第13讲 机械振动和机械波 光.ppt

单击此处编辑母版文本样式,真题与定位,考向与预测,第,13,讲机械振动和机械波光,1,(2013,新课标全国卷,，,34),(1),如图,6,13,1,，,a,、,b,、,c,、,d,是均匀媒质中,x,轴上的四个质点相邻两点的间距依次为,2 m,、,4 m,和,6 m,，一列简谐横波以,2,m/s,的波速沿,x,轴正向传播，在,t,0,时刻到达质点,a,处，质点,a,由平衡位置开始竖直向下运动，,t,3 s,时,a,第一次到达最高点下列说法正确的是,_,图,6,13,1,A,在,t,6 s,时刻波恰好传到质点,d,处,B,在,t,5 s,时刻质点,c,恰好到达最高点,C,质点,b,开始振动后，其振动周期为,4 s,D,在,4 s,t,”“”“”,“,”,),图,6,13,3,(2),如图,6,13,4,，三棱镜的横截面为直角三角形,ABC,，,A,30,，,B,60.,一束平行于,AC,边的光线自,AB,边的,P,点射入三棱镜，在,AC,边发生反射后从,BC,边的,M,点射出，若光线在,P,点的入射角和在,M,点的折射角相等,(i),求三棱镜的折射率,(ii),在三棱镜的,AC,边是否有光线逸出，,写出分析过程,(,不考虑多次反射,),图,6,13,4,解析,(1),物块通过平衡位置时弹性势能为零，动能最大向右通过平衡位置，,a,由于受到弹簧弹力做减速运动，,b,做匀速运动小物块,a,与弹簧组成的系统机械能小于原来系统的机械能，所以小物块,a,的振幅减小，,A,A,0,.,新系统中，振子振动的振幅减小，振子质量减小，周期减小，,T,T,0,.,(2)(,),光路图如图所示，图中,N,点为光线在,AC,边发生反射的入射点设光线在,P,点的入射角为,i,、折射角为,r,，在,M,点的入射角为,r,、折射角依题意也为,i,，由几何关系知,i,60,由折射定律有,sin,i,n,sin,r,n,sin,r,sin,I,由,式得,r,r,(,),设在,N,点的入射角为,i,，由几何关系得,i,60,此三棱镜的全反射临界角满足,n,sin,C,1,由,式得,i,C,此光线在,N,点发生全反射，三棱镜的,AC,边没有光线逸出,答案,(1),(2),见解析,从近几年新课标全国卷来看，本专题考查的题型和知识点都相当稳定和集中从题型看，试题都是一大一小组合而成，小题是填空题或选择题，分值是,6,分；大题是一个计算题，分值是,9,分从知识点上看，一个知识点是机械振动和机械波，另一个知识点是几何光学,热点聚焦,(1),机械波的形成和产生、机械波的特点,(2),简谐运动图象和波的图象及二者的关系,(3),波速、波长、周期之间的关系：,v,T,(4),光的折射和全反射的理解与应用,(5),光的干涉、衍射及双缝干涉实验,(6),电磁波的有关性质,命题趋势,1,以图象为主，考查简谐运动的特点和波传播的空间关系，题型仍为选择题,2,以几何光学中的光的折射率和光的全反射为重点进行考查考查形式有两种：一种是以常规模型为背景，如平行玻璃板、三棱镜、玻璃砖等；一种是以实际生活材料为情景，考查折射率、全反射等基本规律的应用，题型为选择题或计算题,3,电磁波部分内容是近几年课标卷的冷考点，今后也应该重视,考向一机械振动、机械波与光的折射、全反射的组合,1.,简谐振动,(1),函数关系：,x,A,sin,t,(2),图象,2,机械波,(1),波的传播特点,(2),图象,【,典例,1,】,(2013,山东卷，,37),(1),如图,6,13,5,所示，在某一均匀介质中，,A,、,B,是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为,x,0.1sin(20,t,)m,，介质中,P,点与,A,、,B,两波源间的距离分别为,4 m,和,5 m,，两波源形成的简谐横波分别沿,AP,、,BP,方向传播，波速都是,10,m/s,.,求简谐横波的波长,P,点的振动,_(,填,“,加强,”,或,“,减弱,”,),图,6,13,5,图,6,13,6,【,预测,1,】,(1),波速均为,v,1.2,m/s,的甲、乙两列简谐横波都沿,x,轴正方向传播，某时刻两列波的图象分别如图,6,13,7,所示，其中,P,、,Q,处的质点均处于波峰关于这两列波，下列说法中正确的是,(,),图,6,13,7,A,如果这两列波相遇可能产生稳定的干涉图样,B,甲波的周期大于乙波的周期,C,甲波中,P,处质点比,M,处质点先回到平衡位置,D,从图示时刻开始，经过,1.0 s,，,P,、,Q,质点通过的路程均为,1.2 m,图,6,13,8,【,预测,2,】,(1),如图,6,13,9,所示，一列简谐波在均匀介质中传播，图甲表示,t,0,时刻的波形图，图乙表示图甲中,P,质点从,t,0,时刻开始的振动图象，则这列波,(,),A,从左向右传播,B,波的频率为,2 