高考新课标三维物理 通用版 二轮专题复习 选修3-4

高考新课标三维物理 通用版 二轮专题复习 选修3-4内容摘要：

1、系统知识 明晰备考考什么本专题考查的主要内容有：振动图象和波动图象，机械振动和机械波的周期性，波长、波速和频率的关系，光的折射和全反射，相对论的基本原理与基本结论。 怎么考本专题考点主要集中在振动图象和波动图象的理解与应用，波长、波速和周期(频率)的关系，光的折射和全反射等知识点上，题型以选择题和填空题为主，难度中等。 预计 2013 年高考命题仍集中在波的时间和空间的周期性、振动图象与波动图象的综合题、光的折射与全反射。 怎么办复习时要抓住主干知识，重点关注级要求知识点，但也不要忽视波的干涉、衍射、多普勒效应及单摆实验，测定折射率实验和测光的波长实验的复习。 简谐运动图象与波的图象的应用(解读命题角 2、度 )【典 题 感 知 】例 1(2012福建高考 )一列简谐横波沿 x 轴传播，t 0 时刻的波形如图 71 甲所示，此时质点 P 正沿 y 轴负方向运动，其振动图象如图乙所示，则该波的传播方向和波速分别是( )图 71A沿 x 轴负方向，60 m /sB沿 x 轴正方向，60 m/ x 轴负方向， 30 m/s D沿 x 轴正方向，30 m/s思路点拨解答本题时应注意以下两点：(1)质点振动方向与波的传播方向的互判方法。 (2)从波动图象上读出波长，从振动图象上读出周期。 解析 由题图甲可知，波长 24 m，由题图乙可知周期 T0.4 s。 根据 v 可求得0 m/s，故 C、D 项错误。 根据“ 3、同侧法”可判断出波的传播方向沿 项错误。 答案 A(掌握类题通法 )【理 论 升 华 】一、基础知识要记牢1对波长、波速及频率的理解(1)波长 ：反映了波动在空间上的周期性，即沿波的传播方向相隔 n(n1,2,3，)的两质点的振动情况(位移、速度、加速度 )完全相同。 (2)波速：在同一种均匀介质中同一类机械波波速是一恒量，它只与介质有关，与波的频率无关。 但电磁波的波速既与介质有关，还与频率有关。 (3)频率：波的频率，即波源振动的频率，只与波源有关，与介质无关。 (4)波速与波长、频率的关系：vf。 2振动图象和波动图象对比振动图象 波动图象横坐标 时间 质点的平衡位置研究对象 一个质点 介质中的各个 4、质点研究内容 一个质点的位移随时间的变化规律 某时刻所有质点的空间分布情况图象可提供的物理信息(1)振幅、周期(2)任意时刻的位移；加速度和振动的方向(1)振幅、波长(2)某时刻各质点的位移、加速度(3)已知各质点的振动方向可研究波的传播方向；反之亦然物理意义 表示一个振动质点在各时刻的位移表示某时刻所有质点对各自平衡位置的位移形象比喻 一个人独舞的录像 集体舞的剧照图象变化随着时间的推移，图象逐渐延续，但已有的形状不会改变随着时间的推移，图象沿着波的传播方向匀速平移二、方法技巧要用好波的传播方向与质点振动方向的互判方法(1)“上下坡”法：沿波的传播速度的正方向看， “上坡”的点向下振动， “ 5、下坡”的点向上振动，简称“上坡下，下坡上”。 (如图 72 甲所示)图 72(2)同侧法：在波的图象上的某一点，沿纵轴方向画出一个箭头表示质点振动方向，并设想在同一点沿 x 轴方向画个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧。 (如图72 乙所示)三、易错易混要明了波速与振速不同。 波源的振动形式、振动能量由近及远的传播速度即波速。 v ，动中的各质点都在平衡位置附近做周期性振动，是变加速运动。 波的多解问题(解读命题角度 )【典 题 感 知 】例 2(2012东北三校二模 )一列简谐横波在 x 轴上传播，在 和 s 时，其波形分别用如图 73 所示的实线和虚线表示，求：图 73(1)这列 6、波可能具有的波速。 (2)当波速为 280 m/s 时，波的传播方向如何。 以此波速传播时，x8 m 处的质点 P 从平衡位置运动至波谷所需的最短时间是多少。 思路点拨解答本题时应注意以下两点：(1)题中没有指明波沿 2)因不能确定波在 t1t 2内传播的整波长数而具有多解性。 解析 (1)若波沿 ：s x1(28n) m，n0,1,2，v m/s(40160n) m/ ：s x 2(68n) m，n0,1,2，v m/s(120160n) m/t 6 )当波速为 280 m/s 时，有 280(120160n)n1，所以波向 35所以 t s0 2 140答案 见解析(掌握类题通法 )【理 论 升 7、华 】一、基础知识要记牢波动问题出现多解的原因主要是：1波动的周期性(1)t 时刻开始经过周期整数倍的时间，各质点的振动情况(位移、速度、加速度等) 与它在 t 时刻的振动情况完全相同。 (2)在波的传播方向上相距波长整数倍的质点，振动情况也相同，因此波的传播距离、时间等物理量出现了周期性的变化。 2波传播的双向性当机械波沿 x 轴方向传播时，机械波既可以沿 x 轴正向传播，也可以沿 x 轴负方向传播，导致多解。 二、方法技巧要用好求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法：(1)分清振动图象与波动图象。 