2022届高考物理二轮(福建专用)教学案-专题八第2课时 机械振动和机械波 光的干涉、衍射和偏振.docx
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1、第2课时机械振动和机械波光的干涉、衍射和偏振专题复习定位解决问题本专题主要复习机械振动的特点和规律、机械波的传播和特点、光的波粒二象性等知识。高考重点机械波传播过程中波动和振动的关系:波动图像和振动图像的理解与应用;光的波粒二象性的理解等。题型难度新高考中以选择题为主,有可能以填空题形式考查,难度较易或中等。高考题型1机械振动和机械波【例1】(2021广东省普通高中学业水平选择性考试)如图1所示,一个轻质弹簧下端挂一小球,小球静止。现将小球向下拉动距离A后由静止释放,并开始计时,小球在竖直方向做简谐运动,周期为T。经时间,小球从最低点向上运动的距离_(填“大于”“小于”或“等于”);在时刻,小
2、球的动能_(填“最大”或“最小”)。图1答案小于最大解析由于从最低点开始计时,则经时间,小球从最低点向平衡位置运动,则小球的速度逐渐增大,故0时间内小球的平均速度小于时间内的平均速度,因此经时间,小球从最低点向上运动的距离小于,在时刻,小球位于平衡位置,动能最大。【拓展训练1】(2021湖北省选择性考试模拟演练)一列简谐横波沿x轴正方向传播,其波速为10 m/s,t0时刻的波形如图2所示。下列说法正确的是()图2A00.6 s时间内,质点P运动的路程为18 cmBt0.6 s时刻,质点P相对平衡位置的位移是6 cmCt1.2 s时刻,质点Q加速度最大Dt1.4 s时刻,质点M沿y轴负方向运动答
3、案A解析由图可知机械波的波长8 m,故机械波的周期为T0.8 s,00.6 s时间内,质点P运动的路程为3A18 cm,选项A正确;t0.6 s时刻,质点P到达平衡位置,则此时相对平衡位置的位移是0,选项B错误;因为t1.2 s1T时刻,质点Q在平衡位置,则此时加速度为零,选项C错误;经过1.4 s波向前传播xvt14 m1,则此时刻,质点M在平衡位置以下沿y轴正方向运动,选项D错误。【例2】20211月重庆市学业水平选择性考试适应性测试,16(1)如图3所示,a、b、c、d是一简谐横波上的质点,某时刻a、d位于平衡位置且相距为9 m,c在波谷,该波的波速为2 m/s。若此时a经平衡位置向上振
4、动,则()图3A此波向右传播Bb点振动周期为3 sCc点运动速度大小为2 m/sD此波在a、d两点之间传播需3 s答案B解析此时a经平衡位置向上振动,根据“上下坡法”可知,波是向左传播的,故A错误;由图可知,这列波的波长为xad6 m,波的周期为T3 s,故B正确;c点在波谷,所以此时c点运动速度大小为0,故C错误;此波在a、d两点之间传播所需时间t4.5 s,故D错误。【拓展训练2】(2021山东泰安模拟)有两列简谐横波的振幅都是10 cm,传播速度大小相同。O点是实线波的波源,实线波沿x轴正方向传播,波的频率为5 Hz;虚线波沿x轴负方向传播。某时刻实线波刚好传到x12 m处质点,虚线波刚
5、好传到x0处质点,如图4所示,则下列说法正确的是()图4A实线波和虚线波的周期之比为32B平衡位置为x6 m处的质点此刻振动速度为0C平衡位置为x6 m处的质点始终处于振动加强区,振幅为20 cmD从图示时刻起再经过0.5 s,x5 m处的质点的位移y0答案D解析由图知波长实4 m,虚6 m,由v得T,波速v相同,则有T实T虚实虚23,故A错误;对于实线波,由图知此时x6 m处的质点位于平衡位置,向上振动且振动速度最大,对于虚线波,由图知此时x6 m处的质点位于平衡位置,向上振动且振动速度最大,根据叠加原理可得此时x6 m处的质点此刻振动速度最大,故B错误;两列波频率不同,不能形成稳定的干涉现
6、象,不存在质点始终处于振动加强区,故C错误;根据f可得,T实 s0.2 s,则0.5 s相当于个周期,对于实数波,t0时,x5 m处质点位于波峰,则从图示时刻起再经过个周期时质点位于波谷,则有y实10 cm,由于T实T虚23,则有T虚0.3 s,0.5 s相当于个周期,对于虚线波,t0时x5 m处的质点位移为负且向上运动,则从图示时刻起再经过个周期时位移y虚10 cm,故最终yy实y虚0,故D正确。高考题型2振动图像和波动图像的应用【例3】(多选)(2021山东省普通高中学业水平选择性考试,10)一列简谐横波沿x轴传播,如图5所示,实线为t12 s时的波形图,虚线为t25 s时的波形图。以下关
