2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí)（選擇性考試）學(xué)案：第18講　振動和波　光學(xué)

第18講振動和波光學(xué)

建知識歸納感悟真題

知識科建

~H描述方荏

田機(jī)械振動I--T簡諧運(yùn)動ITmi復(fù)力特點(diǎn)I

T受迫振動|—|共振|

-I描述方法I

振T形成條件|f|波源.傳播介面

T機(jī)械波［-

動

與T特有現(xiàn)象I

波T波速.波長和頻率(周期)的關(guān)莉

動

、

光麥克斯韋理論|

學(xué)T電磁波

一

電磁波的產(chǎn)生I

廣］光的折射|一屋兩

■H光的干涉IT薄膜干涉I

*O-

T光的衍射I

。光的偏振I

『I狹義相對論假設(shè)I

T相對論工相對論的基本結(jié)論|

核

提煉

心

1.簡諧運(yùn)動的對稱性.

振動質(zhì)點(diǎn)在關(guān)于平衡位置對稱的兩點(diǎn)，X、尸、“、0、Ek、Ep的大

小均相等，其中回復(fù)力尸、加速度。與位移x的方向相反，而。與x

的方向可能相同，也可能相反.振動質(zhì)點(diǎn)來回通過相同的兩點(diǎn)間的時(shí)

間相等，即"C=，C5.振動質(zhì)點(diǎn)通過關(guān)于平衡位置對稱的等長的兩線段

的時(shí)間相等，即tBC=tlf0.如圖所示.

CB'0BC

?????

2.簡諧運(yùn)動的周期性.

做簡諧運(yùn)動的物體，其位移、回復(fù)力、加速度、速度都隨時(shí)間按

“正弦”或“余弦”規(guī)律變化，它們的周期均相同.其位移隨時(shí)間變

化的表達(dá)式為：x=Asin(”f+0)或x=Acos(tt)/+fi>).

3.振動圖象和波動圖象的物理意義不同.

振動圖象反映的是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)時(shí)刻的位移，而波動圖象反映

的是某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移.振動圖象隨時(shí)間推移圖象延續(xù)，但是已有

的形狀不變，而波動圖象隨時(shí)間推移圖象沿傳播方向平移.

4.波的現(xiàn)象.

(1)波的疊加、干涉、衍射、多普勒效應(yīng).

⑵波的干涉.

①必要條件：頻率相同.

②設(shè)兩列波到某一點(diǎn)的波程差為Ar.若兩波源振動情況完全相同，

Ar=nx〃=0,1,2,…，振動加強(qiáng)

則4A

Ar=〃2+5H=0,1,2,???,振動減弱

③加強(qiáng)區(qū)始終加強(qiáng)，減弱區(qū)始終減弱.加強(qiáng)區(qū)的振幅4=4+42,

減弱區(qū)的振幅A=|AI—A2].

④若兩波源的振動情況相反，則加強(qiáng)區(qū)、減弱區(qū)的條件與上述相

反.

5.折射率與全反射.

(1)折射率：光從真空射入某種介質(zhì)，入射角的正弦與折射角的正

弦之比叫作介質(zhì)的折射率，公式為〃=翳.實(shí)驗(yàn)和研究證明，某種介

SillU2

質(zhì)的折射率等于光在真空中的傳播速度C跟光在這種介質(zhì)中的傳播速

度0之比，即〃=泉

(2)臨界角：折射角等于90。時(shí)的入射角，稱為臨界角.當(dāng)光從折

射率為n的某種介質(zhì)射向真空(空氣)時(shí)發(fā)生全反射的臨界角為C,則

（3）全反射的條件：①光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；②入射角大于

或等于臨界角.

6.光的干涉和衍射.

（1）光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象證明了光的波動性，光的偏振現(xiàn)象說

明光波為橫波.相鄰兩明條紋（或暗條紋升間的距離與波長成正比，即Ax

=），利用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)可測量光的波長.

（2）干涉和衍射的產(chǎn)生條件.

①雙縫干涉產(chǎn)生亮、暗條紋的條件：屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差等

于波長的整數(shù)倍時(shí)，該點(diǎn)干涉加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋；當(dāng)路程差等于半波

長的奇數(shù)倍時(shí)，該點(diǎn)干涉減弱，出現(xiàn)暗條紋.

②發(fā)生明顯衍射的條件：障礙物或小孔的尺寸跟光的波長相差不

多或比光的波長小.

