考前第3天 选修3－4 机械振动和机械波 光和电磁波高频考点解读1．机械振动与机械波高频考点1 简谐运动(Ⅰ)高频考点2 简谐运动的公式和图象(Ⅱ)(1)描述振动的物理量①振幅：振动物体离开平衡位置的最大距离，用A表示．②周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，用T表示．③频率：单位时间内完成全振动的次数，用f表示．④周期和频率都是描述振动快慢的物理量，其关系为T＝.(2)简谐运动：物体所受的力跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的振动．动力学特征：F＝－kx.简谐运动的表达式为x＝Asin(t＋φ0)．(3)简谐运动的图象简谐运动的图象是正弦或余弦函数曲线．图象的应用：①可直接读取振幅、周期、各时刻的位移．②判定各时刻回复力、加速度及速度方向．③判定某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况．高频考点3 单摆、单摆的周期公式(Ⅰ)在偏角很小(θ≤5°)的情况下，单摆做简谐运动．(1)单摆的周期公式T＝2π.公式中l为单摆的等效摆长，是指悬点到摆球球心的距离．(2)由周期公式可知，单摆的振动周期与摆球质量m和振幅A无关，只与摆长l和当地的重力加速度有关．(3)单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向的分力．高频考点4 受迫振动和共振(Ⅰ)(1)物体在外界驱动力(能够使物体发生振动的周期性外力)作用下的振动叫做受迫振动．(2)物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关．(3)驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大的现象叫做共振．高频考点5 机械波(Ⅰ)10\n高频考点6 横波和纵波(Ⅰ)(1)机械波的分类：横波和纵波横波是质点振动方向与波的传播方向垂直，纵波是质点振动方向与波的传播方向在同一直线上．(2)机械波的特点①对理想的简谐波，各质点振幅相同．②各质点的振动周期都与波源的振动周期相同．③离波源越远的质点，振动越滞后．④各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不沿波的传播方向迁移．⑤机械波向前传播的是运动形式，也是传播能量和传递信息的方式．高频考点7 横波的图象(Ⅱ)高频考点8 波速、波长和频率(周期)的关系(Ⅱ)(1)波速与波长、周期(频率)的关系：v＝＝λf.①周期和频率只与波源有关，波在传播过程中周期和频率不变．②波速只与介质有关，在同一种均匀介质中，波速是一个定值，与波源无关．③波长既与波源有关又与介质有关．(2)简谐波的图象是一条正弦或余弦函数曲线．高频考点9 波的干涉和衍射现象(Ⅰ)高频考点10 多普勒效应(Ⅰ)(1)产生干涉的条件：两列波的频率相等．现象：两列波相遇时，某些区域总是振动加强，某些区域总是振动减弱，且振动加强区和振动减弱区相互间隔．(2)产生明显衍射的条件：孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象．(3)多普勒效应：波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者感到频率发生了变化．靠近(或远离)波源，频率增大(或减小)．2．电磁振荡与电磁波高频考点11 变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，电磁波及其传播(Ⅰ)(1)麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．10\n(2)电磁波：变化的磁场和变化的电场交替产生，形成电磁场，电磁场由近及远地向外传播形成电磁波．电磁波是横波，电磁波在真空中的速度为c＝3×108m/s.高频考点12 电磁波的产生、发射和接收(Ⅰ)(1)电磁波的产生：振荡电路的特点——采用开放电路、频率足够高．(2)发射电磁信号需经过调制过程，调制分调幅、调频两种．(3)调谐：使接收电路产生电谐振的过程．解调：使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程．高频考点13 电磁波谱(Ⅰ)电磁波按波长由长到短的排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．3．光高频考点14 光的折射定律(Ⅱ)(1)折射定律：折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居在法线两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．(2)在折射现象中，光路是可逆的．高频考点15 折射率(Ⅰ)折射率：n＝＝，其中θ1为光在真空(空气)中的入射角，θ2为光在介质中的折射角，c为光在真空中的传播速度，v为光在介质中的传播速度．高频考点16 全反射、光导纤维(Ⅰ)(1)全反射条件：①光从光密介质射入光疏介质．②入射角大于等于临界角．(2)现象：折射光完全消失，只剩下反射光．(3)临界角：sinC＝，C为折射角等于90°时的入射角．(4)应用——光导纤维它由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的折射率大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射．