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1、第第1313讲机械振动和机讲机械振动和机械波光械波光第1页，共47页，编辑于2022年，星期日1(2013新新课课标标全全国国卷卷，34)(1)如如图图6131，a、b、c、d是是均均匀匀媒媒质质中中x轴轴上上的的四四个个质质点点相相邻邻两两点点的的间间距距依依次次为为2 m、4 m和和6 m，一一列列简简谐谐横横波波以以2 m/s的的波波速速沿沿x轴轴正正向向传传播播，在在t0时时刻刻到到达达质质点点a处处，质质点点a由由平平衡衡位位置置开开始始竖竖直直向向下下运运动动，t3 s时时a第第一一次次到到达达最最高高点点下下列列说说法法正正确确的的是是_图图6131第2页，共47页，编辑于202
2、2年，星期日A在在t6 s时刻波恰好传到质点时刻波恰好传到质点d处处B在在t5 s时刻质点时刻质点c恰好到达最高点恰好到达最高点C质点质点b开始振动后，其振动周期为开始振动后，其振动周期为4 sD在在4 st”“”“”“”)图图6133第8页，共47页，编辑于2022年，星期日(2)如如图图6134，三三棱棱镜镜的的横横截截面面为为直直角角三三角角形形ABC，A30，B60.一一束束平平行行于于AC边边的的光光线线自自AB边边的的P点点射射入入三三棱棱镜镜，在在AC边边发发生生反反射射后后从从BC边边的的M点点射射出出，若若光光线线在在P点点的的入入射角和在射角和在M点的折射角相等点的折射角相
3、等(i)求三棱镜的折射率求三棱镜的折射率(ii)在三棱镜的在三棱镜的AC边是否有光线逸出，边是否有光线逸出，写出分析过程写出分析过程(不考虑多次反射不考虑多次反射)图图6134第9页，共47页，编辑于2022年，星期日解解析析(1)物物块块通通过过平平衡衡位位置置时时弹弹性性势势能能为为零零，动动能能最最大大向向右右通通过过平平衡衡位位置置，a由由于于受受到到弹弹簧簧弹弹力力做做减减速速运运动动，b做做匀匀速速运运动动小小物物块块a与与弹弹簧簧组组成成的的系系统统机机械械能能小小于于原原来来系系统统的的机机械械能能，所所以以小小物物块块a的的振振幅幅减减小小，AA0.新新系系统统中中，振振子子
4、振振动动的的振振幅幅减减小，振子质量减小，周期减小，小，振子质量减小，周期减小，TT0.第10页，共47页，编辑于2022年，星期日(2)()光光路路图图如如图图所所示示，图图中中N点点为为光光线线在在AC边边发发生生反反射射的的入入射射点点设设光光线线在在P点点的的入入射射角角为为i、折折射射角角为为r，在在M点点的的入入射射角角为为r、折射角依题意也为、折射角依题意也为i，由几何关系知，由几何关系知i60由折射定律有由折射定律有sin insin rnsin rsin I由由式得式得rr第11页，共47页，编辑于2022年，星期日第12页，共47页，编辑于2022年，星期日()设在设在N点
5、的入射角为点的入射角为i，由几何关系得，由几何关系得i60此三棱镜的全反射临界角满足此三棱镜的全反射临界角满足nsin C1由由式得式得iC此光线在此光线在N点发生全反射，三棱镜的点发生全反射，三棱镜的AC边没有光线逸出边没有光线逸出答案答案(1)(2)见解析见解析第13页，共47页，编辑于2022年，星期日 从从近近几几年年新新课课标标全全国国卷卷来来看看，本本专专题题考考查查的的题题型型和和知知识识点点都都相相当当稳稳定定和和集集中中从从题题型型看看，试试题题都都是是一一大大一一小小组组合合而而成成，小小题题是是填填空空题题或或选选择择题题，分分值值是是6分分；大大题题是是一一个个计计算算
