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歡迎進入物理課堂 選修3 4 第1節(jié)機械振動 要點一簡諧運動的描述與圖象的應用例1彈簧振子以O點為平衡位置 在B C兩點間做簡諧運動 在t 0時刻 振子從O B間的P點以速度v向B點運動 在t 0 20s時 振子速度第一次變?yōu)?v 在t 0 50s時 振子速度第二次變?yōu)?v 1 求彈簧振子振動周期T 2 若BC之間的距離為25cm 求振子在4 00s內(nèi)通過的路程 3 若BC間的距離為25cm 從振子經(jīng)過平衡位置開始計時寫出其位移表達式 并畫出運動圖象 點撥 1 根據(jù)運動的對稱性確定周期 2 根據(jù)一個周期的路程為4A確定總路程 3 從平衡位置計時 簡諧運動的表達式x Asin t 并據(jù)此畫出圖象 解析 1 根據(jù)運動的對稱性 振子在t 0 50s時運動到P關于O的對稱點 且速度方向相反 故歷時1 2T 如圖故周期T 2t 1 0s 2 振子通過的路程為s t4A T 4 00 1 00 4 25 2cm 200cm 3 振子的振幅A 1 2 25cm 12 5cm 角速度 2 T 2 rad s 從平衡位置計時其位移表達式為x 12 5sin t 12 5sin2 t 圖象如圖所示 要點二單擺周期規(guī)律的應用例2如圖所示為一單擺及其振動圖象 由圖回答 1 單擺的振幅為 頻率為 擺長為 一周期內(nèi)位移x F回 a Ep 最大的時刻為 2 單擺擺球多次通過同一位置時 下列物理量變化的是 A 位移B 速度C 加速度D 動量E 動能F 擺線張力 3 當在懸點正下方O 處有一光滑水平細釘可擋住擺線 且O E 1 4 OE 則單擺周期為s 點撥 1 根據(jù)圖象和擺球的運動規(guī)律判斷其參量及參量的變化 解析 1 由縱坐標的最大位移可直接讀取振幅為3cm 從橫坐標可直接讀取完成一個全振動所需的時間就是周期T 2s 進而算出頻率f 1 T 0 5Hz 由T 2 算出擺長l gT2 4 2 1m 從圖中看出縱坐標有最大值的時刻為0 5s末和1 5s末 2 擺球通過同一位置 位移 回復力和加速度不變 由機械能守恒可知動能不變 速率也不變 擺線張力mgcos mv2 l也不變 相鄰兩次通過同一點 速度方向改變 從而動量方向也改變 故B D正確 3 放釘后改變了擺長 因此單擺周期應為釘左側(cè)的半個周期和右側(cè)的半個周期之和 由 1 知擺長為1m 所以t左 1s 釘右側(cè)的半個周期 t右 0 5s 所以T t左 t右 1 5s 答案 1 3cm0 5Hz1m0 5s時刻和1 5s時刻 2 BD 3 1 5 2 根據(jù)公式T 2 計算擺長 3 分析擺動過程 計算一次全振動的時間即為周期 要點三受迫振動規(guī)律的應用例3 1 2009 寧夏 某振動系統(tǒng)的固有頻率為f0 在周期性驅(qū)動力的作用下做受迫振動 驅(qū)動力的頻率為f 若驅(qū)動力的振幅保持不變 下列說法正確的是 填入選項前的字母 有填錯的不得分 A 當f f0時 該振動系統(tǒng)的振幅隨f增大而減小B 當f f0時 該振動系統(tǒng)的振幅隨f減小而增大C 該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后 振動的頻率等于f0D 該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后 振動的頻率等于f 2 現(xiàn)代共振技術(shù)普遍應用于機械 化學 力學 電磁學 光學及分子 原子物理學 工程技術(shù)等幾乎所有的科技領域 若是利用共振 應該讓驅(qū)動力的頻率物體的固有頻率 若是消除共振 應該讓驅(qū)動力的頻率物體的固有頻率 