(通用版)高考物理二轮复习纠错笔记专题16《选修3-4》（2份打包，解析版+原卷版）

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一、用单摆测重力加速度实验误区警示
①摆线不能过长或过短或易伸长，摆长应是选点到球心间的距离。摆球用密度大、直径小的金属球。
②摆球摆动时应使偏角不超过10°，且在同一竖直面内，不要形成圆锥摆，摆动中悬点不能松动。
③累积法测周期时，应从最低位置开始计时和记录全振动次数。
④使用秒表方法是三次按按钮：一是“走时”，二是“停止”，三是“复零”。读数：先读分钟刻度（包括半分钟），再读秒针刻度（最小刻度为0.1 s，不再估读）。
⑤处理数据时，采用图象法，画出T–L图象，求得直线的斜率k，即有g=4π2/k。
二、振动图象和波动图象异同点比较

振动图象
波动图象
研究对象
一振动质点
沿波传播方向的所有质点
研究内容
一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规律
图象


物理意义
表示同一质点在各时刻的位移
表示某时刻各质点的位移
图象信息
（1）质点振动周期
（2）质点振幅
（3）某一质点在各时刻的位移
（4）各时刻速度、加速度的方向
（1）波长、振幅
（2）任意一质点在该时刻的位移
（3）任意一质点在该时刻的加速度方向
（4）传播方向、振动方向的互判
图象变化
随时间推移，图象延续，但已有形状不变
随时间推移，波形沿传播方向平移
一完整曲
线占横坐
标的距离
表示一个周期
表示一个波长

三、波特有的现象
①波的叠加：当两列波相遇时，每列波将保持原有的特性，即频率、振幅、波长、波速及振动方向不变，继续按原来的方向传播，他们互不干扰。在两列波的重叠区域内，介质中的质点同时参与两种振动，其振动的位移等于两列波分别引起的位移的矢量和。
②波的干涉与波的衍射的比较
内容
衍射和干涉
定义
现象
可观察到现象的条件
相同点
波的衍射
波可以绕过障碍物继续传播的现象
波能偏离直线而传到直线以外的空间
缝、孔或障碍物的尺寸跟波长相差不多或者小于波长
干涉和衍射是波特有的现象[来源:学+科+网Z+X+X+K][来源:Z。xx。k.Com][来源:学科网]
波的干涉
频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且加强和减弱的区域相间分布的现象
振动强弱相同的区域，某些区域总是加强，某些区域总是减弱
两列波的频率相同[来源:学科网ZXXK]
③多普勒效应
多普勒效应是指由于波源与观察者之间有相对运动，观察者单位时间内接受到的波的个数发生了变化，出现了观测频率与波源频率不同的现象。对机械波来说，所谓的运动或静止都是相对于介质而言的。
A．当观察者和波源有一个静止，另一个靠近静止者，观察者单位时间内接收到的波的个数增多了，观察到的波的频率就会变大。
B．当观察者和波源有一个静止，另一个远离静止者，观察者单位时间内接收到的波的个数变少了，观察到波的频率就会变小。
但要注意一点，波源和观察者只有相对运动才能观察到多普勒效应，如果波源和观察者以相同的速度运动，观察者是观测不到多普列效应的。
四、波的多解
造成波动问题多解的主要因素
（1）周期性
①时间周期性：时间间隔u周期的关系不明确；
②空间周期性：波传播距离与波长的关系不明确。
（2）双向性
①传播方向双向性：波的传播方向不确定；
②振动方向双向性：质点振动方向不明确。
（3）对称性
波源的振动，要带动它左右相邻质元的振动，波向左右两方向传播。对称性是指波在介质中向左右同时传播时，关于波源对称的左右两质点振动情况完全相同。
（4）波形的隐含性形成多解在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，而其余信息，均处于隐含状态。这样，波形就有多种情况，形成波动问题的多解性。
五、折射定律与全反射
1．射率理解误区
①介质对光的折射率与入射角即折射角无关，由介质性质决定。
②公式中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，总是真空中的光线与法线间的夹角，总是介质中的光线与法线间的夹角。
2．全反射理解误区警示
①在光的反射和全反射现象中，遵循光的反射定律；光路均是可逆的。
②当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但是在全反射现象中，只发生反射，不发生折射。当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光线了。
③全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全发射。
六、双缝干涉实验误区分析
（1）双缝到屏的距离l的测量存在误差。
（2）测条纹间距Δx带来的误差：
①干涉条纹没有调整到最清晰的程度。
②误认为Δx为亮（暗）条纹的宽度。
③分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心。
④测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清。
七、电磁波与机械波的比较
名称
电磁波
机械波
研究对象
电磁现象
力学现象
产生
由周期性变化的电场、磁场产生
由质点（波源）的振动产生
波的特点
横波
纵波或横波
波速
在真空中等于光速c=3×108 m/s
在空气中不大（如声波波速一般为340 m/s）
介质需要
不需要介质，真空中仍可传播
必须有介质，真空中不能传播
能量传播
电磁能
机械能



单摆测定重力加速度的实验中：
（1）实验时用20分度的游标卡尺测量摆球直径，示数如图甲所示，该摆球的直径d= mm。
（2）悬点到小球底部的长度l0，示数如图乙所示，l0= cm。

（3）实验时用拉力传感器测得摆线的拉力F随时间t变化的图象如图丙所示，然后使单摆保持静止，得到如图丁所示的F–t图象。那么：
①重力加速度的表达式g= （用题目中的物理量d、l0、t0表示）。
②设摆球在最低点时Ep=0，已测得当地重力加速度为g，单摆的周期用T表示，那么测得此单摆摆动时的机械能E的表达式是 。
A． B．
C． D．

