高考物理二轮复习专题培优练习重难点15 机械振动与机械波　光　电磁波 （解析版）.docVIP

重难点15机械振动与机械波光电磁波

机械振动和机械波经常结合振动图像和波的图像一起考查，对机械振动的特点和机械波的传播规律是考查的重点。几何光学主要考查光电折射定律和全反射，物理光学主要考查光的干涉和光的衍射、偏转等现象。掌握各个频率段的电磁波电磁波的特点，要了解它们的应用。

例题1.(多选)一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播，图甲为t＝2s时的波形图，图乙为x＝2m处的质点P的振动图像，质点Q为平衡位置x＝3.5m的质点．下列说法正确的是()

A．波沿x轴正方向传播

B．波的传播速度为1m/s

C．t＝2s时刻后经过0.5s，质点P通过的路程等于0.05m

D．t＝3.5s时刻，质点Q经过平衡位置

答案ABD

解析由题图乙可知，t＝2s时质点P向上振动，根据“微平移法”，结合题图甲可知波沿x轴正方向传播，A正确；根据振动图像可知，波的周期为T＝4s，根据波形图可知，波长λ＝4m，所以波速v＝eq\f(λ,T)＝1m/s，B正确；t＝2s时刻，质点P位于平衡位置处，再经0.5s＝

eq\f(1,8)T，质点P通过的路程seq\f(A,2)＝0.05m，C错误；Δt＝1.5s，Δx＝vΔt＝1.5m＝PQ，根据波的传播方向可知，t＝3.5s时刻，质点Q经过平衡位置，D正确．

例题2.如图，一长方体透明玻璃砖在底部挖去半径为R的半圆柱，玻璃砖长为L.一束单色光垂直于玻璃砖上表面射入玻璃砖，且覆盖玻璃砖整个上表面．已知玻璃的折射率为eq\r(2)，则半圆柱面上有光线射出()

A．在半圆柱穹顶部分，面积为eq\f(πRL,2)

B．在半圆柱穹顶部分，面积为πRL

C．在半圆柱穹顶两侧，面积为eq\f(πRL,2)

D．在半圆柱穹顶两侧，面积为πRL

答案A

解析光线经过玻璃砖上表面到达下方的半圆柱面出射时可能发生全反射，如图．设恰好发生全反射时的临界角为C，由全反射定律得n＝eq\f(1,sinC)，解得C＝eq\f(π,4)，则有光线射出的部分圆柱面的面积为S＝2CRL，解得S＝eq\f(1,2)πRL，故选A.

一、对简谐运动的理解

受力特点

回复力F＝－kx，F(或a)的大小与x的大小成正比，方向相反

运动特点

靠近平衡位置时，a、F、x都减小，v增大；远离平衡位置时，a、F、x都增大，v减小

能量

振幅越大，能量越大．在运动过程中，动能和势能相互转化，系统的机械能守恒

周期性

做简谐运动的物体的位移、回复力、加速度和速度均随时间做周期性变化，变化周期就是简谐运动的周期T；动能和势能也随时间做周期性变化，其变化周期为eq\f(T,2)

对称性

(1)如图所示，做简谐运动的物体经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP′)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等

(2)物体由P到O所用的时间等于由O到P′所用时间，即tPO＝tOP′

(3)物体往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，即tOP＝tPO

(4)相隔eq\f(T,2)或eq\f(?2n＋1?T,2)(n为正整数)的两个时刻，物体位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反

二、振动图像和波的图像的比较

比较项目

振动图像

波的图像

研究对象

一个质点

波传播方向上的所有质点

研究内容

某质点位移随时间的变化规律

某时刻所有质点在空间分布的规律

图像

横坐标

表示时间

表示各质点的平衡位置

物理意义

某质点在各时刻的位移

某时刻各质点的位移

振动方向的判断

(看下一时刻的位移)

(同侧法)

Δt后的图形

随时间推移，图像延伸，但已有形状不变

随时间推移，图像沿波的传播方向平移，原有波形做周期性变化

联系

(1)纵坐标均表示质点的位移

(2)纵坐标的最大值均表示振幅

(3)波在传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动

三、光的折射

1．对折射率的理解

(1)折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在该介质中传播速度的大小v＝eq\f(c,n).

(2)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关．

①同一种介质中，频率越大的光折射率越大，传播速度越小．

②同一种光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同．

2．光路的可逆性

在光的折射现象中，光路是可逆的．如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射．

3．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制特点

平行玻璃砖

三棱镜

圆柱体(球)

对光线的作用

通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移

通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折

圆界面的法线是过圆心的直线，光线经过两次折射后向圆心偏折

四、全反射

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