11.期中复习-【师者匠心系列】2024-2025学年高二下学期物理讲义

11.期中复习 知识导图 一、交变电流与变压器 正弦交流电的基本物理量 （1）瞬时值：一般用小写字母表示，，，。 （2）峰值：上式中的、、分别表示相应物理量的最大值，也被称为峰值。其中 。 从表达式中可以看出：交流电的最大值与转轴所在位置无关，与线圈的形状无关 。 （3）周期：交变电流完成一次周期性变化所需时间，也是线圈在磁场中匀速转动一周所需时间。 在一个周期内，交变电流的方向变化两次 。日常用电周期为。 （4）频率：1s内线圈转动的圈数，是周期的倒数， 。日常用电频率为。 （5）角频率：线圈在匀强磁场中做匀速圆周运动的角速度，。日常用电角频率为。 （6）电流方向改变频率：1s内电流方向改变的次数；由于1s内线圈转动的圈数为，转一圈电流改变2次，所以 【教法备注】  有效值 1.正弦式交变电流： 有效值与峰值之间的关系为                 2.非正弦交流电 ： 从有效值的定义出发，根据热效应的“三同原则”（同电阻、同时间、同热量）求解。即将一个周期按照电流变化的方式分割为几个时间段（每个时间段内电流会按照某种已知类型变化，如正弦电流、三角电流、恒定电流等），根据定义，遵循三同原则计算。 注意： 有效值应选择 一个完整周期 进行计算。 【教法备注】  平均值 1.平均感应电动势的计算： 由法拉第电磁感应定律可知：感应电动势，当时，即可得到感应电动势的瞬时值；当取比较长的一段时间时，所算得感应电动势即可视为平均值。 2.平均感应电流的计算： （1）（2）3.一段时间内 通过导线横截面的电量 的计算： （1）公式法： 。 （2）面积法：由积累作用可知，图像曲线下的面积即代表在相应时间内流经电路的电荷量。用该电荷量除以对应时间，所得结果即可认为是这段时间电流的平均值。 【教法备注】  变压器动态问题 1. 负载电阻变化的情况： 分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是  不变， 不变 不变， 变 变 变         2. 匝数比变化的情况： 分析各物理量随匝数比变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是  变， 不变 变 变 变 变 变        【教法备注】  远距离输电 发电机升压变压器远距离输电线降压变压器用电器1．基本关系 （1）电压关系：， ，； （2）电流关系：， ，； （3）功率关系：， ，，，． 2．减少损耗的方法 据可知，减少输电线路上功率损失的方法主要有两种： （1）减少输电线的电阻，据： ①减小输电线的长度：由于输电线距离一定，所以在实际中不可能用减小来减小； ②减小电阻率：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料； ③增大导线的横截面积：这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难． （2）减小输电电流，据： ①减小输送功率：在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少损耗的目的； ②提高输电电压：在输送功率一定时，输电线电阻一定的情况下，提高输电电压，从而降低输电电流 据以上分析知，采用高压输电是减少输电线上电能损失最有效、最经济的措施． 【教法备注】  （一）非正弦式有效值计算 1 .通过某用电器的电流和时间的关系图像如图所示（前半个周期为正弦波形的），则该交变电流的有效值为（　　） A. B. C. D. 2 .如图所示为一交流电压随时间变化的图象。每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据图中数据可得此交流电压的有效值为（　　） A. B. C. D. （二）变压器动态分析 3 .如图是某小型水电站进行电能输送时的简化模型。发电机的输出功率，发电机的电压，经升压变压器后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（　　） A.发电机输出的电流 B.升压变压器匝数比 C.降压变压器的匝数比 D.当水电站输出电压一定时，若用电用户增多，则减小 4 .如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为5:1， R2=5Ω，现在电源输入电压如图乙所示的交流电，电流表和电压表均为理想电表，电流表A 2的示数为4A，下列说法错误的是（　　） A.电压表V 1的示数是100V B.电阻 R1的值为150Ω C.电路消耗的总功率是80W D.若 R2的阻值增大，则电压表V 2的示数将增大 （三）交流电与变压器结合 5 . 小明同学用手摇发电机接变压器给规格为“220V，60W”的灯泡 L供电，当他匀速转动发电机的手柄时，灯泡正常发光。其原理简化图如下，已知匀强磁场的磁感应强度大小为线圈面积为，共50匝，不计内阻。变压器可视为理想变压器，其原副线圈匝数比为5∶44，电压表为理想交流电表，其余电阻均不计。下列说法正确的是（　　） A．理想电压表的示数为25V B．手柄的角速度为5rad/s C．从图示位置开始计时，发电机产生的电动势瞬时值表达式为 D．图示位置穿过线圈的磁通量为0，发电机产生的电动势瞬时值最大 6 .一电吹风电路图如图所示， a、 b、 c、 d为四个固定触点：可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态，输入电压220V保持不变，和分别是理想变压器原、副线圈的匝数，小风扇的额定电压为，正常工作时小风扇输出功率为。下列说法正确的有（　　） A.小风扇的内阻是 B.触片同时与 a、 b接触时吹冷风 C.理想变压器原、副线圈的匝数比 D.吹热风时和吹冷风时通过电吹风的总电流相等 二、动量 动量定理 1.平均作用力问题： 如果用一段时间内的平均作用力表示变力的冲量 ，再与动量结合 ，我们可以得到 ，即 。这样可以求解平均作用力，需要注意的是这种方法求解的是对应时间内的平均作用力。 2.流体问题： 【教法备注】  研究 对象 流体类：液体流、气体流等，通常已知密度 ρ 分析 步骤 ① 构建 “ 柱状 ” 模型：沿流速 v 的方向选取一段小柱体，其横截面积为 S ② 微元 研究 小柱体的体积 小柱体质量 小柱体粒子数 小柱体动量 【教法备注】  碰撞 1.弹性碰撞：①动碰动 根据动量守恒得：根据机械能守恒得：得二者速度为： ， ②动碰静 由动量守恒和机械能守恒得：;   最大动能： ，当时， 最大，此时速度互换，动能发生最大传递； 最大速度： ，当 时， 最大，碰后两球速度同向；    最大动量： ，当 时， 最大，碰后两球速度反向，动能几乎不发生传递；    2.非弹性碰撞： 碰后系统总动能 小于 碰前系统总动能，系统动量仍 守恒 ①根据动量守恒得： ②根据能量守恒得： 3.完全非弹性碰撞： 碰后系统总动能 小于 碰前系统总动能（且损失的动能 最大 ），系统动量仍 守恒 ①根据动量守恒得： ②根据能量守恒得： 【教法备注】  类碰撞 1.弹簧模型： 质量为的物体静止在光滑的水平面上，的左边固定有轻质的弹簧，质量为的物体以速度向运动并与弹簧发生碰撞，、始终沿同一直线；①动量守恒（系统合外力为零）：； ②机械能守恒：； 【教法备注】  2.人船模型：  （1）位移关系： 由动量守恒的同时性，人与船运动时间一样， 动量守恒可以列为：再由图中几何关系有：可得船、人的位移分别为： ， 船、人 位移大小之比满足 ，即两物体的位移大小之比等于两物体的质量的反比。 （2）条件： ①系统满足动量守恒或某方向上的平均动量守恒； ②初始状态系统动量为零或水平方向上动量为零。 （3）结论： ①速度上，人快船快，人慢船慢，人停船停； ②m相对与M的位移等于两者分别相对于地面的位移之和；这里的位移是动量守恒方向上的位移，即水平方向的位移； ③位移和质量成反比。 【教法备注】  3.圆弧轨道模型： 在光滑的地面上，有一个光滑的质量为的圆弧斜面静止在地面上，一个质量为的物块以初速度冲上圆弧，经历了（1）~（5）的过程，如下图：（1） 系统水平方向不受力故动量守恒，圆弧只有水平动量，物块既有水平动量又有竖直动量，由于物块竖直动量发生变化，故竖直方向动量不守恒 ；系统机械能守恒； （2） 过程(1)~(2)： 水平动量守恒：； 机械能守恒：         过程(1)~(3)： 水平动量守恒：； 机械能守恒：         过程(1)~(4)： 水平动量守恒：； 机械能守恒：此过程类似完全非弹性碰撞          过程(1)~(5)： 水平动量守恒：； 机械能守恒：此过程类似弹性碰撞 （3） ①物块与圆弧共速：在圆弧上共速或冲出圆弧后共速；         ②物块达到圆弧的最高点，即使没有共速，两者也有共同的水平速度（接触面关联解释） （4） 共速后从底端离开圆弧时，圆弧具有最大速度，即； （5）假设物块上升H，与圆弧共速，则：①② 若H=R，则恰好不冲出； 若H>R，则能冲出； 若H <r，则不能冲出；< pan> （6） 若物块能向上冲出圆弧，则物块离开圆弧有两种情况： ①向上冲出离开圆弧，物块做斜抛运动，冲出的速度  </r，则不能冲出；<>; ②向下从圆弧底端离开，根据动量守恒和能量守恒式子可得：          ，,,，m、M分离 若，  ，物块做自由落体 ； 若，  ，物块向左做平抛运动 ； 若，  ，物块向右做平抛运动 ； 【教法备注】  （一）流体问题 7 .(多选)“娱乐风洞”是一项新型娱乐项目，在一个特定的空间内通过风机制造的气流把人“吹”起来，使人产生在天空翱翔的感觉．其简化模型如图所示，一质量为的游客恰好静止在直径为的圆柱形竖直风洞内，已知气流密度为，游客受风面积（游客在垂直风力方向的投影面积）为，风洞内气流竖直向上“吹”出且速度恒定，重力加速度为．假设气流吹到人身上后速度变为零，则下列说法正确的是（    ） A.气流速度大小为 B.单位时间内流过风洞内某横截面的气体体积为 C.风若速变为原来的，游客开始运动时的加速度大小为 D.单位时间内风机做的功为 8 .台风的风力达到17级超强台风强度时风速为 60 m/s左右，对固定建筑物破坏程度非常巨大。假设某一建筑物垂直风速方向的受力面积为 S，风速大小为 v，空气吹到建筑物上后速度瞬间减为零，空气密度为 ρ，请你根据所学物理知识推算固定建筑物所受风力（空气的压力） F与风速（空气流动速度）大小 v关系式为（　　） A. F＝ ρSv B. F＝ ρSv2 C. F＝ρSv3 D. F＝ ρSv3 （二）碰撞问题 9 .如图甲所示，在光滑水平面上的两小球发生正碰，小球的质量分别为和，图乙为它们碰撞后的图像，已知．由此可以判断（　　） A.碰前匀速，加速运动 B.碰后和都向右运动 C. D.碰撞过程中系统动量守恒，机械能守恒 10 .在冰壶比赛中，某队员利用红壶去碰撞对方的蓝壶，两者在大本营中心发生对心碰撞如图（ a）所示，碰撞前后两壶运动的图线如图（ b）中实线所示，其中红壶碰撞前后的图线平行，两冰壶质量相等，则（　　） A.两壶发生了弹性碰撞 B.碰后蓝壶速度为 C.碰后蓝壶移动的距离为 D.碰后红壶所受摩擦力小于蓝壶所受摩擦力 （三）类碰撞问题 11 .如图所示，半径为 R、质量为3 m的光滑圆弧槽（对应的圆心角为）静止于光滑水平面上，一质量为 m的小球从 P点以初速度水平冲上圆弧槽，运动到 Q点后离开圆弧槽，不计空气阻力。则下列说法正确的是（　　）    A.小球从 P点滑到 Q点的过程中，小球与光滑圆弧槽组成的系统动量守恒 B.小球从 P点滑到 Q点的过程中，小球与光滑圆弧槽组成的系统机械能不守恒 C.小球离开圆弧槽 Q点时的速度为 D.小球到达最高点时的速度为 12 .如图，置于光滑水平面上的总质量为2 m的小车左端固定一轻质弹簧，用细绳将质量为 m的小物块压缩弹簧系在小车左端。此时小物块到小车最右端的距离为 L，弹簧内储存的弹性势能为。开始时小车处于静止状态，现烧断细绳，经时间 t，物块恰好能到达小车最右端。已知弹簧自然长度小于车长。下列说法正确的是（　　） A.当弹簧恢复原长时，物块的速度最大 B.物块到达小车最右端时，小车向左移动的距离为 C.物块、小车和弹簧组成的系统机械能守恒 D.物块到达小车右端过程中，弹簧弹力对物块的冲量大小为 13 .(多选)如图所示，质量为 M、长度为 L的船停在平静的湖面上，船头站着质量为 m的人， M> m。现在人由静止开始由船头走到船尾，不计船在运动过程中所受的水的阻力。则（　　） A.人和船运动方向相反 B.船运行速度大于人的行进速度 C.由于船的惯性大，当人停止运动时，船还要继续运动一段距离 D.人相对水面的位移大小为 14 .如图所示，在固定的水平杆上，套有质量为 m的光滑圆环，轻绳一端拴在环上，另一端系着质量为 M的木块，现有质量为 m0的子弹以大小为 v0的水平速度射入木块并立刻留在木块中，重力加速度为 g，下列说法正确的是（　　） A.子弹射入木块后的瞬间，速度大小为 B.子弹射入木块后的瞬间，绳子拉力等于 C.子弹射入木块后的瞬间，环对轻杆的压力大于 D.子弹射入木块之后，圆环、木块和子弹构成的系统动量守恒 三、机械振动与机械波 简谐运动 1. 