高考物理一轮复习（高手必备+萃取高招）专题16 选修部分（含17高考真题及解析）课件 选修3-4

专题十六选修3-4,亲爱的学弟学妹们:本专题题型会以一道选择题和一 道计算题出现。复习要注意一下几点: 1.要通过抓住简谐振动所具有的周期性、对称性,掌 握在简谐运动中回复力、加速度、位移、速度这四 个矢量的变化规律,进而联系到振动图象。 2.解决波动问题时要深刻理解波的形成过程,注意波的周期性和多解性。 3.解答波动图象与振动图象综合类问题时要“一分、一看、二找”。(1)分清振动图象与波动图象;(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,找准振动图象对应的质点。,4.几何光学的核心概念是折射率,波动光学的核心概念是频率。通过这两个概念可联系光的折射现象(全反射现象、光的色散)、光的波动性(干涉、衍射)、电磁波(电磁振荡、无线电波、电磁波谱)等知识,也可联系光速、波长、临界角等概念。复习中可以将这两个概念以核心分类对比记忆。 5.区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法:(1)根据条纹的宽度区分,双缝干涉的条纹宽度相同,而单缝衍射的条纹中央亮条纹最宽,两侧的条纹逐渐变窄;(2)根据亮条纹的亮度区分,双缝干涉条纹,从中央亮纹往两侧亮度变化很小,而单缝衍射条纹中央亮纹最亮,两侧的亮纹逐渐变暗。 浙江大学建筑系 张思远,考点43,考点44,考点45,考点46,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点43简谐运动 受迫振动 1.(多选)(2016·海南单科,16(1),4分)下列说法正确的是 ( ) A.在同一地点,单摆做简谐振动的周期的二次方与其摆长成正比 B.弹簧振子做简谐振动时,振动系统的势能与动能之和保持不变 C.在同一地点,当摆长不变时,摆球质量越大,单摆做简谐振动的周期越小 D.系统做稳定的受迫振动时,系统振动的频率等于周期性驱动力的频率 E.已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期,就可知振子在任意时刻运动速度的方向,考点43,考点44,考点45,考点46,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,【答案】 ABD 根据单摆周期公式: 可以知道,在同一地点,重力加速度g为定值,故周期的二次方与其摆长成正比,故选项A正确;弹簧振子做简谐振动时,只有动能和势能参与转化,根据机械能守恒条件可以知道,振动系统的势能与动能之和保持不变,故选项B正确;根据单摆周期公式 可以知道,单摆的周期与质量无关,故选项C错误;当系统做稳定的受迫振动时,系统振动的频率等于周期性驱动力的频率,选项D正确;已知弹簧振子初始时刻的位置和振动方向及其振动周期,才能知道振子在任意时刻运动速度的方向,选项E错误。,考点43,考点44,考点45,考点46,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,2.(2015·山东理综,38(1) 如图,轻弹簧上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向,物块简谐运动的表达式为y=0.1sin2.5t m。t=0时刻,一小球从距物块h高处自由落下;t=0.6 s时,小球恰好与物块处于同一高度。重力加速度的大小g取10 m/s2。以下判断正确的是 。(双选,填正确答案标号) A.h=1.7 m B.简谐运动的周期是0.8 s C.0.6 s内物块运动的路程是0.2 m D.t=0.4 s时,物块与小球运动方向相反,考点43,考点44,考点45,考点46,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点43,考点44,考点45,考点46,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,3.(2013·课标全国,34(1),5分) 如图,一轻弹簧一端固定,另一端连接一物块构成 弹簧振子,该物块是由a、b两个小物块粘在一起组成的。物块在光滑水平面上左右振动,振幅为A0,周期为T0。当物块向右通过平衡位置时,a、b之间的粘胶脱开;以后小物块a振动的振幅和周期分别为A和T,则A (选填“”“”“”或“=”)T0。 【答案】 【解析】 振子振动时机械能守恒,物块通过平衡位置,a、b脱开后,振子的动能减小,根据机械能守恒定律可知,振子的最大弹性势能也减小,振幅减小,即AA0;振子从平衡位置到最大位移的过程中,速度变化与a、b脱开之前相等,但距离减小,故时间减小,所以周期减小,即TT0。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点43,考点44,考点45,考点46,1.简谐运动的两个典型模型的比较,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点43,考点44,考点45,考点46,2.受迫振动和共振 (1)受迫振动:物体在周期性驱动力作用下的振动叫受迫振动。 (2)频率特征:做受迫振动的物体,它的频率等于驱动力的频率(f驱),与固有频率(f固)无关。 (3)共振:驱动力的频率越接近固有频率,受迫振动的振幅越大,当 f驱=f固时,振幅最大,这种现象叫共振。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点43,考点44,考点45,考点46,典例导引1(2017·河北定州模拟) 一质点做简谐运动的图象如图所示,下列说法中正确的是( ) A.质点的振动频率是4 Hz B.在10 s内质点经过的路程是20 cm C.第4 s末质点的速度是零 D.在t=1 s和t=3 s两时刻,质点位移大小相等,方向相同 【解析】 从题图中可知质点振动的周期T=4 s,故频率为 =0.25 Hz,A错误;10 s内的质点路程是振幅的10倍,故路程s=10A=20 cm,故B正确;第4 s末,质点位于平衡位置,速度最大,故C错误;在t=1 s和t=3 s两时刻,质点的位移大小相同,但方向相反,故D错误。 【答案】 B,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点43,考点44,考点45,考点46,高招1简谐运动特点的应用 (1)简谐运动的对称性和周期性 对称性:简谐运动的物体具有对平衡位置的对称性,在关于平衡位置对称的两个位置,动能、势能相等,位移、回复力、加速度大小相等,方向相反;速度大小相等,方向可能相同,也可能相反;振动过程相对平衡位置两侧的最大位移值相等。 