人教版高中物理第2课时　机械振动和机械波　光.docx

第2课时　机械振动和机械波　光
专题
复****定位
解决问题
本专题主要复****机械振动的特点和规律、机械波的传播和特点、光的折射和全反射以及光路控制问题、光的波粒二象性等知识。
高考重点
机械波传播过程中波动和振动的关系：波动图像和振动图像的理解与应用；光的折射和全反射现象的分析；折射率的求解和光路作图；光的波粒二象性的理解等。
题型难度
新高考中选择题和计算题中都有命题，特别是光的折射和全反射出现计算题的可能性较大，难度为中等。
高考题型1　机械振动和机械波
【例1】 (2021·广东省普通高中学业水平选择性考试)如图1所示，一个轻质弹簧下端挂一小球，小球静止。现将小球向下拉动距离A后由静止释放，并开始计时，小球在竖直方向做简谐运动，周期为T。经时间，小球从最低点向上运动的距离________(填“大于”“小于”或“等于”)；在时刻，小球的动能________(填“最大”或“最小”)。
图1
答案　小于　最大
解析　由于从最低点开始计时，则经时间，小球从最低点向平衡位置运动，则小球的速度逐渐增大，故0～时间内小球的平均速度小于～时间内的平均速度，因此经时间，小球从最低点向上运动的距离小于，在时刻，小球位于平衡位置，动能最大。
【例2】 [2021·1月重庆市学业水平选择性考试适应性测试，16(1)]如图2所示，
a、b、c、d是一简谐横波上的质点，某时刻a、d位于平衡位置且相距为9 m，c在波谷，该波的波速为2 m/s。若此时a经平衡位置向上振动，则(　　)
图2
A.此波向右传播
B.b点振动周期为3 s
C.c点运动速度大小为2 m/s
D.此波在a、d两点之间传播需3 s
答案　B
解析　此时a经平衡位置向上振动，根据“上下坡法”可知，波是向左传播的，故A错误；由图可知，这列波的波长为λ＝xad＝6 m，波的周期为T＝＝3 s，故B正确；c点在波谷，所以此时c点运动速度大小为0，故C错误；此波在a、d两点之间传播所需时间t＝＝4.5 s，故D错误。
【拓展训练1】 (2021·山东泰安模拟)有两列简谐横波的振幅都是10 cm，传播速度大小相同。O点是实线波的波源，实线波沿x轴正方向传播，波的频率为5 Hz；虚线波沿x轴负方向传播。某时刻实线波刚好传到x＝12 m处质点，虚线波刚好传到x＝0处质点，如图3所示 ，实线波和虚线波的周期之比为________，平衡位置为x＝6 m处的质点此刻振动速度________(选填“最大”或“最小”)，这两列波，________形成稳定的干涉图样(选填“能”或“不能”)。
图3
答案　2∶3　最大　不能
解析　由图知波长λ实＝4 m，λ虚＝6 m，由v＝得T＝，波速v相同，则有T实∶T虚＝λ实∶λ虚＝2∶3；对于实线波，由图知此时x＝6 m处的质点位于平衡位置，向上振动且振动速度最大，对于虚线波，由图知此时x＝6 m处的质点位于平衡位置，
向上振动且振动速度最大，根据叠加原理可得此时x＝6 m处的质点此刻振动速度最大；两列波频率不同，不能形成稳定的干涉现象。
高考题型2　振动图像和波动图像的应用
【例3】 (2021·辽宁葫芦岛市高考一模)一列横波在t＝0时刻的波形如图4甲所示，M、N是介质中的两个质点，图乙是质点N的振动图像，则(　　)
图4
A.该波沿x轴负方向传播 B.该波的波速为2 m/s
C.质点M与N的速率总相同 D.质点M与N同时到达波峰
答案　C
解析　由N点的振动图像可知，t＝0时刻N点向y轴正向运动，则该波沿x轴正方向传播，A错误；该波的波速为v＝＝ m/s＝0.02 m/s，B错误；质点M与N之间相差半个波长，振动情况总相反，则振动的速率总相同，但是不可能同时到达波峰，C正确，D错误。
【拓展训练2】 (2021·山东济南模拟)如图5所示，图甲是t＝5 s时刻一简谐横波沿x轴正方向传播的波形图，图乙为这列波上某质点的振动图像，则(　　)
图5
A.该列波的波速为4 m/s
B.图乙可能是质点b的振动图像
C.质点c的振动方程为y＝6sin cm
D.t＝10 s时，a点的振动方向向上
答案　C
解析　由图甲可得λ＝8 m，由图乙可得T＝4 s，所以该简谐横波的传播速度为v＝＝ m/s＝2 m/s，故A错误；由图甲可知，t＝5 s时质点b位于平衡位置且向上振动，由图乙可知，t＝5 s时质点处于波峰位置，故B错误；由图甲可知，质点c的振动方程为y＝6sin cm，故C正确；t＝5 s时质点a处于波峰，经过5 s，即为周期，质点a运动到平衡位置且向下振动，故D错误。
高考题型3　光的折射和全反射
【例4】 (2021·广东省普通高中学业水平选择性