2019届高考物理二轮复习专题11：机械振动和机械波光Word版含答案.docx

专题 十一 ‎××‎ 机械振动和机械波 光 考向预测 本专题在高考中的出题方向，一是以图象为主，考查简谐运动的特点和波传播的空间关系，题型为选择题、填空题或计算题；二是以常规模型或实际生活材料为背景，考查折射率、全反射等基本规律的应用，题型为选择题或计算题。‎ 高频考点：波动图象的分析及应用；振动图象与波动图象的综合分析；波的多解问题；光的折射及折射率的计算；光的折射与全反射的综合。‎ 知识与技巧的梳理 一 ．机械振动 ‎1.回复力:使物体回到平衡位置的力.它是按力效果的命名的。‎ ‎2.位移x:振动中位移是指振动物体相对于平衡位置的位移。‎ ‎3.振幅A:振动物体离开平衡位置的最大距离。‎ ‎4.周期T:振动物体完成一次全振动所需要的时间。‎ ‎5.频率f:单位时间内完成全振动的次数,单位是赫兹。‎ ‎6.受迫振动:物体在周期性策动力的作用下的振动.物体作受迫振动的频率等于策动力的频率,跟物体的固有频率无关。 ‎ ‎7.共振:当策动力频率等于物体的固有频率时发生共振,共振时振幅最大。‎ ‎8.简谐运动:（1）受力特征:回复力F=-kx ‎（2）运动特征:加速度a=-kx/m,方向与位移方向相反,总指向平衡位置,简谐运动是一种变加速度运动。在平衡位置时,速度最大,加速度为零;在最大位移处,速度为零,加速度最大。‎ ‎（3）规律 ＊在平衡位置达到最大值的量有速度、动能。‎ ‎＊在最大位移处达到最大值的量有回复力、加速度、势能。‎ ‎＊能过同一点有相同的位移、速率、回复力、加速度、动能、势能 可能有不同的运动方向。‎ ‎＊经过半个周期，物体运动到对称点，速度大小相等，方向相反。‎ ‎＊一个周期内能过的路程为4倍振幅，半个周期内2倍振幅，在1/4周期内通过的不一定等于一个振幅。‎ ‎（４）两种实例 ‎*单摆 ‎ 摆角小于５°的范围，T= 　　‎ 回复力为重力的切向分力，平衡位置合力不为零。‎ 应用：计时器；测重力加速度g= ‎ ‎*弹簧振子 二．机械波 ‎１．ｖ＝λf ＝λ/T　（ｖ由介质决定，ｆ由振源决定）‎ ‎2．波动中各质点都在平衡位置附近做周期性振动，是变加速运动。质点并没沿波的传播方向随波迁移，要区分开这两个速度。‎ 波形图上，介质质点的运动方向：“迎着传播方向，上坡上，下坡下”。‎ 由波的图象讨论波的传播距离，时间，周期和波速等时：注意“双向”和“多解”。‎ 波进入另一介质时，频率不变，波长和波速改变，波长与波速成正比。‎ ‎*注意区分波形图和振动图。‎ 波的特性：干涉；衍射 。‎ 三．光的直线传播。‎ ‎1．影的形成，本影和半影；日食和月食的形成（均在地球上看）。‎ ‎2．平面镜的作用：只改变光束的传播方向，不改变光束的性质。‎ ‎3．作平面镜成像光路图的技巧：根据对称性确定像的位置，再补画光线，实虚、箭头。‎ ‎4．确定平面镜成像的观察范围的方法：需借助边界光线作图。‎ ‎5．一切光路是可逆的。‎ 四．光的折射 。‎ ‎1．公式 临界角 ‎2．在光从光密介质射入光疏介质时，作光路图和解决实际问题时，首先要判断是否会发生全反射 ，在确定未发生全反射的情况下，再根据折射定律确定入射角或折射角。‎ 白光 红光 紫光 ‎3．不同频率的色光在同一介质中传播时，该介质对频率较高的色光的折射率大，对频率较低的色光的折射率小。n红λ紫 d ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎限时训练 ‎（45分钟）‎ 经典常规题 ‎1. （全国II卷)如图，ΔABC是一直角三棱镜的横截面，‎∠A=‎‎90‎‎∘‎，‎∠B=‎‎60‎‎∘‎，一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出。EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点。不计多次反射。