高考沖刺物理總復(fù)習(xí)專題試卷七振動(dòng)與波電磁振蕩與電磁波傳感器

高考總復(fù)習(xí)重點(diǎn)、難點(diǎn)和易混點(diǎn)專題七、振動(dòng)與波電磁振蕩與電磁波傳感器一、直擊高考考點(diǎn)(1)簡(jiǎn)單的考情分析振動(dòng)動(dòng)和波動(dòng)是力學(xué)中的主干知識(shí)，是高考中的重點(diǎn)內(nèi)容。對(duì)理科綜合來說，主要考查基本概念，每年都必考一道選擇題，其答案多是多項(xiàng)，能綜合考查各知識(shí)點(diǎn)與考生的分析綜合能力并，且題的般難度都不大。(2)大綱要求在《考試大綱》中，它主要涵蓋以下基本要求：1．知道簡(jiǎn)揩運(yùn)動(dòng)、單擺、周期公式、受迫振動(dòng)和共振、機(jī)械波、橫波和縱波、波的干涉和衍射現(xiàn)象、變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)、變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)、電磁波及其傳播、電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射和接收、電磁波譜等概念的含義。2．理解橫波的圖像的物理含義；理解波速、波長和頻率（周期）的關(guān)系。(3)命題的趨勢(shì)振動(dòng)和波內(nèi)容是歷年高考的必考內(nèi)容，其中命題頻率最高的知識(shí)點(diǎn)是波的圖象、頻率、波長、波速的關(guān)系，其次是振動(dòng)圖象、單擺周期。主要以選擇題的形式出現(xiàn)，試題信息量大，綜合性較強(qiáng)，一道題往往考查多個(gè)概念和規(guī)律，特別是通過波的圖象綜合考查對(duì)波的理解能力、推理能力和空間想象能力。另外，波動(dòng)與生產(chǎn)和生活相結(jié)合的創(chuàng)新型題目也常出現(xiàn)。有時(shí)對(duì)超聲波、多普勒效應(yīng)等非重點(diǎn)知識(shí)也進(jìn)行考查。對(duì)電磁場(chǎng)和電磁波的內(nèi)容很少考查。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)和易混點(diǎn)問題分析（一）簡(jiǎn)諧振動(dòng)1．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移x、回復(fù)力F、加速度a、速度v、動(dòng)能Ek、勢(shì)能Ep的變化特點(diǎn)(1)凡離開平衡位置的過程x、F、a、Ep均增大；凡向平衡位置移動(dòng)時(shí)，x、F、a、Ep均減小．(2)平衡位置兩側(cè)的對(duì)稱點(diǎn)上，x、F、a、v、Ek、Ep的大小均相同2．單擺(1)單擺：在一條不可伸長的、忽略質(zhì)量的細(xì)線下端拴一小球端固定，構(gòu)成的裝置叫單擺．(2)單擺振動(dòng)可看作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件：a<10．(3)單擺的等時(shí)性：在小振幅擺動(dòng)時(shí)，單擺的振動(dòng)周期跟振幅和振子的質(zhì)量都沒關(guān)系．3．根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)情況的基本方法簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象能夠反映簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因此將簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象跟具體的運(yùn)動(dòng)過程聯(lián)系起來是討論簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的一種好方法．(1)從簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象可以直接讀出不同的時(shí)刻t的位移值，從而知道位移x隨時(shí)間t的變化情況．(2)在簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象中，用做曲線上某點(diǎn)切線的辦法可確定各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度大小和方向，切線與x軸正方向夾角小于90’時(shí)，速度與選定的正方向相同，且夾角越大表明此時(shí)速度越大．當(dāng)切線與x軸正方向的夾角大于90’時(shí)，速度方向與選定的正方向相反，且夾角越大、表明此時(shí)速度越小．也可以根據(jù)位移情況來判斷速度的大小，因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)離平衡位置越近，質(zhì)點(diǎn)速度越大，而最大位移處，質(zhì)點(diǎn)速度為零，根據(jù)位移變化趨勢(shì)判定速度方向，若正位移增大，速度為正方向，若正位移減少，速度為負(fù)方向；反之，若負(fù)位移增大，速度為負(fù)方向，若負(fù)位移減小，速度為正方向．(3)由于F=-kx，a=F/m故可以根據(jù)圖象上各個(gè)時(shí)刻的位移變化情況確定質(zhì)點(diǎn)加速度的變化情況．同樣，只要知道了位移和速度的變化情況，也就不難判斷出質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的動(dòng)能和勢(shì)能的變化情況．（二）簡(jiǎn)諧波1．機(jī)械波的特點(diǎn)(1)機(jī)械波傳播的是振動(dòng)形式和能量．質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近振動(dòng)，并不隨波遷移．(2)介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期和頻率都與波源的振動(dòng)周期和頻率相同．(3)離波源近的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)依次振動(dòng)．2．波長、波速和頻率及關(guān)系(1)波長：兩個(gè)相鄰的且在振動(dòng)過程中對(duì)平衡位置的位移總是相等的質(zhì)點(diǎn)間的距離叫波長．振動(dòng)在一個(gè)周期里在介質(zhì)中傳播的距離等于一個(gè)波長．對(duì)于橫波，相鄰的兩個(gè)波峰或相鄰的兩個(gè)波谷之間的距離等于一個(gè)波長．對(duì)于縱波，相鄰的兩個(gè)密部或相鄰的兩個(gè)疏部之間的距離等于一個(gè)波長．