)的關(guān)系

4、波速與波長、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，波速是一個定值，與波源無關(guān)． (3)波長既與波源有關(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，某些區(qū)域總是振動加強，某些區(qū)域總是振動減弱，且振動加強區(qū)和振動減弱區(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相差不大，或者比波長更小時，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運動，觀察者感到頻率

5、發(fā)生了變化．靠近(或遠離)波源，頻率增大(或減小)． 二、電磁波 1．變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場，電磁波及其傳播 (1)麥克斯韋電磁場理論：變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場． (2)電磁波：變化的磁場和變化的電場交替產(chǎn)生，形成電磁場，電磁場由近及遠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＝3×108 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——采用開放電路、頻率足夠高． (2)發(fā)射電磁信號需經(jīng)過調(diào)制過程，調(diào)制分調(diào)幅、調(diào)頻兩種． (3)調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程． 解調(diào)：使聲音或圖像信號從高頻電流

6、中還原出來的過程． 3．電磁波譜 電磁波按波長由長到短的排列順序為：無線電波、紅外線、可見光、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

7、全消失，只剩下反射光． (3)臨界角：sin C＝，C為折射角等于90°時的入射角． (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，某些區(qū)域的光被減弱，且加強區(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

8、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 光在傳播過程中遇到障礙物時，偏離原來的直線傳播路徑，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)，光振動沿各個方向均勻分布的光叫自然光，光振動只沿著某個特定方向的光叫偏振光． C．考前熱身 1．(2016·揚州模擬)(1)下列說法中正確的是________． A．照相機、攝影機鏡頭表面涂有增透膜，利用了光的干涉原理 B．在光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光由綠光

9、變?yōu)榧t光，則條紋間距變窄 C．太陽光是偏振光 D．相對論認為空間和時間與物體的運動狀態(tài)有關(guān) (2)某同學(xué)用插針法測半圓形玻璃磚的折射率，部分實驗步驟如下： 圖1 A．將玻璃磚放置在固定于水平木板的白紙上，用鉛筆記錄玻璃磚直徑的兩個端點EF； B．先取走玻璃磚，連接EF，作EF的中垂線MN交于EF于O點，取直線OQ，在OQ上豎直地插上大頭針P1、P2； C．再將玻璃磚放回原位置，在圖中EF的下方透過玻璃磚觀察P1、P2； D．為確定出射光線OR，至少還須插1枚大頭針P3，在插入第三個大頭針P3時，要使它________． 如圖1是某次實驗時在白紙上留下的痕跡，根據(jù)該圖可算得

10、玻璃的折射率n＝________.(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (3)如圖2所示是一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t＝0時刻的波形圖，已知波的傳播速度v＝2 m/s. 圖2 ①寫出x＝0.5 m處的質(zhì)點做簡諧運動的表達式； ②求出x＝0.5 m處的質(zhì)點在0～5.5 s內(nèi)通過的路程． 【解析】　(1)照相機、攝影機鏡頭表面涂有增透膜，是利用了光的干涉原理，A正確；在光的雙縫干涉實驗中，由Δx＝λ可知，僅入射光由綠光換為紅光，則條紋間距變寬，B錯誤；太陽光是自然光，C錯誤；相對論認為空間和時間與物體的運動速度有關(guān)，D正確． (2)確定第三個大頭針P3的位置的方法是：使P3擋住P1、

11、P2的像．在OQ和OR上截取相同的長度OG和OH，過G和H作法線MN的垂線，垂足分別為I和J，用mm刻度尺測量出GI和HJ，則玻璃的折射率n＝＝1.7. (3)由波形圖可知，A＝5 cm　λ＝2.0 m. 則波的周期T＝＝1.0 s ①x＝0.5 m處的質(zhì)點t＝0時的位移為A＝5 cm 故x＝0.5 m處質(zhì)點做簡諧運動的表達式 y＝5cost cm＝5cos 2πt cm. ②t＝5.5 s＝5.5T，故x＝0.5 m處質(zhì)點振動的路程為4A×5.5＝22A＝110 cm. 【答案】　(1)AD (2)擋住P1、P2的像　1.7(1.5～1.9都算對) (3)①y＝5cos 2

12、πt cm?、?10 cm 2．(2016·無錫模擬)(1)下列關(guān)于圖3所示的圖象描述和判斷中正確的是________． 圖3 A．圖甲是多普勒效應(yīng)的圖象，B處的觀察者接收到波的頻率大于波源發(fā)出的頻率 B．圖甲是多普勒效應(yīng)的圖象，A處的觀察者接收到波的頻率大于波源發(fā)出的頻率 C．圖乙是受迫振動的振幅隨驅(qū)動力頻率變化的圖象，物體做受迫振動時頻率始終等于固有頻率 D．圖乙是受迫振動的振幅隨驅(qū)動力頻率變化的圖象，當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于固有頻率時振幅最大 (2)如圖4甲所示，A、B兩人乘坐兩艘飛船分別以0.6c和0.8c的速度相向運動，分別向?qū)Ψ桨l(fā)射一列相干光波，設(shè)真空中光速為c，B觀察

13、到A發(fā)出光波的速度為________________，地面上的觀察者看到兩列光波相遇如圖乙所示，實線表示光波的波峰，則MN連線的中點F的振動________(選填“加強”、“減弱”或“不振動”)； 圖4 (3)光導(dǎo)纖維現(xiàn)已在通訊、醫(yī)療技術(shù)中大量使用，如圖5所示，一束光不論以多大的入射角射到光纖的ab面上，經(jīng)光纖傳導(dǎo)后都能從光纖的cd面射出，實現(xiàn)信息的傳遞，求光纖的折射率應(yīng)滿足的條件． 圖5 【解析】　(1)波在同一種均勻介質(zhì)中是勻速傳播的，由圖甲可知，波源在靠近B處，遠離A處，所以B處的觀察者接收到波的頻率大于波源發(fā)出的頻率，A處的觀察者接收到波的頻率小于波源發(fā)出的頻率，故選項

14、A正確，選項B錯誤．根據(jù)共振的條件知選項D正確、C錯誤． (2)根據(jù)相對論光速不變原理可知，B觀察到A發(fā)出光波的速度為c，由于光速不變，因此兩列光的波峰到達F點時通過的距離相等，因此所用時間相等，即兩波峰同時到達F點，則中點F的振動為加強． (3)由題意“光束不論以多大的入射角射到光纖的ab面上，經(jīng)光纖傳導(dǎo)后都能從光纖的cd面射出”可知，光束進入纖維后在ad、bc面上將發(fā)生全反射，作出光路示意圖如下圖所示，由折射定律有：n＝，顯然入射角i越大，折射角γ越大，光束達到ad面上時的入射角α越小，要使能發(fā)生全反射，需滿足：α≥C(其中C為臨界角)，即有sin α≥ 不妨設(shè)光束以最大入射角i＝90°入射至ab面，此時有：n＝ 由圖中幾何關(guān)系有：γ＋α＝90° 解得：n≥. 【答案】　(1)AD　(2)c　加強　(3)n≥