‎ ‎（i）求出射光相对于D点的入射光的偏角；‎ ‎（ii）为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？‎ 高频易错题 ‎ ‎ ‎1. (2018年普通高等学校招生全国统一考试)警车向路上的车辆发射频率已知的超声波，同时探测反射波的频率。下列说法正确的是_______。(填入正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分：有选错的得0分)‎ A．车辆匀速驶向停在路边的警车，警车探测到的反射波频率增高 B．车辆匀速驶离停在路边的警车，警车探测到的反射波频率降低 C．警车匀速驶向停在路边的汽车，探测到的反射波频率降低 D．警车匀速驶离停在路边的汽车，探测到的反射波频率不变 ‎2．(2018年普通高等学校招生全国统一考试 物理部分 海南卷)如图，由透明介质构成的半球壳的内外表面半径分别为R和‎2‎R。一横截面半径为R的平行光束入射到半球壳内表面，入射方向与半球壳的对称轴平行，所有的入射光线都能从半球壳的外表面射出。已知透明介质的折射率为n=‎2‎。求半球壳外表面上有光线射出区域的圆形边界的半径。不考虑多次反射。‎ 精准预测题 一、多选题 ‎1．如图所示，一条红色光线和一条紫色光线，以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块横截面为 半圆形的玻璃柱体，其透射光线都是由圆心O点沿OC方向射出，则下列说法正确的是___________‎ A．AO光线是紫光，BO光线是红光 B．若AO光线能使某金属发生光电效应，则BO光线也一定能使该金属发生光电效应 C．AO光线比BO光线穿过玻璃柱体所需时间长 D．将AO光线顺时针转动到BO光线与其重合，则O点的透射光线一定会变为两条 E. 在双缝干涉实验中，若仅将入射光由AO光线变为BO光线，则干涉亮条纹间距变大 ‎2．如图所示为沿x轴负方向传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形图，其波速为10m/s。振源在x=5m处。下列说法正确的是( )‎ A．振源的振动频率为2.5Hz B．经过一段时间，质点a将到达b所在的位置 C．从t=0时刻开始，质点b比质点a先回到平衡位置 D．从t=0时刻开始，经0.5s时间x=3m处质点通过的路程为0.5m E. 若观察者从x=2m处沿x轴向负方向运动，则接收到波的频率可能为0.5Hz 二、解答题 ‎3．如图所示是一个透明圆柱的横截面，其半径为R，折射率是‎3‎，AB是一条直径。今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体，若一条入射光线经折射后恰经过B点，则：‎ ‎(i)这条人射光线到AB的距离是多少?‎ ‎(ii)这条入射光线在圆柱体中的运动时间是多少?‎ ‎4．如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线为t1=0时刻的波形图，虚线为t2=0.5s时刻的波形，2T>(t2－t1)>T。‎ ‎(1)若波沿x轴正向传播，从t1=0时刻开始，x=5m处的质点最少要经过多长时间到达平衡位置?‎ ‎(2)若波速为v=42m/s，求t2=0.5s时刻，x=8m处的质点的振动方向。‎ 三、填空题 ‎5．a、b、c三条平行光线垂直于半圆柱体玻璃砖的截面直径从空气射向玻璃砖，如图所示，光线b正好过圆心O，光线a、c从光线b的两侧对称入射，光线a、c从玻璃砖下表面进入空气后与光线b交于P、Q，则下列说法正确的是 A．玻璃对三种光的折射率关系为na>nb>nc B．玻璃对a光的折射率大于对c光的折射率 C．在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比c光窄 D．a、c光分别从空气射入某种介质中，c光发生全反射时临界角较小 E．a光比c光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间长 ‎6．