填 接近 遠離 點撥 1 受迫振動的頻率由驅(qū)動力的頻率決定 2 受迫振動的振幅由驅(qū)動力的頻率與固有頻率的差決定 3 當驅(qū)動力的頻率等于固有頻率時 物體的振幅最大 達到共振 解析 1 做受迫振動的物體 振動頻率等于驅(qū)動力的頻率 當驅(qū)動力的頻率等于振動系統(tǒng)的固有頻率時 振動系統(tǒng)的振幅最大 故B D正確 2 當驅(qū)動力的頻率等于固有頻率時 物體的振幅最大 達到共振 利用共振應該讓驅(qū)動力的頻率接近物體的固有頻率 消除共振 應該讓驅(qū)動力的頻率遠離物體的固有頻率 答案 1 BD 2 接近遠離 簡諧運動不同于前面學習的直線運動 不能用舊的思維模式分析新問題 不要形成思維定勢 要善于接受新知識 新方法 并運用到實際問題中去 才能開拓我們分析 解決問題的思路 一個彈簧振子 第一次被壓縮x后釋放做自由振動 周期為T1 第二次被壓縮2x后釋放做自由振動 周期為T2 則兩次振動周期之比T1 T2為 A 1 1B 1 2C 2 1D 1 4 錯解 B 剖析 把振子的運動看成是勻速運動 用勻速運動的規(guī)律 壓縮x時 振幅為x 完成一次全振動的路程為4x 壓縮2x時 振幅即為2x 完成一次全振動的路程為8x 由于兩種情況下全振動的路程的差異 第二次是第一次的2倍 所以 第二次振動的周期一定也是第一次的2倍 所以誤選B 正解 對于自由振動 其振動的周期只由自身因素決定 對于彈簧振子而言 就是只由彈簧振子的質(zhì)量m和彈簧的勁度系數(shù)k決定 而與形變大小 也就是振幅無關 所以只要彈簧振子這個系統(tǒng)不變 m k不變 周期就不會改變 所以正確選項為A 答案 A 第2節(jié)機械波 要點一簡諧波的形成和傳播規(guī)律例1 2009 上海 彈性繩沿x軸放置 左端位于坐標原點 用手握住繩的左端 當t 0時使其開始沿y軸做振幅為8cm的簡諧振動 在t 0 25s時 繩上形成如圖所示的波形 則該波的波速為cm s t 時 位于x2 45cm的質(zhì)點N恰好第一次沿y軸正向通過平衡位置 點撥 1 根據(jù)已知形成的波形計算波長和周期 2 根據(jù)波的傳播特點計算波速 進而判斷N的振動情況 解析 由圖可知 這列簡諧波的波長為20cm 周期T 4t 0 25 4s 1s 所以該波的波速v T 20 1cm s 20cm s 從t 0時刻開始到N質(zhì)點開始振動需要時間t1 x2 v 45 20s 2 25s 再振動到沿y軸正向通過平衡位置又需要經(jīng)過t2 T 2 0 5s 所以當t 2 25 0 5 s 2 75s 質(zhì)點N恰好第一次沿y軸正向通過平衡位置 答案 202 75s 要點二簡諧波的多解問題例2已知在t1時刻簡諧橫波的波形如圖中實線所示 在時刻t2該波的波形如圖中虛線所示 t2 t1 0 02s 求 1 該波可能的傳播速度 2 若已知T t2 t1 2T 且圖中P質(zhì)點在t1時刻的瞬時速度方向向上 求可能的波速 3 若0 01s T 0 02s 且從t1時刻起 圖中Q質(zhì)點比R質(zhì)點先回到平衡位置 求可能的波速 點撥 1 分析 1 時注意波傳播的雙向性和時間上的周期性造成的多解 2 在 2 3 中根據(jù)題意判斷出波的傳播方向 3 在 2 3 中根據(jù)周期條件判斷出波傳播距離與波長的關系 解析 1 如果這列簡諧橫波是向右傳播的 在t2 t1內(nèi)波形向右傳播了 n 1 3 所以波速v n 1 3 t2 t1 100 3n 1 m s n 0 1 2 同理可得若該波是向左傳播的 可能的波速v 100 3n 2 m s n 0 1 2 2 P質(zhì)點速度向上 說明波向左傳播 T t2 t1 2T 說明這段時間內(nèi)波只可能是向左傳播了5 3個波長 所以速度是唯一的 即v 500m s 