Hz,C,波速为,4,m/s,D,P,质点和,D,质点在振动过程中同一时刻位移总相同,图,6,13,9,(2),用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针,P,1,、,P,2,，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使,P,1,的像被,P,2,挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针,P,3,和,P,4,，使,P,3,挡住,P,1,和,P,2,的像，,P,4,挡住,P,3,和,P,1,、,P,2,的像，在纸上标出大头针的位置和圆弧状玻璃砖的轮廓如图所示,(,O,为两圆弧圆心；图,6,13,10,中已画出经,P,1,、,P,2,点的入射光线,),图,6,13,10,在图上补画出所需的光路图,为了测出玻璃砖的折射率，需要测量入射角,i,和折射角,r,，请在图中标出这两个角,用所测物理量计算折射率的公式是,n,_.,为了保证在弧面,CD,得到出射光线，实验过程中，光线在弧面,AB,的入射角应尽量,_,(,选填,“,小一些,”“,无所谓,”,或,“,大一些,”,),考向二光的干涉、衍射、电磁波与机械振动、机械波的组合,【,典例,2,】,(1),以下说法中正确的是,(,),A,用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉,B,对于同一障碍物，波长越大的光波，越容易绕过去,C,白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象,D,用光导纤维传播信号是光的全反射的应用,(2),渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位已知某超声波频率为,1.0,10,5,Hz,，某时刻该超声波在水中传播的波动图象如图,6,13,11,所示,从该时刻开始计时，画出,x,7.5,10,3,m,处质点做简谐运动的振动图象,(,至少一个周期,),现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为,4 s,，求鱼群与渔船间的距离,(,忽略船和鱼群的运动,),图,6,13,11,【,预测,3,】,(1),下列说法中正确的是,(,),A,X,射线穿透物质的本领比,射线更强,B,红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变,C,狭义相对论认为物体的质量与其运动状态有关,D,观察者相对于频率一定的声源运动时，接收到声波的频率可能发生变化,(2),图,6,13,12,实线是简谐横波在,t,1,0,时刻的波形图象，虚线是,t,2,0.2 s,时刻的波形图象，试回答：若波沿,x,轴正方向传播，则它的最大周期为,_s,；若波的传播速度为,55,m/s,，则波的传播方向是沿,x,轴的,_,方向,(,选填,“,正,”,或,“,负,”,),图,6,13,12,(3),一束光由空气射入某种介质中，当入射光线与界面间的夹角为,30,时，折射光线与反射光线恰好垂直，这种介质的折射率为,_,，已知光在真空中传播的速度为,c,3,10,8,m/s,，这束光在此介质中传播的速度为,_,m/s,.,【,预测,4,】,(1),关于,6,13,13,下列四图，以下说法正确的是,(,),图,6,13,13,A,甲图可能是单色光线形成的双缝干涉图样,B,在乙漫画中，由于光的折射，鱼的实际位置比人看到的要深一些,C,丙图为一束含有红光、紫光的复色光,c,，沿半径方向射入半圆形玻璃砖，由圆心,O,点射出，分为,a,、,b,两束光，则用同一装置做双缝干涉实验时，用,a,光要比用,b,光条纹间距更大,D,丁图是光从玻璃射入空气时的光路图，其入射角是,60,(2),一列简谐横波沿,x,轴正方向传播，,t,0,时刻的波形图象如图,6,13,14,甲所示，波此时恰好传播到,M,点图乙是质点,N,(,x,3 m),的振动图象，则,图,6,13,14,Q,点,(,x,10 m),开始振动时，振动方向如何？简单说明理由,从,t,0,开始，经过多长时间，,Q,点第一次到达波峰？,解析,(1),甲图可能是单色光的衍射图象，,A,错误；由于光从水中射入空气中将会发生折射，由折射规律可知,B,正确；丙图中从光路图可以确定,a,为紫光，则做双缝干涉实验时，,a,光的条纹间距要小一些，,C,错误；丁图中如果是从玻璃射入空气的光路图，若竖直线是法线则不会出现折射角小于入射角的情况，,D,错误,