位移： 由 平衡位置 指向振动质点所在位置的有向线段，位移是相对于 平衡位置的 。 2. 振幅： 振动质点离开平衡位置的 最大距离 。在弹簧振子系统中，振幅标志着振动系统 能量 的大小，振幅越大能量 越大 ，与质量 无关 ；质量越大，经过平衡位置的速度越小。振幅是标量，3. 全振动： 在简谐运动中，振子第一次经过某点，当它下一次再以 相同的速度 经过该点时，我们说振子完成了一次全振动。完成一次全振动的路程等于 振幅的四倍 ，与起点位置 无关 ；重新回到原来位置 不能 说明 完成了一次全振动。 4. 周期和频率： 物体完成一次 全振动 所需的时间叫周期（）；频率（）是单位时间内完成 全振动 的次数。简谐运动的周期公式为， 其中为 振子的质量 ，为 比例系数 。周期与起始位置、振幅 无关 ，只与振子和有关 。振幅越大，速度越大，周期不变。 频率. 5. 回复力： 物体振动时总是会受到一种要把物体拉回到平衡位置的力，这种力叫 回复力 ，其方向总指向 平衡位置 ，表达式为 ， 负号表示回复力的方向是与位移方向 相反 ，为 比例系数 ，对于弹簧振子，为 劲度系数 ． 回复力是以 效果 命名的，它可以是 一个力 或 一个力的分力 ，也可以是 几个力的合力 ，不参与 受力分析 ，对于水平方向振动的弹簧振子，回复力由 弹簧的弹力 提供；对竖直方向振动的弹簧振子，回复力由 弹簧的弹力与重力两力的合力 提供．在 平衡位置时，回复力为 零 【教法备注】  单摆 1.平衡位置： 如图，摆球可静止在点，所以点是单摆的平衡位置.2.回复力： 如上图所示，当摆球运动到某点时，摆球在圆弧切线方向上受到的力为   ，这就是它的回复力。 在偏角很小时，有   ，所以回复力可写为   ，其中为 摆长 ，为 摆球偏离平衡位置的位移 ，负号表示回复力与位移的方向 相反 ，由于回复力与位移成正比，所以单摆的运动是 简谐运动 . 3.振幅： 由单摆的能量 ，振幅  ，与质量无关 4.周期： 由简谐运动的周期公式， 对于单摆， 所以周期为   ， 单摆的周期与振幅、摆球质量无关 . 【教法备注】  振动图像和波动图像的比较   简谐振动的振动图像 机械波的波动图像 图像 函数 关系 <strong>一个质点</strong>做简谐运动时，它的 位移随时间变化 的关系 它在 某一时刻<strong>各个质点</strong>的位置 所形成的图线（横波） 坐 标 横轴 一个质点振动的 <strong>时间</strong> 各质点的 <strong>平衡位置</strong> （距离） 纵轴 一个 质点<strong>不同时刻</strong> 相对平衡位置位移 <strong>同一时刻</strong>，各 质点 相对各自平衡位置的位移 形状 正弦函数或余弦函数的图像 可直观得到的数据 周期振幅 波长   振幅波峰及波谷的位置 速度方向 直接看图像 取决波的传播方向 图像上某一点 的意义 在某时刻（横轴坐标）做简谐运动的物体相对平衡位置的位移（纵轴坐标） 在某时刻，距坐标原点的距离一定（横轴坐标）的该质点的位移（纵坐标） 理解 “一点”“多时”“录像 ” “多点”“一时”“照片” 【教法备注】  波的干涉 1.波的叠加： ①波的传播互不干扰： 当两列波相遇时，每列波将保持原有的特性，即频率、振幅、波长 、波速及 振动方向 不变，继续按原来的方向传播，它们 互不干扰 。 ②波的位移相互叠加： 在两列波的重叠区域内，介质中的质点同时参与两种振动，其振动的位移等于这两列波分别引起的位移的 矢量和 。2.波的干涉： ①定义：频率相同的两列波叠加，使某些区域振动加强。某些区域振动减弱，这种现象叫波的干涉 ②条件： 波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加．但稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波，即波的 频率相同 、波源的 相位差恒定。 3.振动加强点和减弱点的判定： 物理上称当两列波波源起振方向相同 时，从波源传播到某一位置的路程之差为波程差，振动加强和减弱点的判定方法如下： 当 时，为振动加强点；（0，1，2，3，……） 当 时，为振动减弱点．（0，1，2，3，……） 【教法备注】  （一）单摆等效摆长 15 .如图甲所示，细线下端悬挂一个除去了柱塞的注射器，注射器内装上墨汁，将摆线拉开一小幅度， 当注射器摆动时， 沿着垂直于摆动的方向以速度ν=0.12m/s匀速拖动木板，得到喷在木板上的墨汁图样，若测得木板长度为 l=0.6m， 墨汁图样与木板边缘的交点 P， Q恰好处于最大位移处，已知重力加速度则该单摆的等效摆长约为（　　） A. B. C.1m D. 16 .一单摆的摆长为 L，将摆球向左拉至水平标志线上（图中虚线）。由静止释放摆球，当摆球运动至最低点时，摆线碰到障碍物 P，摆球继续向右摆动。用频闪相机长时间拍摄，得到图示照片，则摆线的悬点 O与障碍物 P在竖直方向之间的距离为（              ） A. B. C. D.无法确定 （二）振动图像与波动图像结合 17 .如图甲所示是一列简谐横波在时的波形图，质点 P的平衡位置位于处，其振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（        ）    A.波沿 x轴负方向传播 B.再经过0.3s质点 P运动至处 C.0.1~1.1s内，质点 P的路程为30cm D.质点 Q的振动方程为 18 .一列沿轴负方向传播的简谐横波，时的波形如图（）所示，处质点的振动图像如图（）所示，则波速可能是（    ） A. B. C. D. （三）振动加强点和减弱点个数的判断 19 .波源 S1和 S2振动方向相同，频率均为4Hz，分别置于均匀介质中 x轴上的两点处，，如图所示。两波源产生的简谐横波沿轴相向传播，波速为。已知两波源振动的初始相位相同。则间合振动振幅最小的点的位置个数为（　　） A.3个 B.4个 C.5个 D.6个 20 .如图所示， S1、 S2是水面上两个振动情况完全相同的波源，其振动方向为竖直方向， S1、 S2发出的波在水面上形成稳定的干涉图样，且波长均为2cm。 P是水面上的一点，且 S1、 S2、 P三点刚好构成一个直角三角形， S1、 S2两点之间的距离为6cm，∠ S1PS2=53°。下列说法中正确的是（　　） A. S1S2连线中点始终处于最大位移 B. S1P连线上（不包含 S1点）共有2个振动加强点 C. S1S2连线上（不包含 S1、 S2两点）共有3个振动加强点 D. P点是振动减弱点 21 .如图甲所示，在一条直线上两个振动源 A、B相距12m。振动频率相等， t=0时 A、B开始振动，且都只振动一个周期，振幅相等，图乙为 A处的振动图像，图丙为 B处的振动图像，若 A向右传播的波与 B向左传播的波在时相遇，则下列说法正确的是（　　） A.两列波在 A、 B间的传播速度均为20m/s B.在两列波相遇过程中，出现了4个振动加强的点 C.时刻 A、B点均经过平衡位置且振动方向向上 D.在两列波相遇过程中，出现了2个振动加强的点 四、光学 折射率 1.折射率的定义： ①绝对折射率： 光从 真空 射入 某种介质 发生折射时，入射角的正弦跟折射角的正弦之比，叫做这种介质的 绝对折射率 ，简称折射率，用符号表示。即 。 ②相对折射率： 光从 介质1 射入 介质2 ，入射角，折射角，则 为介质2相对于介质1的折射率，即 ，这种叫介质的 相对折射率.    2.折射率与光速的关系： 研究表明，光在不同介质中的速度不同；某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度与光在这种介质中的传播速度之比，即 。 3.折射率与光频率的关系： ①光的色散： 白光通过三棱镜后，在光屏上会形成一条彩色光带，这种现象叫做 光的色散 。如图，彩色光带的红光在最上端，紫光在最下端。② 光的色散现象说明： 白光是复色光，它由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，七种颜色的光组成。 同一种介质对不同颜色的光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大，即对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大。 由可知，在同一种介质中，频率越大的光传播速度越小，即红光的传播速度最大，紫光的最小。 （4）几种介质的折射率（白光照射）： 介质 金刚石 玻璃 酒精 水 空气 折射率 2.42 1.5-1.8 1.36 1.33 1.00028 【教法备注】  全反射 1.临界角 ： 折射角为时的入射角叫做全反射的临界角，记为．光由折射率为的介质射入空气（或真空）时，反射角满足： 2.全反射的条件： ① 光密介质射向光疏介质 ② 入射角大于等于临界角． 3.全反射解决问题的基本方法： ① 确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质． ② 若光由光密介质进入光疏介质时，则根据确定临界角，看是否发生全反射． ③ 根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”． ④ 运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断推理，运算。 【教法备注】  光的干涉 1.产生亮条纹的条件 屏上某点到两缝和的距离之差正好是半波长的 偶数 倍，即 时，，此时点位于屏上的 中心处 ，此处的条纹叫 中央亮条纹 ；时，屏上关于中心对称有 两 处，此处的条纹叫 第一级亮条纹 ；时，屏上关于中心对称有 两 处，此处的条纹叫 第二级亮条纹 …… 2.产生暗条纹的条件 屏上某点到两缝和的距离之差正好是半波长的 奇数 倍，即 时，屏上关于中心对称有 两 处，此处的条纹叫 第一级暗条纹 ；时，屏上关于中心对称有 两 处，此处的条纹叫第二级暗条纹…… 【教法备注】   3.条纹间距 亮条纹的光程差为半波长的偶数倍，即 ，暗条纹的光程差为半波长的奇数倍，即 以亮条纹为例： 中央亮条纹，n=0，即在中心位置p0 第一级亮条纹，n=1，，相邻亮条纹间距       第二级亮条纹，n=2，,相邻亮条纹间距      由于暗条纹间距与亮条纹规律一样，所以两个相邻的亮条纹或暗条纹中心间距是：   【教法备注】  光的干涉应用 1.液膜干涉如图所示，当肥皂膜竖直放置时，由于重力作用，膜上薄下厚．光照射在肥皂膜上，分别从膜的前表面和后表面反射的两列光波，由于它们是 相干 光，所以能产生干涉 ．         ① 从薄膜后表面反射的光的路程比从薄膜前表面反射的光的路程多 2倍膜厚 ，由于从上到下薄膜厚度不同，因此从上至下可以看到明暗相间的条纹； ②在同一水平高度处，薄膜的厚度 相同 ，从前、后两个面反射的光路程差均相同，如果此时两反射光互相加强，则此高度水平方向各处均加强，因此明暗相间的干涉条纹应为 水平 方向； ③ 劈形薄膜厚度均匀变化时，干涉的条纹 间距 相等 ； 薄膜厚度不均匀增大，则出现 不等 间距的干涉条纹；薄膜厚度相同，则 不会 出现干涉条纹； ④ 观察到的是从 膜前、后两个面 反射回来的光，不是透过膜的光，眼睛与光源在膜的 同一侧 。 2.气膜干涉 （1） 劈尖干涉                          用干涉法检查平面，如图所示，两板之间形成一层 空气 膜 ，用单色光从上向下照射，入射光从空气膜的 上下表面 反射出两列光波，形成 干涉 条纹。 ① 从左到右空气薄膜厚度均匀增加，单色光从薄膜上表面（标准样板下表面）反射和下表面（被检查平面上表面）反射，其光程差  约等于薄膜厚度d的两倍，由于厚度均匀增加，故光程差也是均匀增加，当光程差  分别为 ， ， ， 时，便出现 等距 的亮条纹， 任意一个亮条纹或暗条纹所在位置下面的空气薄膜厚度 相同 。 ② 若 干涉条纹是 正常 的，则 被检查的工件表面是 平整 的 ； ③ 若干涉条纹 向左弯曲 ，则该条纹左边一点的空气薄膜厚度和该条纹所在的位置厚度相同，则工件表面只可能出现 凹陷 ； ④ 若干涉条纹 向右弯曲 ，则该条纹右边一点的空气薄膜厚度和该条纹所在的位置厚度相同，则工件表面只可能出现 凸起 ； ⑤ 当标准样板与被检查平面的夹角变小，即空气薄膜 变薄 ， 由于亮条纹的光程差 不变，故条纹间距 变大 ，反之亦然。若薄膜是 均匀 变化，则条纹间距是 等距 的，若薄膜不是均匀变化， 则条纹间距 不等距 。    【教法备注】  （2）牛顿环   牛顿环是典型的等厚薄膜干涉，当平行光垂直射向平凸透镜时，从尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉，同一半径的圆环处空气膜厚度相同，上、下表面反射光程差相同，因此使干涉图样呈   圆环   状。 ① “牛顿环”的干涉条纹是 不等间距 的 ； ② 白光形成的牛顿环呈现“外红内紫”的特征 ； ③ 若把装置放入水中，单色光条纹间距变小。 【教法备注】 光的衍射 1.单缝衍射特点 中央条纹 亮而宽 ； 两侧亮条纹具有 对称 性，亮条纹宽度逐渐变 窄，亮度逐渐减弱； 波长一定时，单缝   窄   的中央条纹宽，各条纹间距大；单缝不变时，光波波长   大   的中央条纹宽 ，条纹间距 大 ； 白光的单缝衍射条纹是中央为 白色 亮条纹，两侧为 彩色 条纹，且外侧呈 红色 ，靠近白色亮条 纹的内侧为 紫色 ； 【教法备注】  2.