(2)波速：波的傳播速率．機(jī)械波的傳播速率只與介質(zhì)有關(guān)．在同一種均勻介質(zhì)中，波速是一個(gè)定值，與波源無關(guān)．(3)頻率：波的頻率始終等于波源的振動(dòng)頻率．(4)三者關(guān)系：V=λf3．波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的分析振源的振動(dòng)在介質(zhì)中由近及遠(yuǎn)傳播，離振源較遠(yuǎn)些的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)要滯后一些，這樣各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)雖然頻率相同，但步調(diào)不一致，離振源越遠(yuǎn)越滯后．沿波的傳播方向上，離波源一個(gè)波長的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)要滯后一個(gè)周期，相距一個(gè)波長的兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)是一致的．反之，相距1／2個(gè)波長的兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)是相反的．所以與波源相距波長的整數(shù)倍的質(zhì)點(diǎn)與波源的振動(dòng)同步(同相振動(dòng))；與波源相距為1／2波長的奇數(shù)倍的質(zhì)點(diǎn)與波源的振動(dòng)步調(diào)相反(反相振動(dòng))．（三）解題依據(jù)1．由波的圖象可獲取的信息(1)該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移．(2)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅A(3)波長(4)若知道波速v的方向，可知各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向(5)若知道該時(shí)刻某質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向，可判斷波的傳播方向(6)若已知波速v的大小，可求頻率f或周期T(7)若已知f或T，可求v的大?。?8)若已知波速v的大小和方向，可畫出后一時(shí)刻的波形圖：波在均勻介質(zhì)中做勻速運(yùn)動(dòng)，時(shí)間t內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)形式沿波速方向傳播x=vt，即把原波形圖沿波的傳播方向平移x．2．波動(dòng)圖象問題中的多解性討論波動(dòng)圖象問題中的多解性涉及有：(1)波的空間周期性，(2)波的時(shí)間周期性；(3)波的雙向性；(4)介質(zhì)中兩點(diǎn)間距離與波長關(guān)系未定；(5)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向未定．具體討論如下：①波的空間周期性沿波的傳播方向，在x軸上任取一點(diǎn)P(x)，P點(diǎn)的振動(dòng)完全重復(fù)波源O的振動(dòng)，只是時(shí)間上比O點(diǎn)要落后t時(shí)間，在同一波線上，凡坐標(biāo)與P點(diǎn)坐標(biāo)x之差為波長整數(shù)倍的質(zhì)點(diǎn)，在同一時(shí)刻t的位移都與坐標(biāo)為x的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移相同，其振動(dòng)速度，加速度也都與坐標(biāo)為x的質(zhì)點(diǎn)相同，或者說它們的振動(dòng)“相貌”完全相同．因此在同一波線上，某一振動(dòng)“相貌”勢(shì)必會(huì)不斷地重復(fù)出現(xiàn)，這就機(jī)械波的空間周期性．波的空間周期性，說明在同一波線上，相距為波長整數(shù)倍的多個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況完全相同．②波的時(shí)間周期性在x軸上取一給定質(zhì)點(diǎn)，在t+kT時(shí)刻的振動(dòng)情況與它在t時(shí)刻的振動(dòng)情況(位移、速度、加速度等)相同．因此在t時(shí)刻的波形，在t+kT時(shí)刻必然多次重復(fù)出現(xiàn)，這就是機(jī)械波的時(shí)間周期性．波的時(shí)間周期性，表明波在傳播過程中，經(jīng)過整數(shù)倍周期時(shí)，其波形圖線相同．③波的雙向性雙向性是指波沿正、負(fù)兩方向傳播時(shí)，若正、負(fù)兩方向傳播的時(shí)間之和等于周期的整數(shù)倍，則正負(fù)兩方向傳播到那一時(shí)刻波形相同．④波的對(duì)稱性波源的振動(dòng)，要帶動(dòng)它左、右相鄰介質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，波要向左右兩方向傳播，對(duì)稱性是指波在介質(zhì)中左、右同時(shí)傳播時(shí)，關(guān)于波源對(duì)稱的左右兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況完全相同．（四）電磁振蕩與電磁波1．電磁場(chǎng)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的要點(diǎn)：要深刻理解和應(yīng)用麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩大支柱：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。按照麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的，形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一的場(chǎng)，這就是電磁場(chǎng)。電場(chǎng)和磁場(chǎng)只是這個(gè)統(tǒng)一的電磁場(chǎng)的兩種具體表現(xiàn)。2．電磁波變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)從產(chǎn)生的區(qū)域由近及遠(yuǎn)地向周圍空間傳播開去，就形成了電磁波。有效地發(fā)射電磁波的條件是：（1）頻率足夠高（單位時(shí)間內(nèi)輻射出的能量P∝f4）；（2）形成開放電路（把電場(chǎng)和磁場(chǎng)分散到盡可能大的空間里去）。電磁波的傳播：（1）不需要任何介質(zhì)（2）在真空中任何電磁波傳播速度都是c=×108（3）頻率不同的電磁波波長不同。