統(tǒng)考版2023高考物理二輪專題復(fù)習(xí)專題八鴨模塊第16講振動(dòng)和波動(dòng)光與電磁波課件

第16講振動(dòng)和波動(dòng)光與電磁波高頻考點(diǎn)·能力突破素養(yǎng)培優(yōu)·情境命題高頻考點(diǎn)·能力突破考點(diǎn)一簡諧運(yùn)動(dòng)及振動(dòng)圖象1．必須理清的知識(shí)聯(lián)系2．簡諧運(yùn)動(dòng)圖象問題的兩種分析方法方法一：圖象—運(yùn)動(dòng)結(jié)合法解此類題時(shí)，首先要理解x-t圖象的意義，其次要把x-t圖象與質(zhì)點(diǎn)的實(shí)際振動(dòng)過程聯(lián)系起來．圖象上的一個(gè)點(diǎn)表示振動(dòng)中的一個(gè)狀態(tài)(位置、振動(dòng)方向等)，圖象上的一段曲線對(duì)應(yīng)振動(dòng)的一個(gè)過程，關(guān)鍵是判斷好平衡位置、最大位移及振動(dòng)方向．方法二：直觀結(jié)論法簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象表示振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律，即位移—時(shí)間的函數(shù)關(guān)系圖象，不是物體的運(yùn)動(dòng)軌跡．例1(多選)如圖甲所示，上端固定的彈簧振子在豎直方向上做簡諧運(yùn)動(dòng)，當(dāng)振子到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，彈簧處于原長．選取向上為正方向，彈簧振子的振動(dòng)圖象如圖乙所示．則下列說法正確的是(

)A．彈簧的最大伸長量為5cmB．彈簧振子的振動(dòng)周期為2sC．在1～1.5s內(nèi)，彈簧振子的速度逐漸增大D．在0～0.5s內(nèi)，彈簧振子的位移逐漸增大E．在1.5～2s內(nèi)，彈簧的伸長量逐漸減小答案：BDE解析：由題意及題圖乙可知，彈簧的最大伸長量為10cm，故A錯(cuò)誤；由題圖乙可知，彈簧振子的振動(dòng)周期為2s，故B正確；在1～1.5s內(nèi)，彈簧振子的速度逐漸減小，故C錯(cuò)誤；在0～0.5s內(nèi)，彈簧振子從平衡位置向上運(yùn)動(dòng)，位移逐漸增大，故D正確；在1.5～2s內(nèi)，彈簧振子從最低點(diǎn)往平衡位置運(yùn)動(dòng)，彈簧伸長量逐漸減小，故E正確．預(yù)測1

(多選)如圖所示為兩個(gè)單擺的受迫振動(dòng)的共振曲線，則下列說法正確的是(

)A．若兩個(gè)受迫振動(dòng)分別在月球上和地球上進(jìn)行，且擺長相同，則圖線Ⅰ表示月球上單擺的共振曲線B．若兩個(gè)受迫振動(dòng)是在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行，則兩個(gè)擺長之比LⅠ∶LⅡ＝25∶4C．圖線Ⅱ若是在地面上完成的，則該單擺擺長約為1mD．若擺長均為1m，則圖線Ⅰ是在地面上完成的E．若兩個(gè)單擺在同一地點(diǎn)均發(fā)生共振，圖線Ⅱ表示的單擺的擺球的能量一定大于圖線Ⅰ表示的單擺的擺球的能量答案：ABC

預(yù)測2

(多選)甲、乙兩彈簧振子的振動(dòng)圖象如圖所示，則可知(

)A．兩彈簧振子完全相同B．兩彈簧振子所受回復(fù)力最大值之比F甲∶F乙＝2∶1C．振子甲速度為零時(shí)，振子乙速度最大D．兩振子的振動(dòng)頻率之比f甲∶f乙＝1∶2E．振子乙速度最大時(shí)，振子甲速度不一定為零答案：CDE解析：由于兩彈簧振子的周期不同，故兩彈簧振子不完全相同，故A錯(cuò)誤；兩振子位移最大值之比x甲∶x乙＝2∶1，根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)的特征F＝-kx，由于彈簧的勁度系數(shù)k可能不等，回復(fù)力最大值之比F甲∶F乙不一定等于2∶1，故B錯(cuò)誤；由圖看出，甲在最大位移處時(shí)，乙在平衡位置，即振子甲速度為零時(shí)，振子乙速度最大，故C正確；兩彈簧振子周期之比T甲∶T乙＝2∶1，頻率之比f甲∶f乙＝1∶2，故D正確；由圖可知，有時(shí)振子乙速度最大，振子甲速度為零，有時(shí)振子乙速度最大，振子甲速度也最大，故E正確．