圆孔衍射 特点 单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度 大 ，外面是明暗相间的 不等距 的圆环，越向外，亮环亮度越 低 ； 圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度减弱（光线少） 白光的圆孔衍射图样中央亮圆为 白色 ，周围是 彩色 圆环； 只有圆孔足够小时，才能得到明显的衍射图样，在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中，光屏依次得到几种不同的现象——圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相间的圆环(衍射图样)、完全黑暗。 【教法备注】  3.障碍物的衍射 特点 形成泊松亮斑时，圆盘阴影的边缘是 模糊 的，在阴影外还有不等间距的 明暗相间 的圆环； 圆盘衍射图样中的亮环或暗环间的距离随着半径的增大而 减小 ； 与圆孔衍射图样比较： 均是明暗相间的圆形条纹，中心均有亮斑； 圆孔行射图样中心亮斑较大，而泊松亮斑较小． 【教法备注】  （一）折射率计算 22 .第四届中国质量获奖者——福耀集团，其生产的汽车玻璃以超高的品质取得了世界八大汽车厂商的认证。参加社会实践的某高中学生利用所学的光学知识测出了一款汽车玻璃样品的折射率。如图所示，该学生将一束光线以入射角从空气射向厚度 h=2cm的平行板玻璃，测出下界面出射光线的出射点与上界面入射光线的法线之间的距离 d=1cm。则此玻璃的折射率 n为（　　） A. B. C. D. 23 .由某种透明材料制成的半球的截面如图所示， O为球心， AO为其对称轴．一单色光从截面的 B点平行于对称轴 AO射入半球，此时透明半球左侧恰好没有光线射出．透明半球的半径为 R， O、 B两点间距离为，光在真空中的传播速度为 c．求： ( 1 )透明材料的折射率 n； ( 2 )光在透明半球中传播所用时间 t．     （二）全反射问题 24 .(多选)打磨某剖面如图所示的宝石时，必须将 OP、 OQ边与轴线的夹角θ切割在θ1＜θ＜θ 2的范围内，才能使从 MN边垂直入射的光线，在 OP边和 OQ边都发生全反射（仅考虑如图所示的光线第一次射到 OP边并反射到 OQ边后射向 MN边的情况），则下列判断正确的是（　　） A.若，光线一定在 OP边发生全反射 B.若，光线会从 OQ边射出 C.若光线会从 OP边发生全反射 D.若且，最终的出射光线将平行于入射光线 25 .宇航员王亚平在太空实验授课中，进行了水球光学实验。某同学在观看太空水球光学实验后，找到一块横截面为环形、折射率为 n=的玻璃砖模拟光的传播，如图所示，玻璃砖的内径为 R、外径为2 R。一束单色光在截面上的 A 点以入射角 i 射入玻璃砖，恰好在玻璃砖内壁的 B 点发生全反射（图中 B 点未画出），光在真空中传播的速度为 c，求：（1）入射角 i的正弦sin i；（2）该单色光从 A点传播到 B点所用时间（结果可以带根号）。        （三）条纹间距公式 26 .在单色光双缝干涉实验中，屏 P上产生了等间距的干涉条纹．若将缝遮住，并在、的垂直平分面处放一平面镜 M，如图所示，则（　　） A.屏上不会出现任何条纹 B.屏上呈现出明暗相间的不等距条纹 C.仅将平面镜 M向上移动少许，屏上条纹间距将增大 D.仅将屏向左移动少许，屏上条纹间距将增大 27 .劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当红光从上方入射后，从上往下看到如图乙所示的干涉条纹。下列说法错误的是（　　） A.任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等 B.任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定 C.若在装置中抽去一张纸片，则干涉条纹间距变大 D.若把红光换成紫光，则干涉条纹间距变大 （四）衍射图样问题 28 .下面四幅图是某种单色光形成的干涉或衍射图样，其中与其他三幅表示不同类型的是（　　） A.    B.    C.    D.    29 .下列说法正确的是（　　） A.图甲光导纤维利用光的全反射现象传递信息时外套的折射率比内芯的大 B.图乙检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出 P为凸处、 Q为凹处 C.图丙为光照射到不透明圆盘上，在圆盘后得到的衍射图样 D.图丁观看立体电影的眼镜镜片利用了光的多普勒效应 五、实验 实验：验证动量守恒定律 1.实验原理： 因小球从斜槽上滚下后做平抛运动，由平抛运动知识可知，只要小球下落的高度 相同 ，在落地前运动的时间就 相同 ，若用飞行时间当作 单位时间 ，小球的 水平速度 在数值上就等于小球飞出的 水平距离 ． 设入射球、被碰球的质量分别为、，则入射球碰撞前动量为（被碰球静止）： ①； 设碰撞后、的速度分别为、，则碰撞后系统总动量为： ②； 只要测出小球的质量及碰球碰撞前后、被碰球碰后的水平距离，代入①、②两式就可研究动量守恒，即 ．              2.数据处理与误差分析： 1.应多次进行碰撞，两球的落地点均要通过 取平均位置来确定 ，以减小 偶然误差 . 2.在实验过程中，使斜槽末端切线 水平 和两球发生正碰，否则两小球在碰后难以作平抛运动． 3.适当选择挡球板的位置，使 入射小球的释放点稍高 ． 说明：入射球的释放点越高，两球相碰时作用力越大，动量守恒的误差越小，且被直接测量的数值OM、OP、ON越大，因而测量的误差越小． 3.注意事项： 1.三个必须： ①小球质量： m1必然大于m2 ②两球半径： 必须一样R1=R2，两球碰撞时，球心必等高或在同一水平线上 ③重复实验时，小球一一定要每次保证从 同一位置滚下（保证小球到达水平面初动量一定） 2.三个细节： ①实验前需要调整下斜槽，使其末端沿 切线水平 （保证平抛）； ②斜槽 不需要 光滑，只要保证小球到达末端速度相同即可； ③由于平抛运动同一高度下落物体的时间相同，可以用水平距离直接的关系 表示速度关系，但是一定要对应好。 3.圆规的作用： 由于落点比较密集，又较多，每次测量距离很难，故确定落点平均位置的方法是 最小圆法 ，即用尽可能最小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置代表落点的 平均位置 ． 4.根据，位移关系是，与关系不确定，若碰撞为弹性碰撞，则， 若碰撞为非弹性碰撞，则可能. 实验：用单摆测重力加速度 1.实验原理： 根据单摆周期公式，得： ．据此，只要测得摆长和周期即可算出当地的重力加速度． 2.注意事项： 1.为减小计算误差，不应先算的平均值再求，而应 先求出每次的值再平均 ． 2.为减小系统误差，摆角应 不大于° ，这可以用量角器粗测． 3.为减小操作误差，小球应静止释放，避免小球做圆锥摆运动，这样圆锥摆运动周期 ，这样导致周期 偏小 。 4.实验过程中： ①易混淆的是：从平衡位置开始计时，单摆通过平衡位置的次数与全振动的次数关系是：若开始平衡位置数0开始，则 ，若开始平衡位置数1开始，则     ②易错的是：图象法求值，，而是 ；和也经常错用，（n为全振动的次数，前者是摆经平衡位置数“”开始计时，后者是数“1”开始计时）． ③易忘的是：漏加或多加小球半径，悬点未固定；忘了多测几次，取平均值． 实验：测定玻璃砖的折射率 1.实验原理： 折射定律 2.注意事项： ① 实验中，玻璃砖在纸上的位置不可移动． ② 不能用手触摸玻璃砖光洁的光学面，更不能把玻璃砖当尺子用． ③ 大头针应 竖直 插在白纸上，且玻璃砖两侧大头针与间、与间的距离应适当 大 些．以减小确定光路方向时造成的误差． ④ 实验中入射角不宜过小，否则会增大角度测量误差，也不宜过大，否则在一侧看不到、的像（光疏进入光密，入射角增大，反射率急剧上升，反射光线增大，折射光线减小），入射角最好 适宜 在之间 ． ⑤ 玻璃砖应选用宽度 较大 的，宜在以上，若宽度太小，测量误差会较大． 实验：用双缝干涉测量光的波长 1.实验原理①若双缝到屏的距离用表示，双缝间的距离用表示，相邻两条亮条纹间的距离用表示，则入射光的波长     ，实验中是已知的，测出即可测出 光的波长； ②干涉图样的获得 光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后相当于线光源，经双缝后产生 稳定的干涉图样 ，通过屏可以观察到明暗相间的干涉条纹，如果是白光通过双缝，可以观察到 彩色 条纹； 2.测量头的构造及使用 测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，分划板会左右移动，测量时，应使分划板中心刻线对齐某亮条纹 的中心，记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对齐 另一条相邻的亮条纹 的中心时，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就是相邻条纹间的距离，即； 实际测量中，很小，直接测量时相对误差 较大 ，通常测出条亮条纹间的距离，然后推算相邻两条纹间的距离     ； （一）实验：验证动量守恒定律 30 .某同学在做“验证动量守恒定律”的实验中，实验室具备的实验器材有：斜槽轨道，两个大小相等、质量不同的小钢球A、B，刻度尺，白纸，圆规，重垂线一条。实验装置及实验中小球运动轨迹及落点平均位置如图甲所示。（1）对于实验中注意事项、测量器材和需测量的物理量，下列说法中正确的是           。A．实验前轨道的调节应注意使槽的末端的切线水平B．实验中要保证每次A球从同一高处由静止释放C．实验中还缺少的实验器材有复写纸和秒表D．实验中需测量的物理量只有线段和的长度（2）实验中若小球A的质量为，小球B的质量为，当时，实验中记下了 O、 M、 P、N四个位置（如图乙所示），若满足          （用、、、、表示），则说明碰撞中动量守恒；若还满足           （只能用表示），则说明碰撞前后动能也相等。 31 .某同学用如图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律。实验时先使A球从斜槽上某一固定位置 G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置 G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复上述操作10次，得到了如图乙所示的三个落地点。（1）请你叙述找出落地点的平均位置的方法是：           ，并在图中读出          cm。（2）已知，碰撞过程中动量守恒，则由图可以判断出是           球的落地点，是           球的落地点。（3）用题中的字母写出动量守恒定律的表达式：           。 （二）实验：用单摆测重力加速度 32 .在“用单摆测重力加速度”的实验中：（1）用毫米刻度尺测出细线的长度，用游标卡尺测出摆球的直径，如图甲所示，摆球的直径为            mm。（2）现已测出悬点 O到小球最上端的距离 L及单摆完成 n次全振动所用的时间 t，则重力加速度 g=          （用题中字母表示）。（3）甲同学测量出几组不同摆长 L和周期 T的数值，画出如图图像中的实线；乙同学也进行了实验，但实验后他发现测量摆长时加上了摆球的直径，则该同学作出的图像为                   。A．虚线①，不平行实线                 B.虚线②，平行实线C.虚线③，平行实线                      D.虚线④，不平行实线（4）若摆球实际在水平面内做圆周运动，但仍然视作单摆，则测量出的重力加速度值           （填“偏大”或“偏小”）。 33 .在“用单摆测定重力加速度”的实验中：   （1）摆动时偏角满足的条件是偏角小于5°， 为了减小测量周期的误差，计时开始时，摆球应是经过最           （填“高”或“低”）点的位置，且用停表测量单摆完成多次全振动所用的时间，求出周期。图甲中停表示数为一单摆全振动50次所用的时间，该时间为           s；（2）用最小刻度为1mm的刻度尺测摆长， 测量情况如图乙所示。 O为悬挂点，从图乙中可知单摆的摆长为          m；（3）若用 L表示摆长， T表示周期，么重力加速度的表达式为 g=          ；（4）考虑到单摆振动时空气浮力的影响后，学生甲说：“因为空气浮力与摆球重力方向相反，它对球的作用相当于重力加速度变小，因此振动周期变大”，学生乙说：“浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验，因此振动周期不变”，这两个学生中           A．甲的说法正确         B．乙的说法正确                C．