专题八 机械振动和机械波 光-【成功方案】2024年高考物理艺术生文化课总复习教师用书(Word)

高考题型1　机械振动和机械波 【例1】　一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0时刻的波形如图甲所示，图乙是位于x＝1 m的质点N此后的a­t图像，Q是位于x＝10 m处的质点。则下列说法正确的是(　　) 甲 乙 A．波沿x轴正方向传播，波源的起振方向向下 B．在5～5.5 s时间内，质点M的速度在增大，加速度在减小 C．在t＝12 s时，质点Q的位置坐标为(10 m，－8 cm) D．在t＝7 s时，质点Q开始向下振动 [答案]　B [解析]　由图乙可知0时刻之后质点N的加速度先为正方向，所以质点N先向下振动，则由a­t图像即可画出质点N的振动图像，如下 由振动图像可知t＝0时刻质点N向下振动，在波形图中的质点N处使用“同侧法”即可得到波沿x轴正方向传播。由图甲可知t＝0时刻质点M开始起振，由“同侧法”可知其向上的振动，即波源的起振方向向上。故A错误；t＝0时刻质点M开始向上起振，由图乙可知T＝4 s,5～5.5 s时间内质点振动时间大于1T，小于1T，故此时质点M正处于x轴上方且正向平衡位置运动，所以其速度在增大，加速度在减小，故B正确；波的传播速度为v＝＝m/s＝1 m/s，波从质点M处传播到质点Q处所需要的时间t＝＝7 s，故质点Q在t＝7 s时刚开始向上起振，故D错误。在t＝12 s时，质点Q的振动时间t＝(12－7)s＝5 s＝1T，此时质点Q处于x轴上方最大位移处，即位置坐标为(10 m,8 cm)，故C错误；故选B。 【技巧点拨】 1．“一分、一看、二找”巧解波动图像与振动图像的综合问题 (1)分清振动图像与波动图像。只要看清横坐标即可，横坐标为x则为波动图像，横坐标为t则为振动图像。 (2)看清横、纵坐标的单位，尤其要注意单位前的数量级。 (3)找准波动图像对应的时刻。 (4)找准振动图像对应的质点。 2．分析简谐运动中各物理量的变化情况时，一定要以位移为桥梁，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。另外，各矢量均在其值为零时改变方向。 3．波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同。 4．振源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以有v＝＝λf。 5．质点振动nT(波传播nλ)时，波形不变。 6．相隔波长整数倍的两个质点，振动状态总相同；相隔半波长奇数倍的两个质点，振动状态总相反。 1．(多选)一列简谐横波沿x轴传播，如图所示，实线为t1＝2 s时的波形图，虚线为t2＝5 s时的波形图。以下关于平衡位置在O处质点的振动图像，可能正确的是(　　) [答案]　AC [解析]　机械波的传播方向不确定，所以需要考虑机械波传播方向的不确定性。 AB.若机械波沿x轴正方向传播，在t1＝2 s时O点振动方向竖直向上，则传播时间Δt＝t2－t1＝3 s满足 Δt＝T＋nT(n＝0,1,2,3…) 解得T＝s(n＝0,1,2,3…)，当n＝0时，解得周期T＝4 s，A正确，B错误； CD.若机械波沿x轴负方向传播，在t2＝5 s时O点处于波谷，则Δt＝T＋nT(n＝0,1,2,3…) 解得T＝s(n＝0,1,2,3…)，当n＝0时，解得周期T＝12 s，C正确，D错误。 故选AC。 2．如图，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。下列图像中，能描述小球在开始一个周期内的x­t关系的是(　　) 　 A　　　　　　B C D [答案]　A [解析]　摆长为l时单摆的周期T1＝2π ，振幅A1＝lα(α为摆角)，摆长为l时单摆的周期T2＝2π ＝π＝，振幅A2＝lβ(β为摆角)。 根据机械能守恒得mgl(1－cos α)＝mg(1－cos β)，利用cos α＝1－2sin2，cos β＝1－2sin2，以及sin α＝tan α＝α(α很小)，解得β＝2α，故A2＝A1，故选项A正确。 高考题型2　光的折射和全反射 【例2】　超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔物理学奖，其中用到的一种脉冲激光展宽器截面如图所示。在空气中对称放置四个相同的直角三棱镜，顶角为θ。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为平行的光束，再经过后两个棱镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽。已知相邻两棱镜斜面间的距离d＝100.0 mm，脉冲激光中包含两种频率的光，它们在棱镜中的折射率分别为n1＝和n2＝。取sin 37°＝，cos 37°＝，＝1.890。 (1)为使