统考版2023高考物理二轮专题复习专题八鸭模块第16讲振动和波动光与电磁波课件

第16讲振动和波动光与电磁波高频考点·能力突破素养培优·情境命题高频考点·能力突破考点一简谐运动及振动图象1．必须理清的知识联系2．简谐运动图象问题的两种分析方法方法一：图象—运动结合法解此类题时，首先要理解x­t图象的意义，其次要把x­t图象与质点的实际振动过程联系起来．图象上的一个点表示振动中的一个状态(位置、振动方向等)，图象上的一段曲线对应振动的一个过程，关键是判断好平衡位置、最大位移及振动方向．方法二：直观结论法简谐运动的图象表示振动质点的位移随时间变化的规律，即位移—时间的函数关系图象，不是物体的运动轨迹．例1(多选)如图甲所示，上端固定的弹簧振子在竖直方向上做简谐运动，当振子到达最高点时，弹簧处于原长．选取向上为正方向，弹簧振子的振动图象如图乙所示．则下列说法正确的是(

)A．弹簧的最大伸长量为5cmB．弹簧振子的振动周期为2sC．在1～1.5s内，弹簧振子的速度逐渐增大D．在0～0.5s内，弹簧振子的位移逐渐增大E．在1.5～2s内，弹簧的伸长量逐渐减小答案：BDE解析：由题意及题图乙可知，弹簧的最大伸长量为10cm，故A错误；由题图乙可知，弹簧振子的振动周期为2s，故B正确；在1～1.5s内，弹簧振子的速度逐渐减小，故C错误；在0～0.5s内，弹簧振子从平衡位置向上运动，位移逐渐增大，故D正确；在1.5～2s内，弹簧振子从最低点往平衡位置运动，弹簧伸长量逐渐减小，故E正确．预测1

(多选)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∶4C．图线Ⅱ若是在地面上完成的，则该单摆摆长约为1mD．若摆长均为1m，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表示的单摆的摆球的能量一定大于图线Ⅰ表示的单摆的摆球的能量答案：ABC

预测2

(多选)甲、乙两弹簧振子的振动图象如图所示，则可知(

)A．两弹簧振子完全相同B．两弹簧振子所受回复力最大值之比F甲∶F乙＝2∶1C．振子甲速度为零时，振子乙速度最大D．两振子的振动频率之比f甲∶f乙＝1∶2E．振子乙速度最大时，振子甲速度不一定为零答案：CDE解析：由于两弹簧振子的周期不同，故两弹簧振子不完全相同，故A错误；两振子位移最大值之比x甲∶x乙＝2∶1，根据简谐运动的特征F＝-kx，由于弹簧的劲度系数k可能不等，回复力最大值之比F甲∶F乙不一定等于2∶1，故B错误；由图看出，甲在最大位移处时，乙在平衡位置，即振子甲速度为零时，振子乙速度最大，故C正确；两弹簧振子周期之比T甲∶T乙＝2∶1，频率之比f甲∶f乙＝1∶2，故D正确；由图可知，有时振子乙速度最大，振子甲速度为零，有时振子乙速度最大，振子甲速度也最大，故E正确．

40.5向下运动

例3[2022·全国乙卷，节选]介质中平衡位置在同一水平面上的两个点波源S1和S2，二者做简谐运动的振幅相等，周期均为0.8s．当S1过平衡位置向上运动时，S2也过平衡位置向上运动．若波速为5m/s，则由S1和S2发出的简谐横波的波长均为________m．P为波源平衡位置所在水平面上的一点，与S1、S2平衡位置的距离均为10m，则两波在P点引起的振动总是相互________(填“加强”或“削弱”)的；当S1恰好在平衡位置向上运动时，平衡位置在P处的质点________(填“向上”或“向下”)运动．4

加强向下

预测3

(多选)我们常用以下实验装置观察水波的干涉现象．在水槽中，波源是固定在同一个振动片上的两根细杆，当振动片振动时，固连在振动片上的两根完全相同的细杆周期性地击打水面，并且两细杆击打的深度和频率完全相同，可看作两个波源．这两列波相遇后，在它们的重叠区域会形成如图甲所示的稳定干涉图样，如图乙所示，振动片以周期T做简谐运动时，两细杆同步周期性地击打水面上的A、B两点，两波源发出的水波在水面上形成稳定的干涉图样．若以线段AB为直径在水面上画一个半圆，半径OC与AB垂直．除C点外，圆周上还有其他振幅最大的点，其中在C点左侧距C点最近的为D点，已知半圆的直径为d，∠DBA＝37°，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.