3 Q比R先回到平衡位置 說明波只能是向右傳播的 而0 01s T 0 02s 也就是T 0 02s 2T 所以這段時間內(nèi)波只可能向右傳播了4 3個波長 解也是唯一的 即v 400m s 要點三波的干涉圖樣的應用例3如圖表示兩個相干波源S1 S2產(chǎn)生的波在同一均勻介質(zhì)中相遇 圖中實線表示波峰 虛線表示波谷 c和f分別為ae和bd的中點 則 1 在a b c d e f六點中 振動加強的點是 振動減弱的點是 2 若兩波源S1和S2振幅相同 此時刻位移為零的點是 3 畫出此時刻ace連線上 以a為原點的一列完整波形 標出ce兩點 點撥 1 振動加強區(qū)域內(nèi)各點的振動始終加強 2 振動減弱區(qū)域內(nèi)各點的振動始終減弱 3 振動加強點的位移時刻在變 4 振動最弱點有可能一直靜止不動 兩列相同波疊加 解析 1 a e兩點分別是波谷與波谷 波峰與波峰相交的點 故此兩點為振動加強點 c處在a e連線上 且從運動的角度分析a點的振動形式恰沿該線傳播 故c點是振動加強點 同理b d是減弱點 f也是減弱點 2 因為S1 S2振幅相同 振動最強區(qū)的振幅為2A 最弱區(qū)的振幅為零 該時刻a點處于波谷 e點處于波峰 a e的中點c正處在平衡位置 所以位移為零的是b c d f 3 圖中對應時刻a處在兩波谷的交點上 即此刻a在波谷 同理e在波峰 故a e中點c在平衡位置 所以所對應的波形如圖 答案 1 a c eb d f 2 b c d f 3 見解析 據(jù)題意畫出t時間之后的波形圖象是常見的一類問題 波形圖反映了波在傳播過程中某時刻在波的傳播方向上各質(zhì)點離開平衡位置的位移情況 由于波只能以有限的速度向前傳播 所以離波源遠的質(zhì)點總要滯后一段時間 滯后的時間與離波源的距離成正比 即滯后一個周期 兩個質(zhì)點之間的平衡位置距離就是一個波長 經(jīng)過多少個周期 波就向前傳播了多少個波長 而波源就做了多少次全振動 這就是此類問題的關鍵所在 有些同學常常因?qū)Υ死斫獠簧钤斐墒д`例圖 a 是某時刻一列橫波在空間傳播的波形圖線 已知波是沿x軸正方向傳播 波速為4m s 試計算并畫出經(jīng)過此時之后1 25s的空間波形圖 a 錯解一 由圖可以看出 波長 8cm 由T v可知T 2s 經(jīng)過1 25s 波向右傳播了1 25 2 5 8個波長 波形圖如圖 b 所示 b 錯解二 由T v 0 08 4s 0 02s 經(jīng)過1 25s 波向右傳播了1 25 0 02 62 5個波長 其波形如圖 c 所示 剖析 錯解一沒有注意單位的一致性 在此題中波長從圖中只能得出 8cm 而波速給出的卻是國際單位4m s 因此 求周期時 應先將波長的單位統(tǒng)一到國際單位制上來 錯解二雖然計算對了 但是在波向前 沿x軸正方向 傳播了62 5個波長時的波形應是在原來的波形基礎上向x正方向擴展62 5個波長 c 正解 由波形圖已知 0 08m 由T v 0 08 4s 0 02s 經(jīng)過t 1 25s 即相當于經(jīng)過1 25 0 02 62 5個周期 而每經(jīng)過一個周期 波就向前傳播一個波長 經(jīng)過62 5個周期 波向前傳播了62 5個波長 據(jù)波的周期性 當經(jīng)過振動周期的整數(shù)倍時 波只是向前傳播了整數(shù)倍個波長 而原來的波形不會發(fā)生改變 就本題而言 可以先畫出經(jīng)過1 2周期后波形 如圖 d 再將此圖向前擴展62個波長即為題目要求 波形如圖 e d e 實驗一探究單擺的運動 用單擺測重力加速度 例 2009 浙江 1 在 探究單擺周期與擺長的關系 實驗中 兩位同學用游標卡尺測量小球的直徑如圖甲 乙所示 測量方法正確的是 選填 甲 或 乙 2 實驗時 若擺球在垂直紙面的平面內(nèi)擺動 