6、题题，分分值值是是9分分从从知知识识点点上上看看，一一个个知知识识点点是是机机械械振振动动和和机机械械波波，另一个知识点是几何光学另一个知识点是几何光学第14页，共47页，编辑于2022年，星期日热点聚焦热点聚焦(1)机械波的形成和产生、机械波的特点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：波速、波长、周期之间的关系：v vT(4)光的折射和全反射的理解与应用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光的干涉、衍射及双缝干涉实验(6)电磁波的有关性质电磁波的有关性质第15页，共
7、47页，编辑于2022年，星期日命题趋势命题趋势1以以图图象象为为主主，考考查查简简谐谐运运动动的的特特点点和和波波传传播播的的空空间间关关系系，题型仍为选择题题型仍为选择题2以以几几何何光光学学中中的的光光的的折折射射率率和和光光的的全全反反射射为为重重点点进进行行考考查查考考查查形形式式有有两两种种：一一种种是是以以常常规规模模型型为为背背景景，如如平平行行玻玻璃璃板板、三三棱棱镜镜、玻玻璃璃砖砖等等；一一种种是是以以实实际际生生活活材材料料为为情情景景，考考查查折折射射率率、全全反反射射等等基基本本规规律律的的应应用用，题题型型为为选选择择题题或或计计算算题题3电电磁磁波波部部分分内内容
8、容是是近近几几年年课课标标卷卷的的冷冷考考点点，今今后后也也应应该该重重视视 第16页，共47页，编辑于2022年，星期日考向一机械振动、机械波与光的折射、全反射的组合考向一机械振动、机械波与光的折射、全反射的组合1.简谐振动简谐振动 (1)函数关系：函数关系：xAsin t (2)图象图象第17页，共47页，编辑于2022年，星期日2机械波机械波(1)波的传播特点波的传播特点(2)图象图象第18页，共47页，编辑于2022年，星期日第19页，共47页，编辑于2022年，星期日【典例典例1】(2013山山东东卷卷，37)(1)如如图图6135所所示示，在在某某一一均均匀匀介介质质中中，A、B是
9、是振振动动情情况况完完全全相相同同的的两两个个波波源源，其其简简谐谐运运动动表表达达式式均均为为x0.1sin(20t)m，介介质质中中P点点与与A、B两两波波源源间间的的距距离离分分别别为为4 m和和5 m，两两波波源源形形成成的的简简谐谐横横波波分分别别沿沿AP、BP方方向向传播，波速都是传播，波速都是10 m/s.求简谐横波的波长求简谐横波的波长P点的振动点的振动_(填填“加强加强”或或“减弱减弱”)图图6135第20页，共47页，编辑于2022年，星期日图图6136第21页，共47页，编辑于2022年，星期日第22页，共47页，编辑于2022年，星期日第23页，共47页，编辑于2022
10、年，星期日【预测预测1】(1)波波速速均均为为v v1.2 m/s的的甲甲、乙乙两两列列简简谐谐横横波波都都沿沿x轴轴正正方方向向传传播播，某某时时刻刻两两列列波波的的图图象象分分别别如如图图6137所所示示，其其中中P、Q处处的的质质点点均均处处于于波波峰峰关关于于这这两两列列波波，下下列列说说法法中中正正确确的是的是 ()图图6137第24页，共47页，编辑于2022年，星期日A如果这两列波相遇可能产生稳定的干涉图样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甲波的周期大于乙波的周期C甲波中甲波中P处质点比处质点比M处质点先回到平衡位置处质点先回到平衡位置D从从图图示示