此问题最简单，只要看清横坐标即可，横坐标为 x 则为波动图象，横坐标为 t 8、 则为振动图象。 (2)看清横、纵坐标的单位。 尤其要注意单位前的数量级。 (3)找准波动图象对应的时刻。 (4)找准振动图象对应的质点。 光的折射和全反射(解读命题角度 )【典 题 感 知 】例 3(2012新课标全国卷 )一玻璃立方体中心有一点状光源。 今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜，以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体，已知该玻璃的折射率为 ，求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值。 2破题关键点(1)中心点光源发出的光在立方体表面上，发生全反射时入射角应满足什么条件。 临界角如何求。 请写出表达式。 (2)立方体的每个侧面上能射出光线的部分，其形状有什么特点。 请求出其面积。 (3)请表示出镀 9、膜的总面积和立方体的表面积。 解析 设立方体的边长为 a，光在界面上发生全反射的临界角为 C，则 ，可得 C 45。 1点为上表面上面积最小的不透明薄膜边缘上的一点，在 上表面上膜的形状为以 R ，6R 2立方体的表面积 S6a 2，故。 SS 64答案 4(掌握类题通法 )【理 论 升 华 】一、基础知识要记牢1折射率公式(1)n12(2)n)n真介2临界角公式：1的色散白光通过三棱镜后发生色散现象，说明白光是复色光，是由七种单色光组成的。 七种单色光 红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫频率 增 大 折射率 增 大 在同种介质中的传播速度 减 小 临界角(介质空气) 减 小 波长(同一介质中) 减 小 二 10、、方法技巧要用好(1)在解决光的折射问题时，应根据题意分析光路，即画出光路图，找出入射角和折射角，然后应用公式来求解，找出临界光线往往是解题的关键。 (2)分析全反射问题时，先确定光是否由光密介质进入光疏介质、入射角是否大于临界角，若不符合全反射的条件，则再由折射定律和反射定律确定光的传播情况。 (3)在处理光的折射和全反射类型的题目时，根据折射定律及全反射的条件准确作出几何光路图是基础，利用几何关系、折射定律是关键。 光的波动性问题(解读命题角度 )【典 题 感 知 】例 4(2011天津高考 )甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为 x，若 x 甲 11、 x 乙 ，则下列说法正确的是 ()A甲光能发生偏振现象，乙光则不能发生B真空中甲光的波长一定大于乙光的波长C甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量D在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光思路点拨解答本题时应注意以下三点：(1)相邻两亮条纹间距与波长的关系。 (2)光子能量与波长的关系。 (3)同种介质中折射率与光频率的关系。 解析 根据公式 x ，结合已知条件 x 甲 x 乙 ，可知 甲 乙 ，选项 B 正确；光论什么光都能发生偏振，选项 A 错误；由关系式 c 可知，甲光的频率小于乙光的频率，根据公式 E知，甲光子的能量一定小于乙光子的能量，选项 C 错误；由于光的波长 甲 乙 ，则 n 甲 v 12、乙 ，选项 D 正确。 案 (掌握类题通法 )【理 论 升 华 】一、基础知识要记牢1光的干涉光干涉的条件是有两个振动情况总是相同的波源，即相干波源。 (1)双缝干涉：双缝作用：将一束光分为两束，获得相干光源。 相邻亮条纹(或暗条纹)间距：x。 )薄膜干涉：由薄膜的前后表面反射的光叠加，形成彼此平行的明暗相间条纹。 若白光入射，得到平行的彩色条纹。 应用：增透膜、增反膜、检查平面的平整程度等。 2光的衍射(1)各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。 发生明显衍射的条件是：障碍物( 或孔)的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小。 (2)在发生明显衍射的条件下，当窄缝变窄时，亮斑的范围变大，条纹间距离变大，而亮度变 13、暗。 3光的偏振在与光波传播方向垂直的平面内，光振动沿各个方向均匀分布的光称为自然光，光振动沿着特定方向的光即为偏振光。 偏振现象是横波特有的现象，所以光的偏振现象表明光波为横波。 二、方法技巧要用好(1)白光发生光的干涉、衍射和光的色散时都可出现彩色条纹，但出现彩色条纹的本质不相同，干涉和衍射是光的波长不同引起的干涉条纹间距，衍射明显程度不同的缘故，而光的色散是在同一种介质中波速不同折射率不同造成的。 (2)区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区分。 三、易错易混要明了(1)观察薄膜干涉条纹应在光源同侧观察。 (2)增透膜最小厚度为光在介质中波长的四分之一。