振動(dòng)和波動(dòng)光與電磁波-課件

專題九振動(dòng)和波動(dòng)光與電磁波熱點(diǎn)追蹤

(難度中等，命題指數(shù)★★★★★。復(fù)習(xí)目標(biāo)：保本必會(huì))

201820192020選修3－4T12B：(1)電磁波(2)臨界角、雙縫干涉(3)振動(dòng)圖象求波速和波長(zhǎng)T13B：(1)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(2)光的衍射現(xiàn)象(3)光的折射、全反射T13B：(1)電磁波(2)光導(dǎo)纖維(3)公式v＝fλ的應(yīng)用重要考點(diǎn)機(jī)械振動(dòng)、機(jī)械波、光重要方法圖象法、對(duì)稱法要點(diǎn)再現(xiàn)1.(多選)(2019·江蘇卷)一單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在偏角增大的過(guò)程中，擺球的(

) A.位移增大

B.速度增大 C.回復(fù)力增大

D.機(jī)械能增大

解析在單擺的偏角增大的過(guò)程中，擺球遠(yuǎn)離平衡位置，故位移變大，速度變小，回復(fù)力變大，機(jī)械能保持不變，選項(xiàng)A、C正確。

答案

AC2.(多選)(2020·江蘇卷)電磁波廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代醫(yī)療中。下列屬于電磁波應(yīng)用的醫(yī)用器械有(

) A.殺菌用的紫外燈 B.拍胸片的X光機(jī) C.治療咽喉炎的超聲波霧化器 D.檢查血流情況的“彩超”機(jī)

解析紫外線和X光從本質(zhì)上說(shuō)是電磁波，A、B項(xiàng)正確；治療咽喉炎的超聲波霧化器和檢查血流情況的“彩超”機(jī)用的都是超聲波，超聲波屬于機(jī)械波，C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案

AB3.(2018·江蘇卷)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，在x＝0和x＝0.6m處的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)A、B的振動(dòng)圖象如圖1所示。已知該波的波長(zhǎng)大于0.6m，求其波速和波長(zhǎng)。圖1解析由圖象可知，周期T＝0.4s波長(zhǎng)λ＝vT，代入數(shù)據(jù)得λ＝0.8m答案2m/s

0.8m4.(2019·江蘇卷)如圖2所示，某L形透明材料的折射率n＝2?，F(xiàn)沿AB方向切去一角，AB與水平方向的夾角為θ。為使水平方向的光線射到AB面時(shí)不會(huì)射入空氣，求θ的最大值。圖2答案60°簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)3.阻尼振動(dòng)的振幅盡管在減小，但其振動(dòng)周期(頻率)不變，它是由振動(dòng)系統(tǒng)決定的。4.穩(wěn)定時(shí)，受迫振動(dòng)的周期或頻率等于驅(qū)動(dòng)力的周期或頻率，與物體的固有頻率無(wú)關(guān)。共振圖象的橫坐標(biāo)為驅(qū)動(dòng)力的頻率，縱坐標(biāo)為受迫振動(dòng)物體的振幅。共振條件f驅(qū)＝f固。【例1】

(2020·常州市調(diào)研)如圖3甲所示是一個(gè)單擺振動(dòng)的情形，O是它的平衡位置，B、C是擺球所能到達(dá)的最遠(yuǎn)位置。設(shè)向右為正方向，圖乙是這個(gè)單擺的振動(dòng)圖象。該單擺振動(dòng)的頻率是__________Hz，若振幅有所減小，則振動(dòng)周期將________(選填“增大”“減小”或“不變”)。圖3答案1.25不變【變式1】

(多選)(2020·常州市教育學(xué)會(huì)學(xué)業(yè)水平監(jiān)測(cè))關(guān)于某物體受迫振動(dòng)的共振曲線，如圖4所示，下列判斷正確的是(