為了將人工記錄振動次數(shù)改為自動記錄振動次數(shù) 在擺球運動最低點的左 右兩側(cè)分別放置一激光光源與光敏電阻與某一自動記錄儀相連 該儀器顯示的光敏電阻阻值R隨時間t變化圖線如圖所示 則該單擺的振動周期為 若保持懸點到小球頂點的繩長不變 改用直徑是原小球直徑2倍的另一小球進行實驗 則該單擺的周期將 選填 變大 不變 或 變小 圖中的 t將 選填 變大 不變 或 變小 解析 1 應將待測物體正確地放在外測量爪中如圖乙 2 單擺一個周期遮光兩次 單擺周期與小球質(zhì)量 大小無關 但若用直徑為原小球直徑兩倍的小球后擺長變長 周期變大 遮光時間 t變大 答案 1 乙 2 2t0變大變大 例假設我們已經(jīng)進入了航天時代 一個由三名高中學生組成的航天興趣小組正乘外星科學考察飛船前往X星球 準備用攜帶的下列器材測量X星球表面的重力加速度gX 這些器材是 A 鉤碼1盒 質(zhì)量未知且各鉤碼質(zhì)量不等B 重錘1個 質(zhì)量未知C 帶孔金屬小球一個 直徑已知為dD 太陽能電池板一塊 輸出的直流電壓可滿足測量要求E 無彈性絲線若干根F 導線 開關若干G 刻度尺1把H 測力計1個I 天平1臺 含砝碼1盒 J 打點計時器1臺 含復寫紙 紙帶 K 電子停表1只L 帶有光控計時器的實驗平板一塊 在平板兩端各有一個光控門 同時還配有其專用的直流電源 導線 開關 重垂線 滑塊 該器材可用來測量滑塊從一個光控門運動到另一個光控門的時間 M 支架 能滿足實驗所需的固定作用 到達X星球后 三名學生從以上器材中選擇各自所需的器材 同一器材可以重復選用 用不同的方法各自獨立地測出了重力加速度gX的值 現(xiàn)請你完成他們所做的實驗 解析 實驗一 1 器材有A H I 2 主要的實驗步驟 選取一個合適的鉤碼 用天平測出其質(zhì)量m 用測力計測出該鉤碼的重力G 計算重力加速度的表達式為gX G m 實驗二 1 選用的器材有C E G K M 2 主要的實驗步驟 組裝并固定好單擺 測出擺線長度l 讓小球在豎直平面內(nèi)小角度 小于5 擺動 測出n次全振動的時間t 算出周期T t n 由單擺周期公式可得gX 2 2n2 2l d t2 實驗三 1 選用的器材有G L M 2 主要的實驗步驟 將帶有光控計時器的平板用支架豎直架穩(wěn) 測量兩個光控門之間的距離h 把滑塊從上面的一個光控門處自由釋放 讀出下落時間t 由公式h 1 2 gt2可知gX 2h t2 第1節(jié)光的折射全反射 要點一折射定律和折射率的應用例1一半徑為R的1 4球體放置在水平面上 球體由折射率為的透明材料制成 現(xiàn)有一束位于過球心O的豎直平面內(nèi)的光線 平行于桌面射到球體表面上 折射入球體后再從豎直表面射出 如圖所示 已知入射光線與桌面的距離為R 2 求出射角 解析 設入射光線與1 4球體的交點為C 連接OC OC即為入射點的法線 因此 圖中的角 為入射角 過C點作球體水平表面的垂線 垂足為B 依題意 COB 又由 OBC知sin 2設光線在C點的折射角為 由折射定律得sin sin 由以上兩式得 30 由幾何關系知 光線在球體的豎直表面上的入射角 見圖 為30 由折射定律得sin sin 因此sin 2 解得 60 要點二全反射和臨界角的應用例2 1 2009年諾貝爾物理學獎授予了英籍華裔科學家高錕及兩位美國科學家 高錕得獎是因為在 光在纖維中的傳輸及光學通信方面 取得了突破性成就 光纖通信中 光導纖維傳遞光信號的物理原理是利用光的現(xiàn)象 要發(fā)生這種現(xiàn)象 必須滿足的條件是 光從光密介質(zhì)射向 且入射角等于或大于 2 2009 山東 一束單色光由左側(cè)射入盛有清水的薄壁圓柱形玻璃杯 如圖為過軸線的截面圖 調(diào)整入射角 使光線恰好在水和空氣的界面上發(fā)生全反射 