高考物理二輪復(fù)習(xí)專題培優(yōu)練習(xí)重難點(diǎn)15 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波　光　電磁波 （原卷版）

重難點(diǎn)15機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波經(jīng)常結(jié)合振動(dòng)圖像和波的圖像一起考查，對(duì)機(jī)械振動(dòng)的特點(diǎn)和機(jī)械波的傳播規(guī)律是考查的重點(diǎn)。幾何光學(xué)主要考查光電折射定律和全反射，物理光學(xué)主要考查光的干涉和光的衍射、偏轉(zhuǎn)等現(xiàn)象。掌握各個(gè)頻率段的電磁波電磁波的特點(diǎn)，要了解它們的應(yīng)用。例題1.(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中沿x軸傳播，圖甲為t＝2s時(shí)的波形圖，圖乙為x＝2m處的質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像，質(zhì)點(diǎn)Q為平衡位置x＝3.5m的質(zhì)點(diǎn)．下列說(shuō)法正確的是()A．波沿x軸正方向傳播B．波的傳播速度為1m/sC．t＝2s時(shí)刻后經(jīng)過(guò)0.5s，質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程等于0.05mD．t＝3.5s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)Q經(jīng)過(guò)平衡位置例題2.如圖，一長(zhǎng)方體透明玻璃磚在底部挖去半徑為R的半圓柱，玻璃磚長(zhǎng)為L(zhǎng).一束單色光垂直于玻璃磚上表面射入玻璃磚，且覆蓋玻璃磚整個(gè)上表面．已知玻璃的折射率為eq\r(2)，則半圓柱面上有光線射出()A．在半圓柱穹頂部分，面積為eq\f(πRL,2)B．在半圓柱穹頂部分，面積為πRLC．在半圓柱穹頂兩側(cè)，面積為eq\f(πRL,2)D．在半圓柱穹頂兩側(cè)，面積為πRL一、對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的理解受力特點(diǎn)回復(fù)力F＝－kx，F(xiàn)(或a)的大小與x的大小成正比，方向相反運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)靠近平衡位置時(shí)，a、F、x都減小，v增大；遠(yuǎn)離平衡位置時(shí)，a、F、x都增大，v減小能量振幅越大，能量越大．在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒周期性做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體的位移、回復(fù)力、加速度和速度均隨時(shí)間做周期性變化，變化周期就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期T；動(dòng)能和勢(shì)能也隨時(shí)間做周期性變化，其變化周期為eq\f(T,2)對(duì)稱性(1)如圖所示，做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體經(jīng)過(guò)關(guān)于平衡位置O對(duì)稱的兩點(diǎn)P、P′(OP＝OP′)時(shí)，速度的大小、動(dòng)能、勢(shì)能相等，相對(duì)于平衡位置的位移大小相等(2)物體由P到O所用的時(shí)間等于由O到P′所用時(shí)間，即tPO＝tOP′(3)物體往復(fù)過(guò)程中通過(guò)同一段路程(如OP段)所用時(shí)間相等，即tOP＝tPO(4)相隔eq\f(T,2)或eq\f(2n＋1T,2)(n為正整數(shù))的兩個(gè)時(shí)刻，物體位置關(guān)于平衡位置對(duì)稱，位移、速度、加速度大小相等，方向相反二、振動(dòng)圖像和波的圖像的比較比較項(xiàng)目振動(dòng)圖像波的圖像研究對(duì)象一個(gè)質(zhì)點(diǎn)波傳播方向上的所有質(zhì)點(diǎn)研究?jī)?nèi)容某質(zhì)點(diǎn)位移隨時(shí)間的變化規(guī)律某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)在空間分布的規(guī)律圖像橫坐標(biāo)表示時(shí)間表示各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置物理意義某質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移振動(dòng)方向的判斷(看下一時(shí)刻的位移)(同側(cè)法)Δt后的圖形隨時(shí)間推移，圖像延伸，但已有形狀不變隨時(shí)間推移，圖像沿波的傳播方向平移，原有波形做周期性變化聯(lián)系(1)縱坐標(biāo)均表示質(zhì)點(diǎn)的位移(2)縱坐標(biāo)的最大值均表示振幅(3)波在傳播過(guò)程中，各質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近振動(dòng)三、光的折射1．對(duì)折射率的理解(1)折射率的大小不僅反映了介質(zhì)對(duì)光的折射本領(lǐng)，也反映了光在該介質(zhì)中傳播速度的大小v＝eq\f(c,n).(2)折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān)，還與光的頻率有關(guān)．①同一種介質(zhì)中，頻率越大的光折射率越大，傳播速度越小．②同一種光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長(zhǎng)不同，但頻率相同．2．光路的可逆性在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的．如果讓光線逆著原來(lái)的折射光線射到界面上，光線就會(huì)逆著原來(lái)的入射光線發(fā)生折射．3．平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對(duì)光路的控制特點(diǎn)平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)對(duì)光線的作用通過(guò)平行玻璃磚的光線不改變傳播方向，但要發(fā)生側(cè)移通過(guò)三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向棱鏡底面偏折圓界面的法線是過(guò)圓心的直線，光線經(jīng)過(guò)兩次折射后向圓心偏折四、全反射1．