40.5向下運(yùn)動(dòng)

例3[2022·全國乙卷，節(jié)選]介質(zhì)中平衡位置在同一水平面上的兩個(gè)點(diǎn)波源S1和S2，二者做簡諧運(yùn)動(dòng)的振幅相等，周期均為0.8s．當(dāng)S1過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，S2也過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)．若波速為5m/s，則由S1和S2發(fā)出的簡諧橫波的波長均為________m．P為波源平衡位置所在水平面上的一點(diǎn)，與S1、S2平衡位置的距離均為10m，則兩波在P點(diǎn)引起的振動(dòng)總是相互________(填“加強(qiáng)”或“削弱”)的；當(dāng)S1恰好在平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，平衡位置在P處的質(zhì)點(diǎn)________(填“向上”或“向下”)運(yùn)動(dòng)．4

加強(qiáng)向下

預(yù)測3

(多選)我們常用以下實(shí)驗(yàn)裝置觀察水波的干涉現(xiàn)象．在水槽中，波源是固定在同一個(gè)振動(dòng)片上的兩根細(xì)桿，當(dāng)振動(dòng)片振動(dòng)時(shí)，固連在振動(dòng)片上的兩根完全相同的細(xì)桿周期性地?fù)舸蛩?，并且兩?xì)桿擊打的深度和頻率完全相同，可看作兩個(gè)波源．這兩列波相遇后，在它們的重疊區(qū)域會(huì)形成如圖甲所示的穩(wěn)定干涉圖樣，如圖乙所示，振動(dòng)片以周期T做簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩細(xì)桿同步周期性地?fù)舸蛩嫔系腁、B兩點(diǎn)，兩波源發(fā)出的水波在水面上形成穩(wěn)定的干涉圖樣．若以線段AB為直徑在水面上畫一個(gè)半圓，半徑OC與AB垂直．除C點(diǎn)外，圓周上還有其他振幅最大的點(diǎn)，其中在C點(diǎn)左側(cè)距C點(diǎn)最近的為D點(diǎn)，已知半圓的直徑為d，∠DBA＝37°，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.

答案：ACE

預(yù)測4

(多選)均勻介質(zhì)中，波源位于O點(diǎn)的簡諧橫波在xOy水平面內(nèi)傳播，波面為圓．t＝0時(shí)刻，波面分布如圖甲所示，其中實(shí)線表示波峰，虛線表示相鄰的波谷．A處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖乙所示，z軸正方向豎直向上．下列說法正確的是(

)A．該波從A點(diǎn)傳播到B點(diǎn)，所需時(shí)間為4sB．t＝6s時(shí)，B處質(zhì)點(diǎn)位于波峰C．t＝8s時(shí)，C處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度方向豎直向上D．t＝10s時(shí)，D處質(zhì)點(diǎn)所受回復(fù)力方向豎直向上E．E處質(zhì)點(diǎn)起振后，12s內(nèi)經(jīng)過的路程為12cm答案：ACE

(1)質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)方程．

(2)由0時(shí)刻起再過多長時(shí)間質(zhì)點(diǎn)b第三次到達(dá)波峰．答案：9.7s

考點(diǎn)三振動(dòng)圖象與波的圖象的綜合應(yīng)用波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象綜合問題的處理方法例4(多選)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，t＝0時(shí)刻波源從坐標(biāo)原點(diǎn)開始振動(dòng)，如圖甲所示是簡諧橫波在t＝0.6s時(shí)的部分波動(dòng)圖象，如圖乙所示是這列波上x＝0.7m處的質(zhì)點(diǎn)從t＝0.7s時(shí)刻開始振動(dòng)的圖象下列說法正確的是(

)A．波源的起振方向向上B．t＝0.6s時(shí)，x＝0.1m處的質(zhì)點(diǎn)在波谷處C．波的振動(dòng)頻率為f＝0.5HzD．波源的振動(dòng)方程為y＝－15sin5πt(cm)E．0到2.8s的時(shí)間內(nèi)，x＝0.3m處的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程為3.75m答案：BDE

預(yù)測6

[2022·安徽馬鞍山一模](多選)圖甲為一列簡諧橫波在t＝0.1s時(shí)的波形圖，P是平衡位置在x＝1m處的質(zhì)點(diǎn)，Q是平衡位置在x＝4m