)A.物體的固有頻率等于f0B.物體作受迫振動(dòng)時(shí)的頻率等于f0C.物體作受迫振動(dòng)時(shí)振幅相同則頻率必相同D.為避免共振發(fā)生應(yīng)該讓驅(qū)動(dòng)力的頻率遠(yuǎn)離f0圖4解析由圖可知，物體的固有頻率等于f0，選項(xiàng)A正確；物體作受迫振動(dòng)時(shí)，只有當(dāng)發(fā)生共振時(shí)頻率才是f0，即物體做受迫振動(dòng)的頻率不一定等于f0，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；物體作受迫振動(dòng)時(shí)振幅相同，頻率不一定相同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)產(chǎn)生共振的條件可知，為避免共振發(fā)生應(yīng)該讓驅(qū)動(dòng)力的頻率遠(yuǎn)離f0，選項(xiàng)D正確。答案

AD機(jī)械波1.機(jī)械波必須要在介質(zhì)中傳播。振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)是“亦步亦趨”，但不“隨波逐流”。2.波的圖象描述的是在同一時(shí)刻，沿波的傳播方向上的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移。在時(shí)間上具有周期性、空間上具有重復(fù)性和雙向性的特點(diǎn)。3.深刻理解波動(dòng)中的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期(頻率)＝波源的周期(頻率)＝波的傳播周期(頻率)。4.要畫(huà)好、用好振動(dòng)圖象，并正確地與實(shí)際情景相對(duì)應(yīng)。要正確畫(huà)出波形圖，準(zhǔn)確寫(xiě)出波形平移距離、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)間與波長(zhǎng)、周期的單一解或多解表達(dá)式。5.“一分、一看、二找”巧解波的圖象與振動(dòng)圖象的綜合問(wèn)題。 (1)分清振動(dòng)圖象與波的圖象。只要看清橫坐標(biāo)即可，橫坐標(biāo)為x則為波的圖象，橫坐標(biāo)為t則為振動(dòng)圖象。圖5 (2)看清橫、縱坐標(biāo)的單位，尤其要注意單位前的數(shù)量級(jí)。 (3)找準(zhǔn)波的圖象對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，找準(zhǔn)振動(dòng)圖象對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)。6.波速、周期、波長(zhǎng)之間的關(guān)系：λ＝vT。7.多普勒效應(yīng)：當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí)，觀察者接收到的頻率變大，當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者接收到的頻率變小。【例2】

(2020·南京市、鹽城市第二次模擬)沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t1＝0時(shí)的波形如圖6所示，此時(shí)，波傳播到x2＝2m處的質(zhì)點(diǎn)B，而平衡位置為x＝0.5m處的質(zhì)點(diǎn)A正好位于波谷位置，再經(jīng)0.2s，質(zhì)點(diǎn)A恰好第一次到達(dá)波峰。求：(1)該波的波速；(2)在t2＝0.9s時(shí)，平衡位置為x＝5m處的質(zhì)點(diǎn)C的位移。圖6解析

(1)質(zhì)點(diǎn)A第一次到達(dá)波峰，時(shí)間間隔即T＝0.4s答案(1)5m/s

(2)－2cm【變式2】

[2020·蘇、錫、常、鎮(zhèn)四市調(diào)研(一)]如圖7所示，操場(chǎng)上有兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的揚(yáng)聲器均發(fā)出頻率為f＝34Hz的聲音，已知空氣中聲速v聲＝340m/s，則該聲波的波長(zhǎng)為_(kāi)_______m，圖中ED＝16m，DF＝9m，CD＝12m，則觀察者在C處聽(tīng)到的聲音是________(填寫(xiě)“減弱的”或“加強(qiáng)的”)。答案(1)10

