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- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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