處的質(zhì)點(diǎn)，圖乙為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象．下列說法正確的是(

)A．這列波沿x軸負(fù)方向傳播B．該波的波速是80m/sC．t＝0.15s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的加速度向下D．從t＝0.1s到t＝0.2s，質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為4mE．t＝0.2s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q向上運(yùn)動(dòng)答案：ACE

預(yù)測7

(多選)位于x＝7m處的波源S完成兩次頻率不同的全振動(dòng)，如圖所示為t＝0時(shí)刻波形，該波沿－x方向傳播，此時(shí)波剛好傳到x＝1m處的質(zhì)點(diǎn)P，0.3s后質(zhì)點(diǎn)P第一次出現(xiàn)在波谷位置，則(

)A.波源的起振方向沿＋y方向B．波速v1∶v2＝1∶1C．質(zhì)點(diǎn)P沿＋y方向振動(dòng)過程中，x＝5m處的質(zhì)點(diǎn)Q也沿＋y方向振動(dòng)D．從t＝0時(shí)刻開始到質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)的路程為10cm，質(zhì)點(diǎn)Q振動(dòng)的路程是20cmE．從t＝0時(shí)刻開始，再經(jīng)過0.5s質(zhì)點(diǎn)Q運(yùn)動(dòng)到坐標(biāo)原點(diǎn)O答案：ABD

考點(diǎn)四光的折射和全反射1．求解光的折射和全反射問題的思路(1)確定研究的光線：該光線一般是入射光線，還有可能是反射光線或折射光線，若需研究的光線不明確，則要根據(jù)題意分析、尋找，如臨界光線、邊界光線等．(2)畫光路圖：找入射點(diǎn)，確定界面，并畫出法線，根據(jù)反射定律、折射定律作出光路圖，結(jié)合幾何關(guān)系，具體求解．2．注意兩點(diǎn)：(1)光疏→光密：一定有反射、折射光線；(2)光密→光疏：若入射角大于或等于臨界角，則發(fā)生全反射．例5[2022·全國甲卷，節(jié)選]如圖，邊長為a的正方形ABCD為一棱鏡的橫截面，M為AB邊的中點(diǎn)．在截面所在平面內(nèi)，一光線自M點(diǎn)射入棱鏡，入射角為60°，經(jīng)折射后在BC邊的N點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，反射光線從CD邊的P點(diǎn)射出棱鏡．求棱鏡的折射率以及P、C兩點(diǎn)之間的距離．

(1)出射光線相對(duì)于入射光線的側(cè)移量Δx＝________；(2)透過窗戶玻璃仰視窗外的飛鳥時(shí)，看到鳥的高度比實(shí)際高度________．(選填“高”“低”或“相同”)0.30cm高

較大

140°

(1)某一光線從AB邊出射時(shí)，方向恰好垂直于BC邊，求該光線在微棱鏡內(nèi)的入射角的正弦值；

(2)某一部分光線可以依次在AB、AC兩界面均發(fā)生全反射，再返回到BC邊，求該部分光線在AB邊上的照射區(qū)域長度．

考點(diǎn)五光的波動(dòng)性電磁波1．單縫衍射與雙縫干涉的比較種類項(xiàng)目單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距亮度中央條紋最亮，兩邊較暗清晰條紋，亮度基本相同相同點(diǎn)干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋

例6(多選)下列有關(guān)波動(dòng)現(xiàn)象的特性與應(yīng)用說法正確的是(

)A．醫(yī)學(xué)診斷時(shí)用“B超”儀器探測人體內(nèi)臟，是利用超聲波的多普勒效應(yīng)B．5G通信技術(shù)(采用3300～5000MHz頻段)相比現(xiàn)有的4G通信技術(shù)(采用1880～2635MHz頻段)，5G容量更大，信號(hào)粒子性更顯著C．在鏡頭前裝偏振片，可以減弱鏡頭反射光D．電子顯微鏡的電子束速度越大，電子顯微鏡分辨本領(lǐng)越強(qiáng)E．自然光包含著垂直于傳播方向上的沿一切方向振動(dòng)的光，且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光的強(qiáng)度均相同答案：BDE解析：“B超”儀器通過它的探頭不斷向人體發(fā)出短促的超聲波(頻率很高，人耳聽不到的聲波)脈沖，超聲波遇到人體不同組織的分界面時(shí)會(huì)反射回來，又被探頭接收，這些信號(hào)經(jīng)電子電路處理后可以合成體內(nèi)臟器的像，沒有利用多普勒效應(yīng)，故A錯(cuò)誤；5G，即第五代移動(dòng)通信技術(shù)，采用3300～5000MHz頻段，相比于現(xiàn)有的4G(即第四代移動(dòng)通信技術(shù)，1880～2635MHz頻段)技術(shù)，具有更大的帶寬、更大的容量和更低的時(shí)延，5G信號(hào)的頻率更大，所以粒子性更顯著，故B正確；在鏡頭前裝偏振片，可以減弱被拍攝物體的反射光，而不是減弱鏡頭反射光，故C錯(cuò)誤；電子顯微鏡的電子束速度越大，則電子的波長越短，電子顯微鏡分辨本領(lǐng)越強(qiáng)，故D正確；自然光包含著垂直于傳播方向上的沿一切方向振動(dòng)的光，且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光的強(qiáng)度均相同，E正確．預(yù)測11