答案：ACE

预测4

(多选)均匀介质中，波源位于O点的简谐横波在xOy水平面内传播，波面为圆．t＝0时刻，波面分布如图甲所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷．A处质点的振动图象如图乙所示，z轴正方向竖直向上．下列说法正确的是(

)A．该波从A点传播到B点，所需时间为4sB．t＝6s时，B处质点位于波峰C．t＝8s时，C处质点振动速度方向竖直向上D．t＝10s时，D处质点所受回复力方向竖直向上E．E处质点起振后，12s内经过的路程为12cm答案：ACE

(1)质点a的振动方程．

(2)由0时刻起再过多长时间质点b第三次到达波峰．答案：9.7s

考点三振动图象与波的图象的综合应用波动图象与振动图象综合问题的处理方法例4(多选)一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t＝0时刻波源从坐标原点开始振动，如图甲所示是简谐横波在t＝0.6s时的部分波动图象，如图乙所示是这列波上x＝0.7m处的质点从t＝0.7s时刻开始振动的图象下列说法正确的是(

)A．波源的起振方向向上B．t＝0.6s时，x＝0.1m处的质点在波谷处C．波的振动频率为f＝0.5HzD．波源的振动方程为y＝－15sin5πt(cm)E．0到2.8s的时间内，x＝0.3m处的质点运动的路程为3.75m答案：BDE

预测6

[2022·安徽马鞍山一模](多选)图甲为一列简谐横波在t＝0.1s时的波形图，P是平衡位置在x＝1m处的质点，Q是平衡位置在x＝4m

处的质点，图乙为质点Q的振动图象．下列说法正确的是(

)A．这列波沿x轴负方向传播B．该波的波速是80m/sC．t＝0.15s时，质点P的加速度向下D．从t＝0.1s到t＝0.2s，质点P通过的路程为4mE．t＝0.2s时，质点Q向上运动答案：ACE

预测7

(多选)位于x＝7m处的波源S完成两次频率不同的全振动，如图所示为t＝0时刻波形，该波沿－x方向传播，此时波刚好传到x＝1m处的质点P，0.3s后质点P第一次出现在波谷位置，则(

)A.波源的起振方向沿＋y方向B．波速v1∶v2＝1∶1C．质点P沿＋y方向振动过程中，x＝5m处的质点Q也沿＋y方向振动D．从t＝0时刻开始到质点P振动的路程为10cm，质点Q振动的路程是20cmE．从t＝0时刻开始，再经过0.5s质点Q运动到坐标原点O答案：ABD

考点四光的折射和全反射1．求解光的折射和全反射问题的思路(1)确定研究的光线：该光线一般是入射光线，还有可能是反射光线或折射光线，若需研究的光线不明确，则要根据题意分析、寻找，如临界光线、边界光线等．(2)画光路图：找入射点，确定界面，并画出法线，根据反射定律、折射定律作出光路图，结合几何关系，具体求解．2．注意两点：(1)光疏→光密：一定有反射、折射光线；(2)光密→光疏：若入射角大于或等于临界角，则发生全反射．例5[2022·全国甲卷，节选]如图，边长为a的正方形ABCD为一棱镜的横截面，M为AB边的中点．在截面所在平面内，一光线自M点射入棱镜，入射角为60°，经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，反射光线从CD边的P点射出棱镜．求棱镜的折射率以及P、C两点之间的距离．

(1)出射光线相对于入射光线的侧移量Δx＝________；(2)透过窗户玻璃仰视窗外的飞鸟时，看到鸟的高度比实际高度________．(选填“高”“低”或“相同”)0.30cm高

较大

140°

(1)某一光线从AB边出射时，方向恰好垂直于BC边，求该光线在微棱镜内的入射角的正弦值；

(2)某一部分光线可以依次在AB、AC两界面均发生全反射，再返回到BC边，求该部分光线在AB边上的照射区域长度．

考点五光的波动性电磁波1．单缝衍射与双缝干涉的比较种类项目单缝衍射双缝干涉不同点条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度中央条纹最亮，两边较暗清晰条纹，亮度基本相同相同点干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹

例6(多选)下列有关波动现象的特性与应用说法正确的是(

)A．医学诊断时用“B超”仪器探测人体内脏，是利用超声波的多普勒效应B．5G通信技术(采用3300～5000MHz频段)相比现有的4G通信技术(采用1880～2635MHz频段)，5G容量更大，信号粒子性更显著C．在镜头前装偏振片，可以减弱镜头反射光D．电子显微镜的电子束速度越大，电子显微镜分辨本领越强E．自然光包含着垂直于传播方向上的沿一切方向振动的光，且沿各个方向振动的光的强度均相同答案：BDE解析：“B超”仪器通过它的探头不断向人体发出短促的超声波(频率很高，人耳听不到的声波)脉冲，超声波遇到人体不同组织的分界面时会反射回来，又被探头接收，这些信号经电子电路处理后可以合成体内脏器的像，没有利用多普勒效应，故A错误；5G，即第五代移动通信技术，采用3300～5000MHz频段，相比于现有的4G(即第四代移动通信技术，1880～2635MHz频段)技术，具有更大的带宽、更大的容量和更低的时延，5G信号的频率更大，所以粒子性更显著，故B正确；在镜头前装偏振片，可以减弱被拍摄物体的反射光，而不是减弱镜头反射光，故C错误；电子显微镜的电子束速度越大，则电子的波长越短，电子显微镜分辨本领越强，故D正确；自然光包含着垂直于传播方向上的沿一切方向振动的光，且沿各个方向振动的光的强度均相同，E正确．预测11

(多选)人们的现代生活越来越离不开电磁波，我国自主建立的北斗导航系统所使用的电磁波频率约为1561MHz；家用微波炉所使用的电磁波频率约为2450MHz；家用WiFi所使用的电磁波频率约为5725MHz.关于电磁波，下列说法正确的是(

)A．一定不会产生偏振现象B．可以由电磁振荡以外的形式产生C．WiFi信号与北斗导航信号叠加时，不能产生干涉现象D．微波比WiFi信号更容易产生明显衍射现象E．WiFi信号从一个房间穿过墙壁进入另一个房间后，波长变短答案：BCD解析：电磁波是横波，能产生偏振现象，选项A错误；电磁波包括无线电波、微波、光波等，其中光波就不是由电磁振荡产生的，选项B正确；WiFi信号与北斗导航信号的频率不同，不能产生干涉现象，选项C正确；微波的波长比WiFi信号的波长长，因此更容易产生明显衍射现象，选项D正确；WiFi信号从一个房间穿过墙壁进入另一个房间后，同样是在空气中传播，波长不变，选项E错误．预测12

(多选)下列说法正确的是(

)A．电视机遥控器是利用遥控器发出的红外线脉冲信号来换频道的B．在杨氏双缝干涉实验中，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现中间宽两边窄的条纹C．某人在水面上方观察水底同位置放置的红、黄、绿三盏灯时，看到红灯距水面最近D．照相机镜头前的增透膜是利用了光的干涉原理E．电磁波与声波由空气进入水中时，波长都变短答案：ABD解析：红外线可用来遥控电器，如电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来换频道的，故A正确．在杨氏双缝干涉实验中，遮住其中一条狭缝，可以看见光的衍射条纹，即屏上将呈现间距不等的衍射条纹，故B正确．某人在水面上方观察水底同位置放置的红、黄、绿三盏灯时，由于绿光的折射率最大，绿光从水中射到水面时折射角最大，人逆着折射光线的方向看时，感觉绿灯距水面最近，故C错误．照相机镜头前的增透膜利用了光的干涉原理，减少了某种光的反射，增强了该种光的透射，故D正确．电磁波与声波由空气进入水中时，频率都不变，电磁波的波速变小，声波的波速变大，由v＝λf知，电磁波波长变短，声波波长变长，故E错误．预测13如图所示，挡板上有两条狭缝S1和S2，它们到光屏上P1点的路程差为1.5×10－6

m，S1、S2连线的垂直平分线与光屏的交点为O，P1与P2点关于O点对称．用波长为600nm的单色光照射狭缝S1和S2，则P1点位于________(选填“亮条纹”或“暗条纹”)上，P1与P2点之间共有________条亮条纹．暗条纹

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素养培优·情境命题生活、科技中的光学问题情境1光刻机是生产大规模集成电路(芯片)的核心设备，“浸没式光刻”是一种通过在光刻胶和