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1、2017届高考二轮专题十选考部分第2讲：机械振动与机械波光学习目标1、掌握简谐运动的规律及振动图象2、掌握机械波波长、波速和频率及其相互关系3、掌握光的折射和全反射4、学会解决电磁波和光的几种特有现象难点突破高考题型1机械振动1.简谐运动的对称性：振动质点在关于平衡位置对称的两点，x、F、a、v、Ek、Ep的大小均相等，其中回复力F、加速度a与位移x的方向相反，而v与x的方向可能相同，也可能相反.振动质点来回通过相同的两点间的时间相等，即tBCtCB.振动质点通过关于平衡位置对称的等长的两线段的时间相等，即tBCtBC.如图所示.2.简谐运动的周期性：做简谐运动的物体，其位移、回复力、加速度、
2、速度都随时间按“正弦”或“余弦”规律变化，它们的周期均相同.其位移随时间变化的表达式为：xAsin(t)或xAcos(t).难点突破【例1】(2015山东理综38(1)如图所示，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动.以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为y0.1sin(2.5t)m.t0时刻，一小球从距物块h高处自由落下；t0.6s时，小球恰好与物块处于同一高度.取重力加速度的大小g10m/s2.以下判断正确的是_.(双选，填正确答案标号)A.h1.7mB.简谐运动的周期是0.8sC.0.6s内物块运动的路程是0.2mD.t0.4s时，物块与小球运动方向相反典例精析难
3、点突破0.6s内物块运动的路程是3A0.3m，选项C错误；【答案】AB难点突破高考预测1、简谐运动的振动图线可用下述方法画出：如图甲所示，在弹簧振子的小球上安装一支绘图笔P，让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动，笔P在纸带上画出的就是小球的振动图象.取振子水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移正方向，纸带运动的距离代表时间，得到的振动图线如图乙所示.则下列说法中正确的是()A.弹簧振子的周期为4sB.弹簧振子的振幅为10cmC.t17s时振子相对平衡位置的位移是10cmD.若纸带运动的速度为2cm/s，振动图线上1、3两点间的距离是4cmE.2.5s时振子正在向x轴正方向运动难点突破
4、【解析】周期是振子完成一次全振动的时间，由图知，弹簧振子的周期为T4s，故A正确；振幅是振子离开平衡位置的最大距离，由图知，弹簧振子的振幅为10cm，故B正确；振子的周期为4s，由周期性知，t17s时振子相对平衡位置的位移与t1s时振子相对平衡位置的位移相同，为0，故C错误；若纸带运动的速度为2cm/s，振动图线上1、3两点间的距离是svt2cm/s2s4cm.故D正确；由图乙可知2.5s时振子正在向x轴负方向运动，故E错误.【答案】ABD难点突破高考题型2机械波1.波动图象描述的是在同一时刻，沿波的传播方向上的各个质点偏离平衡位置的位移.在时间上具有周期性、空间上具有重复性和双向性的特点.2
5、.深刻理解波动中的质点振动.质点振动的周期(频率)波源的周期(频率)波的传播周期(频率).3.要画好、用好振动图象，并正确地与实际情景相对应.要正确画出波形图，准确写出波形平移距离、质点振动时间与波长、周期的单一解或多解表达式.难点突破4.分析简谐运动中各物理量的变化情况时，一定要以位移为桥梁，位移增大时，振动质点的回复力、加速度、势能均增大，速度、动能均减小；反之，则产生相反的变化.另外，各矢量均在其值为零时改变方向.5.“一分、一看、二找”巧解波动图象与振动图象的综合问题(1)分清振动图象与波动图象.只要看清横坐标即可，横坐标为x则为波动图象，横坐标为t则为振动图象.(2)看清横、纵坐标的
6、单位，尤其要注意单位前的数量级.(3)找准波动图象对应的时刻.(4)找准振动图象对应的质点.难点突破【例2】(2016全国丙卷34(1)由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播.波源振动的频率为20Hz，波速为16m/s.已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8m、14.6m.P、Q开始振动后，下列判断正确的是_.A.P、Q两质点运动的方向始终相同B.P、Q两质点运动的方向始终相反C.当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过平衡位置D.当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰E.当S恰好通过平衡
7、位置向下运动时，Q在波峰典例精析难点突破【答案】BDE难点突破2、如图所示为一列简谐横波某时刻的波形图，介质中有P、Q、M三个质点，此时的纵坐标分别为yP2cm，yQ2cm，下列说法正确的是_.A.P、Q两质点的速度方向总是相同B.Q、M两质点的加速度总是相同C.P、M两质点的速度总是大小相等、方向相反D.在任何相等时间内，P、M两质点通过的路程总相等E.P、M两质点对平衡位置的位移总是大小相等、方向相反高考预测难点突破【解析】P、M两点相差半个周期，所以P、M两点的速度和距平衡位置的位移的大小总是相等、方向相反，C、D、E正确.【答案】CDE难点突破高考题型3光的折射和全反射难点突破3.全反
8、射的条件：(1)光从光密介质射向光疏介质.(2)入射角大于或等于临界角.4.光的几何计算题往往是光路现象与光的反射、折射、全反射(临界点)及几何图形关系的综合问题.解决此类问题应注意以下四个方面：(1)依据题目条件，正确分析可能的全反射及临界角.(2)通过分析、计算确定光传播过程中可能的折射、反射，把握光的“多过程”现象.(3)准确作出光路图.(4)充分考虑三角形、圆的特点，运用几何图形中的角关系、三角函数、相似形、全等形等，仔细分析光传播过程中产生的几何关系.难点突破典例精析难点突破【解析】设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点，光线的光路图如图所示.设光线在M点的入射角为i、折射角为r，在