两学生的说法都是错误的 （三）实验：测定玻璃折射率 34 .在“测玻璃的折射率”实验中：（1）如图，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，下列说法中正确的是           ；   A．为了减小作图误差， P3和 P4的距离应适当取大些B．为减少测量误差， P1、 P2的连线与法线的夹角应尽量小些C．可以用手触摸光学表面，不会影响测量D．界面一定要与平行，否则会有误差（2）该实验小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点 O为圆心作圆，与入射光线 P、折射光线的延长线分别交于 A、 B点，再过 A、 B点作法线的垂线，垂足分别为 C、 D点，如图甲所示，则玻璃的折射率 n=          （用图中线段的字母表示）   （3）若该同学在确定 P4位置时，被旁边同学碰了一下，不小心把 P4位置画的偏左了一些，测出来的折射率           。（填“偏大”、“偏小”或“不变”） 35 .某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸．(1)下列哪些措施能够提高实验准确程度           A．选用两光学表面间距大的玻璃砖B．选用两光学表面平行的玻璃砖C．选用粗的大头针完成实验D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些(2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是           ；A．B．C．D．(3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点 O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于 A、 B点，再过 A、 B点作法线 NN'的垂线，垂足分别为 C、 D点，如图甲所示，则玻璃的折射率 n =           ；（用图中线段的字母表示）(4)在用针插法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙二位同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图乙中①、②所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均以、为界面画光路图．则甲同学测得的折射率与真实值相比           （填“偏大”、“偏小”或“不变”）；乙同学测得的折射率与真实值相比           （填“偏大”、“偏小”或“不变”）． （四）实验：用双缝干涉测光的波长 36 .现用如图甲所示双缝干涉实验装置来测量光的波长． ( 1 )在组装仪器时单缝和双缝应该相互           放置．（选填“垂直”或“平行”） ( 2 )某次测量时，手轮上的示数如图乙，其示数为           mm． ( 3 )为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离Δ x，而是先测量 n个条纹的问距再求出Δ x．下列实验采用了类似方法的有          A.《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量B.《用单摆测重力加速度》实验中单摆周期的测量C.《探究弹簧弹力与形变量的关系》实验中弹簧形变量的测量 ( 4 )若双缝的间距为 d，屏与双缝间的距离为 l，如图丙所示，测得第1条暗条纹中心到第5条亮条纹中心之间的距离为 x，则单色光的波长=           ． ( 5 )若改用频率较小的单色光照射，得到的干涉条纹间距将           （填“变大”“不变”或“变小”）；将单缝远离双缝，干涉条纹宽度           （填“变大”“变小”或“不变”）；中央亮纹最亮，中央亮纹宽度           （填“大于”“小于”或“等于”）其他亮纹宽度． 37 .某同学在做“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，实验装置如下图所示． ( 1 )该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图1所示，若要使两者对齐，该同学应如何调节            A.仅左右转动透镜 B.仅旋转单缝 C.仅旋转双缝 D.仅旋转测量头 ( 2 )为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离，而是先测量个亮条纹的间距再求出．下列实验采用了类似方法的有           ． A.“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量 B.“用单摆测重力加速度”实验中单摆周期的测量 C.“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中弹簧形变量的测量 ( 3 )当分划板的中心刻线对准对准亮条纹的中心时读数如图2所示，其读数为           ． ( 4 )若双缝的间距为 d，屏与双缝间的距离为 l，如图3所示，测得第1条暗条纹中心到第4条亮条纹中心之间的距离为，则单色光的波长          ． 六、课堂总结 七、出门测 38 .图甲为一交流发电机的示意图，磁极中间区域磁场近似为匀强磁场，磁感应强度为．匝数为，面积为，总电阻为的矩形线圈绕轴做角速度为的匀速转动，矩形线圈在转动中始终保持和外电路电阻R形成闭合电路，回路中接有一理想交流电流表．图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图像，下列说法中正确的是（    ） A.时刻穿过线圈的磁通量最大 B.电流表的示数为 C.图乙中的时刻线圈所处位置可能对应甲图中所示位置 D.从0到这段时间穿过线圈磁通量的变化量大小为 39 .如图所示， c是半径为 R的圆周的圆弧形光滑槽，其质量为3 m，静置于光滑水平面上， A为与 c的圆心等高的点， B为 c的最低点，与水平面相切。一可视为质点、质量未知的小球 b静止在 c右边的水平面上。将另一可视为质点、质量为 m的小球 a从槽口 A点自由释放，到达水平面上与小球 b发生弹性正碰。整个过程中，不计一切阻力，重力加速度为 g，下列说法不正确的是（        ） A.小球 a下滑到 B点过程中，小球 a和光滑槽 c组成的系统机械能守恒，动量不守恒 B.小球 a第一次下滑到 B点时，光滑槽 c的速率为 C.小球 a第一次下滑到 B点时所受支持力大小为 D.当小球 b的质量为3 m时，小球 a与小球 b碰撞后，小球 a沿光滑槽 c上升最大高度为 学科网（北京）股份有限公司 $$ 11.期中复习 知识导图 一、 交变电流与变压器 正弦交流电的基本物理量 （1） 瞬时值： 一般用小写字母表示， ， ， 。 （2）峰值：上式中的 、 、 分别表示相应物理量的最大值，也被称为峰值。其中                                                      。 从表达式中可以看出：交流电的最大值与转轴所在位置无关，与线圈的形状无关 。 （3）周期 ：交变电流完成一次周期性变化所需时间，也是线圈在磁场中匀速转动一周所需时间。 在一个周期内，交变电流的方向变化两次 。日常用电周期为 。 （4）频率 ：1s内线圈转动的圈数，是周期的倒数，                                   。日常用电频率为 。 （5）角频率 ：线圈在匀强磁场中做匀速圆周运动的角速度， 。日常用电角频率为 。 （6）电流方向改变频率 ：1s内电流方向改变的次数；由于1s内线圈转动的圈数为 ，转一圈电流改变2次，所以 有效值 1.正弦式交变电流： 有效值 与峰值 之间的关系为                                                                                          2.非正弦交流电 ： 从有效值的定义出发，根据热效应的“三同原则”（同电阻、同时间、同热量）求解。即将一个周期按照电流变化的方式分割为几个时间段（每个时间段内电流会按照某种已知类型变化，如正弦电流、三角电流、恒定电流等），根据定义，遵循三同原则计算。 注意： 有效值应选择 一个完整周期 进行计算。 平均值 1.平均感应电动势的计算： 由法拉第电磁感应定律可知：感应电动势 ，当 时，即可得到感应电动势的瞬时值；当 取比较长的一段时间时，所算得感应电动势即可视为平均值。 2.平均感应电流的计算： （1） （2） 3.一段时间内 通过导线横截面的电量 的计算： （1）公式法：                                                     。 （2）面积法：由积累作用可知， 图像曲线下的面积即代表在相应时间内流经电路的电荷量。用该电荷量除以对应时间 ，所得结果即可认为是这段时间电流的平均值。 变压器动态问题 1. 负载电阻变化的情况： 分析各物理量随负载电阻 变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是   不变，  不变  不变，  变  变  变          2. 匝数比变化的情况： 分析各物理量随匝数比变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是   变，  不变  变  变  变  变  变        远距离输电 发电机升压变压器远距离输电线降压变压器用电器 1．基本关系 （1）电压关系： ，                                            ， ； （2）电流关系： ，                                                       ， ； （3）功率关系：       ， ， ， ． 2．减少损耗的方法 据 可知，减少输电线路上功率损失的方法主要有两种： （1） 减少输电线的电阻 ，据 ： ①减小输电线的长度 ：由于输电线距离一定，所以在实际中不可能用减小 来减小 ； ②减小电阻率 ：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料； ③增大导线的横截面积 ：这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难． （2） 减小输电电流 ，据 ： ①减小输送功率 ：在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少损耗的目的； ②提高输电电压 ：在输送功率 一定时，输电线电阻 一定的情况下，提高输电电压，从而降低输电电流 据以上分析知，采用高压输电是减少输电线上电能损失最有效、最经济的措施． （一） 非正弦式有效值计算 1 .通过某用电器的电流和时间的关系图像如图所示（前半个周期为正弦波形的 ），则该交变电流的有效值为（　　） A. B. C. D. 2 .如图所示为一交流电压随时间变化的图象。每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据图中数据可得此交流电压的有效值为（　　） A. B. C. D. （二） 变压器动态分析 3 .如图是某小型水电站进行电能输送时的简化模型。发电机的输出功率 ，发电机的电压 ，经升压变压器后向远处输电，输电线总电阻 ，在用户端用降压变压器把电压降为 。已知输电线上损失的功率 ，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（　　） A.发电机输出的电流 B.升压变压器匝数比 C.降压变压器的匝数比 D.当水电站输出电压一定时，若用电用户增多，则 减小 4 .如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为5:1， R2 =5Ω，现在电源输入电压如图乙所示的交流电，电流表和电压表均为理想电表，电流表A 2 的示数为4A，下列说法错误的是（　　） A.电压表V 1 的示数是100V B.电阻 R1 的值为150Ω C.电路消耗的总功率是80W D.若 R2 的阻值增大，则电压表V 2 的示数将增大 （三） 交流电与变压器结合 5 . 小明同学用手摇发电机接变压器给规格为“220V，60W”的灯泡 L 供电，当他匀速转动发电机的手柄时，灯泡正常发光。其原理简化图如下，已知匀强磁场的磁感应强度大小为 线圈面积为 ，共50匝，不计内阻。变压器可视为理想变压器，其原副线圈匝数比为5∶44，电压表为理想交流电表，其余电阻均不计。下列说法正确的是（　　） A．理想电压表的示数为25V B．手柄的角速度为5rad/s C．从图示位置开始计时，发电机产生的电动势瞬时值表达式为 D．图示位置穿过线圈的磁通量为0，发电机产生的电动势瞬时值最大 6 .