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1、第2讲机械振动与机械波光电磁波与相对论真题再现1.(2019高考江苏卷)(1)一单摆做简谐运动，在偏角增大的过程中，摆球的_.A.位移增大B速度增大C.回复力增大 D机械能增大(2)将两支铅笔并排放在一起，中间留一条狭缝，通过这条狭缝去看与其平行的日光灯，能观察到彩色条纹，这是由于光的_(选填“折射”“干涉”或“衍射”)当缝的宽度_(选填“远大于”或“接近”)光波的波长时，这种现象十分明显.(3)如图所示，某L形透明材料的折射率n2.现沿AB方向切去一角，AB与水平方向的夹角为.为使水平方向的光线射到AB面时不会射入空气，求的最大值.解析：(1)摆球做简谐运动，在平衡位置处位移为零，在摆角增大
2、的过程中，摆球的位移增大，速度减小，选项A正确，B错误；在摆角增大的过程中，摆球受到的回复力增大，选项C正确；单摆做简谐运动，机械能守恒，所以在摆角增大的过程中，摆球机械能保持不变，选项D错误.(2)通过两支并排放在一起的铅笔观察与其平行的日光灯，看到的彩色条纹是单缝衍射条纹，是由光的衍射产生的当缝的宽度接近光的波长时，单缝衍射现象十分明显.(3)全反射sin C且C90得60答案：(1)AC(2)衍射接近(3)见解析2.(2018高考江苏卷)(1)梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波该电磁波_.A.是横波B.不能在真空中传播C.只能沿着梳子摇动的方向传播D.在空气中的传播速度约
3、为3108 m/s(2)两束单色光A、B的波长分别为A、B，且AB，则_(选填“A”或“B”)在水中发生全反射时的临界角较大用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时，可以观察到_(选填“A”或“B”)产生的条纹间距较大.(3)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x0和x0.6 m处的两个质点A、B的振动图象如图所示已知该波的波长大于0.6 m，求其波速和波长.解析：(1)电磁波传播方向与电磁场方向垂直，是横波，A项正确；电磁波传播不需要介质，可以在真空中传播，B项错误；电磁波可以朝任意方向传播，C项错误；电磁波在空气中的传播速度接近光速，D项正确.(2)波长较大的单色光频率较低，而同种介质对频率较低的A光
4、折射率较小；由sin C可知，A光的临界角较大；由x可知，波长较大的A光发生双缝干涉时，相邻条纹间距较大.(3)由图象可知，周期T0.4 s由于波长大于0.6 m，由图象可知，波从A到B的传播时间t0.3 s波速v，代入数据得v2 m/s波长vT，代入数据得0.8 m.答案：(1)AD(2)AA(3)2 m/s0.8 m考情分析命题研究振动和波动部分为高考考查的重点，复习时应注意理解振动过程中回复力、位移、速度、加速度等各物理量的变化规律、振动与波动的关系及两个图象的物理意义，注意图象在空间和时间上的周期性；光的折射定律、折射率的计算、全反射的应用等，题型有选择、填空、计算等，难度中等偏下，光
5、的折射与全反射的综合，以计算题的形式考查的居多.对于光学部分，分析几何光学中的折射、全反射和临界角问题时，应注意与实际应用的联系，作出正确的光路图；对本模块的实验，高考时直接考查的频率不高，但复习时不能忽略，要注意对实验原理、器材、步骤、数据处理方法、误差分析等的理解电磁波及相对该部分考查较少一般以选择题的形式考查振动与波动的综合应用【高分快攻】1必须理清的知识联系2巧解波动图象与振动图象综合问题的基本方法3波的多解问题的分析思路【典题例析】 (2019徐州一模)某简谐横波在介质中沿x轴正方向传播，t0时波源O从平衡位置开始振动，t0.5 s时振动刚好传播到P点，此时该横波的波形图如图所示，下
6、列有关说法中正确的是()A波源起振方向沿y轴负方向B该波的周期为0.4 sC这0.5 s内波源O运动的路程为5 mD03 s内处于x9 m处的M点(图中未画出)所通过的路程为105 cm解析根据题图，由波沿x轴正方向传播可得：P点正向上振动，故波源起振方向沿y轴正方向，故A错误；根据波0.5 s的传播距离为5 m可得：波速v10 m/s；由题图可得：波长4 m，故周期T0.4 s，故B正确；0.5 s内波源O运动的路程为5A25 cm，故C错误；波需要经过时间t10.9 s从波源传播到M点，然后M点处质点从平衡位置开始振动了2.1 sT，则03 s内处于x9 m处的M点(图中未画出)所通过的路
7、程为54AA21A105 cm，故D正确答案BD【题组突破】1一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点a、b、c，则()A此刻a的加速度最小B此刻b的速度最小C若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴正方向运动D若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置解析：选C.由波动图象可知，此时质点a位于波峰处，根据质点振动特点可知，质点a的加速度最大，故A错误，此时质点b位于平衡位置，所以速度为最大，故B错误，若波沿x轴正方向传播，由“上下坡法”可知，质点b向y轴正方向运动，故C正确，若波沿x轴负方向传播，由“上下坡法”可知，a质点沿y轴负方向运动，c质点沿y轴正方向运动，所以质点c比质点a先