(多選)人們的現(xiàn)代生活越來越離不開電磁波，我國自主建立的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)所使用的電磁波頻率約為1561MHz；家用微波爐所使用的電磁波頻率約為2450MHz；家用WiFi所使用的電磁波頻率約為5725MHz.關(guān)于電磁波，下列說法正確的是(

)A．一定不會(huì)產(chǎn)生偏振現(xiàn)象B．可以由電磁振蕩以外的形式產(chǎn)生C．WiFi信號(hào)與北斗導(dǎo)航信號(hào)疊加時(shí)，不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D．微波比WiFi信號(hào)更容易產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象E．WiFi信號(hào)從一個(gè)房間穿過墻壁進(jìn)入另一個(gè)房間后，波長變短答案：BCD解析：電磁波是橫波，能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電磁波包括無線電波、微波、光波等，其中光波就不是由電磁振蕩產(chǎn)生的，選項(xiàng)B正確；WiFi信號(hào)與北斗導(dǎo)航信號(hào)的頻率不同，不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，選項(xiàng)C正確；微波的波長比WiFi信號(hào)的波長長，因此更容易產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)D正確；WiFi信號(hào)從一個(gè)房間穿過墻壁進(jìn)入另一個(gè)房間后，同樣是在空氣中傳播，波長不變，選項(xiàng)E錯(cuò)誤．預(yù)測12

(多選)下列說法正確的是(

)A．電視機(jī)遙控器是利用遙控器發(fā)出的紅外線脈沖信號(hào)來換頻道的B．在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，遮住其中一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)中間寬兩邊窄的條紋C．某人在水面上方觀察水底同位置放置的紅、黃、綠三盞燈時(shí)，看到紅燈距水面最近D．照相機(jī)鏡頭前的增透膜是利用了光的干涉原理E．電磁波與聲波由空氣進(jìn)入水中時(shí)，波長都變短答案：ABD解析：紅外線可用來遙控電器，如電視機(jī)遙控器是利用發(fā)出紅外線脈沖信號(hào)來換頻道的，故A正確．在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，遮住其中一條狹縫，可以看見光的衍射條紋，即屏上將呈現(xiàn)間距不等的衍射條紋，故B正確．某人在水面上方觀察水底同位置放置的紅、黃、綠三盞燈時(shí)，由于綠光的折射率最大，綠光從水中射到水面時(shí)折射角最大，人逆著折射光線的方向看時(shí)，感覺綠燈距水面最近，故C錯(cuò)誤．照相機(jī)鏡頭前的增透膜利用了光的干涉原理，減少了某種光的反射，增強(qiáng)了該種光的透射，故D正確．電磁波與聲波由空氣進(jìn)入水中時(shí)，頻率都不變，電磁波的波速變小，聲波的波速變大，由v＝λf知，電磁波波長變短，聲波波長變長，故E錯(cuò)誤．預(yù)測13如圖所示，擋板上有兩條狹縫S1和S2，它們到光屏上P1點(diǎn)的路程差為1.5×10－6

m，S1、S2連線的垂直平分線與光屏的交點(diǎn)為O，P1與P2點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱．用波長為600nm的單色光照射狹縫S1和S2，則P1點(diǎn)位于________(選填“亮條紋”或“暗條紋”)上，P1與P2點(diǎn)之間共有________條亮條紋．暗條紋

5

素養(yǎng)培優(yōu)·情境命題生活、科技中的光學(xué)問題情境1光刻機(jī)是生產(chǎn)大規(guī)模集成電路(芯片)的核心設(shè)備，“浸沒式光刻”是一種通過在光刻膠和