感悟真題

L（2020?全國卷I）（多選）在下列現(xiàn)象中，可以用多普勒效應(yīng)解釋

的有（）

A.雷雨天看到閃電后，稍過一會兒才能聽到雷聲

B.超聲波被血管中的血流反射后，探測器接收到的超聲波頻率發(fā)

生變化

C.觀察者聽到遠(yuǎn)去的列車發(fā)出的汽笛聲，音調(diào)會變低

D.同一聲源發(fā)出的聲波，在空氣和水中傳播的速度不同

E.天文學(xué)上觀察到雙星（相距較近、均繞它們連線上某點(diǎn)做圓周

運(yùn)動的兩顆恒星）光譜隨時(shí)間的周期性變化

解析：之所以不能同時(shí)觀察到是因?yàn)槁曇舻膫鞑ニ俣缺裙獾膫鞑?/p>

速度慢，所以A錯誤；超聲波與血液中的血小板等細(xì)胞發(fā)生反射時(shí)，

由于血小板的運(yùn)動會使得反射聲波的頻率發(fā)生變化，B正確；列車和

人的位置相對變化了，所以聽得的聲音頻率發(fā)生了變化，所以C正確；

波動傳播速度不一樣是由于波的波長不一樣導(dǎo)致的，D錯誤；雙星在

周期性運(yùn)動時(shí)，會使得到地球的距離發(fā)生周期性變化，故接收到的光

頻率會發(fā)生變化，E正確.

答案：BCE

2.(2020?全國卷I)一振動片以頻率/做簡諧振動時(shí)，人

固定在振動片上的兩根細(xì)桿同步周期性地觸動水面上。、/'\

b兩點(diǎn)，兩波源發(fā)出的波在水面上形成穩(wěn)定的干涉圖樣.c\

是水面上的一點(diǎn)，4、b、C間的距離均為如圖所示.已知除C點(diǎn)外,

在GC連線上還有其他振幅極大的點(diǎn)，其中距C最近的點(diǎn)到C的距離為

⑴波的波長；

⑵波的傳播速度.

解析：(1)如圖，設(shè)距C點(diǎn)最近的振幅極大的點(diǎn)為d,。與d的距離

為n,b與d的距離為拉，d與c的距離為s,波長為九則

功―「1=2,①

由幾何關(guān)系有

r\=l-s,②

/^=(nsin60°)2+(Z_ncos6O0)2,③

聯(lián)立①②③式并代入題給數(shù)據(jù)得

2=；］.④

⑵波的頻率為人設(shè)波的傳播速度為0,有

!)=扭,⑤

聯(lián)立④⑤式得

0=g.⑥

答案：⑴3⑵%

3.(2020?全國卷II)直角棱鏡的折射率H=1.5,其橫截力

面如圖所示，圖中NC=90。，NA=30。.截面內(nèi)一細(xì)束與

邊平行的光線，從棱鏡AB邊上的。點(diǎn)射入，經(jīng)折射|

B、C

后射到邊上.

(1)光線在邊上是否會發(fā)生全反射？說明理由；

(2)不考慮多次反射，求從AC邊射出光線與最初的入射光線夾角

的正弦值.

解析：(1)如圖，設(shè)光線在D點(diǎn)的入射角為i,折射角為匚折射光

線射到邊上的E點(diǎn).

設(shè)光線在E點(diǎn)的入射角為仇由幾何關(guān)系，有

〃=90。一(30。一「)>60。，①

根據(jù)題給數(shù)據(jù)得

0>②

sinsin600>—n',

即〃大于全反射臨界角，因此光線在￡點(diǎn)發(fā)生全反射.

(2)設(shè)光線在AC邊上的b點(diǎn)射出棱鏡，光線的入射角為〃折射

角為"，由幾何關(guān)系、反射定律及折射定律，有

/=30°,③

產(chǎn)=90。一仇④

sini=nsinr,⑤

nsinf=sinr',⑥

聯(lián)立①③④⑤⑥式并代入題給數(shù)據(jù)，得

,,2啦一由

smr'-4，⑦

由幾何關(guān)系，，即AC邊射出的光線與最初的入射光線的夾角.

答案：(1)光線在￡點(diǎn)發(fā)生全反射⑵sinr，=2啦;小

?⑨細(xì)研考點(diǎn)提升素養(yǎng)

考點(diǎn)一機(jī)械振動及其規(guī)律

知識01透

1.簡諧運(yùn)動.

(1)定義：如果質(zhì)點(diǎn)的位移與時(shí)間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即

它的振動圖象(H圖象)是一條正弦曲線，這樣的振動就叫作簡諧運(yùn)動.

(2)條件:如果質(zhì)點(diǎn)所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比,

并且總是指向平衡位置，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動就是簡諧運(yùn)動.

(3)平衡位置：物體在振動過程中回復(fù)力為零的位置.

(4)回復(fù)力：使物體返回到平衡位置的力.

①方向：總是指向平衡位置.

②來源：屬于效果力，可以是某一個(gè)力，也可以是幾個(gè)力的合力

或某個(gè)力的分力.

2.簡諧運(yùn)動的公式和圖象.

⑴表達(dá)式.

①動力學(xué)表達(dá)式：F=~kx,其中“一”表示回復(fù)力與位移的方向

相反.