8、回到平衡位置，故D错误2一列简谐横波的波形如图所示，实线表示t10时刻的波形图，虚线表示t20.01 s 时刻的波形图(1)若t2t1，求波的传播方向和周期T；(2)若2Tt2t1T，波速可能为多大？解析：(1)若t2t1，则波向右传播，且t2t1，所以T4(t2t1)0.04 s.(2)若2Tt2t1T，则有两种可能：若波向右传播，则v m/s1 000 m/s.若波向左传播，则v m/s1 400 m/s.答案：(1)波向右传播0.04 s(2)波向右传播，1 000 m/s波向左传播，1 400 m/s1判断波的传播方向和质点振动方向的方法(1)特殊点法；(2)微平移法(波形移动法)2周
9、期、波长、波速的计算(1)周期：可根据质点的振动情况计算，若t时间内，质点完成了n次(n可能不是整数)全振动，则T；还可根据公式T计算(2)波长：可根据波形图确定，若l的距离上有n个(n可能不是整数)波长，则；也可根据公式vT计算(3)波速：可根据波形传播的时间、距离计算v；也可根据公式v计算3利用波传播的周期性、双向性解题(1)波的图象的周期性：相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波形相同，从而使题目的解答出现多解的可能(2)波传播方向的双向性：在题目未给出波的传播方向时，要考虑到波可沿x轴正向或负向传播的两种可能性光的折射和全反射现象分析【高分快攻】1全反射的条件(1)光从光密介质进入光疏介质
10、(2)入射角大于或等于临界角2光的色散问题(1)在同一介质中，不同频率的光对应的折射率不同，频率越高，对应的折射率越大(2)光的频率越高，在介质中的波速越小，波长越小3必备数学知识(1)平行线、三角形、圆等有关几何定理；(2)三角函数知识；(3)相似三角形的性质；(4)勾股定理；(5)正弦、余弦定理【典题例析】 如图所示，一束单色光照射到平行玻璃砖上表面，入射方向与界面的夹角30，测得入射点A到竖直光屏的距离为6 cm，玻璃砖的厚度为6 cm，在玻璃砖下方光屏上出现的光点C到玻璃砖下表面的距离为4 cm，求该玻璃砖的折射率n.解析玻璃砖上表面入射角为i9060FDBECEtan i4tan 6
11、0 cm4 cmAFADFD6 cm4 cm2 cm由几何知识得折射角的正切值为tan r解得折射角为r30由n，解得：n.答案【题组突破】1(2018高考全国卷)如图，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“”(图中O点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上D位于AB边上，过D点做AC边的垂线交AC于F.该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过O点做AB边的垂线交直线DF于E；DE2 cm，EF1 cm.求三棱镜的折射率(不考虑光线在三棱镜中的反射)解析：过D点作AB边的法线NN，连接OD，则ODN为O点发出的光线在D
12、点的入射角；设该光线在D点的折射角为，如图所示根据折射定律有nsin sin 式中n为三棱镜的折射率由几何关系可知60EOF30 在OEF中有EFOEsinEOF由式和题给条件得OE2 cm根据题给条件可知，OED为等腰三角形，有30由式得n. 答案：见解析2(2019高考天津卷)某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸(1)下列哪些措施能够提高实验准确程度_A选用两光学表面间距大的玻璃砖B选用两光学表面平行的玻璃砖C选用粗的大头针完成实验D插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些(2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下
13、的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是_(3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n_.(用图中线段的字母表示)解析：(1)为了减小实验误差，选用玻璃砖前后表面间距应尽量大些，即使玻璃砖内的折射光线尽量长些，A正确；测量折射率时，只需找出入射光线和折射光线，因此玻璃砖的两光学表面可以不平行，B错误；为了减小实验误差应选用较细的大头针完成实验，C错误；两枚大头针之间的距离尽量大些，描绘出的光线误差会小一些，D正确；(2)由题图可知，选用玻璃砖两
14、光学表面平行，则入射光线应与出射光线平行，B、C错误；又光线在玻璃砖中与法线的夹角应小于光线在空气中与法线的夹角，A错误，D正确；(3)由折射定律可知n.答案：(1)AD(2)D(3)光的折射和全反射题型的分析思路(1)确定要研究的光线，有时需根据题意，分析、寻找临界光线、边界光线作为研究对象(2)找入射点，确认界面，并画出法线(3)明确两介质折射率的大小关系若光疏光密：一定有反射、折射光线若光密光疏：如果入射角大于或等于临界角，一定会发生全反射(4)根据反射定律、折射定律列出关系式，结合几何关系，具体求解光的波动性【高分快攻】1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2光的干涉和光的衍射产生的条件：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3各种色光特征比较项目红紫频率越来越大波长越来越短折射率越来越大介质中传播速度越来越小发生全反射时的临界角越来越小4.