一电吹风电路图如图所示， a 、 b 、 c 、 d 为四个固定触点：可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态，输入电压220V保持不变， 和 分别是理想变压器原、副线圈的匝数，小风扇的额定电压为 ，正常工作时小风扇输出功率为 。下列说法正确的有（　　） A.小风扇的内阻是 B.触片同时与 a 、 b 接触时吹冷风 C.理想变压器原、副线圈的匝数比 D.吹热风时和吹冷风时通过电吹风的总电流相等 二、 动量 动量定理 1.平均作用力问题： 如果用一段时间内的平均作用力表示变力的冲量                                          ，再与动量结合                                 ，我们可以得到                                       ，即                                                          。这样可以求解平均作用力，需要注意的是这种方法求解的是对应时间内的平均作用力。 2.流体问题： 研究 对象 流体类：液体流、气体流等，通常已知密度 ρ 分析 步骤 ① 构建 “ 柱状 ” 模型：沿流速 v 的方向选取一段小柱体，其横截面积为 S ② 微元 研究 小柱体的体积                                                                                               小柱体质量                                                                                                                       小柱体粒子数                                                                                            小柱体动量                                                                                                                                                                 碰撞 1. 弹性碰撞： ①动碰动 根据动量守恒得： 根据机械能守恒得： 得二者速度为：                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      ，                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      ②动碰静 由动量守恒和机械能守恒得： ;    最大动能：  ，当 时，  最大，此时速度互换，动能发生最大传递； 最大速度：  ，当  时，  最大，碰后两球速度同向；    最大动量：  ，当  时，  最大，碰后两球速度反向，动能几乎不发生传递；    2.非弹性碰撞： 碰后系统总动能                 碰前系统总动能，系统动量仍                 ①根据动量守恒得：                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      ②根据能量守恒得：                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  3.完全非弹性碰撞： 碰后系统总动能                 碰前系统总动能（且损失的动能                 ），系统动量仍                 ①根据动量守恒得：                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          ②根据能量守恒得：                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            类碰撞 1. 弹簧模型： 质量为 的物体 静止在光滑的水平面上， 的左边固定有轻质的弹簧，质量为 的物体 以速度 向 运动并与弹簧发生碰撞， 、 始终沿同一直线； ①动量守恒（系统合外力为零）： ； ②机械能守恒： ； 2. 人船模型：   （1）位移关系： 由动量守恒的同时性，人与船运动时间一样， 动量守恒可以列为： 再由图中几何关系有： 可得船、人的位移分别为：                                                                                                                 ，                                                                                                                 船、人 位移大小之比满足                                                                                      ，即两物体的位移大小之比等于两物体的质量的反比。 （2）条件： ①系统满足动量守恒或某方向上的平均动量守恒； ②初始状态系统动量为零或水平方向上动量为零。 （3） 结论： ①速度上，人快船快，人慢船慢，人停船停； ②m相对与M的位移等于两者分别相对于地面的位移之和；这里的位移是动量守恒方向上的位移，即水平方向的位移； ③位移和质量成反比。 3.圆弧轨道模型： 在光滑的地面上，有一个光滑的质量为 的 圆弧斜面静止在地面上，一个质量为 的物块以初速度 冲上圆弧，经历了（1）~（5）的过程，如下图： （1） 系统水平方向不受力故动量守恒，圆弧只有水平动量，物块既有水平动量又有竖直动量，由于物块竖直动量发生变化，故竖直方向动量不守恒 ；系统机械能守恒； （2） 过程(1)~(2)： 水平动量守恒： ； 机械能守恒：           过程(1)~(3)： 水平动量守恒： ； 机械能守恒：           过程(1)~(4)： 水平动量守恒： ； 机械能守恒： 此过程类似完全非弹性碰撞           过程(1)~(5)： 水平动量守恒： ； 机械能守恒： 此过程类似弹性碰撞 （2） ①物块与 圆弧共速：在圆弧上共速或冲出圆弧后共速；         （3） ②物块达到 圆弧的最高点，即使没有共速，两者也有共同的水平速度（接触面关联解释） （4） 共速后从底端离开圆弧时，圆弧具有最大速度，即 ； （5）假设物块上升H，与圆弧共速，则： ① ② 若H=R，则恰好不冲出； 若H>R，则能冲出； 若H <r，则不能冲出；< pan> （6） 若物块能向上冲出圆弧，则物块离开圆弧有两种情况： ①向上冲出离开圆弧，物块做斜抛运动，冲出的速度  </r，则不能冲出；<> ; ②向下从圆弧底端离开，根据动量守恒和能量守恒式子可得： ， , , ，m、M分离 若 ，   ，物块做自由落体 ； 若 ，   ，物块向左做平抛运动 ； 若 ，   ，物块向右做平抛运动 ； （一） 流体问题 7 .(多选)“娱乐风洞”是一项新型娱乐项目，在一个特定的空间内通过风机制造的气流把人“吹”起来，使人产生在天空翱翔的感觉．其简化模型如图所示，一质量为 的游客恰好静止在直径为 的圆柱形竖直风洞内，已知气流密度为 ，游客受风面积（游客在垂直风力方向的投影面积）为 ，风洞内气流竖直向上“吹”出且速度恒定，重力加速度为 ．假设气流吹到人身上后速度变为零，则下列说法正确的是（    ） A.气流速度大小为 B.单位时间内流过风洞内某横截面的气体体积为 C.风若速变为原来的 ，游客开始运动时的加速度大小为 D.单位时间内风机做的功为 8 .台风的风力达到17级超强台风强度时风速为 60 m/s左右，对固定建筑物破坏程度非常巨大。假设某一建筑物垂直风速方向的受力面积为 S ，风速大小为 v ，空气吹到建筑物上后速度瞬间减为零，空气密度为 ρ ，请你根据所学物理知识推算固定建筑物所受风力（空气的压力） F 与风速（空气流动速度）大小 v 关系式为（　　） A. F ＝ ρSv B. F ＝ ρSv2 C. F ＝ρSv3 D. F ＝ ρSv3 （二） 碰撞问题 9 .如图甲所示，在光滑水平面上的两小球发生正碰，小球的质量分别为 和 ，图乙为它们碰撞后的 图像，已知 ．由此可以判断（　　） A.碰前 匀速， 加速运动 B.碰后 和 都向右运动 C. D.碰撞过程中系统动量守恒，机械能守恒 10 .在冰壶比赛中，某队员利用红壶去碰撞对方的蓝壶，两者在大本营中心发生对心碰撞如图（ a ）所示，碰撞前后两壶运动的 图线如图（ b ）中实线所示，其中红壶碰撞前后的图线平行，两冰壶质量相等，则（　　） A.两壶发生了弹性碰撞 B.碰后蓝壶速度为 C.碰后蓝壶移动的距离为 D.碰后红壶所受摩擦力小于蓝壶所受摩擦力 （三） 类碰撞问题 11 .如图所示，半径为 R 、质量为3 m 的 光滑圆弧槽（对应的圆心角为 ）静止于光滑水平面上，一质量为 m 的小球从 P 点以初速度 水平冲上圆弧槽，运动到 Q 点后离开圆弧槽，不计空气阻力。则下列说法正确的是（　　）     A.小球从 P 点滑到 Q 点的过程中，小球与光滑圆弧槽组成的系统动量守恒 B.小球从 P 点滑到 Q 点的过程中，小球与光滑圆弧槽组成的系统机械能不守恒 C.小球离开圆弧槽 Q 点时的速度为 D.小球到达最高点时的速度为 12 .如图，置于光滑水平面上的总质量为2 m 的小车左端固定一轻质弹簧，用细绳将质量为 m 的小物块压缩弹簧系在小车左端。此时小物块到小车最右端的距离为 L ，弹簧内储存的弹性势能为 。开始时小车处于静止状态，现烧断细绳，经时间 t ，物块恰好能到达小车最右端。已知弹簧自然长度小于车长。下列说法正确的是（　　） A.当弹簧恢复原长时，物块的速度最大 B.物块到达小车最右端时，小车向左移动的距离为 C.物块、小车和弹簧组成的系统机械能守恒 D.物块到达小车右端过程中，弹簧弹力对物块的冲量大小为 13 .(多选)如图所示，质量为 M 、长度为 L 的船停在平静的湖面上，船头站着质量为 m 的人， M > m 。现在人由静止开始由船头走到船尾，不计船在运动过程中所受的水的阻力。则（　　） A.人和船运动方向相反 B.船运行速度大于人的行进速度 C.由于船的惯性大，当人停止运动时，船还要继续运动一段距离 D.人相对水面的位移大小为 14 .如图所示，在固定的水平杆上，套有质量为 m 的光滑圆环，轻绳一端拴在环上，另一端系着质量为 M 的木块，现有质量为 m0 的子弹以大小为 v0 的水平速度射入木块并立刻留在木块中，重力加速度为 g ，下列说法正确的是（　　） A.子弹射入木块后的瞬间，速度大小为 B.子弹射入木块后的瞬间，绳子拉力等于 C.子弹射入木块后的瞬间，环对轻杆的压力大于 D.子弹射入木块之后，圆环、木块和子弹构成的系统动量守恒 三、 机械振动与机械波 简谐运动 1. 位移： 由                                   指向振动质点所在位置的有向线段，位移是相对于                                            。 2. 振幅： 振动质点离开平衡位置的 最大距离 。在弹簧振子系统中，振幅标志着振动系统 能量 的大小，振幅越大能量 越大 ，与质量 无关 ；质量越大，经过平衡位置的速度越小。振幅是标量， 3. 全振动： 在简谐运动中，振子第一次经过某点，当它下一次再以                                            经过该点时，我们说振子完成了一次全振动。完成一次全振动的路程等于                                            ，与起点位置                 ；重新回到原来位置                 说明 完成了一次全振动。 4. 周期和频率： 物体完成一次                          所需的时间叫周期（ ）；频率（ ）是单位时间内完成                          的次数。简谐运动的周期公式为 ， 其中 为                                            ， 为                                   。周期与起始位置、振幅                 ，只与振子 和 有关 。振幅越大，速度越大，周期不变。 频率 . 5. 回复力： 物体振动时总是会受到一种要把物体拉回到平衡位置的力，这种力叫                          ，其方向总指向                                   ，表达式为  ， 负号表示回复力的方向是与位移方向                 ， 为                                   ，对于弹簧振子， 为                                   ． 