②運(yùn)動學(xué)表達(dá)式：x=Asin(cof+0o),其中A代表振幅，”=24代

表簡諧運(yùn)動的快慢，3+仰代表簡諧運(yùn)動的相位，00叫作初相.

(2)圖象.

①從平衡位置開始計(jì)時(shí)，函數(shù)表達(dá)式為x=Asincot,圖象如圖甲

所示.

②從最大位移處開始計(jì)時(shí)，函數(shù)表達(dá)式為x=Acos(Ot,圖象如圖

乙所示.

3.受迫振動和共振.

⑴受迫振動.

系統(tǒng)在驅(qū)動力作用下的振動.受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率,

而與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān).

物體做受迫振動的頻率一定等于驅(qū)動力的頻率，但不一定等于系

統(tǒng)的固有頻率，固有頻率由系統(tǒng)本身決定.

(2)共振.

驅(qū)動力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率相等時(shí)，受迫振動的振幅達(dá)到最

大，這種現(xiàn)象叫作共振.共振曲線如圖所示.

典例n(2020?全國卷II)用一個(gè)擺長為80.0cm的單擺做實(shí)驗(yàn)，要

求擺動的最大角度小于5。，則開始時(shí)將擺球拉離平衡位置的距離應(yīng)不

超過_________cm（保留一位小數(shù)）.（提示：單擺被拉開小角度的情況

下，所求的距離約等于擺球沿圓弧移動的路程.）

某同學(xué)想設(shè)計(jì)一個(gè)新單擺，要求新單擺擺動10個(gè)周期的時(shí)間與原

單擺擺動11個(gè)周期的時(shí)間相等.新單擺的擺長應(yīng)該取為cm.

解析：拉離平衡位置的距離

5°

X=2TTX80cmX=6.98cm,

360°

題中要求擺動的最大角度小于5。，且保留1位小數(shù)，所以拉離平

衡位置的不超過6.9cm;

根據(jù)單擺周期公式丁=2八已結(jié)合題意可知ior=nr,

代入數(shù)據(jù)為1OVF=1N8Ocm,

解得新單擺的擺長為〃=96.8cm.

答案：6.996.8

題組突破

考向?簡諧運(yùn)動的規(guī)律

1.如圖所示，一輕質(zhì)彈簧上端固定在天花板上，下端連接T

一物塊，物塊沿豎直方向以O(shè)點(diǎn)為中心點(diǎn)，在C、。之間做周囪

：..D

期為T的簡諧運(yùn)動.已知在h時(shí)刻物塊的動量為p、動能為￡k.：

下列說法正確的是（）

A.如果在打時(shí)刻物塊的動量也為p,則打一￡1的最小值為T

B.如果在打時(shí)刻物塊的動能也為￡k,則打一方的最小值為T

C.當(dāng)物塊通過O點(diǎn)時(shí)，其加速度最小

D.物塊運(yùn)動至。點(diǎn)時(shí)，其加速度最小

解析：物塊做簡諧運(yùn)動，物塊同向經(jīng)過關(guān)于平衡位置對稱的兩點(diǎn)

時(shí)動量相等，所以如果在打時(shí)刻物塊的動量也為p,打一臺的最小值小

于等于：，故A錯誤；物塊經(jīng)過同一位置或關(guān)于平衡位置對稱的位置

時(shí)動能相等，如果在，2時(shí)刻物塊的動能也為Ek,則打一力的最小值可

以小于T,故B錯誤；圖中0點(diǎn)是平衡位置，根據(jù)。=一詈知，物塊

經(jīng)過0點(diǎn)時(shí)位移最小，則其加速度最小，故C正確；物塊運(yùn)動至。點(diǎn)

時(shí)，位移最大，其加速度最大，故D錯誤.

答案：C

考向?簡諧運(yùn)動的圖象

2.（2019?全國卷II）如圖，長為/的細(xì)繩下方懸掛一小球用J

繩的另一端固定在天花板上0點(diǎn)處，在。點(diǎn)正下方三的Of

處有一固定細(xì)鐵釘.將小球向右拉開，使細(xì)繩與豎直方向成’

一小角度（約為2。）后由靜止釋放，并從釋放時(shí)開始計(jì)時(shí).當(dāng)小球a擺

至最低位置時(shí)，細(xì)繩會受到鐵釘?shù)淖钃?設(shè)小球相對于其平衡位置的

水平位移為x,向右為正.下列圖象中，能描述小球在開始一個(gè)周期內(nèi)

的"關(guān)系的是（）

解析：由單擺的周期公式可知，小球在釘子右側(cè)時(shí)，

振動周期為在左側(cè)時(shí)振動周期的2倍，所以B、D項(xiàng)錯誤.由機(jī)械能

守恒定律可知，小球在左、右最大位移處距離最低點(diǎn)的高度相同，但

由于擺長不同，所以小球在左、右兩側(cè)擺動時(shí)相對平衡位置的最大水

平位移不同，當(dāng)小球在右側(cè)擺動時(shí)，最大水平位移較大，故A項(xiàng)正確.

