2019版高考物理专题七选考模块第2讲机械振动和机械波光电磁波学案.doc

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1、第2讲　机械振动和机械波　光　电磁波网络构建1.机械振动和机械波2.光　电磁波[规律方法]1.分析简谐运动的技巧(1)物理量变化分析：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。(2)矢量方向分析：矢量均在其值为零时改变方向。2.波的传播方向与质点的振动方向判断方法26(1)“上下坡”法：沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动。(2)“同侧”法：波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧。(3)“微平移”法：将波形沿传播方向进行微小的平移，再通过因波形平移引起质点的运动方向

2、来确定。3.几何光学临界问题的分析画出正确的光路图，从图中找出各种几何关系；利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的临界条件。4.数学知识(1)平行线、三角形、圆等有关几何定理。(2)三角函数知识。(3)相似三角形的性质。(4)勾股定理。(5)正弦、余弦定理。5.数理转化几何光学的求解通常要画出临界光线与边界光线，用相关的几何知识与数学方法进行求解。　振动(或波动)与光的折射、全反射的组合【典例1】(2018·全国卷Ⅱ，34)(1)(5分)声波在空气中的传播速度为340m/s，在钢铁中的传播速度为4900m/s。一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一下

3、桥的一端发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.00s。桥的长度为________m。若该声波在空气中的波长为λ，则它在钢铁中的波长为λ的________倍。(2)(10分)如图1，△ABC是一直角三棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝60°。一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出。EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点。不计多次反射。图1(ⅰ)求出射光相对于D点的入射光的偏角；26(ⅱ)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？解析　(1)设声波在钢铁中的传播时间为t1、传播速度为v1，在空气中的传播时间为

4、t2、传播速度为v2，桥长为l，则l＝v1t1＝v2t2，而t2－t1＝1.00s，代入数据解得l≈365m。又λ＝，声波频率不变，所以＝，得λ钢＝λ空＝λ。(2)(ⅰ)光线在BC面上折射，由折射定律有sini1＝nsinr1①式中，n为棱镜的折射率，i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角。光线在AC面上发生全反射，由反射定律有i2＝r2②式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角。光线在AB面上发生折射，由折射定律有nsini3＝sinr3③式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角。由几何关系得i2＝r2＝60°，r1＝i3＝30°

5、④F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为δ＝(r1－i1)＋(180°－i2－r2)＋(r3－i3)⑤由①②③④⑤式得δ＝60°⑥(ⅱ)光线在AC面上发生全反射，光线在AB面上不发生全反射，有nsini2≥nsinC>nsini3⑦式中C是全反射临界角，满足nsinC＝1⑧由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n的取值范围应为≤n＜2⑨26答案　(1)365　　(2)(ⅰ)60°　(ⅱ)≤n＜2【典例2】(2018·全国卷Ⅲ，34)(1)(5分)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝0和t＝0.20s时的波形分别如图2中实线和虚线所示。已知该波的周期T>0.20s。下列说法正确的

6、是________。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)图2A.波速为0.40m/sB.波长为0.08mC.x＝0.08m的质点在t＝0.70s时位于波谷D.x＝0.08m的质点在t＝0.12s时位于波谷E.若此波传入另一介质中其波速变为0.80m/s，则它在该介质中的波长为0.32m(2)(10分)如图3，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·”(图中O点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上。D位于AB边上，过D点做AC边的垂线交AC于F。该同学在D点正

7、上方向下顺着直线DF的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过O点做AB边的垂线交直线DF于E；DE＝2cm，EF＝1cm。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射)图3解析　(1)根据波形图可知，波长λ＝16cm＝0.16m，选项B错误；根据t＝0时刻和t＝0.20s时刻的波形图和该波的周期T>0.20s可知，该波的周期T＝0.40s，波速v＝＝0.40m/s，选项A正确；简谐波沿x轴正方向传播，x＝0.08m的质点在t＝0时刻沿y轴正方向振动，在t＝0.70s时位于波谷，在t＝0.12s时位于y>0的某位置(不是位于波谷)，选项C正确，D错误；若此波传入另