已知水的折射率為4 3 求sin 的值 解析 1 全反射光疏介質(zhì)臨界角 2 當光線在水面發(fā)生全反射時有sinC 1 n 當光線從左側(cè)射入時 由折射定律有sin sin 2 C n 聯(lián)立這兩式代入數(shù)據(jù)可得sin 3 答案 1 見解析 2 3 要點三色散及其應用例3如圖所示 ABC為一全反射棱鏡 它的截面是等腰直角三角形 一束白光垂直入射到AC面上 在AB面上發(fā)生全反射 若光線入射點O的位置保持不變 改變光線的入射方向 不考慮自BC面反射的光線 則 1 使入射光按圖中所示的順時針方向逐漸偏轉(zhuǎn) 如果有色光射出AB面 則哪種色光首先射出 2 使入射光按圖中所示的逆時針方向逐漸偏轉(zhuǎn) 是否色光射出AB面 為什么 解析 1 白光垂直入射AC面后直射到AB面 入射角為45 發(fā)生全反射說明棱鏡的臨界角小于或等于45 這是對從紅光到紫光的所有色光說的 當入射光順時針偏轉(zhuǎn)時 在AC面上發(fā)生色散 不同色光折射率不同 紅光偏折小 紫光偏折大 如圖所示 射到AB面上時紅光入射角小 紫光入射角大 但它們都小于45 另一方面 棱鏡對紅光的臨界角比對紫光的臨界角大 因此 入射光順時針逐漸偏轉(zhuǎn)時 在AB面上紅光的入射角將首先小于臨界角而射出AB面 2 如果入射光逆時針偏轉(zhuǎn) 則到AB面上的紅光 紫光的入射角都大于45 都發(fā)生全反射而不可能從AB面射出 點撥 1 明確各種色光折射率的大小關系 2 比較白光轉(zhuǎn)動時各色光折射角的大小 3 明確各色光在AB面上入射角的變化 4 根據(jù)臨界角大小作出判斷 分析全反射問題時 要學會分析光路 靈活的運用全反射的兩個條件 不能生搬硬套 例如圖所示 放在空氣中折射率為n的平行玻璃磚 表面M和N平行 P Q兩個面相互平行且與M N垂直 一束光射到表面M上 光束不與M平行 則 A 如果入射角大于臨界角 光在表面M發(fā)生全反射B 無論入射角多大 光在表面M都不會發(fā)生全反射C 光可能在表面N發(fā)生全反射D 由于M與N平行 光只要通過M就不可能在表面N發(fā)生全反射 錯解 光束從空氣中射到玻璃磚表面M上 是由光疏介質(zhì)到光密介質(zhì) 不可能發(fā)生全反射 而從表面N射出空氣 是由光密介質(zhì)到光疏介質(zhì) 光可能發(fā)生全反射 故選B C 剖析 機械地記住光從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)可能發(fā)生全反射 而不具體分析光通過表面M后射到N表面光線的入射角的大小是否大于臨界角 而錯選C 正解 如圖甲所示 光射到表面M的入射角為i i 90 折射角為r 則sinr sini n 1 n sinC 即sinr sinC C為玻璃的臨界角 對于表面N 因為M N 故其入射角i r C 即光只要通過M即不可能在表面N發(fā)生全反射 若光通過M先射到P面再射到N面 如圖乙 同樣可以證明經(jīng)P面發(fā)生反射 反射光線射至N面時 入射角i r 根據(jù)折射定律折射角r i 同樣不可能發(fā)生全反射 故應選B D 甲乙 答案 BD 第2節(jié)光的波動性 要點一雙縫干涉的分析與應用例1雙縫干涉實驗裝置如圖所示 綠光通過單縫S后 投射到具有雙縫的擋板上 雙縫S1和S2與單縫的距離相等 光通過雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋 O點距S1 S2的距離相等 P點是距O點最近的第一條亮條紋 1 如果將入射的單色光換成紅光 則O點處是不是呈現(xiàn)紅光的亮條紋 紅光的第一條亮條紋在P點的上方還是下方 2 若將入射的單色光換成藍光時 藍光的第一條亮條紋在P點的上方還是下方 3 