11、时时刻刻开开始始，经经过过1.0 s，P、Q质质点点通通过过的的路路程程均均为为1.2 m第25页，共47页，编辑于2022年，星期日图图6138第26页，共47页，编辑于2022年，星期日第27页，共47页，编辑于2022年，星期日第28页，共47页，编辑于2022年，星期日【预测预测2】(1)如如图图6139所所示示，一一列列简简谐谐波波在在均均匀匀介介质质中中传传播播，图图甲甲表表示示t0时时刻刻的的波波形形图图，图图乙乙表表示示图图甲甲中中P质质点点从从t0时时刻刻开开始的振动图象，则这列波始的振动图象，则这列波 ()A从左向右传播从左向右传播B波的频率为波的频率为2 HzC波速为波速
12、为4 m/sDP质点和质点和D质点在振动过程中同一时刻位移总相同质点在振动过程中同一时刻位移总相同图图6139第29页，共47页，编辑于2022年，星期日(2)用用圆圆弧弧状状玻玻璃璃砖砖做做测测定定玻玻璃璃折折射射率率的的实实验验时时，先先在在白白纸纸上上放放好好圆圆弧弧状状玻玻璃璃砖砖，在在玻玻璃璃砖砖的的一一侧侧竖竖直直插插上上两两枚枚大大头头针针P1、P2，然然后后在在玻玻璃璃砖砖的的另另一一侧侧观观察察，调调整整视视线线使使P1的的像像被被P2挡挡住住，接接着着在在眼眼睛睛所所在在的的一一侧侧插插两两枚枚大大头头针针P3和和P4，使使P3挡挡住住P1和和P2的的像像，P4挡挡住住P3
13、和和P1、P2的的像像，在在纸纸上上标标出出大大头头针针的的位位置置和和圆圆弧弧状状玻玻璃璃砖砖的的轮轮廓廓如如图图所所示示(O为为两两圆圆弧弧圆圆心心；图图61310中中已画出经已画出经P1、P2点的入射光线点的入射光线)图图61310第30页，共47页，编辑于2022年，星期日在图上补画出所需的光路图在图上补画出所需的光路图为为了了测测出出玻玻璃璃砖砖的的折折射射率率，需需要要测测量量入入射射角角i和和折折射射角角r，请请在图中标出这两个角在图中标出这两个角用所测物理量计算折射率的公式是用所测物理量计算折射率的公式是n_.为为了了保保证证在在弧弧面面CD得得到到出出射射光光线线，实实验验过
14、过程程中中，光光线线在在弧弧面面AB的的入入射射角角应应尽尽量量_(选选填填“小小一一些些”“”“无无所所谓谓”或或“大一些大一些”)第31页，共47页，编辑于2022年，星期日第32页，共47页，编辑于2022年，星期日第33页，共47页，编辑于2022年，星期日考向二光的干涉、衍射、电磁波与机械振动、机械波的组合考向二光的干涉、衍射、电磁波与机械振动、机械波的组合第34页，共47页，编辑于2022年，星期日【典例典例2】(1)以下说法中正确的是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光的干涉B对于同一
15、障碍物，波长越大的光波，越容易绕过去对于同一障碍物，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象D用光导纤维传播信号是光的全反射的应用用光导纤维传播信号是光的全反射的应用第35页，共47页，编辑于2022年，星期日(2)渔渔船船常常利利用用超超声声波波来来探探测测远远处处鱼鱼群群的的方方位位已已知知某某超超声声波波频频率率为为1.0105 Hz，某某时时刻刻该该超超声声波波在在水水中中传传播播的的波波动动图图象象如如图图61311所示所示从从该该时时刻刻开开始始计计时时，画画出出x7.5103m处处质质点点做
16、做简简谐谐运运动动的的振动图象振动图象(至少一个周期至少一个周期)现现测测得得超超声声波波信信号号从从渔渔船船到到鱼鱼群群往往返返一一次次所所用用时时间间为为4 s，求求鱼群与渔船间的距离鱼群与渔船间的距离(忽略船和鱼群的运动忽略船和鱼群的运动)图图61311第36页，共47页，编辑于2022年，星期日第37页，共47页，编辑于2022年，星期日第38页，共47页，编辑于2022年，星期日【预测预测3】(1)下列说法中正确的是下列说法中正确的是 ()AX射线穿透物质的本领比射线穿透物质的本领比射线更强射线更强B红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变C狭义相