答案：A

考向?受迫振動和共振

3.(多選)如圖所示，曲軸上掛一個(gè)彈簧振子，轉(zhuǎn)動

搖把，曲軸可帶動彈簧振子上下振動.開始時(shí)不轉(zhuǎn)動搖

把，讓振子自由振動，測得其頻率為2Hz.現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動搖把，轉(zhuǎn)速為240

r/min.貝!j()

A.當(dāng)振子穩(wěn)定振動時(shí)，它的振動周期是0.5s

B.當(dāng)振子穩(wěn)定振動時(shí)，它的振動頻率是4Hz

C.當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，彈簧振子的振幅增大

D.當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時(shí)，彈簧振子的振幅增大

E.振幅增大的過程中，外界對彈簧振子做正功

解析:搖把勻速轉(zhuǎn)動的頻率片〃Hz=4Hz,周期T=y=0.25

s,當(dāng)振子穩(wěn)定振動時(shí)，它的振動周期及頻率均與驅(qū)動力的周期及頻率

相等，A錯誤，B正確；當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時(shí)，其頻率將更接近振子的固有

頻率2Hz,彈簧振子的振幅將增大，C錯誤，D正確；外界對彈簧振

子做正功，系統(tǒng)機(jī)械能增大，振幅增大，故E正確.

答案：BDE

考向?單擺周期公式及用單擺測定重力加速度

4.在“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中：

(1)擺動時(shí)偏角滿足的條件是偏角小于5。，為了減小測量周期的誤

差，計(jì)時(shí)開始時(shí)，擺球應(yīng)是經(jīng)過最(選填“高”或“低”)點(diǎn)的

位置，且用停表測量單擺完成多次全振動所用的時(shí)間，求出周期.圖

甲中停表示數(shù)為一單擺全振動50次所用的時(shí)間，則單擺振動周期為

o0

(2)用最小刻度為1mm的刻度尺測擺長，測量情況如圖乙所示.0

為懸掛點(diǎn)，從圖乙中可知單擺的擺長為m.

(3)若用L表示擺長，T表示周期，那么重力加速度的表達(dá)式為g

_______?

(4)考慮到單擺振動時(shí)空氣浮力的影響后，學(xué)生甲說：“因?yàn)榭諝飧?/p>

力與擺球重力方向相反，它對球的作用相當(dāng)于重力加速度變小，因此

振動周期變大學(xué)生乙說：“浮力對擺球的影響好像用一個(gè)輕一些的

擺球做實(shí)驗(yàn)，因此振動周期不變”，這兩個(gè)學(xué)生中.

A.甲的說法正確

B.乙的說法正確

C.兩學(xué)生的說法都是錯誤的

解析：(1)擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)小球速度最大，容易觀察和計(jì)時(shí)；圖

甲中停表的示數(shù)為1.5min+12.5s=102.5s,則周期丁=筆ms=2.05

OU

(2)從懸點(diǎn)到球心的距離即為擺長，可得L=0.9970m.

(3)由單擺周期公式T=2?？傻胓=軍上

(4)由于受到空氣浮力的影響，小球的質(zhì)量沒變而相當(dāng)于小球所受

重力減小，即等效重力加速度減小，因而振動周期變大，選項(xiàng)A正確.

_4TT2L

答案：(1)彳氐2.05s(2)0.9970(0.9970?0.9980均可)(3)~^~

(4)A

考點(diǎn)二機(jī)械振動與機(jī)械波

知識SI透

1.振動圖與波形圖的對比.

項(xiàng)目振動圖象波動圖象

沿波傳播方向的所有

研究對象一個(gè)振動質(zhì)點(diǎn)

質(zhì)點(diǎn)

某一質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的空

研究內(nèi)容

間的變化規(guī)律間分布規(guī)律

|x/mj|37Emv

圖象

表示同一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的

物理意義

刻的位移位移

(1)波長、振幅

(1)質(zhì)點(diǎn)振動周期

(2)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)

(2)質(zhì)點(diǎn)振幅

刻的位移

(3)某一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻

圖象信息(3)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)

的位移

刻加速度的方向

(4)各時(shí)刻速度、加速

(4)傳播方向、振動方

度的方向

向的互判

隨時(shí)間推移圖象延隨時(shí)間推移，圖象沿

圖象變化

續(xù)，但已有形狀不變傳播方向平移

一個(gè)完整曲線占橫坐

表示一個(gè)周期表示一個(gè)波長

標(biāo)的距離

2.波動圖象的多解問題.

造成波動問題多解的主要因素.

(1)周期性.

