专题17 机械振动机械波 光学-2021年高考物理二轮复习热点题型归纳与提分秘籍

2021年高考物理二轮复习热点题型归纳与提分秘籍 专题17 机械振动机械波 光学 目录 一、热点题型归纳 1 【题型一】 简谐运动的特征 1 【题型二】波的形成、传播与图象 5 【题型三】 振动与波两种图象综合问题 7 【题型四】 波的特有现象和电磁波 10 【题型五】 光的折射和全反射 13 二、高考题型标准练 17 一、热点题型归纳 【题型一】 简谐运动的特征 【典例分析1】(多选)一振子沿x轴做简谐运动，平衡位置在坐标原点．t＝0时振子的位移为－0.1 m，t＝1 s时位移为0.1 m，则(　　) A．若振幅为0.1 m，振子的周期可能为 s B．若振幅为0.1 m，振子的周期可能为 s C．若振幅为0.2 m，振子的周期可能为4 s D．若振幅为0.2 m，振子的周期可能为6 s 【答案】AD 【解析】若振幅为0.1 m，则t＝＋nT(n＝0,1,2，…)． 当n＝0时，T＝2 s；n＝1时，T＝ s；n＝2时，T＝ s. 故选项A正确，选项B错误． 若振幅为0.2 m，振动分两种情况讨论： ①振子振动如图甲所示，则振子由C点振动到D点用时至少为，周期最大为2 s. ②振子振动如图乙中实线所示． 由x＝Asin(ωt＋φ)知 t＝0时，－＝Asin φ，φ＝－，即振子由C点振动到O点用时至少为，由简谐运动的对称性可知，振子由C点振动到D点用时至少为，则T最大为6 s；若由C点振动到O点用时1T，振子由C点振动到D点用时为T，则T为 s. 若振子振动如图乙中虚线所示，振子由C点振动到D点，则T＝2 s. 综上所述C错误，D正确． 【典例分析2】(2020·北京海淀区模拟)如图所示，一轻质弹簧上端固定在天花板上，下端连接一物块，物块沿竖直方向以O点为中心点，在C、D之间做周期为T的简谐运动．已知在t1时刻物块的动量为p、动能为Ek.下列说法正确的是(　　) A．如果在t2时刻物块的动量也为p，则t2－t1的最小值为T B．如果在t2时刻物块的动能也为Ek，则t2－t1的最小值为T C．当物块通过O点时，其加速度最小 D．物块运动至C点时，其加速度最小 【答案】C 【解析】：.物块做简谐运动，物块同向经过关于平衡位置对称的两点时动量相等，所以如果在t2时刻物块的动量也为p，t2－t1的最小值小于等于，故A错误；物块经过同一位置或关于平衡位置对称的位置时动能相等，如果在t2时刻物块的动能也为Ek，则t2－t1的最小值可以小于T，故B错误；图中O点是平衡位置，根据a＝－知，物块经过O点时位移最小，则其加速度最小，故C正确；物块运动至C点时，位移最大，其加速度最大，故D错误． 【典例分析3】(2020·湖北宜昌高三模拟)如图所示为两个单摆的受迫振动的共振曲线，则下列说法正确的是(　　) A．若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相同，则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线 B．若两个受迫振动是在地球上同一地点进行，则两个摆长之比LⅠ∶LⅡ＝25∶4 C．图线Ⅱ若是在地面上完成的，则该单摆摆长约为1 m D．若摆长均为1 m，则图线Ⅰ是在地面上完成的 E．若两个单摆在同一地点均发生共振，图线Ⅱ表示的单摆的能量一定大于图线Ⅰ表示的单摆的能量 【答案】ABC. 【解析】：图线中振幅最大处对应的频率应与做受迫振动的单摆的固有频率相等，从图线上可以看出，两摆的固有频率fⅠ＝0.2 Hz，fⅡ＝0.5 Hz.当两摆在月球和地球上分别做受迫振动且摆长相等时，根据公式f＝可知，g越大，f越大，所以gⅡ>gⅠ，又因为g地>g月，因此可推知图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线，A正确；若在地球上同一地点进行两次受迫振动，g相同，摆长长的f小，且有＝，所以＝，B正确；fⅡ＝0.5 Hz，若图线Ⅱ是在地面上完成的，根据g＝9.8 m/s2，可计算出LⅡ约为1 m，C正确，D错误；单摆的能量除与振幅有关，还与摆球质量有关，故E错误． 【提分秘籍】 1．简谐运动的特征 (1)受力特征：回复力满足F＝－kx. (2)运动特征：当物体靠近平衡位置时，a、F、x都减小，v增大；当物体远离平衡位置时，a、F、x都增大，v减小． (3)能量特征：对同一弹簧振子或单摆来说，振幅越大，能量越大，在振动过程中，动能和势能相互转化，机械能守恒． (4)周期性特征：物体做简谐运动时，其位移、回复力、加速度、速度等矢量都随时间做周期性的变化． (5)对称性特征：速率、加速度等关于平衡位置对称． 2．振动图象提供的信息 (1)由图象可以看出质点振动的振幅、周期． (2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移． (3)可以确定各时刻质点的振动方向． (4)可以确定某时刻质点的回复力、加速度和速度的方向． (5)能够比较不同时刻质点的速度、加速度的大小． 3．单摆 (1)条件：最大偏