关于波的现象，下列说法正确的有________。‎ A．当波从一种介质进入另一种介质时，频率不会发生变化 B．光波从空气进入水中后，更容易发生衍射 C．波源沿直线匀速靠近一静止接收者，则接收者接收到波信号的频率会比波源频率低 D．不论机械波、电磁波，都满足v＝λf，式中三参量依次为波速、波长、频率 E．电磁波具有偏振现象 参考答案 ‎ ‎限时训练 ‎（45分钟）‎ 经典常规题 ‎1.【解析】(i)光线在BC面上折射，作出多次折射后的光路如图所示：‎ 由折射定律有：sini‎1‎=nsinr‎1‎ ①‎ 式中，n为棱镜的折射率，i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角。光线在AC面上发生全反射，由反射定律有i2=r2 ②‎ 式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角。光线在AB面上发生折射由折射定律有nsini‎3‎=sinr‎3‎ ③‎ 式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角。‎ 由几何关系得i2=r2=60°，r1=i3=30° ④‎ F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为δ=(r1–i1)+(180°–i2–r2)+(r3–i3) ⑤‎ 由①②③④⑤式得δ=60°⑥‎ ‎(ii)光线在AC面上发生全反射，光线在AB面上不发生全反射，有 nsini‎2‎≥nsinC>nsini‎3‎‎ ⑦‎ 式中C是全反射临界角，满足nsinC=1‎ ⑧‎ 由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n的取值范围应为‎2‎‎3‎‎3‎‎≤n(t‎2‎-t‎1‎)>T 因此，n=1‎，解得播传播的周期：‎T=‎4‎‎11‎s 由图可知，t‎2‎‎=0.5s时刻x=5m处的质点刚好在平衡位置，故从t‎1‎‎=0‎时刻x=5m处的质点要达到平衡位置最少要经过的时间为：‎t=‎3‎‎8‎T=‎3‎‎22‎s ‎(2) 若波速为v=42m/s，则波在t2=0.5s时刻传播的距离x=vΔt=21m 由于x=2λ+5‎ 结合图像可知，波沿x轴负方向传播，根据波动与振动的关系可知：在t2=0.5s时刻，x=8m处的质点沿y轴正向运动；‎ 三、填空题 ‎5．【解题思路】由图可知，a光和c光入射角相同，但是c光折射角较大，根据折射率公式可知玻璃对a光的折射率大于对c光的折射率，当时由于玻璃对b光没有发生折射，故无法比较b光的折射率的大小，故选项A错误，B正确；由于a光的折射率大，波长较短，则在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比c光窄，故选项C正确； a、c光分别从某种介质射入空气中时，能发生全反射，根据临界角公式sinC=‎‎1‎n可知a光发生全反射时临界角较小，故选项D错误； E、根据公式v=‎cn，由于a光的折射率大，则a光在玻璃中传播速度较小，故a光比c光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间长，故选项E正确。‎ ‎【答案】BCE ‎6．【解题思路】波的频率是由波源决定的，与介质无关，所以当波从一种介质进入另一种介质时，频率不变，故A正确．光波从空气进入水中后，波速减小，频率不变，由公式v=λf，可知波长变短，波动性减弱，则更不容易发生衍射．故B错误．波源沿直线匀速靠近一静止接收者，两者距离减小，产生多普勒效应，接收者接收到波信号的频率会比波源频率高，故C错误．波速公式v=λf适用于一切波，式中三参量依次为波速、波长、频率，故D正确．电磁波是横波，具有偏振现象，故E正确．故选ADE．‎ ‎【答案】ADE;‎ 维权 声明 ‎ ‎ 江西风向标教育科技有限公司（旗下网站：好教育云平台http://www. jtyhjy.com）郑重发表如下声明：‎