回复力是以                 命名的，它可以是                          或                                                     ，也可以是                                                     ，不参与                                   ，对于水平方向振动的弹簧振子，回复力由                                            提供；对竖直方向振动的弹簧振子，回复力由                                                  提供．在 平衡位置时，回复力为        单摆 1.平衡位置： 如图，摆球可静止在 点，所以 点是单摆的平衡位置. 2.回复力： 如上图所示，当摆球运动到某点 时，摆球在圆弧切线方向上受到的力为                                                    ，这就是它的回复力。 在偏角很小时，有   ，所以回复力可写为   ，其中 为 摆长 ， 为 摆球偏离平衡位置的位移 ，负号表示回复力 与位移 的方向 相反 ，由于回复力与位移成正比，所以单摆的运动是 简谐运动 . 3.振幅： 由单摆的能量  ，振幅                              ，与质量 无关 4.周期： 由简谐运动的周期公式 ， 对于单摆 ， 所以周期为                                                                                           ， 单摆的周期 与振幅 、摆球质量                . 振动图像和波动图像的比较   简谐振动的振动图像 机械波的波动图像 图像 函数 关系                                   做简谐运动时，它的 位移随时间变化 的关系 它在 某一时刻                                 的位置 所形成的图线（横波） 坐 标 横轴 一个质点振动的                 各质点的                                   （距离） 纵轴 一个 质点                                  相对平衡位置位移                                   ，各 质点 相对各自平衡位置的位移 形状 正弦函数或余弦函数的图像 可直观得到的数据 周期 振幅 波长    振幅 波峰及波谷的位置 速度方向                                                                                                                  图像上某一点 的意义 在某时刻（横轴坐标）做简谐运动的物体相对平衡位置的位移（纵轴坐标） 在某时刻，距坐标原点的距离一定（横轴坐标）的该质点的位移（纵坐标） 理解                                                                                                  ”                                                                                                           波的干涉 1. 波的叠加： ①波的传播互不干扰： 当两列波相遇时，每列波将保持原有的特性，即频率、振幅、                、波速及                                   不变，继续按原来的方向传播，它们                                   。 ②波的位移相互叠加： 在两列波的重叠区域内，介质中的质点同时参与两种振动，其振动的位移等于这两列波分别引起的位移的                          。 2. 波的干涉： ①定义：频率相同的两列波叠加，使某些区域振动加强。某些区域振动减弱，这种现象叫                                  ②条件： 波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加．但稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波，即波的                                   、波源的                                            。 3. 振动加强点和减弱点的判定： 物理上称当两列波波源起振方向                时，从波源传播到某一位置的路程之差为波程差 ，振动加强和减弱点的判定方法如下： 当                                                                 时，为振动加强点；（ 0，1，2，3，……） 当                                                                                                              时，为振动减弱点．（ 0，1，2，3，……） （一） 单摆等效摆长 15 .如图甲所示，细线下端悬挂一个除去了柱塞的注射器，注射器内装上墨汁，将摆线拉开一小幅度， 当注射器摆动时， 沿着垂直于摆动的方向以速度ν=0.12m/s匀速拖动木板，得到喷在木板上的墨汁图样，若测得木板长度为 l =0.6m， 墨汁图样与木板边缘的交点 P ， Q 恰好处于最大位移处，已知重力加速度 则该单摆的等效摆长约为（　　） A. B. C.1m D. 16 .一单摆的摆长为 L ，将摆球向左拉至水平标志线上（图中虚线）。由静止释放摆球，当摆球运动至最低点时，摆线碰到障碍物 P ，摆球继续向右摆动。用频闪相机长时间拍摄，得到图示照片，则摆线的悬点 O 与障碍物 P 在竖直方向之间的距离为（       ） A. B. C. D.无法确定 （二） 振动图像与波动图像结合 17 .如图甲所示是一列简谐横波在 时的波形图，质点 P 的平衡位置位于 处，其振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（        ）     A.波沿 x 轴负方向传播 B.再经过0.3s质点 P 运动至 处 C.0.1~1.1s内，质点 P 的路程为30cm D.质点 Q 的振动方程为 18 .一列沿 轴负方向传播的简谐横波， 时的波形如图（ ）所示， 处质点的振动图像如图（ ）所示，则波速可能是（    ） A. B. C. D. （三） 振动加强点和减弱点个数的判断 19 .波源 S1 和 S2 振动方向相同，频率均为4Hz，分别置于均匀介质中 x 轴上的 两点处， ，如图所示。两波源产生的简谐横波沿 轴相向传播，波速为 。已知两波源振动的初始相位相同。则 间合振动振幅最小的点的位置个数为（　　） A.3个 B.4个 C.5个 D.6个 20 .如图所示， S1 、 S2 是水面上两个振动情况完全相同的波源，其振动方向为竖直方向， S1 、 S2 发出的波在水面上形成稳定的干涉图样，且波长均为2cm。 P 是水面上的一点，且 S1 、 S2 、 P 三点刚好构成一个直角三角形， S1 、 S2 两点之间的距离为6cm，∠ S1PS2 =53°。下列说法中正确的是（　　） A. S1S2 连线中点始终处于最大位移 B. S1P 连线上（不包含 S1 点）共有2个振动加强点 C. S1S2 连线上（不包含 S1 、 S2 两点）共有3个振动加强点 D. P 点是振动减弱点 21 .如图甲所示，在一条直线上两个振动源 A、B 相距12m。振动频率相等， t =0时 A、B 开始振动，且都只振动一个周期，振幅相等，图乙为 A 处的振动图像，图丙为 B 处的振动图像，若 A 向右传播的波与 B 向左传播的波在 时相遇，则下列说法正确的是（　　） A.两列波在 A 、 B 间的传播速度均为20m/s B.在两列波相遇过程中，出现了4个振动加强的点 C. 时刻 A、B 点均经过平衡位置且振动方向向上 D.在两列波相遇过程中，出现了2个振动加强的点 四、 光学 折射率 1. 折射率的定义： ①绝对折射率： 光从 真空 射入 某种介质 发生折射时，入射角 的正弦跟折射角 的正弦之比，叫做这种介质的 绝对折射率 ，简称折射率，用符号 表示。即        ②相对折射率： 光从 介质1 射入 介质2 ，入射角 ，折射角 ，则  为介质2相对于介质1的折射率，即                                 ，这种叫介质的 相对折射率.    2.折射率与光速的关系： 研究表明，光在不同介质中的速度不同；某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度 与光在这种介质中的传播速度 之比，即        3.折射率与光频率的关系： ①光的色散： 白光通过三棱镜后，在光屏上会形成一条彩色光带，这种现象叫做 光的色散 。如图，彩色光带的红光在最上端，紫光在最下端。 ② 光的色散现象说明： 白光是复色光，它由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，七种颜色的光组成。 同一种介质对不同颜色的光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大，即对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大。 由 可知，在同一种介质中，频率越大的光传播速度越小，即红光的传播速度最大，紫光的最小。 4.几种介质的折射率（白光照射）： 介质 金刚石 玻璃 酒精 水 空气 折射率 2.42 1.5-1.8 1.36 1.33 1.00028 全反射 1. 临界角 ： 折射角为 时的入射角叫做全反射的临界角，记为 ．光由折射率为 的介质射入空气（或真空）时，反射角 满足：                                                2. 全反射的条件： ① 光密介质射向光疏介质 ② 入射角大于等于临界角． 3. 全反射解决问题的基本方法： ① 确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质 ② 若光由光密介质进入光疏介质时，则根据 确定临界角，看是否发生全反射． ③ 根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”． ④ 运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断推理，运算。 光的干涉 1. 产生亮条纹的条件 屏上某点 到两缝 和 的距离之差正好是半波长的 偶数 倍，即                                    · 时， ，此时 点位于屏上的 中心 处 ，此处的条纹叫 中央亮条纹 ； · 时，屏上关于中心 对称有 两 处，此处的条纹叫 第一级亮条纹 ； 时，屏上关于中心 对称有 两 处，此处的条纹叫 第二级亮条纹 …… 2. 产生暗条纹的条件 屏上某点 到两缝 和 的距离之差正好是半波长的 奇数 倍，即                                · 时，屏上关于中心 对称有 两 处，此处的条纹叫 第一级暗条纹 ； 时，屏上关于中心 对称有 两 处，此处的条纹叫第二级暗条纹…… 3. 条纹间距 亮条纹的光程差为半波长的偶数倍，即  ，暗条纹的光程差为半波长的奇数倍，即  以亮条纹为例： 中央亮条纹，n=0，即在中心位置p0 第一级亮条纹，n=1， ，相邻亮条纹间距  第二级亮条纹，n=2， ,相邻亮条纹间距 由于暗条纹间距与亮条纹规律一样，所以两个相邻的亮条纹或暗条纹中心间距是：                           光的干涉应用 1. 液膜干涉 如图所示，当肥皂膜竖直放置时，由于重力作用，膜上薄下厚．光照射在肥皂膜上，分别从膜的前表面和后表面反射的两列光波，由于它们是                 光，所以能产生干涉 ．         ① 从薄膜后表面反射的光的路程比从薄膜前表面反射的光的路程多 2倍膜厚 ，由于从上到下薄膜厚度不同，因此从上至下可以看到明暗相间的条纹； ②在同一水平高度处，薄膜的厚度                 ，从前、后两个面反射的光路程差均相同，如果此时两反射光互相加强，则此高度水平方向各处均加强，因此明暗相间的干涉条纹应为                 方向； ③ 劈形薄膜厚度均匀变化时，干涉的条纹 间距                 ； 薄膜厚度不均匀增大，则出现                 间距的干涉条纹；薄膜厚度相同，则                 出现干涉条纹； ④ 观察到的是从 膜前、后两个面 反射回来的光，不是透过膜的光，眼睛与光源在膜的                          。 2.气膜干涉 （1） 劈尖干涉                             用干涉法检查平面，如图所示，两板之间形成一层 空气 膜 ，用单色光从上向下照射，入射光从空气膜的 上下表面 反射出两列光波，形成 干涉 条纹。 ① 从左到右空气薄膜厚度均匀增加，单色光从薄膜上表面（标准样板下表面）反射和下表面（被检查平面上表面）反射，其光程差   约等于薄膜厚度d的两倍，由于厚度均匀增加，故光程差也是均匀增加，当光程差   分别为  ，  ，  ，  时，便出现 等距 的亮条纹， 任意一个亮条纹或暗条纹所在位置下面的空气薄膜厚度 相同 。 ② 若 干涉条纹是 正常 的，则 被检查的工件表面是 平整 的 ； ③ 若干涉条纹 向左弯曲 ，则该条纹左边一点的空气薄膜厚度和该条纹所在的位置厚度相同，则工件表面只可能出现 凹陷 ； ④ 若干涉条纹 向右弯曲 ，则该条纹右边一点的空气薄膜厚度和该条纹所在的位置厚度相同，则工件表面只可能出现 凸起 ； ⑤ 当标准样板与被检查平面的夹角变小，即空气薄膜 变薄 ， 由于亮条纹的光程差  不变，故条纹间距 变大 ，反之亦然。若薄膜是 均匀 变化，则条纹间距是 等距 的，若薄膜不是均匀变化， 则条纹间距 不等距 。    （2）牛顿环    牛顿环是典型的等厚薄膜干涉，当平行光垂直射向平凸透镜时，从尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉，同一半径的圆环处空气膜厚度相同，上、下表面反射光程差相同，因此使干涉图样呈   圆环   状。 ① “牛顿环”的干涉条纹是 不等间距 的 ； ② 白光形成的牛顿环呈现“外红内紫”的特征 ； ③ 若把装置放入水中，单色光条纹间距变小。 光的衍射 1. 单缝衍射 特点 中央条纹                          ； 两侧亮条纹具有                 性，亮条纹宽度逐渐变        ，亮度逐渐减弱； 波长一定时，单缝   窄   的中央条纹宽，各条纹间距大；单缝不变时，光波波长   大   的中央条纹       ，条纹间距        ； 白光的单缝衍射条纹是中央为                 亮条纹，两侧为                 条纹，且外侧呈                 ，靠近白色亮条 纹的内侧为                 ； 2. 圆孔衍射  特点 单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度        ，外面是明暗相间的                          的圆环，越向外，亮环亮度越        ； 圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度减弱（光线少） 白光的圆孔衍射图样中央亮圆为                 ，周围是                 圆环； 只有圆孔足够小时，才能得到明显的衍射图样，在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中，光屏依次得到几种不同的现象——圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相间的圆环(衍射图样)、完全黑暗。 3. 障碍物的衍射  特点 形成泊松亮斑时，圆盘阴影的边缘是                 的，在阴影外还有不等间距的                                   的圆环； 圆盘衍射图样中的亮环或暗环间的距离随着半径的增大而                 ； 与圆孔衍射图样比较： 均是明暗相间的圆形条纹，中心均有亮斑； 圆孔行射图样中心亮斑较大，而泊松亮斑较小． （一） 折射率计算 22 .第四届中国质量获奖者——福耀集团，其生产的汽车玻璃以超高的品质取得了世界八大汽车厂商的认证。参加社会实践的某高中学生利用所学的光学知识测出了一款汽车玻璃样品的折射率。如图所示，该学生将一束光线以入射角 从空气射向厚度 h =2cm的平行板玻璃，测出下界面出射光线的出射点与上界面入射光线的法线之间的距离 d =1cm。则此玻璃的折射率 n 为（　　） A. B. C. D. 23 .由某种透明材料制成的半球的截面如图所示， O 为球心， AO 为其对称轴．一单色光从截面的 B 点平行于对称轴 AO 射入半球，此时透明半球左侧恰好没有光线射出．透明半球的半径为 R ， O 、 B 两点间距离为 ，光在真空中的传播速度为 c ．求： ( 1 )透明材料的折射率 n ； ( 2 )光在透明半球中传播所用时间 t ．     （二） 全反射问题 24 .(多选)打磨某剖面如图所示的宝石时，必须将 OP 、 OQ 边与轴线的夹角θ切割在θ1 ＜θ＜θ 2 的范围内，才能使从 MN 边垂直入射的光线，在 OP 边和 OQ 边都发生全反射（仅考虑如图所示的光线第一次射到 OP 边并反射到 OQ 边后射向 MN 边的情况），则下列判断正确的是（　　） A.若 ，光线一定在 OP 边发生全反射 B.若 ，光线会从 OQ 边射出 C.若 光线会从 OP 边发生全反射 D.若 且 ，最终的出射光线将平行于入射光线 25 .宇航员王亚平在太空实验授课中，进行了水球光学实验。某同学在观看太空水球光学实验后，找到一块横截面为环形、折射率为 n = 的玻璃砖模拟光的传播，如图所示，玻璃砖的内径为 R 、外径为2 R 。一束单色光在截面上的 A 点以入射角 i 射入玻璃砖，恰好在玻璃砖内壁的 B 点发生全反射（图中 B 点未画出），光在真空中传播的速度为 c ，求：（1）入射角 i 的正弦sin i ；（2）该单色光从 A 点传播到 B 点所用时间（结果可以带根号）。         （三） 条纹间距公式 26 .在单色光双缝干涉实验中，屏 P 上产生了等间距的干涉条纹．若将 缝遮住，并在 、 的垂直平分面处放一平面镜 M ，如图所示，则（　　） A.屏上不会出现任何条纹 B.屏上呈现出明暗相间的不等距条纹 C.仅将平面镜 M 向上移动少许，屏上条纹间距将增大 D.仅将屏向左移动少许，屏上条纹间距将增大 27 .劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当红光从上方入射后，从上往下看到如图乙所示的干涉条纹。下列说法错误的是（　　） A.任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等 B.任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定 C.若在装置中抽去一张纸片，则干涉条纹间距变大 D.若把红光换成紫光，则干涉条纹间距变大 （四） 衍射图样问题 28 .下面四幅图是某种单色光形成的干涉或衍射图样，其中与其他三幅表示不同类型的是（　　） A.     B.     C.     D.     29 .下列说法正确的是（　　） A.图甲光导纤维利用光的全反射现象传递信息时外套的折射率比内芯的大 B.图乙检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出 P 为凸处、 Q 为凹处 C.图丙为光照射到不透明圆盘上，在圆盘后得到的衍射图样 D.图丁观看立体电影的眼镜镜片利用了光的多普勒效应 五、 实验 实验：验证动量守恒定律 1.实验原理： 因小球从斜槽上滚下后做平抛运动，由平抛运动知识可知，只要小球下落的高度 相同 ，在落地前运动的时间就 相同 ，若用飞行时间当作 单位时间 ，小球的 水平速度 在数值上就等于小球飞出的 水平距离 ． 设入射球、被碰球的质量分别为 、 ，则入射球碰撞前动量为（被碰球静止）：                                                                                                                             ①； 设碰撞后 、 的速度分别为 、 ，则碰撞后系统总动量为：                                                                                                                                ②； 只要测出小球的质量及碰球碰撞前后、被碰球碰后的水平距离 ，代入①、②两式就可研究动量守恒，即                                                                                  2.数据处理与误差分析： .应多次进行碰撞，两球的落地点均要通过                                                                       ，以减小                                   . 在实验过程中，使斜槽末端切线                 和两球发生正碰，否则两小球在碰后难以作平抛运动． 适当选择挡球板的位置，使                                                                                         ． 说明：入射球的释放点越高，两球相碰时作用力越大，动量守恒的误差越小，且被直接测量的数值OM、OP、ON越大，因而测量的误差越小． 3.注意事项： 三个必须： ①小球质量：                                               ②两球半径：                            ， 两球碰撞时，球心必等高或在同一水平线上 ③重复实验时，小球一一定要每次保证从                                   滚下（保证小球到达水平面初动量一定） 三个细节： ①实验前需要调整下斜槽，使其末端沿 切线水平 （保证平抛）； ②斜槽 不需要 光滑，只要保证小球到达末端速度相同即可； ③由于平抛运动同一高度下落物体的时间相同，可以用                   表示速度关系，但是一定要对应好。 4.圆规的作用： 由于落点比较密集，又较多，每次测量距离很难，故确定落点平均位置的方法是                                   ，即用尽可能最小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置代表落点的                                   ． 5.根据 ，位移关系是 ， 与 关系不确定，若碰撞为弹性碰撞，则 ， 若碰撞为非弹性碰撞，则可能 . 实验：用单摆测重力加速度 1.实验原理： 根据单摆周期公式 ，得：                                                                          ．据此，只要测得摆长 和周期 即可算出当地的重力加速度 ． 2.注意事项： 1.为减小计算误差，不应先算 的平均值再求 ，而应                                                            值再平均 ． 2.为减小系统误差，摆角 应                                  ° ，这可以用量角器粗测． 3.为减小操作误差，小球应静止释放，避免小球做圆锥摆运动，这样圆锥摆运动周期                                                                          ，这样导致周期                 。 4.实验过程中： ①易混淆的是：从平衡位置开始计时，单摆通过平衡位置的次数 与全振动的次数 关系是：若开始平衡位置数0开始，则                                       ，若开始平衡位置数1开始，则                                                     ②易错的是： 图象法求 值， ，而是                               ； 和 也经常错用，（n为全振动的次数，前者是摆经平衡位置数“ ”开始计时，后者是数“1”开始计时）． ③易忘的是：漏加或多加小球半径，悬点未固定；忘了多测几次， 取平均值． 实验：测定玻璃砖的折射率 1.实验原理： 折射定律 2. 