若用包括有紅光 綠光 藍光三種色光的復色光作為光源 所產(chǎn)生的干涉條紋中離中央亮條紋最近的干涉條紋是什么顏色 4 用氦氖激光器進行雙縫干涉實驗 已知使用的雙縫間的距離d 0 1mm 雙縫到屏的距離l 6 0m 測得屏上干涉條紋中亮紋的間距是3 8cm 氦氖激光器發(fā)出的紅光的波長 是多少 假如把整個裝置放入折射率是4 3的水中 這時屏上的條紋間距是多少 點撥 1 從紅光到紫光的波長依次增大 2 O點到雙縫的距離相等 O點出現(xiàn)亮條紋 3 據(jù)條紋間距公式 x l d分析 2 3 4 解析 1 O點到兩縫的距離相等 故換用紅光入射 O點為亮條紋 由 x l d 紅光的波長比綠光大 條紋間距也比綠光大 因此 紅光的第一條亮條紋在P點的上方 2 藍光的波長比綠光的小 藍光的第一條亮條紋在P點的下方 3 因為藍光的波長最小 干涉產(chǎn)生的條紋間距最小 遠離中央亮條紋最近的是藍色條紋 4 由條紋間距 x 雙縫間距離d 雙縫到屏的距離l及波長 的關系 可測光波的波長 同理 知道水的折射率 可知該光在水中的波長 然后由d x l 的關系 可求條紋間距 由 x l d 可以得出紅光的波長為 d x l 0 1 10 3 3 8 10 2 6 0m 6 3 10 7m 激光器發(fā)出的紅光的波長是6 3 10 7m 如果整個裝置放入水中 激光器發(fā)出的紅光在水中的波長設為 由光的特點可知 光在傳播過程中介質(zhì)發(fā)生變化 波長和波速發(fā)生改變 但頻率不變 則c v 又c v n v c 1 n 這時屏上條紋的間距是 x l d x x 1 n 因此 x 1 x n 3 4 3 8cm 2 85cm 要點二薄膜干涉的分析與應用例2 1 如下圖左圖是干涉法檢查平面的示意圖 右圖是得到的干涉圖樣 則干涉圖中條紋彎曲處的凹凸情況是 填 上凸 或 下凹 2 透鏡表面涂有一層氟化鎂薄膜 其折射率n 1 38 介于空氣和透鏡折射率之間 入射光垂直入射 為使真空中波長為550納米的光增透 所涂薄膜的最小厚度為 點撥 1 薄膜干涉中同一厚度處產(chǎn)生同一級條紋 2 增透膜的厚度是入射光在膜中波長的1 4 解析 1 由干涉圖樣中條紋彎曲的形狀知該處空氣膜變厚 被檢查的樣品在該處下凹 2 由 n 最小厚度d 1 4則d 550 10 9 4 1 38m 1 0 10 7m 答案 1 下凹 2 1 0 10 7m 要點三光的偏振現(xiàn)象例3 改編題 2010年1月4日科幻3D巨作 阿凡達 在中國震撼上映 掀起觀影狂潮 已知3D電影的實現(xiàn)與光的偏振密切相關 如圖 P是一偏振片 P的透振方向 用帶有箭頭的實線表示 為豎直方向 下列四種入射光束中 哪幾種照射P時能在P的另一側(cè)觀察到透射光 A 太陽光B 沿豎直方向振動的光C 沿水平方向振動的光D 沿與豎直方向成45 角振動的光 點撥 當光的偏振方向與偏振片的透振方向垂直時 光不能透過偏振片 解析 光是橫波 其振動方向與傳播方向垂直 振動方向與偏振片的透振方向垂直的光不能通過偏振片 而其他方向的光可以部分或全部透過偏振片 故ABD正確 答案 ABD 在雙縫干涉中 光經(jīng)過單縫和雙縫時偏離了直線路徑產(chǎn)生了衍射 例在做雙縫干涉實驗時 用白光做光源 將在屏上得到彩色條紋 若在雙縫的一條縫前放置紅色濾光片 只能透過紅光 而另一縫前加綠色濾光片 只能透過綠光 則這時 A 只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋 其他顏色的雙縫干涉條紋消失B 紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失 其他顏色的雙縫干涉條紋依然存在C 任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在 