①時(shí)間周期性：時(shí)間間隔4與周期T的關(guān)系不明確.

②空間周期性：波傳播距離Ax與波長2的關(guān)系不明確.

(2)雙向性.

①傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定.

②振動方向雙向性：質(zhì)點(diǎn)振動方向不確定.

3.波的干涉、衍射、多普勒效應(yīng).

(1)波的干涉中振動加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的判斷.

某質(zhì)點(diǎn)的振動是加強(qiáng)還是減弱，取決于該點(diǎn)到兩相干波源的距離

之差A(yù)n

①當(dāng)兩波源振動步調(diào)一致時(shí).

若△r=〃2(〃=0,1,2,,,,),則振動加強(qiáng).

若Ar=(2〃+l),(〃=0,1,2,…)，則振動減弱.

②當(dāng)兩波源振動步調(diào)相反時(shí).

若Ar=(2〃+1萬(〃=0,1,2,3,?,?),則振動加強(qiáng).

若Ar=〃2(〃=0,1,2,???),則振動減弱.

(2)多普勒效應(yīng)的成因分析.

①接收頻率：觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收

到的完全波的個(gè)數(shù).

②波源與觀察者如果相互靠近，觀察者接收到的頻率增大.

③波源與觀察者如果相互遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率減小.

④波源和觀察者如果相對靜止，觀察者接收到的頻率等于波源的

頻率.

典題例析

典例?（2020?天津卷）一列簡諧橫波沿x軸正方

向傳播，周期為T,t=0時(shí)的波形如圖所示.時(shí)

（）

A.質(zhì)點(diǎn)。速度方向沿y軸負(fù)方向

B.質(zhì)點(diǎn)b沿x軸正方向遷移了1m

C.質(zhì)點(diǎn)c的加速度為零

D.質(zhì)點(diǎn)d的位移為一5cm

解析：，=（時(shí)，質(zhì)點(diǎn)。沿y軸正方向運(yùn)動到平衡位置，其速度方

向沿y軸正方向，選項(xiàng)A錯誤；根據(jù)簡諧橫波的傳播特點(diǎn)可知，質(zhì)點(diǎn)

只在平衡位置附近上下振動，不沿傳播方向遷移，選項(xiàng)B錯誤；，=（時(shí)，

質(zhì)點(diǎn)c運(yùn)動到平衡位置，所受合外力為零，加速度為零，選項(xiàng)C正確；

，=（時(shí)，質(zhì)點(diǎn)d運(yùn)動到正的最大位移處，位移為5cm,選項(xiàng)D錯誤.

答案：C

||■■

考向?對波形圖的理解

1.（2017?全國卷川）（多選）如圖，一列簡諧橫波號、“c

沿x軸正方向傳播，實(shí)線為￡=0時(shí)的波形圖，虛。卜R如

線為￡=0.5s時(shí)的波形圖.已知該簡諧波的周期大于0.5s.關(guān)于該簡

諧波，下列說法正確的是（）

A.波長為2m

B.波速為6m/s

C.頻率為1.5Hz

D.，=ls時(shí)，x=lm處的質(zhì)點(diǎn)處于波峰

E.，=2s時(shí)，x=2m處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過平衡位置

解析：由圖象可知簡諧橫波的波長為；1=4m,A項(xiàng)錯誤；波沿x

3

軸正向傳播，，=0.5s=wT+〃T（〃=0,1,2…），因?yàn)橹芷诖笥?.5s,

21;

可得周期s、頻率片下=1.5Hz,波速0=j=6m/s,B、C項(xiàng)正

確；￡=0時(shí)刻，x=lm處的質(zhì)點(diǎn)在波峰，經(jīng)過1s=^T,一定在波谷，

D項(xiàng)錯誤；￡=0時(shí)刻，x=2m處的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置，經(jīng)過2s=3T,

質(zhì)點(diǎn)一定經(jīng)過平衡位置，E項(xiàng)正確.

答案：BCE

考向?波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動方向間的關(guān)系

2.（2017?天津卷）手持較長軟繩端點(diǎn)O以周期反風(fēng)八二

T在豎直方向上做簡諧運(yùn)動，帶動繩上的其他質(zhì)

點(diǎn)振動形成簡諧波沿繩水平傳播，示意如圖.繩上有另一質(zhì)點(diǎn)P,且0、

尸的平衡位置間距為L工=0時(shí)，O位于最高點(diǎn)，尸的位移恰好為零，

速度方向豎直向上，下列判斷正確的是（）

A.該簡諧波是縱波

B.該簡諧波的最大波長為2L

C.時(shí)，尸在平衡位置上方

D.￡=噂時(shí)，P的速度方向豎直向上

O

解析：由題意知繩上的質(zhì)點(diǎn)在豎直方向上振動，波r—

水平向右傳播，故該波為橫波，選項(xiàng)A錯誤；在，=0時(shí)〃|2；

刻，P點(diǎn)在如圖所示位置時(shí)，波長最大，則有%=L,2=4L,選項(xiàng)B

錯誤；f=0時(shí)，尸在平衡位置且向上振動，當(dāng)》=看時(shí)，尸在平衡位置

O

3

上方，選項(xiàng)C正確；當(dāng)，=6丁時(shí)，尸處于從最高點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動過

程中，故速度方向豎直向下，選項(xiàng)D錯誤.

