2019屆高考物理二輪復習 第二部分 熱點訓練十四 選修3-4.doc
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熱點十四選修34本部分主要有以下兩個考查方向:1機械振動和機械波:掌握簡諧運動的特征及波動的本質(zhì),掌握簡諧運動的振動圖像和波動圖像及波長、頻率、波速的關系,要特別重視振動圖像、波動圖像相結合的題目,注意振動和波動的區(qū)別和聯(lián)系。2光學:對于幾何光學的題目,首先要能夠根據(jù)光的折射定律、全反射規(guī)律作出光路圖,然后用幾何方法解題,注意發(fā)生全反射的條件和折射率的計算,光的本性部分要掌握光的干涉條件和發(fā)生明顯衍射的條件,知道什么是偏振現(xiàn)象,還要注意幾何光學和光的本性的結合點(光的折射率和頻率)??枷蛞徽駝訄D像與波動圖像(多選)如圖1甲所示為一列簡諧橫波在t0.20 s時刻的波形圖,在波傳播路徑上有P、Q、R三個質(zhì)點,它們的平衡位置分別在x11.2 m、x22.5 m和x34 m處,圖乙為質(zhì)點R的振動圖像,則圖1A此簡諧波沿x軸正向傳播B從圖甲時刻,再經(jīng)過0.10 s質(zhì)點R傳到x8 m處C質(zhì)點Q從圖甲所示時刻開始,第一次回到平衡位置所用的時間為0.062 5 sD質(zhì)點P比質(zhì)點Q早0.3 s回到平衡位置E從圖甲時刻,再經(jīng)過0.08 s,x3.2 m處的質(zhì)點剛好回到平衡位置解析由圖乙可知,t0.20 s時質(zhì)點R正從平衡位置沿y軸正向運動,根據(jù)波動與振動的關系可知,波沿x軸正向傳播,A項正確;質(zhì)點并不沿波傳播的方向發(fā)生遷移,B錯誤;波傳播的速度為v m/s40 m/s,因此質(zhì)點Q經(jīng)過t2 s0.062 5 s回到平衡位置,C項正確;質(zhì)點P經(jīng)過t1 s0.03 s回到平衡位置,因此比Q點早0.032 5 s回到平衡位置,D項錯誤;從圖甲時刻開始,經(jīng)過0.08 s,波形移動的距離為xvt3.2 m,將波形沿x軸正向移動3.2 m,會發(fā)現(xiàn)x3.2 m處的質(zhì)點剛好回到平衡位置,E項正確。答案ACE考向二振動和波的綜合問題(2016全國卷)一列簡諧橫波在介質(zhì)中沿x軸正向傳播,波長不小于10 cm。O和A是介質(zhì)中平衡位置分別位于x0和x5 cm處的兩個質(zhì)點。t0時開始觀測,此時質(zhì)點O的位移為y4 cm,質(zhì)點A處于波峰位置,t s時,質(zhì)點O第一次回到平衡位置,t1 s時,質(zhì)點A第一次回到平衡位置。求:(1)簡諧波的周期、波速和波長。(2)質(zhì)點O的位移隨時間變化的關系式。解析(1)設振動周期為T。由于質(zhì)點A在0到1 s內(nèi)由最大位移處第一次回到平衡位置,經(jīng)歷的是個周期,由此可知T4 s由于質(zhì)點O與A的距離5 cm小于半個波長,且波沿x軸正向傳播,O在t s時回到平衡位置,而A在t1 s時回到平衡位置,時間相差 s。兩質(zhì)點平衡位置的距離除以傳播時間,可得波的速度v7.5 cm/s 利用波長、波速和周期的關系vT得,簡諧波的波長30 cm(2)設質(zhì)點O的位移隨時間變化的關系為yA cos(0)將式及題給條件代入上式得4A cos00A cos(0)解得0,A8 cm質(zhì)點O的位移隨時間變化的關系式為y0.08 cos()(國際單位制)或y0.08 cos()(國際單位制)。答案(1)4 s7.5 cm/s30 cm(2)y0.08 cos()或y0.08 cos()考向三光的折射和全反射如圖2所示,在足夠?qū)挼囊翰壑蟹庞心撤N液體,M是可轉(zhuǎn)動的平面鏡,M與水平面的夾角30。光線從液槽的側(cè)壁水平射入液體中,當光線射出液面時與液面的夾角為45。圖2(1)求該液體的折射率n;(2)改變角可以使光線射出液面時的方向發(fā)生變化,若要使經(jīng)平面鏡反射后的光線能從液面射出,求的取值范圍。解析本題考查考生的理解能力,需要考生利用幾何關系解題。(1)作出光線經(jīng)平面鏡反射后從液面射出的光路圖如圖甲所示,由幾何關系知,在液面發(fā)生折射的入射角i30折射角r45由折射定律有n解得n(2)設光線在液體中發(fā)生全反射的臨界角為C,則sin C解得C45若光在右側(cè)發(fā)生全反射,作出光路圖如圖乙所示,則由幾何關系可知21C90若光在左側(cè)發(fā)生全反射,作出光路圖如圖丙所示,則由幾何關系可知2(902)C90即12解得22.567.5。