但屏仍然有光亮D 屏上無任何光亮 錯解 D 剖析 從雙縫中透射出的紅光和綠光 它們的頻率不相同 不滿足產(chǎn)生干涉的條件 所以屏上沒有干涉條紋 但由于發(fā)生衍射 屏上有紅光和綠光到達 因而屏上有光亮 故只有C是正確的 答案 C 實驗二測定玻璃的折射率 例在利用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中 1 甲同學在紙上正確畫出玻璃磚的兩個界面aa 和bb 后 不自覺地碰了玻璃磚使它向aa 方向平移了一些 如圖甲所示 則他測出的折射率將 選填 偏大 偏小 或 不變 2 乙同學在畫界面時 不自覺地將兩界面aa bb 間距畫得比玻璃磚寬度大些 如圖乙所示 則他測得折射率 選填 偏大 偏小 或 不變 解析 1 如圖丙所示 甲同學利用插針法確定入射光線 折射光線后 測得的入射角 折射角沒有受到影響 因此測得的折射率將不變 2 如圖丁所示 乙同學利用插針法確定入射光線 折射光線后 測得的入射角不受影響 但測得的折射角比真實的折射角偏大 因此測得的折射率偏小 答案 1 不變 2 偏小 某同學用半圓形玻璃磚測定玻璃的折射率 他的操作步驟如下 A 用刻度尺量出半圓形玻璃磚的直徑D 算出半徑r D 2 然后確定圓心的位置 記在玻璃磚上 B 在白紙上畫一條直線作為入射光線 并在入射光線上插兩枚大頭針P1和P2 C 讓入射光線跟玻璃磚直徑垂直 入射點與圓心O重合 如圖所示 D 以圓心O為軸 緩慢逆時針轉(zhuǎn)動玻璃磚 同時調(diào)整視線方向 恰好看不到P2和P1的像時 停止轉(zhuǎn)動玻璃磚 然后沿半圓形玻璃磚直徑畫一條直線AB 如上圖所示 1 該同學利用白紙上描下的P1O和AB兩條直線 可算出該玻璃的折射率n 他的根據(jù)是什么 2 如何在圖上用刻度尺和圓規(guī)作圖 求出該玻璃的折射率n 解析 1 他的根據(jù)是利用光的全反射 2 作直線AB的法線OC 用刻度尺測CD線段的長 則 n 1 sinC OC CD r CD D 2CD 實驗三用雙縫干涉測光的波長 例1用雙縫干涉測光的波長 實驗中采用雙縫干涉儀 它包括以下元件 A 白熾燈B 單縫C 光屏D 雙縫E 遮光筒F 濾光片 其中雙縫和光屏連在遮光筒上 1 把以上元件安裝在光具座上時 正確的排列順序是 A A已寫好 2 正確調(diào)節(jié)后 在屏上觀察到紅光的干涉條紋 用測量頭測出10條紅亮紋間的距離為a 改用綠色濾光片 其他條件不變 用測量頭測出10條綠亮紋間的距離為b 則一定有ab 填 大于 小于 或 等于 3 在雙縫干涉實驗中 濾光片的作用是 單縫的作用是 雙縫的作用是 解析 1 根據(jù)雙縫干涉實驗 正確的順序為FBDEC 2 紅光波長比綠光大 由公式 x l d得a大于b 3 濾光片的作用是得到單色光 單縫的作用是得到線光源 雙縫的作用是得到相干光源 答案 1 FBDEC 2 大于 3 獲得單色光形成線光源形成相干光源 例2 2009 北京 在 用雙縫干涉測光的波長 實驗中 將雙縫干涉實驗儀按要求安裝在光具座上 如圖甲 并選用縫間距d 0 2mm的雙縫屏 從儀器注明的規(guī)格可知 像屏與雙縫屏間的距離L 700mm 然后 接通電源使光源正常工作 1 已知測量頭主尺的最小刻度是毫米 副尺上有50分度 某同學調(diào)整手輪后 從測量頭的目鏡看去 第1次映入眼簾的干涉條紋如圖乙 a 所示 圖乙 a 中的數(shù)字是該同學給各暗紋的編號 此時圖乙 b 中游標尺上的讀數(shù)x1 1 16mm 接著再轉(zhuǎn)動手輪 映入眼簾的干涉條紋如圖丙 a 所示 此時圖丙 b 中游標尺上的讀數(shù)x2 2 利用上述測量結(jié)果 經(jīng)計算可得兩個相鄰明紋 或暗紋 間的距離 x mm 這種色光的波長 nm 解析 1 