专题十三振动与波动光(导学导练,含详解).doc

振动与波动　光 　2015高考导航 热点视角 备考对策 本讲考查的重点和热点：波的图象；波长、波速和频率及其相互关系；波的传播特性；光的折射及全反射；光的干涉、衍射及双缝干涉实验；简谐运动的规律及振动图象；电磁波的有关性质． 命题形式基本上都是小题的拼盘. 在复习本部分内容时应加强对基本概念和规律的理解，抓住波的传播特点和图象分析、光的折射定律和全反射这两条主线，兼顾振动图象和光的特性(干涉、衍射、偏振)、光的本性，强化典型问题的训练，力求掌握解决本部分内容的基本方法. 一、简谐运动 1．动力学特征 回复力及加速度与位移大小成正比，方向总是与位移的方向相反，始终指向平衡位置．其表达式为：F＝－kx，a＝－x，回复力的来源是物体所受到的合力． 2．能量特征：振动的能量与振幅有关，随振幅的增大而增大．振动系统的动能和势能相互转化，总机械能守恒． 3．周期性：做简谐运动的物体，其位移、回复力、加速度、速度都随时间按“正弦”或“余弦”的规律变化，它们的周期T均相同．其位移随时间变化的表达式为：x＝Asin(ωt＋φ0)或x＝Acos(ωt＋φ0)(注意动能和势能的变化周期为T/2)． 4．对称性 振动质点在关于平衡位置对称的两点，x、F、a、v、Ek、Ep的大小均相等，其中回复力F、加速度a与位移x的方向相反，而v与x的方向可能相同，也可能相反．振动质点来回通过相同的两点间的时间相等． 5．两个模型——弹簧振子与单摆 当单摆摆动的角度α5°时，可以看成简谐运动，其周期公式为T＝2π. 6．受迫振动和共振 受迫振动是物体在外界周期性驱动力作用下的振动．其频率等于驱动力频率，与系统固有频率无关．当驱动力频率等于固有频率时发生共振，此时振幅最大． 二、机械波 1．机械波的产生条件：(1)波源；(2)介质． 2．机械波的特点 (1)机械波传播的是振动的形式和能量，质点在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移． (2)介质中各质点的振动周期和波的传播周期都与波源振动周期相同． (3)机械波的传播速度只由介质决定． 3．波速、波长、周期、频率的关系：v＝＝f·λ. 4．波的现象 (1)波的叠加、干涉、衍射、多普勒效应． (2)波的干涉 必要条件：频率相同． 设两列波到某一点的波程差为Δx.若两波源振动情况完全相同，则 加强区始终加强，减弱区始终减弱．加强区的振幅A＝A1＋A2，减弱区的振幅A＝|A1－A2|. 若两波源的振动情况相反，则加强区、减弱区的条件与上述相反． 三、光 1．折射率公式 (1)光从真空进入介质时：n＝. (2)决定式：n＝c/v. (同种介质对不同色光的折射率，随色光频率的增大而增大．不同色光在同种介质中的传播速度随色光频率的增大而减小)． 2．全反射 (1)条件：光从光密介质进入光疏介质． 入射角大于或等于临界角． (2)临界角：sin C＝1/n. 3．光的干涉、衍射和偏振现象 (1)发生干涉的条件：两光源频率相等，相位差恒定； 出现明暗条纹的条件：Δr＝kλ，明条纹，Δr＝λ，暗条纹，k＝0,1,2，… 相邻明(暗)条纹间距：Δx＝λ. (2)光明显衍射条件：d≤λ. (3)光的偏振现象证明光是横波，偏振光平行透过偏振片时光最强，垂直时最弱． 热点一　对振动和波动的考查 命题规律：振动与波动的问题是近几年高考的重点和热点，分析近几年高考命题，命题规律主要有以下几点： (1)以选择题的形式考查，一般考查波动图象和振动图象的相互转换与判断． (2)根据波的图象确定波的传播方向、传播时间及波的相关参量． (3)波的多解问题． 1.(2013·高考北京卷)一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4 m/s.某时刻波形如图所示，下列说法正确的是(　　) A．这列波的振幅为4 cm B．这列波的周期为1 s C．此时x＝4 m处质点沿y轴负方向运动 D．此时x＝4 m处质点的加速度为0 [解析]　由题图可得，这列波的振幅为2 cm，选项A错误；由题图可得，波长λ＝8 m，由T＝得T＝2 s，选项B错误；由波动与振动的关系得，此时x＝4 m处质点沿y轴正方向运动，且此质点正处在平衡位置，故加速度a＝0，选项C错误，选项D正确． [答案]　D 2.(2014·高考新课标全国卷)图甲为一列简谐横波在t＝2 s时的波形图，图乙为媒质中平衡位置在x＝1.5 m处的质点的振动图象，P是平衡位置为x＝2 m的质点．下列说法正确的是(　　) A．波速为0.5 m/s B．波的传播方向向右 C．0～2 s时间内，P运动的路程为8 cm D．0～2 s时间内，P向y轴正方向运动 E．当t＝7 s时，P恰好回到平衡位置 [解析]　由题图甲读出波长λ＝2 m，由题图乙读出周期T＝4 s，则v＝＝0.5 m/s，选项A正确；题