7、于平衡位置在O处质点的振动图像,可能正确的是()图5答案AC解析若机械波沿x轴正方向传播,在t12 s时O点沿y轴正方向振动,则传播时间tt2t13 s满足tTnT(n0,1,2,3),解得T s(n0,1,2,3),当n0时,解得周期T4 s,A正确,B错误;若机械波沿x轴负方向传播,在t25 s时O点处于波谷,则tTnT(n0,1,2,3),解得T s(n0,1,2,3),当n0时,解得周期T12 s,C正确,D错误。【拓展训练3】(2021辽宁葫芦岛市高考一模)一列横波在t0时刻的波形如图6甲所示,M、N是介质中的两个质点,图乙是质点N的振动图像,则()图6A该波沿x轴负方向传播B该波的
8、波速为2 m/sC质点M与N的速率总相同D质点M与N同时到达波峰答案C解析由N点的振动图像可知,t0时刻N点向y轴正向运动,则该波沿x轴正方向传播,A错误;该波的波速为v m/s0.02 m/s,B错误;质点M与N之间相差半个波长,振动情况总相反,则振动的速率总相同,但是不可能同时到达波峰,C正确,D错误。【拓展训练4】(2021山东济南模拟)如图7所示,图甲是t5 s时刻一简谐横波沿x轴正方向传播的波形图,图乙为这列波上某质点的振动图像,则()图7A该列波的波速为4 m/sB图乙可能是质点b的振动图像C质点c的振动方程为y6sin cmDt10 s时,a点的振动方向向上答案C解析由图甲可得8
9、 m,由图乙可得T4 s,所以该简谐横波的传播速度为v m/s2 m/s,故A错误;由图甲可知,t5 s时质点b位于平衡位置且向上振动,由图乙可知,t5 s时质点处于波峰位置,故B错误;由图甲可知,质点c的振动方程为y6sin cm,故C正确;t5 s时质点a处于波峰,经过5 s,即为周期,质点a运动到平衡位置且向下振动,故D错误。高考题型3光的干涉衍射偏振【例4】如图8所示,在杨氏双缝干涉实验中,选用激光的频率为6.01014 Hz,测得屏上P点距双缝S1和S2的路程差为1.25106 m,则在P点出现的应是_ (选填“明条纹”或“暗条纹”)。现改用频率为8.01014 Hz的激光进行上述实
10、验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将_(选填“变宽”“变窄”或“不变”)。已知光速c3108 m/s。图8答案暗条纹变窄解析频率为6.01014 Hz的激光,其波长为 m5107 m,屏上P点距双缝S1和S2的路程差x1.25106 m,则5,即路程差为半波长的奇数倍,故在P点出现暗条纹。现改用频率为8.01014 Hz的激光进行上述实验,激光的频率变大,波长变短,保持其他条件不变,根据x可知,屏上的条纹间距将变窄。【拓展训练5】将两支铅笔并排放在一起,中间留一条狭缝,通过这条狭缝去看与其平行的日光灯,能观察到彩色条纹,这是由于光的_(选填“折射”“干涉”或“衍射”)。当缝的宽度_(选填“
11、远大于”或“接近”)光波的波长时,这种现象十分明显。答案衍射接近解析通过两支并排放在一起的铅笔观察与其平行的日光灯,看到的彩色条纹是单缝衍射条纹;产生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长小。专题限时训练(限时:40分钟)1(2021北京市西城区统一测试)用小球和轻弹簧组成弹簧振子,使其沿水平方向振动,振动图像如图1所示,下列描述正确的是()图1A12 s内,小球的速度逐渐减小,加速度逐渐增大B23 s内,弹簧的势能逐渐减小,弹簧弹力逐渐增大Ct4 s时,小球的动能达到最大值,弹簧的势能达到最小值Dt5 s时,弹簧弹力为正的最大值,小球的加速度为负的最大值答案C解析由图可知
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