由游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則可x2 15 0mm 1 0 02mm 15 02mm 2 圖乙 a 中暗紋與圖丙 a 中暗紋間的間隔為6個 故 x x2 x1 6 15 02 1 16 6mm 2 31mm 由 x L d可知 d x L 0 2 10 3 2 31 10 3 700 10 3m 6 6 102nm 答案 1 15 02mm 2 2 316 6 102 例1 1 麥克斯韋理論的內(nèi)容 2 電磁波在傳播過程中 每處的電場方向和磁場方向總是的 并和該處電磁波的傳播方向 這就說明電磁波是波 3 目前雷達發(fā)射的電磁波頻率多在200MHz至1000MHz的范圍內(nèi) 請回答下列關于雷達和電磁波的有關問題 雷達發(fā)射電磁波的波長范圍是多少 能否根據(jù)雷達發(fā)出的電磁波確定雷達和目標間的距離 點撥 1 熟記麥克斯韋電磁場理論 2 應用電磁波的傳播公式v f 3 雷達的相關知識 解析 1 麥克斯韋電磁場理論的內(nèi)容 變化的磁場產(chǎn)生電場 變化的電場產(chǎn)生磁場 2 電磁波在傳播過程中 每處的電場方向和磁場方向總是垂直的 并和該處電磁波的傳播方向垂直 這說明電磁波是橫波 3 由v f可得 1 v f1 3 0 108 200 106m 1 5m 2 v f2 3 0 108 1000 106m 0 3m 所以波長范圍是0 3 1 5m 電磁波測距的原理就是通過發(fā)射和接收的時間間隔來確定距離 所以可根據(jù)x 1 2 vt確定雷達和目標間的距離 答案 1 見解析 2 垂直垂直橫 3 0 3 1 5m 見解析 例2某人測得一靜止均勻棒長為l 質(zhì)量為m 于是求得此棒的線密度為 m l 假定此棒以速度v在棒長方向上運動 此人再測棒的線密度應為多少 若棒在垂直長度方向上運動 它的線密度又為多少 解析 這里包含有兩個相對論效應 1 沿棒長方向運動時的 長度收縮 效應 2 運動物體的相對論質(zhì)量 若棒 K系 以速度v相對觀察者 K 系 沿棒長方向 x軸 運動 靜止棒長l是固有長度 所以運動長度為l l 運動質(zhì)量m m 則線密度 m l m l 1 v2 c2 1 v2 c2 若棒在垂直長度方向上運動時 長度不變 即l l 運動質(zhì)量仍為m 即m m 則線密度 m l m l 點撥 應用兩個公式 長度的相對性 l l0 相對論質(zhì)量 m m0 本章中常常因為對麥克斯韋電磁場理論理解不到位而造成錯誤 按照麥克斯韋的電磁場理論 以下說法中正確的是 A 恒定的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場 恒定的磁場周圍產(chǎn)生恒定的電場B 變化的電場周圍產(chǎn)生磁場 變化的磁場周圍產(chǎn)生電場C 均勻變化的電場周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場 均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生均勻變化的電場D 均勻變化的電場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場 均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場 錯解 BCD 剖析 根據(jù)麥克斯韋電磁場理論 恒定的電場 磁場 不能產(chǎn)生磁場 電場 均勻變化的電場 磁場 產(chǎn)生恒定的磁場 電場 振蕩的電場 磁場 產(chǎn)生振蕩的磁場 電場 故A C錯誤 B D正確 答案 BD 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全