答案：C

考向?由波動圖象確定質(zhì)點(diǎn)的振動圖象

3.如圖所示，甲為f=ls時(shí)某橫波的波形圖象，乙為該波傳播方

向上某一質(zhì)點(diǎn)的振動圖象，距該質(zhì)點(diǎn)Ax=0.5m處質(zhì)點(diǎn)的振動圖象

可能是（）

解析：根據(jù)波形圖象可得波長；1=2m,根據(jù)振動圖象可得周期丁

=2s.兩質(zhì)點(diǎn)之間的距離Ax=0.5m=3.根據(jù)振動和波動之間的關(guān)系，

則另一質(zhì)點(diǎn)相對該質(zhì)點(diǎn)的振動延遲；丁，如解析圖甲所示，或者提前:T,

如解析圖乙所示.故A正確.

答案：A

考向?由振動圖象確定波動圖象

4.（多選）一列簡諧橫波沿直線傳播，該直線上平

30

衡位置相距9m的》兩質(zhì)點(diǎn)的振動圖象如圖所。

示.下列描述該波的圖象可能的是（

13

解析：根據(jù)y-f圖象可知，a、b兩質(zhì)點(diǎn)的距離為加+"或加+/“

即〃丸+%=9m或?2+T2=9m(n=0,1,2,3,…)解得波長

444n-rl

m或2=4,；+3m*即該波的波長2=36m、7.2m、4m…或4=12m、

苧m、普m…選項(xiàng)A、B、C、D的波長分別為4m、8m、12m、16

m,故選項(xiàng)A、C正確，選項(xiàng)B、D錯誤.

答案：AC

考向?波的多解問題

5.（多選）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，，時(shí)刻波形圖如圖中的

實(shí)線所示，此時(shí)波剛好傳到尸點(diǎn)，，+0.6s時(shí)刻的波形如圖中的虛線所

示，a、b、c、尸、0是介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)，則下列說法正確的是()

0

5

0

A.這列波的波速可能為50m/s

B.質(zhì)點(diǎn)。在這段時(shí)間內(nèi)通過的路程一定小于30cm

C.質(zhì)點(diǎn)c在這段時(shí)間內(nèi)通過的路程可能為60cm

D.若周期T=0.8s,則在f+0.5s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)從尸的位移相同

E.若周期T=0.8s,從f+0.4s時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，則質(zhì)點(diǎn)c的振動

方程為x=0.1sin就(m)

解析：由波形圖可知波長2=40m,且0.6S=〃T+?T(/Z=0,1,

_24

解得周期丁=廣廣當(dāng)〃時(shí)，

2,???),4〃十3s(n=0,1,2,???).=0T=0.8s,

波速o=彳=50m/s,選項(xiàng)A正確；由傳播方向沿x軸正方向可知質(zhì)點(diǎn)

a在，時(shí)刻向上運(yùn)動，當(dāng)〃=0時(shí)，T=0.8s,則質(zhì)點(diǎn)a在這段時(shí)間內(nèi)通

24

過的路程小于30cm,當(dāng)〃=1時(shí)，s,質(zhì)點(diǎn)。在這段時(shí)間內(nèi)通

24

過的路程大于30cm,選項(xiàng)B錯誤；若〃=1,則T=4s,波傳播到c

177713

點(diǎn)所用時(shí)間為彳T,0.6S=N，質(zhì)點(diǎn)c振動的時(shí)間為工丁一彳丁=5丁，故在

這段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)c通過的路程為6A=60cm,選項(xiàng)C正確；若7=0.8s,

l+0.5s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)從尸的位移均為負(fù)值，大小相等，選項(xiàng)D正確；

若T=0.8s,在f+0.4s時(shí)刻，c點(diǎn)處于波峰，從f+0.4s時(shí)刻開始計(jì)時(shí),

質(zhì)點(diǎn)c的振動方程為y=0.1,cos選項(xiàng)E錯誤.

答案：ACD

考向。波的干涉、衍射、多普勒效應(yīng)

6.(2017?全國卷I)如圖(a),在孫平面內(nèi)有兩個(gè)沿z方向做簡諧

振動的點(diǎn)波源Si(0,4)和S2(0,-2).兩波源的振動圖線分別如圖(b)

和圖(c)所示，兩列波的波速均為1.00m/s.兩列波從波源傳播到點(diǎn)4(8,

-2)的路程差為m,兩列波引起的點(diǎn)3(4,1)處質(zhì)點(diǎn)的振動相

互_______(選填“加強(qiáng)”或“減弱”)，點(diǎn)C(0,0.5)處質(zhì)點(diǎn)的振動相

互__________(選填“加強(qiáng)”或“減弱”).