周期性:简谐运动的物体经过相同时间t=nT(n为整数),必恢复到原来状态,经时间t=(2n+1) (n为整数),物体所处的位置必与原来的位置关于平衡位置对称,因此在处理实际问题中,要注意多解的可能性,必要时写出解答结果的通式。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点43,考点44,考点45,考点46,(2)简谐运动的证明步骤 确定平衡位置; 将振子拉离平衡位置一段位移x; 对振子受力分析,求出指向平衡位置合力的表达式,看是否满足F=-kx的形式。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点43,考点44,考点45,考点46,典例导引2(2015·北京理综,21(2) 用单摆测定重力加速度的实验装置如图甲所示。 (1)组装单摆时,应在下列器材中选用 (选填选项前的字母)。 A.长度为1 m左右的细线 B.长度为30 cm左右的细线 C.直径为1.8 cm的塑料球 D.直径为1.8 cm的铁球 (2)测出悬点O到小球球心的距离(摆长)l及单摆完成n次全振动所用的时间t,则重力加速度g= (用l、n、t表示)。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点43,考点44,考点45,考点46,(3)下表是某同学记录的3组实验数据,并做了部分计算处理。 请计算出第3组实验中的T= s,g= m/s2。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点43,考点44,考点45,考点46,(4)用多组实验数据做出T2-l图象,也可以求出重力加速度g。已知三位同学做出的T2-l图线的示意图如图乙中的a、b、c所示,其中a和b平行,b和c都过原点,图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b,下列分析正确的是 (选填选项前的字母)。 A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长l B.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次 C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值,乙 丙,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点43,考点44,考点45,考点46,(5)某同学在家里测重力加速度。他找到细线和铁锁,制成一个单摆,如图丙所示,由于家里只有一根量程为030 cm的刻度尺,于是他在细线上的A点做了一个标记,使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变,通过改变O、A间细线长度以改变摆长。实验中,当O、A间细线的长度分别为l1、l2时,测得相应单摆的周期为T1、T2,由此可得重力加速度g= (用l1、l2、T1、T2表示)。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点43,考点44,考点45,考点46,【解析】 (1)在用单摆测定重力加速度的实验中,摆线应选取长约1 m左右的不可伸缩的细线,摆球应选取体积小质量大的铁球,以减小实验误差,故选A、D。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点43,考点44,考点45,考点46,(4)在用图象法处理数据时,明确T2-l图象的斜率 ,所以斜率k越小,对应重力加速度g越大,C错误。在图象中,图线与纵轴正半轴相交表示计算摆长时漏加小球半径,与纵轴负半轴相交表示计算摆长时多加小球半径,故A错误。若误将49次全振动记为50次全振动,则周期测量值偏小,g测量值偏大,对应图象斜率偏小,故B正确。 (5)抓住A点下方摆线长不变,可设为l0,l0+l1为第一次摆长,l0+l2为第二次摆长,分别代入重力加速度表达式,联立消去l0,即可得重力加速度表达式,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点43,考点44,考点45,考点46,高招2用单摆测定重力加速度实验数据的处理方法 (1)求平均值法 在本实验中要改变摆长,并进行多次测量,以求重力加速度g的平均值。 (2)图象法 本实验除上述公式法求解外,还可用图象法。 由单摆周期公式不难推出: ,因此,分别测出一系列摆长l对应的周期T,作l-T2的图象,图象应是一条通过原点的直线,求出图线的斜率k,即可求得g值,如图所示。 g=42·k,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点43,考点44,考点45,考点46,1.(多选)(2017·河南焦作二模)关于水平放置的弹簧振子的简谐运动,下列说法正确的是 。(填正确答案标号) A.位移的方向总是由振子所在处指向平衡位置 B.加速度的方向总是由振子所在处指向平衡位置 C.经过半个周期振子经过的路程一定为振幅的2倍 D.若两时刻相差半个周期,弹簧在这两个时刻的形变量一定相等 E.经过半个周期,弹簧振子完成一次全振动 【答案】 BCD 位移的方向总是由平衡位置指向振子所在处,而加速度的方向总是由振子所在处指向平衡位置,故A错误、B正确;经过一个周期,振子经过的路程一定为振幅的4倍,经过半个周期振子经过的路程一定为振幅的2倍,C正确;若两时刻相差半个周期,振子的加速度等大,弹簧在这两个时刻的形变量一定相等,分别处于伸长状态和压缩状态,D正确;弹簧振子完成一次全振动的时间为一个周期,E错。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点43,考点44,考点45,考点46,2.(多选)(2017·河南许昌模拟)单摆在竖直平面内做简谐运动,下列说法正确的是( ) A.其最大摆角小于5° B.其回复力是由摆球的重力和悬线拉力的合力提供的 C.测量周期时应该从摆球经过平衡位置时开始计时 D.“秒摆”是摆长为1 m、周期为1 s的单摆 E.同一单摆在不同地点所测得的周期可能不同 【答案】 ACE 单摆做简谐运动时,单摆的最大摆角应小于5°,否则不能看成简谐振动,故A正确。单摆的回复力是重力沿摆球运动轨迹切向的分力提供,故B错误。经过平衡位置时摆球的速度最快,测量误差最小,故C正确。“秒摆”是摆长为1 m、周期为2 s的单摆,故D错误。受地球自转的影响,不同纬度和高度的点,重力加速度的值是不一样的,由 可知,E正确。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点43,考点44,考点45,考点46,考点4