9、N点的入射角为i ，反射角为i，玻璃折射率为n.由于OAM为等边三角形，i60由折射定律有sininsinr代入题给条件n得r30作底面在N点的法线NE，由于NEAM，有i30难点突破根据反射定律，有i30连接ON，由几何关系知MANMON，故有MNO60由式得ENO30于是ENO为反射角，ON为反射光线.这一反射光线经球面再次折射后不改变方向.所以，经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角为180ENO150【答案】150难点突破高考预测3、如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点，已知入射方向与边AB的夹角为30，E、F分别为边AB、BC的中
10、点，则下列说法正确的是_.A.该棱镜的折射率为B.光在F点发生全反射C.光从空气进入棱镜，波长变短D.光从空气进入棱镜，波速变小E.从F点出射的光束与入射到E点的光束平行难点突破由光路的可逆性可知，在BC边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，B错；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到E点的光束平行，故E错误.【答案】ACD难点突破高考题型4电磁波和光的几种特有现象1.机械波和光波都能发生干涉、衍射、多普勒效应等现象，是波特有的现象.偏振现象是横波的特有现象.要观察到稳定的干涉现象和明显的衍射现象需要一定的条件.2.机械波的干涉图样中，实线和实线的交点、虚线和虚线的交点及其连线为振
11、动加强处；实线和虚线的交点及其连线处为振动减弱处.振动加强点有时位移也为零，只是振幅为两列波的振幅之和，显得振动剧烈.难点突破3.光的双缝干涉条纹间距x：(1)l、d相同时，x，可见光中的红光条纹间距最大，紫光最小；(2)间隔均匀，亮度均匀，中央为亮条纹；(3)如用白光做实验，中间为白色，两边为由紫到红的彩色.4.光的干涉现象：薄膜干涉(油膜、空气膜、增透膜、牛顿环)；光的衍射现象：圆孔衍射、泊松亮斑.难点突破【例4】下列说法中正确的是_.A.不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的B.水面上的油膜呈现彩色是光的衍射现象C.双缝干涉实验中，若只减小屏到挡板间距离l，两相邻亮
12、条纹间距离x将减小D.声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率小于声源的频率E.液晶显示器应用了光的偏振原理典例精析难点突破【解析】根据相对论原理可知，不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的.故A正确；水面上的油膜呈现彩色是光的薄膜干涉现象.故B错误；双缝干涉实验中，若只减小屏到挡板间距离l，根据公式x可知，两相邻亮条纹间距离x将减小.故C正确；声源向静止的观察者运动时，产生多普勒效应，则观察者接收到的频率大于声源的频率.故D错误；液晶本身是不发光的，发光体是在液晶本身的后面，只有改变发光体的角度和方向，才能改变液晶光的偏振方向，故E正确.【答案】ACE难点突破高考预测
13、4、下列说法正确的是_.A.赫兹预言了电磁波的存在并用实验加以证实B.在高速运动的火箭上的人认为火箭的长度并没有改变C.与平面镜相比，全反射棱镜的反射率高，几乎可达100%D.单摆在驱动力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关E.在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用衍射法检查平面的平整程度难点突破【解析】麦克斯韦预言了电磁波的存在，而赫兹用实验加以证实，故A错误；根据相对论原理：沿着高速运动方向的长度缩短，因此在高速运动的火箭上的人认为其他物体长度缩短，而自身的长度并没有改变，故B正确；根据全反射原理，没有折射光线，因此全反射棱镜的反射率极高，故C正确；在驱动力作用下做受迫振动，
14、其振动周期与驱动力的周期有关，与单摆的摆长无关，故D正确；磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用光的干涉，依据光程差是半个波长的奇数倍时，处于振动减弱，而光程差是半个波长的偶数倍时，处于振动加强，从而检查平面的平整程度，故E错误.【答案】BCD拓展练习1、下列说法中正确的是_.A.做简谐运动的质点，其振动能量与振幅无关B.泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象C.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关D.在“用单摆测定重力加速度”的实验中，为使实验结果较为准确，应选用10cm长的细线和小铁球E.当频率一定的声源向着静止的接收器加速运动时，接收器收到的声波频率增大拓展练习【解析】做简谐运动的质点，其振动能量与振幅有关，振幅越大，能量越大.故A错误；泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象.故B正确；根据爱因斯坦相对论原理可知，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的.故C正确；在“用单摆测定重力加速度”的实验中，为减少实验误差，应选用1m长的细线和小铁球.故D错误；根据多普勒效应可知，E正确.【答案】BCE本课小结本节重点1、机械振动2、机械波3、光的折射和全反射4、电磁波和光的几种特有现象作业布置1.完成课时作业（选考部分（2）