解析：波長2=oT=2m,由幾何關(guān)系可知ASi=10m,AS2=8m,

所以波程差為2m;同理可求BSI-BS2=0,為波長整數(shù)倍，由振動圖

象知兩振源振動方向相反，故B點(diǎn)為振動減弱點(diǎn)，CSi~~CS2=lm,

所以C點(diǎn)振動加強(qiáng).

答案：2減弱加強(qiáng)

考點(diǎn)三電磁的產(chǎn)生、發(fā)射與接收

知識的透

1.麥克斯韋電磁場理論：變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生

磁場.

2.電磁波：電磁場在空間由近及遠(yuǎn)的傳播形成電磁波.

(1)電磁波在空間傳播不需要介質(zhì).

(2)真空中電磁波的速度為3.0X108m/s.

(3)電磁波是橫波，滿足關(guān)系。="

(4)不同頻率的電磁波，在同一介質(zhì)中傳播，頻率越高，波速越小.

3.電磁波的發(fā)射.

(1)發(fā)射條件：開放電路和高頻振蕩信號.

(2)調(diào)制方式：

①調(diào)幅：使高頻電磁波的振幅隨信號的強(qiáng)弱而變.

②調(diào)頻：使高頻電磁波的頻率隨信號的強(qiáng)弱而變.

4.電磁波的接收.

(1)電諧振：當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的無線電波的頻率相

等時(shí)，激起的振蕩電流最強(qiáng)，這就是電諧振，產(chǎn)生電諧振的過程叫作

調(diào)諧.

(2)解調(diào)：從接收到的高頻電磁波中還原出所攜帶的信號波的方法.

5.電磁波譜.

(1)按波長從長到短排列電磁波譜：無線電波、紅外線、可見光、

紫外線、X射線、丫射線.

(2)電磁波的特點(diǎn)與應(yīng)用：

電磁波

特性應(yīng)用

譜

無線電

易發(fā)生衍射無線電技術(shù)

波

紅外線熱效應(yīng)紅外線遙感

可見光引起視覺照明、攝影

紫外線熒光效應(yīng)、殺消毒、防偽

菌

X射線貫穿性強(qiáng)醫(yī)用透視

貫穿本領(lǐng)最工業(yè)探傷、醫(yī)用

Y射線

強(qiáng)化療

典題例析

典例日（2020?浙江卷）在抗擊新冠病毒的過程中，廣泛使用了紅外

體溫計(jì)測量體溫，下列說法正確的是（）

A.當(dāng)體溫超過37.3℃時(shí)人體才輻射紅外線

B.當(dāng)體溫超過周圍空氣溫度時(shí)人體才輻射紅外線

C.紅外體溫計(jì)是依據(jù)體溫計(jì)發(fā)射紅外線來測體溫的

D.紅外體溫計(jì)是依據(jù)人體溫度越高，輻射的紅外線強(qiáng)度越大來測

體溫的

解析：凡是溫度高于絕對零度的物體都能產(chǎn)生紅外輻射，故人體

一直都會輻射紅外線，故A、B錯誤；人身體各個(gè)部位體溫是有變化

的，所以輻射的紅外線強(qiáng)度就會不一樣，溫度越高紅外線強(qiáng)度越高，

溫度越低輻射的紅外線強(qiáng)度就越低，所以通過輻射出來的紅外線的強(qiáng)

度就會輻射出個(gè)各部位的溫度；紅外體溫計(jì)并不是靠體溫計(jì)發(fā)射紅外

線來測體溫的，故C錯誤，D正確.

答案：D

廈組實(shí)，

考向?電磁波的理解

L（多選）關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（）

A.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān)

B.周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波

C.電磁波在真空中自由傳播時(shí)，其傳播方向與電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)

強(qiáng)度均垂直

D.利用電磁波傳遞信號可以實(shí)現(xiàn)無線通信，但電磁波不能通過電

纜、光纜傳輸

E.電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生，若波源的電磁振蕩停止，空間的

電磁波隨即消失

解析：電磁波在真空中的傳播速度等于光速，與電磁波的頻率無

關(guān)，選項(xiàng)A正確；周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁

波，選項(xiàng)B正確；電磁波的傳播方向與電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均垂直，

選項(xiàng)C正確；電磁波可以通過光纜傳輸，選項(xiàng)D錯誤；電磁波波源的

電磁振蕩停止，波源不再產(chǎn)生新的電磁波，但空間中已產(chǎn)生的電磁波

仍可繼續(xù)傳播，選項(xiàng)E錯誤.