注意事项： ① 实验中，玻璃砖在纸上的位置不可移动． ② 不能用手触摸玻璃砖光洁的光学面，更不能把玻璃砖当尺子用． ③ 大头针应 竖直 插在白纸上，且玻璃砖两侧大头针 与 间、 与 间的距离应适当 大 些．以减小确定光路方向时造成的误差． ④ 实验中入射角不宜过小，否则会增大角度测量误差，也不宜过大，否则在 一侧看不到 、 的像（光疏进入光密，入射角增大，反射率急剧上升，反射光线增大，折射光线减小），入射角最好 适宜 在 之间 ． ⑤ 玻璃砖应选用宽度 较大 的，宜在 以上，若宽度太小，测量误差会较大． 实验：用双缝干涉测量光的波长 1. 实验原理 ①若双缝到屏的距离用 表示，双缝间的距离用 表示，相邻两条亮条纹间的距离用 表示，则入射光的波长                                             ，实验中 是已知的，测出 即可测出                                            ； ②干涉图样的获得 光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后相当于线光源，经双缝后产生                 ，通过屏可以观察到明暗相间的干涉条纹，如果是白光通过双缝，可以观察到                 条纹； 2. 测量头的构造及使用 测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，分划板会左右移动，测量时，应使分划板中心刻线对齐                                  的中心，记下此时手轮上的读数 ，转动测量头，使分划板中心刻线对齐                                            的中心时，记下此时手轮上的读数 ，两次读数之差就是相邻条纹间的距离，即 ； 实际测量中， 很小，直接测量时相对误差                 ，通常测出 条亮条纹间的距离 ，然后推算相邻两条纹间的距离                                                    ； （一） 实验：验证动量守恒定律 30 .某同学在做“验证动量守恒定律”的实验中，实验室具备的实验器材有：斜槽轨道，两个大小相等、质量不同的小钢球A、B，刻度尺，白纸，圆规，重垂线一条。实验装置及实验中小球运动轨迹及落点平均位置如图甲所示。 （1）对于实验中注意事项、测量器材和需测量的物理量，下列说法中正确的是            。 A．实验前轨道的调节应注意使槽的末端的切线水平 B．实验中要保证每次A球从同一高处由静止释放 C．实验中还缺少的实验器材有复写纸和秒表 D．实验中需测量的物理量只有线段 和 的长度 （2）实验中若小球A的质量为 ，小球B的质量为 ，当 时，实验中记下了 O 、 M 、 P 、N四个位置（如图乙所示），若满足           （用 、 、 、 、 表示），则说明碰撞中动量守恒；若还满足            （只能用 表示），则说明碰撞前后动能也相等。 31 .某同学用如图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律。实验时先使A球从斜槽上某一固定位置 G 由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置 G 由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复上述操作10次，得到了如图乙所示的三个落地点。 （1）请你叙述找出落地点的平均位置的方法是：            ，并在图中读出           cm。 （2）已知 ，碰撞过程中动量守恒，则由图可以判断出 是            球的落地点， 是            球的落地点。 （3）用题中的字母写出动量守恒定律的表达式：            。 （二） 实验：用单摆测重力加速度 32 .在“用单摆测重力加速度”的实验中： （1）用毫米刻度尺测出细线的长度，用游标卡尺测出摆球的直径，如图甲所示，摆球的直径为             mm。 （2）现已测出悬点 O 到小球最上端的距离 L 及单摆完成 n 次全振动所用的时间 t ，则重力加速度 g =           （用题中字母表示）。 （3）甲同学测量出几组不同摆长 L 和周期 T 的数值，画出如图 图像中的实线 ；乙同学也进行了实验，但实验后他发现测量摆长时加上了摆球的直径，则该同学作出的图像 为                    。 A．虚线①，不平行实线                   B.虚线②，平行实线 C.虚线③，平行实线                        D.虚线④，不平行实线 （4）若摆球实际在水平面内做圆周运动，但仍然视作单摆，则测量出的重力加速度值            （填“偏大”或“偏小”）。 33 .在“用单摆测定重力加速度”的实验中：     （1）摆动时偏角满足的条件是偏角小于5°， 为了减小测量周期的误差，计时开始时，摆球应是经过最            （填“高”或“低”）点的位置，且用停表测量单摆完成多次全振动所用的时间，求出周期。图甲中停表示数为一单摆全振动50次所用的时间，该时间为            s； （2）用最小刻度为1mm的刻度尺测摆长， 测量情况如图乙所示。 O 为悬挂点，从图乙中可知单摆的摆长为           m； （3）若用 L 表示摆长， T 表示周期，么重力加速度的表达式为 g =           ； （4）考虑到单摆振动时空气浮力的影响后，学生甲说：“因为空气浮力与摆球重力方向相反，它对球的作用相当于重力加速度变小，因此振动周期变大”，学生乙说：“浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验，因此振动周期不变”，这两个学生中            A．甲的说法正确          B．乙的说法正确                 C．两学生的说法都是错误的 （三） 实验：测定玻璃折射率 34 .在“测玻璃的折射率”实验中： （1）如图，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，下列说法中正确的是            ；     A．为了减小作图误差， P3 和 P4 的距离应适当取大些 B．为减少测量误差， P1 、 P2 的连线与法线 的夹角应尽量小些 C．可以用手触摸光学表面，不会影响测量 D． 界面一定要与 平行，否则会有误差 （2）该实验小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点 O 为圆心作圆，与入射光线 P 、折射光线 的延长线分别交于 A 、 B 点，再过 A 、 B 点作法线 的垂线，垂足分别为 C 、 D 点，如图甲所示，则玻璃的折射率 n =           （用图中线段的字母表示）     （3）若该同学在确定 P4 位置时，被旁边同学碰了一下，不小心把 P4 位置画的偏左了一些，测出来的折射率            。（填“偏大”、“偏小”或“不变”） 35 .某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸． (1)下列哪些措施能够提高实验准确程度            A．选用两光学表面间距大的玻璃砖B．选用两光学表面平行的玻璃砖C．选用粗的大头针完成实验D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些 (2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是            ； A． B． C． D． (3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点 O 为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于 A 、 B 点，再过 A 、 B 点作法线 NN '的垂线，垂足分别为 C 、 D 点，如图甲所示，则玻璃的折射率 n =            ；（用图中线段的字母表示） (4)在用针插法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙二位同学在纸上画出的界面 、 与玻璃砖位置的关系分别如图乙中①、②所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均以 、 为界面画光路图．则甲同学测得的折射率与真实值相比            （填“偏大”、“偏小”或“不变”）；乙同学测得的折射率与真实值相比            （填“偏大”、“偏小”或“不变”）． （四） 实验：用双缝干涉测光的波长 36 .现用如图甲所示双缝干涉实验装置来测量光的波长． ( 1 )在组装仪器时单缝和双缝应该相互            放置．（选填“垂直”或“平行”） ( 2 )某次测量时，手轮上的示数如图乙，其示数为            mm． ( 3 )为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离Δ x ，而是先测量 n 个条纹的问距再求出Δ x ．下列实验采用了类似方法的有           A.《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量B.《用单摆测重力加速度》实验中单摆周期的测量C.《探究弹簧弹力与形变量的关系》实验中弹簧形变量的测量 ( 4 )若双缝的间距为 d ，屏与双缝间的距离为 l ，如图丙所示，测得第1条暗条纹中心到第5条亮条纹中心之间的距离为 x ，则单色光的波长 =            ． ( 5 )若改用频率较小的单色光照射，得到的干涉条纹间距将            （填“变大”“不变”或“变小”）；将单缝远离双缝，干涉条纹宽度            （填“变大”“变小”或“不变”）；中央亮纹最亮，中央亮纹宽度            （填“大于”“小于”或“等于”）其他亮纹宽度． 37 .某同学在做“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，实验装置如下图所示． ( 1 )该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图1所示，若要使两者对齐，该同学应如何调节            A.仅左右转动透镜 B.仅旋转单缝 C.仅旋转双缝 D.仅旋转测量头 ( 2 )为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离 ，而是先测量 个亮条纹的间距再求出 ．下列实验采用了类似方法的有            ． A.“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量 B.“用单摆测重力加速度”实验中单摆周期的测量 C.“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中弹簧形变量的测量 ( 3 )当分划板的中心刻线对准对准亮条纹的中心时读数如图2所示，其读数为            ． ( 4 )若双缝的间距为 d ，屏与双缝间的距离为 l ，如图3所示，测得第1条暗条纹中心到第4条亮条纹中心之间的距离为 ，则单色光的波长           ． 六、 课堂总结 七、 出门测 38 .图甲为一交流发电机的示意图，磁极中间区域磁场近似为匀强磁场，磁感应强度为 ．匝数为 ，面积为 ，总电阻为 的矩形线圈 绕轴 做角速度为 的匀速转动，矩形线圈在转动中始终保持和外电路电阻R形成闭合电路，回路中接有一理想交流电流表．图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图像，下列说法中正确的是（    ） A. 时刻穿过线圈的磁通量最大 B.电流表的示数为 C.图乙中的 时刻线圈所处位置可能对应甲图中所示位置 D.从0到 这段时间穿过线圈磁通量的变化量大小为 39 .如图所示， c 是半径为 R 的 圆周的圆弧形光滑槽，其质量为3 m ，静置于光滑水平面上， A 为与 c 的圆心等高的点， B 为 c 的最低点，与水平面相切。一可视为质点、质量未知的小球 b 静止在 c 右边的水平面上。将另一可视为质点、质量为 m 的小球 a 从槽口 A 点自由释放，到达水平面上与小球 b 发生弹性正碰。整个过程中，不计一切阻力，重力加速度为 g ，下列说法不正确的是（        ） A.小球 a 下滑到 B 点过程中，小球 a 和光滑槽 c 组成的系统机械能守恒，动量不守恒 B.小球 a 第一次下滑到 B 点时，光滑槽 c 的速率为 C.小球 a 第一次下滑到 B 点时所受支持力大小为 D.当小球 b 的质量为3 m 时，小球 a 与小球 b 碰撞后，小球 a 沿光滑槽 c 上升最大高度为 学科网（北京）股份有限公司 $$