答案(1)(2)22.567.51(1)(多選)在坐標原點的波源產(chǎn)生一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波,波速v200 m/s,已知t0時,波剛好傳播到x40 m處。如圖3所示。在x400 m處有一接收器(圖中未畫出),則下列說法正確的是_。圖3A波源開始振動時方向沿y軸負方向B從t0開始經(jīng)0.15 s,x40 m處的質(zhì)點運動的路程為0.6 mC接收器在t2 s時才能接收到此波D若波源向x軸正方向運動,接收器接收到波的頻率可能為9 HzE若該波與另一列頻率為5 Hz沿x軸負方向傳播的簡諧橫波相遇,不能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣(2)如圖4所示的直角三角形ABC是玻璃磚的橫截面,B90,A30,BC邊長等于L。一束平行于AB邊的光束從AC邊上的某點射入玻璃磚,進入玻璃磚后,在BC邊上的E點被反射,E點是BC邊的中點,EF是從該處反射的光線,且EF恰與AC邊平行。求:圖4玻璃磚的折射率;該光束從E點反射后,直到第一次有光線從玻璃磚射出所需的時間(真空中的光速用符號“c”表示)。解析(1)根據(jù)波動圖像和波的傳播方向可知,波源開始振動時方向沿y軸負方向,選項A正確;根據(jù)波動圖像可知波長20 m,振幅A10 cm。周期T20 m200 m/s0.1 s,從t0開始經(jīng)過0.15 s(1.5個周期),x40 m處的質(zhì)點運動路程為六個振幅,即60.1 m0.6 m,選項B正確;接收器在t s1.8 s時就能夠接收到此波,選項C錯誤;波源頻率為f10 Hz,若波源向x軸正方向運動,根據(jù)多普勒效應,接收器接收到波的頻率大于10 Hz,選項D錯誤;根據(jù)頻率相同的兩列波相遇才能產(chǎn)生穩(wěn)定干涉可知,若該波與另一列頻率為5 Hz沿x軸負方向傳播的簡諧橫波相遇,不能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣,選項E正確。(2)根據(jù)題述畫出光路圖如圖所示。入射角i60,折射角r30根據(jù)折射定律可得n根據(jù)圖中幾何關系,OECEBE,EFL光束在玻璃磚中傳播速度v光在玻璃磚中的全反射臨界為sin C,故C60光束從E點反射后,再經(jīng)一次全反射可射出玻璃磚,光路圖如圖所示則光束從E點反射后,在玻璃磚中的總路程為sL故所需時間為t。答案(1)ABE(2)2(1)(多選)下列說法正確的是_。A單擺在周期性外力作用下做受迫振動,其振動周期與單擺的擺長無關B變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場,變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場C在光的雙縫干涉實驗中,若僅將入射光由紅光改為綠光,則干涉條紋間距變窄D光纖通信的工作原理是全反射,光纖通信具有容量大,抗干擾性強等優(yōu)點E用透明的標準樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的偏振(2)如圖5所示,位于原點O處的波源在t0時刻從平衡位置(在x軸上)開始沿y軸正方向做周期T0.4 s、振幅A3 cm的簡諧運動,該波源產(chǎn)生的簡諧橫波沿x軸正方向傳播,當平衡位置坐標為(6 m,0)的質(zhì)點P剛開始振動時波源剛好位于波谷。圖5質(zhì)點P在開始振動后的t2.5 s內(nèi)通過的路程是多少?該簡諧橫波的最大波速是多少?解析(1)單擺在周期性外力作用下做受迫振動,其振動周期由驅(qū)動力的周期決定,與單擺的固有周期無關,故與擺長無關,選項A正確;變化的電場產(chǎn)生磁場,變化的磁場產(chǎn)生電場,而均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場,均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場,選項B錯誤;在光的雙縫干涉實驗中,若僅將入射光由紅光改為綠光,根據(jù)條紋間距公式x,波長變短,則干涉條紋間距變窄,選項C正確;光纖通信的工作原理是全反射,光纖通信具有容量大、抗干擾性強、衰減小等優(yōu)點,選項D正確;用透明的標準樣板和單色光檢查平整度是利用了薄膜干涉,選項E錯誤。