17、对论认为物体的质量与其运动状态有关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率可能发生变化第39页，共47页，编辑于2022年，星期日(2)图图61312实实线线是是简简谐谐横横波波在在t10时时刻刻的的波波形形图图象象，虚虚线线是是t20.2 s时时刻刻的的波波形形图图象象，试试回回答答：若若波波沿沿x轴轴正正方方向向传传播播，则则它它的的最最大大周周期期为为_s；若若波波的的传传播播速速度度为为55 m/s，则则波波的传播方向是沿的传播方向是沿x轴的轴的_方向方向(选填选填“正正”
18、或或“负负”)图图61312第40页，共47页，编辑于2022年，星期日(3)一一束束光光由由空空气气射射入入某某种种介介质质中中，当当入入射射光光线线与与界界面面间间的的夹夹角角为为30时时，折折射射光光线线与与反反射射光光线线恰恰好好垂垂直直，这这种种介介质质的的折折射射率率为为_，已已知知光光在在真真空空中中传传播播的的速速度度为为c3108 m/s，这这束束光在此介质中传播的速度为光在此介质中传播的速度为_m/s.第41页，共47页，编辑于2022年，星期日第42页，共47页，编辑于2022年，星期日【预测预测4】(1)关于关于61313下列四图，以下说法正确的是下列四图，以下说法正确
19、的是 ()图图61313第43页，共47页，编辑于2022年，星期日A甲图可能是单色光线形成的双缝干涉图样甲图可能是单色光线形成的双缝干涉图样B在在乙乙漫漫画画中中，由由于于光光的的折折射射，鱼鱼的的实实际际位位置置比比人人看看到到的的要要深一些深一些C丙丙图图为为一一束束含含有有红红光光、紫紫光光的的复复色色光光c，沿沿半半径径方方向向射射入入半半圆圆形形玻玻璃璃砖砖，由由圆圆心心O点点射射出出，分分为为a、b两两束束光光，则则用用同同一一装置做双缝干涉实验时，用装置做双缝干涉实验时，用a光要比用光要比用b光条纹间距更大光条纹间距更大D丁图是光从玻璃射入空气时的光路图，其入射角是丁图是光从玻
20、璃射入空气时的光路图，其入射角是60第44页，共47页，编辑于2022年，星期日(2)一一列列简简谐谐横横波波沿沿x轴轴正正方方向向传传播播，t0时时刻刻的的波波形形图图象象如如图图61314甲甲所所示示，波波此此时时恰恰好好传传播播到到M点点图图乙乙是是质质点点N(x3 m)的振动图象，则的振动图象，则图图61314Q点点(x10 m)开始振动时，振动方向如何？简单说明理由开始振动时，振动方向如何？简单说明理由从从t0开始，经过多长时间，开始，经过多长时间，Q点第一次到达波峰？点第一次到达波峰？第45页，共47页，编辑于2022年，星期日解解析析(1)甲甲图图可可能能是是单单色色光光的的衍衍射射图图象象，A错错误误；由由于于光光从从水水中中射射入入空空气气中中将将会会发发生生折折射射，由由折折射射规规律律可可知知B正正确确；丙丙图图中中从从光光路路图图可可以以确确定定a为为紫紫光光，则则做做双双缝缝干干涉涉实实验验时时，a光光的的条条纹纹间间距距要要小小一一些些，C错错误误；丁丁图图中中如如果果是是从从玻玻璃璃射射入入空空气气的的光光路路图图，若若竖竖直直线线是是法法线线则则不不会会出出现现折折射射角角小小于于入入射射角角的的情情况况，D错误错误第46页，共47页，编辑于2022年，星期日第47页，共47页，编辑于2022年，星期日