三者關(guān)系式：。（4）電磁波是橫波。E與B的方向彼此垂直，而且都跟波的傳播方向垂直，因此電磁波是橫波。無線電波的發(fā)射與接收：(了解)振蕩電路的特點(diǎn)：調(diào)制：調(diào)諧：檢波4．電磁波譜。波長從大到小排列順序?yàn)椋簾o線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。各種電磁波中，除可見光以外，相鄰兩個(gè)波段間都有重疊。電磁波譜如圖。5．各種電磁波的產(chǎn)生機(jī)理分別是：無線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的；紅外線、可見光、紫外線是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；倫琴射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；γ射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的。電磁波譜從左至右頻率越來越大，波長越來越短，因此就越不容易發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象，但穿透本領(lǐng)卻越來越強(qiáng)．6．紅外線、紫外線、X射線的主要性質(zhì)及其應(yīng)用舉例。種類產(chǎn)生主要性質(zhì)應(yīng)用舉例紅外線一切物體都能發(fā)出熱效應(yīng)遙感、遙控、加熱紫外線一切高溫物體能發(fā)出化學(xué)效應(yīng)熒光、殺菌、合成VD2X射線陰極射線射到固體表面穿透能力強(qiáng)人體透視、金屬探傷實(shí)驗(yàn)證明：物體輻射出的電磁波中輻射最強(qiáng)的波長λm和物體溫度T之間滿足關(guān)系λmT=b（b為常數(shù)）。可見高溫物體輻射出的電磁波頻率較高。在宇宙學(xué)中，可以根據(jù)接收到的恒星發(fā)出的光的頻率，分析其表面溫度。（五）傳感器1、熱敏電阻的特性：熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小。與金屬熱電阻的特性相反。2、光敏電阻的特性：光敏電阻的阻值與光照強(qiáng)度有關(guān)。光照越強(qiáng)，阻值越小。3、力傳感器的應(yīng)用：力傳感器是將力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)的元件。4、溫度傳感器的應(yīng)用：溫度傳感器是將溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電流這個(gè)電學(xué)量的。5、霍爾元件的應(yīng)用：霍爾元件是將電磁感應(yīng)這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量的元件。如圖所示，厚度為h、寬為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時(shí)，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A′之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)電勢(shì)差U，電流I和B的關(guān)系為U=k

，式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù)?；魻栃?yīng)可解釋如下：外部磁場(chǎng)的洛倫茲力使運(yùn)動(dòng)的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場(chǎng)，橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力，當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會(huì)形成穩(wěn)定的電勢(shì)差。三、熱點(diǎn)題型探究題型一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及規(guī)律的應(yīng)用【典例1】一彈簧振子作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，周期為T，則：（）答案：C A．若t時(shí)刻和時(shí)刻振子運(yùn)動(dòng)位移的大小相等，方向相同，則一定等于T的整數(shù)倍 B．若t時(shí)刻和時(shí)刻振子運(yùn)動(dòng)位移的大小相等，方向相反，則一定等于的整數(shù)倍 C．若時(shí)刻振子運(yùn)動(dòng)的加速度一定相等 D．若時(shí)刻彈簧的長度一定相等題型二、單擺周期公式的應(yīng)用【典例2】一個(gè)單擺，如果擺球的質(zhì)量增加為原來的4倍，擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)速度減為原來的1/2則單擺的()答案:B

A．頻率不變，振幅不變B．頻率不變，振幅改變C．頻率改變，振幅不變D．頻率改變，振幅改變題型三、振動(dòng)的能量變化【典例3】如圖所示，A、B分別為單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)擺球的不同位置．其中，位置A為擺球擺動(dòng)的最高位置，虛線為過懸點(diǎn)的豎直線．以擺球最低位置為重力勢(shì)能零點(diǎn)，則擺球在擺動(dòng)過程中（）答案：BCA．位于B處時(shí)動(dòng)能最大．B．位于A處時(shí)勢(shì)能最大．C．在位置A的勢(shì)能大于在位置B的動(dòng)能．D．在位置B的機(jī)械能大于在位置A的機(jī)械能．題型四、波動(dòng)圖象的分析【典例4】一簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，某時(shí)刻其波形如圖所示。下列說法正確的是答案：ADyOxyOx/cm123456PQRB由波形圖可知該波的周期C經(jīng)1/4周期后質(zhì)元P運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)D經(jīng)1/4周期后質(zhì)元R的速度變?yōu)榱泐}型五、波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象的關(guān)系【典例5】一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播，圖1是t=1s時(shí)的波形圖，圖2是波中某振動(dòng)質(zhì)元位移隨時(shí)間變的振