光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)介質(zhì)光密介質(zhì)光疏介質(zhì)折射率大小光速小大相對(duì)性若n甲＞n乙，則甲相對(duì)乙是光密介質(zhì)若n甲＜n丙，則甲相對(duì)丙是光疏介質(zhì)2.全反射(1)定義：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，當(dāng)入射角增大到某一角度，折射光線消失，只剩下反射光線的現(xiàn)象．(2)條件：①光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)．②入射角大于或等于臨界角．(3)臨界角：折射角等于90°時(shí)的入射角．若光從介質(zhì)(折射率為n)射向真空或空氣時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角為C，由n＝eq\f(sin90°,sinC)，得sinC＝eq\f(1,n).介質(zhì)的折射率越大，發(fā)生全反射的臨界角越小．3．光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維的原理是利用光的全反射(如圖)．五、光的干涉1．雙縫干涉(1)條紋間距：Δx＝eq\f(l,d)λ，對(duì)同一雙縫干涉裝置，光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，干涉條紋的間距越大．(2)明暗條紋的判斷方法：如圖所示，相干光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P′點(diǎn)的路程差為Δr＝r2－r1.當(dāng)Δr＝nλ(n＝0,1,2…)時(shí)，光屏上P′處出現(xiàn)明條紋．當(dāng)Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2…)時(shí)，光屏上P′處出現(xiàn)暗條紋．2．薄膜干涉(1)形成原因：如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．光照射到薄膜上時(shí)，從膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來(lái)，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加．(2)明暗條紋的判斷方法：兩個(gè)表面反射回來(lái)的兩列光波的路程差Δr等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中的波長(zhǎng)為λ.在P1、P2處，Δr＝nλ(n＝1,2,3…)，薄膜上出現(xiàn)明條紋．在Q處，Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2,3…)，薄膜上出現(xiàn)暗條紋．(3)應(yīng)用：增透膜、檢查平面的平整度．六、光的衍射和干涉的比較1．單縫衍射與雙縫干涉的比較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情況中央條紋最亮，兩邊變暗條紋清晰，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2．光的干涉和衍射的本質(zhì)從本質(zhì)上看，干涉條紋和衍射條紋的形成有相似的原理，光的干涉和衍射都屬于光波的疊加，干涉是從單縫通過(guò)兩列頻率相同的光波在屏上疊加形成的，衍射是由來(lái)自單縫上不同位置的光在屏上疊加形成的．（建議用時(shí)：30分鐘）一、單選題1．一復(fù)色光a沿如圖所示方向從空氣射向玻璃球，在球內(nèi)分為b、c兩束，O為球心．下列判斷正確的是()A．c光在球中的傳播時(shí)間長(zhǎng)B．b光在球中傳播速度小C．b光的頻率小于c光D．增大a光入射角，b光可能在玻璃球內(nèi)發(fā)生全反射2．如圖所示的4種明暗相間的條紋分別是紅光、藍(lán)光各自通過(guò)同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過(guò)同一個(gè)單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋)．在下面的4幅圖中從左往右排列，亮條紋的顏色依次是()A．紅黃藍(lán)紫 B．紅紫藍(lán)黃C．藍(lán)紫紅黃 D．藍(lán)黃紅紫3．某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A．1s和3s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)的速度相同B．1s到2s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的速度與加速度方向相同C．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y＝2sin(0.5πt＋1.5π)cmD．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y＝2sin(0.5πt＋0.5π)cm4．如圖所示為兩列沿繩傳播的(虛線表示甲波，實(shí)線表示乙波)簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波形圖，M為繩上x(chóng)＝0.2m處的質(zhì)點(diǎn)，則下列說(shuō)法中正確的是()A．甲波的傳播速度小于乙波的傳播速度B．甲波的頻率小于乙波的頻率C．質(zhì)點(diǎn)M的振動(dòng)減弱D．質(zhì)點(diǎn)M此時(shí)正向y軸負(fù)方向振動(dòng)二、多選題5．學(xué)校實(shí)驗(yàn)室中有甲、乙兩單擺，其振動(dòng)圖像為如圖所示的正弦曲線，則下列說(shuō)法中正確的是()A．甲、乙兩單擺的擺球質(zhì)量之比是1∶2B．甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)之比是1∶4C．t＝1.5s時(shí)，兩擺球的加速度方向相同D．3～4s內(nèi)，兩擺球的勢(shì)能均減少6．如圖所示為兩個(gè)單擺做受迫振動(dòng)的共振曲線，則下列說(shuō)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(zhǎng)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(zhǎng)之比LⅠ∶LⅡ＝25∶4C．若擺長(zhǎng)均約為1m，則圖線Ⅰ是在地面上完成的D．若兩個(gè)單擺在同一地點(diǎn)均發(fā)生共振，圖線Ⅱ表示的單擺的能量一定大于圖線Ⅰ表示的單擺的能量三、解答題7．某透明介質(zhì)的截面圖如圖所示，直角三角形的直角邊BC與半圓形直徑重合，∠ACB＝30°，半圓形的半徑為R，一束光線從E點(diǎn)射入介質(zhì)，其延長(zhǎng)線過(guò)半圓形的圓心O，