高频考点17 光的干涉、衍射和偏振现象(Ⅰ)10\n(1)干涉现象：两列相干光波相叠加，某些区域的光被加强，某些区域的光被减弱，且加强区与减弱区互相间隔的现象叫光的干涉现象．干涉条件：两光源发出的光频率相同，相位差恒定．双缝干涉：①条纹间距：Δx＝λ②亮、暗条纹产生的条件：某点到双缝的距离之差Δx＝(2)薄膜干涉①形成：由薄膜前后表面反射的光叠加而成．(薄膜一般指肥皂膜或空气膜等)②条纹：彼此平行的明暗相间的条纹．若白光入射，得到平行的彩色条纹．③应用：增透膜(其厚度应为光在薄膜中波长的四分之一)用于检查工件表面的平整度．(3)光的衍射光在传播过程中遇到障碍物时，偏离原来的直线传播路径，绕到障碍物后面继续传播的现象叫光的衍射．(4)光的偏振在与光波传播方向垂直的平面内，光振动沿各个方向均匀分布的光叫自然光，光振动只沿着某个特定方向的光叫偏振光．考前保温训练1．(2022·安阳二模)下列五幅图分别对应五种说法，其中正确的是( )A．图中，若匀速拉动木板的速度较大，则由图象测得简谐运动的周期较大B．由图可知，系统的固有频率为f0C．频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，这种现象叫做波的干涉10\nD．泊松亮斑是小孔衍射形成的图样E．若简谐波的波速为200m/s，从图示时刻开始，质点a经0.01s通过的路程为0.4m沿x轴正方向传播的一列横波2．一列简谐横波沿直线由A向B传播，相距10.5m的A、B两处的质点振动图象如图1a、b所示，则( )图1A．该波的振幅一定是20cmB．该波的周期一定是4sC．该波的波长可能是14mD．该波的波速可能是10.5m/sE．该波由a传播到b可能历时7s3．(2022·景德镇第二次质检)一列简谐横波从左向右以v＝2m/s的速度传播，某时刻的波形图如图2所示，下列说法正确的是( )10\n图2A．A质点再经过一个周期将传播到D点B．B点正在向上运动C．B点再经过T回到平衡位置D．该波的周期T＝0.05sE．C点再经过T将到达波峰的位置4．下列说法正确的是( )A．在机械波的传播过程中，介质质点的振动速度等于波的传播速度B．当波从一种介质进入另一种介质中传播时，频率一定不变C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变宽D．水中的气泡看起来特别明亮，是因为光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射E．只有障碍物的尺寸比波长小的多时，才会发生波的衍射现象5．(2022·呼伦贝尔一模)图3(a)为一列简谐横波在t＝0时的波形图，图(b)为介质中平衡位置在x＝4m处的质点P的振动图象．下列说法正确的是( )图3A．质点P的振幅为6cmB．横波传播的波速为1m/sC．横波沿x轴负方向传播D．在任意4s内P运动的路程为24cmE．在任意1s内P运动的路程为6cm6．(2022·黄冈市4月模拟)10\n如图4所示，两波长不同的单色光沿同一方向从空气射入玻璃三棱镜，在三棱镜中分成了a、b两束光，但在三棱镜右侧只有一束光射出(图中未画出)，下列分析正确的是( )图4A．a光频率小于b光频率B．三棱镜右侧射出的是b光C．两束光在三棱镜中的传播速度a光较b光大D．用a、b两束光在相同条件下做双缝干涉实验，产生的干涉条纹间距a光的比b光的大E．用a、b两束光在相同条件下做单缝衍射实验，产生的衍射条纹间距a光的比b光的窄7．(2022·天门市4月模拟)现要估测一矩形玻璃砖的折射率n，给定的器材有：待测玻璃砖、白纸、铅笔、大头针1枚、直尺、直角三角板．实验时，先将直尺的一端O和另一点M标上两个明显的标记，再将玻璃砖平放在白纸上，沿其两个长边在白纸上画出两条直线AB、CD，再将直尺正面紧贴玻璃砖的左边缘放置，使O点与直线CD相交，并在白纸上记下点O、点M的位置，如图5所示，然后在右上方通过AB所在界面向左下方观察，调整视线方向，直到O点的像与M点的像重合，再在AB直线上插上大头针，使大头针挡住M、O的像，记下大头针P点的位置．图5(1)请在原图上作出光路图．(2)计算玻璃砖的折射率的表达式为：n＝____________(用字母P和图中已知线段字母表示)．8．(2022·淄博市二模)10\n图6如图6所示，为玻璃材料制成的一棱镜的截面图．其中，弧AB为四分之一圆弧，O为圆心，OBCD部分为矩形．一细光束从圆弧AB的中点E沿半径射入棱镜后，恰好在O点发生全反射，经CD面反射，再从圆弧上的F点射出，已有OA＝a，OD＝a，真空中光速为c.求：(1)出射光线与法线夹角的正弦值．(2)光在棱镜中传播的时间．10\n学生用书答案精析考前第3天 选修3－4机械振动和机械波光和电磁波考前保温训练1．BCE 2.BD 3.BDE 4.BD 5.ABD6．ACD7．(1)光路图如图所示 (2)解析 (1)调整视线方向，当O点挡住M点的像时，从O点发出的光线经玻璃折射后与从M点发出的光线经AB面反射后重合．在观察的一侧插上大头针，使大头针挡住M、O的像，则大头针的位置为折射光线射出玻璃的点和从M点发出的光线在AB面上的反射点．(2)由几何关系作出角度i、r，即可求出折射率．折射率n＝＝＝.8．(1) (2)解析 (1)由几何关系知全反射的临界角C＝45°由sinC＝得n＝OG＝OD＝a，sinα＝＝10\n由折射定律n＝得sinβ＝(2)光在棱镜中的传播速度v＝＝光在棱镜中的传播距离x＝a＋a＋a光在棱镜中的传播时间t＝＝.10