(2)由于質(zhì)點P從平衡位置開始運動,并且t2.5 s6TT質(zhì)點P在開始振動后的t2.5 s內(nèi)通過的路程s64AA25A75 cm設該簡諧橫波的速度為v,O、P間的距離為x,由題意可得:x6 m(n0,1,2,)所以:v m/s(n0,1,2,)當n0時,波速最大為vm20 m/s。答案(1)ACD(2)75 cm20 m/s3.(1)(多選)夢溪筆談是中國科學技術史上的重要文獻。書中對彩虹做了如下描述:“虹乃雨中日影也,日照雨則有之”。如圖6是彩虹成因的簡化示意圖。設水滴是球形的,圖中的圓代表水滴過球心的截面,入射光線在過此截面的平面內(nèi),a、b是兩種不同頻率的單色光。下列說法正確的是_。圖6A雨后太陽光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹B水滴對a光的臨界角大于對b光的臨界角C在水滴中,a光的傳播速度大于b光的傳播速度D在水滴中,a光的波長小于b光的波長Ea、b光分別通過同一雙縫干涉裝置,a光的相鄰亮條紋間距較小(2)一列簡諧橫波沿x軸方向傳播,t0時刻的波形如圖7甲所示, A、B、P和Q是介質(zhì)中的四個質(zhì)點,t0時刻波剛好傳播到B點。質(zhì)點A的振動圖像如圖乙所示,求:圖7該波的傳播速度是多大?從t0到t1.6 s,質(zhì)點P通過的路程為多少?經(jīng)過多長時間質(zhì)點Q第二次到達波谷?解析(1)太陽光射入水滴中發(fā)生色散形成彩虹,選項A正確;根據(jù)光路圖可知,a光的折射率n大,全反射的臨界角小,選項B錯誤;由v可得,a光在水滴中的傳播速度小,選項C錯誤;折射率越大,波長越小,選項D正確;根據(jù)公式x可知,波長越小,干涉條紋間距越小,選項E正確。(2)由題圖甲可知該波的波長為20 m,由題圖乙知,該波的周期T0.8 s傳播速度v25 m/s從t0到t1.6 s,質(zhì)點P通過的路程s24A16 m質(zhì)點P、Q平衡位置之間的距離L85 m10 m75 m,由Lvt,解得t3 s即經(jīng)過3 s時間質(zhì)點Q第一次到達波谷,經(jīng)過3.8 s時間質(zhì)點Q第二次到達波谷。答案(1)ADE(2)25 m/s16 m3.8 s4(1)(多選)下列說法中正確的是_。A光的雙縫干涉實驗中,若僅將入射光從紅光改為紫光,則相鄰亮條紋間距一定變小B做簡諧振動的物體,經(jīng)過同一位置時,加速度可能不同C在受迫振動中,驅(qū)動力的頻率不一定等于物體的固有頻率D拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時,要在鏡頭前加裝一個偏振以增加透射光的強度E在波的傳播方向上兩相鄰的相對平衡位置的位移始終相同的質(zhì)點間距離等于波長(2)如圖8三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面,O為BC邊的中點,位于截面所在平面內(nèi)的一束光線自O以角i入射,第一次到達AB邊恰好發(fā)生全反射。已知15,BC邊長為2L,該介質(zhì)的折射率為。求:圖8(1)入射角i;(2)從入射到發(fā)生第一次全反射所用的時間(設光在真空中的速度為c,可能用到:sin 75或tan 152)。解析(1)根據(jù)公式x,入射光的波長減小,相鄰亮條紋間距一定變小,A正確;做簡諧振動的物體,每次經(jīng)過同一位置時,加速度一定相同,B錯誤;物體做受迫振動時,其驅(qū)動頻率不一定等于固有頻率,等于固有頻率時,發(fā)生共振,C正確;拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時,往往在鏡頭前加一個偏振片以過濾櫥窗玻璃的反射光,D錯誤;根據(jù)波長的定義可知E正確。(2)根據(jù)全反射規(guī)律可知,光線在AB面上P點的入射角等于臨界角C,由折射定律得sin C代入數(shù)據(jù)得C45設光線在BC面上的折射角為r,由幾何關系得r30由折射定律得n聯(lián)立式,代入數(shù)據(jù)得i45在OPB中,根據(jù)正弦定理得設所用時間為t,光線在介質(zhì)中的速度為v,得vtv聯(lián)立式,代入數(shù)據(jù)得tL。答案(1)ACE(2)45L- 配套講稿:
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