专题12 机械振动和机械波 光 电磁波-备战2021届高考物理二轮复习题型专练

专题12　机械振动和机械波 光 电磁波 【要点提炼】 一、机械振动与机械波 1.知识体系 2.波的叠加规律 (1)两个振动情况相同的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为Δx＝nλ，振动减弱的条件为Δx＝nλ＋eq \f(λ,2)。两个振动情况相反的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为Δx＝nλ＋eq \f(λ,2)，振动减弱的条件为Δx＝nλ。 (2)振动加强点的位移随时间而改变，振幅最大。 二、光的折射、光的波动性、电磁波与相对论 1.知识体系 2.光的波动性 (1)光的干涉产生的条件：发生干涉的条件是两光源频率相等，相位差恒定。 (2)两列光波发生稳定干涉现象时，光的频率相等，相位差恒定，条纹间距Δx＝eq \f(l,d)λ。 (3)发生明显衍射的条件是障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多或比光的波长小。 【方法指导】 一、机械振动与机械波 1.分析简谐运动的技巧 (1)物理量变化分析：以位移为桥梁，位移增大时，振动质点的回复力、加速度、势能均增大，速度、动能均减小；反之，则产生相反的变化。 (2)矢量方向分析：矢量均在其值为零时改变方向。 2.波的传播问题中四个问题 (1)沿波的传播方向上各质点的起振方向与波源的起振方向一致。 (2)传播中各质点随波振动，但并不随波迁移。 (3)沿波的传播方向上每个周期传播一个波长的距离。 (4)在波的传播过程中，同一时刻如果一个质点处于波峰，而另一质点处于波谷，则这两个质点一定是反相点。 二、光的折射和全反射 1.依据题目条件，正确分析可能的全反射及临界角。 2.通过分析、计算确定光传播过程中可能的折射、反射，把握光的“多过程”现象。 3.几何光学临界问题的分析 画出正确的光路图，从图中找出各种几何关系；利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的临界条件。 命题点一：　振动与波动 考向一　简谐运动、振动图象的理解和分析 【典例1】 如图1，长为l的细绳下方悬挂一小球a，绳的另一端固定在天花板上O点处，在O点正下方eq \f(3,4)l的O′处有一固定细铁钉。将小球向右拉开，使细绳与竖直方向成一小角度(约为2°)后由静止释放，并从释放时开始计时。当小球a摆至最低位置时，细绳会受到铁钉的阻挡。设小球相对于其平衡位置的水平位移为x，向右为正。下列图象中，能描述小球在开始一个周期内的x－t关系的是(　　) 图1 【解析】　摆长为l时单摆的周期T1＝2πeq \r(\f(l,g))，振幅A1＝lα(α为摆角)，摆长为eq \f(1,4)l时单摆的周期T2＝2πeq \r(\f(\f(1,4)l,g))＝πeq \r(\f(l,g))＝eq \f(T1,2)，振幅A2＝eq \f(1,4)lβ(β为摆角)。 根据机械能守恒得mgl(1－cos α)＝mgeq \f(l,4)(1－cos β)，利用cos α＝1－2sin2eq \f(α,2)，cos β＝1－2sin2 eq \f(β,2)，以及sin α＝tan α＝α(α很小)，解得β＝2α，故A2＝eq \f(1,2)A1，故选项A正确。 【答案】　A 考向二　振动与波动的图象问题 【典例2】 (多选)一简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝eq \f(T,2)时刻，该波的波形图如图2(a)所示，P、Q是介质中的两个质点。图(b)表示介质中某质点的振动图象。下列说法正确的是(　　) 图2 A.质点Q的振动图象与图(b)相同 B.在t＝0时刻，质点P的速率比质点Q的大 C.在t＝0时刻，质点P的加速度的大小比质点Q的大 D.平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图(b)所示 【解析】　t＝eq \f(T,2)时刻，质点Q在平衡位置向上振动，振动图象与图(b)不符，A错误；t＝0时刻的波形图如图所示[图(a)的波形图左移半个波长即可得到]，质点P在最低点，Q在平衡位置，质点Q的速率比P的大；质点P的加速度大小比Q的大，B错误，C正确；t＝eq \f(T,2)时刻，坐标原点的质点经过平衡位置向下振动，对应的振动图象与图(b)吻合，D正确。 【答案】　CD 考向三　振动与波动的多解性、周期性问题 【典例3】 如图3所示，一列简谐横波向右传播，P、Q两质点平衡位置相距0.15 m。当P运动到上方最大位移处时，Q刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是(　　) 图3 A.0.60 m B.0.30 m C.0.20 m D.0.15 m 【解析】　由题意，P、Q两点之间的距离为eq \f(λ,2)＋nλ＝0.15 m，n＝0，1，2，…，故n＝0时，λ＝0.30 m，n＝1时，λ＝0.10 m，选项B正确，A、C、D错误。 【答案】　B 【典例4】 如图4(a)，一列简谐横波沿x轴传播，实线和虚线分别为t1＝0时刻和t