答案：ABC

考向?電磁波的特性

2.如圖所示，我國成功研發(fā)的反隱身先進(jìn)米波雷達(dá)堪稱隱身飛機(jī)

的克星，它標(biāo)志著我國雷達(dá)研究又創(chuàng)新的里程碑.米波雷達(dá)發(fā)射無線

電波的波長在1?10m范圍內(nèi)，則對該無線電波的判斷正確的是（）

A.米波的頻率比厘米波頻率高

B.和機(jī)械波一樣須靠介質(zhì)傳播

C.同光波一樣會發(fā)生反射現(xiàn)象

D.不可能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象

解析：由y=W可知，波長越長，頻率越低，故米波的頻率比厘米

.

波頻率低，選項(xiàng)A錯誤；無線電波是電磁波，它的傳播不須靠介質(zhì),

選項(xiàng)B錯誤；無線電波與光波一樣具有波的特性，會發(fā)生反射、折射、

干涉和衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)C正確，D錯誤.

答案：C

考向?電磁波與機(jī)械波的比較

3.（2020?荷澤質(zhì)檢）（多選）關(guān)于機(jī)械波與電磁波，下列說法正確的

是（）

A.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率有關(guān)

B.電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象和偏振現(xiàn)象

C.簡諧機(jī)械波在給定的介質(zhì)中傳播時(shí)，振動的頻率越高，則波傳

播速度越大

D.紫外線在水中的傳播速度小于紅外線在水中的傳播速度

E.機(jī)械波不但能傳遞能量，而且能傳遞信息，其傳播方向就是能

量或信息傳遞的方向

解析：電磁波在真空中的傳播速度等于光速，與電磁波的頻率無

關(guān)，故A錯誤；衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象，而偏振現(xiàn)象是橫波特有的

現(xiàn)象，電磁波是一種橫波，可以發(fā)生衍射現(xiàn)象和偏振現(xiàn)象，故B正確；

在同一種均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，簡諧機(jī)械波的傳播速度相等，故C錯誤;

光在介質(zhì)中傳播，頻率越高，傳播速度越小，紫外線在水中的傳播速

度小于紅外線在水中的傳播速度，故D正確；機(jī)械波沿其傳播方向既

能傳遞能量，又能傳遞信息，故E正確.

答案：BDE

考點(diǎn)四光的折射、全反射

知識的透

1.光的折射定律、折射率.

（1）折射定律.

①內(nèi)容：如圖所示，折射光線與入射光線、法線處在X:

同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；M水

入射角的正弦與折射角的正弦成正比.

②表達(dá)式：懿="

③在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的.

⑵折射率.

①折射率是一個(gè)反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量.

②定義式:尸繇

③計(jì)算公式：〃=今因?yàn)?。＜c，所以任何介質(zhì)的折射率都大于1.

⑶折射率的理解.

①折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射角的大小無關(guān).

②折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì).

③同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小.

2.全反射、光導(dǎo)纖維.

⑴定義.

光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)，折射

光線將全部消失，只剩下反射光線的現(xiàn)象.

(2)條件.

①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)；

②入射角大于或等于臨界角.

(3)臨界角.

折射角等于90。時(shí)的入射角.若光從光密介質(zhì)(折射率為〃)射向真

空或空氣時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角為C,則sinC=：.介質(zhì)的折射率越

大，發(fā)生全反射的臨界角越小.

3.光的色散.

⑴光的色散現(xiàn)象：一束白光通過三棱鏡后在屏上會形成彩色光帶.

(2)成因：棱鏡材料對不同色光的折射率不同，對紅光的折射率最

小，紅光通過棱鏡后的偏折程度最小，對紫光的折射率最大，紫光通

過棱鏡后的偏折程度最大，從而產(chǎn)生色散現(xiàn)象.

4.光的干涉現(xiàn)象.

(1)雙縫干涉.

①光能夠發(fā)生干涉的條件：兩光的頻率相同，振動步調(diào)相同.

②雙縫干涉形成的條紋是等間距的，兩相鄰亮條紋或相鄰暗條紋

間距離與波長成正比，即Ax=%

③用白光照射雙縫時(shí)，形成的干涉條紋的特點(diǎn)：中央為白條紋，

兩側(cè)為彩色條紋.

(2)亮暗條紋的判斷方法.

①如圖所示，光源Si、S2發(fā)出的光到屏上某點(diǎn)的路程差n-n=

4=0,1,2,…)時(shí)，光屏上出現(xiàn)亮條紋.

②光的路程差=2一n=(24+1)4=0,1,2,…)時(shí)，光屏上出現(xiàn)

暗條紋.

③條紋間距：Ax=%其中，是雙縫到光屏的距離，d是雙縫間的

距離，7是光波的波長.

典題明析

典例EJ（2020?全國卷川）如圖，一折射率為由的

材料制作的三棱鏡，其橫截