(2)減弱的圖7幾何光學(xué)1.在解決光的折射問(wèn)題時(shí)，應(yīng)先根據(jù)題意分析光路，即畫(huà)出光路圖，找出入射角和折射角，然后應(yīng)用公式來(lái)求解，找出臨界光線往往是解題的關(guān)鍵。2.分析全反射問(wèn)題時(shí)，先確定光是否由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)、入射角是否大于臨界角，若不符合全反射的條件，則再由折射定律和反射定律確定光的傳播情況。3.明確兩介質(zhì)折射率的大小關(guān)系 (1)若光疏→光密：定有反射、折射光線。 (2)若光密→光疏：如果入射角大于或等于臨界角，一定發(fā)生全反射。如果入射角小于臨界角，定有反射、折射光線?！纠?】

(2020·江蘇七市第二次調(diào)研)如圖8所示，平面鏡M放置在某液體中，液體上方靠近液面處放置毛玻璃PQ，一束激光水平照射到平面鏡M上O1點(diǎn)時(shí)，觀察到在O1點(diǎn)正上方玻璃上O點(diǎn)有一個(gè)光點(diǎn)。使平面鏡M繞垂直紙面的軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)θ角時(shí)。玻璃上光點(diǎn)恰好消失。已知真空中光速為c，求：圖8(1)液體的折射率n；(2)光在液體中的傳播速度v。解析

(1)當(dāng)平面鏡轉(zhuǎn)過(guò)θ時(shí)，反射光線轉(zhuǎn)過(guò)2θ射到水面，發(fā)生全反射臨界角C＝2θ【變式3】

(2020·江蘇卷)我國(guó)的光纖通信技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。光纖內(nèi)芯(內(nèi)層玻璃)的折射率比外套(外層玻璃)的________(選填“大”或“小”)。某種光纖的內(nèi)芯在空氣中全反射的臨界角為43°，則該內(nèi)芯的折射率為_(kāi)_______。(sin43°＝0.68，cos43°＝0.73，結(jié)果保留2位有效數(shù)字)答案大1.5光的波動(dòng)性【例4】

(多選)(2020·南京市、鹽城市第二次模擬)如圖9所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的復(fù)色光從空氣射向AB邊的中點(diǎn)D，入射方向與邊AB的夾角為θ＝30°，經(jīng)三棱鏡折射后分為a、b兩束單色光，單色光a偏折到BC邊的中點(diǎn)E，單色光b偏折到F點(diǎn)，則下列說(shuō)法正確的是(

)圖9答案AC【變式4】

(多選)(2020·蘇北四市第一次調(diào)研)下列說(shuō)法正確的有(

) A.光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種縱波 B.紅外線比紫外線更容易發(fā)生衍射 C.白光下鍍膜鏡片看起來(lái)有顏色，是因?yàn)楣獍l(fā)生了衍射 D.交警可以利用多普勒效應(yīng)對(duì)行駛的汽車(chē)進(jìn)行測(cè)速解析光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種橫波，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)波長(zhǎng)與障礙物的尺寸差不多或大于障礙物的尺寸，可以發(fā)生明顯的衍射，故對(duì)同一障礙物，波長(zhǎng)越長(zhǎng)越容易發(fā)生明顯的衍射；根據(jù)電磁波譜可知紅外線比紫外線的波長(zhǎng)更長(zhǎng)，則紅外線更容易出現(xiàn)明顯衍射，選項(xiàng)B正確；白光下鍍膜鏡片看起來(lái)有顏色，是因?yàn)殓R片的前后表面的反射光相遇后發(fā)生光的干涉現(xiàn)象，且只有一定波長(zhǎng)(一定顏色)的光干涉時(shí)，才會(huì)相互加強(qiáng)，所以看起來(lái)有顏色，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；交警借助測(cè)速儀根據(jù)微波發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，反射波的頻率與發(fā)射波的頻率有微小差異，對(duì)差異進(jìn)行精確測(cè)定，再比對(duì)與速度的關(guān)系，就能用電腦自動(dòng)換算成汽車(chē)的速度，故選項(xiàng)D正確。答案

BD【變式