不能正确读取游标卡尺的读数，导致本题错解。
（1）由甲图可知，主尺上的读数是11 mm，游标尺上第14个刻度与主尺对齐，所以游标尺上的读数为14×0.05 mm=0.70 mm，所以该摆球的直径d=11.70 mm。
（2）由乙图可知，悬点到小球底部的长度l0=100.25 cm。
（3）平衡位置处拉力最大，最大位移处拉力最小。从图丙中看出单摆的周期为4t0。单摆摆长L=l0+d/2，单摆周期公式T=得，重力加速度g=。
（4）由丁图可知，F3=mg，单摆在最低点时F1–mg=，根据周期公式变形得摆长l=，最低点的机械能E=，解得E=，所以B正确；单摆在最高点时F2=mgcos θ，最高点的机械能E=mgl(1–cos θ)，解得E=，所以D正确。

1．（2019·广西省南宁市第三中学高二下学期第一次月考）利用单摆测当地重力加速度的实验中。
（1）利用游标卡尺测得金属小球直径如图甲所示，小球直径d＝________cm。
L/m
0.400
0.500
0.600
0.800
1.200
T2/s2
1.60
2.10
2.40
3.20
4.80


（2）某同学测量数据如表，请在图乙中画出L–T2图象。由图象可得重力加速度g＝______m/s2（保留三位有效数字）。
（3）某同学在实验过程中，摆长没有加小球的半径，其他操作无误，那么他得到的实验图象可能是下列图象中的________。



如图甲所示为一列横波在t=1.0 s时刻的图象，如图乙所示为P处质点的振动图象，则下列说法中正确的是

A．波沿x轴正方向传播
B．零时刻P质点向上振动
C．波速为4 m/s
D．当O处质点振动到波谷时，P处质点振动到波峰
不能正确理解振动图象波动图象的关系导致本题错解。
由振动图象知，在t=1.0 s时刻P质点正通过平衡位置向下运动，由波动图象可知，波沿x轴负方向传播，故A错误。由振动图象可知零时刻P质点向下振动，B错误。由甲图可得：λ=4 m，由乙图中可得：T=1.0 s，所以：波速，故C正确。OP间平衡位置相距一个波长，振动情况总是相同，则当O处质点振动到波谷时，P处质点也振动到波谷，故D错误。

1．（2019·云南省昆明市第一中学高三年级一月月考）一列简谐横波沿x轴传播，在波的传播方向上有P、Q两质点，两质点在平衡位置的坐标分别为12 cm和16 cm，图甲为该列简谐波在t＝4 s时的波形图，图乙是Q质点的振动图象，下列说法正确的是

A．波长为0.24 m
B．波速为0.04 m/s
C．波的传播方向向左
D．在4~8 s内平衡位置x＝16 cm的质点通过的路程为8 cm
E．在t＝7 s时P恰好回到平衡位置


下列说法中正确的是
A．孔的尺寸比波长大得多时不会发生衍射现象
B．孔的尺寸比波长小才发生衍射现象
C．只有孔的尺寸跟波长相差不多或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象
D．只有波才有衍射现象
不能正确理解干涉或者衍射产生的条件，导致本题错解。
波发生明显衍射的条件是：孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长差不多或者比波长更小，当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸比波长大得多时，不能发生明显的衍射现象，但在一切情况下，均会发生衍射现象，AB错误，C正确；衍射是波特有的现象，D正确；

1．（2019·吉林省吉林市高三第三次调研测试）下列说法正确的是
A．声源与观察者相互靠近时，观察者所接收的声波波速大于声源发出的声波波速
B．在波的传播方向上，某个质点的振动速度就是波的传播速度
C．机械波传播过程中遇到尺寸比机械波波长小的障碍物能发生明显衍射
D．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”，利用了多普勒效应原理
E．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是干涉现象


一列沿x轴正方向传播的简谐横波，其振幅为2 cm，波速为30 cm/s。在传播过程中有平衡位置相距30 cm的两质点均在x轴上方距离x轴1 cm的位置，此时两质点运动方向相反，如图所示，则下列说法中正确的是

A．此波的周期可能为0.5 s
B．此波的周期可能为1.5 s
C．从此时刻起，经过1.25 s质点b可能处于波峰位置
D．质点a速度最大时，质点b速度可能为零
不能正确分析造成波多解的原因，导致本题错解。
由三角函数可知，sin=sin=，则a、b间的距离可能为+nλ（n=0,1,2,…），也可能为+nλ（n=0,1,2,…），故波长λ=cm或cm（n=0,1,2,…），周期T=s或s（n=0,1,2,…），周期不可能为0.5 s，可能为1.5 s，A错误，B正确；经过1.25 s波向右传播37.5 cm，只要图示时刻a点左侧7.5 cm处质点在波峰位置，经过1.25 s质点b就能处于波峰位置，当a、b间的距离为，即λ=45 cm时满足此条件，C正确；若质点a速度最大时，质点b速度为零，则a、b间的距离应为+nλ或+nλ（n=0,1,2,…），不可能满足条件，D错误。

1．（2019·四川省高三下学期毕业班第二次诊断性考试）一列简谐横波沿x轴传播在t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.5 s时刻的波形如图中虚线所示，虚线恰好过质点P的平衡位置。已知质点P平衡位置的坐标x=0.5 m。下列说法正确的是

A．该简谐波传播的最小速度为1.0 m/s
B．波传播的速度为（1.4+2.4n）m/s（n=0，1，2，3…）
C．若波向x轴正方向传播，质点P比质点Q先回到平衡位置
D．若波向x轴负方向传播，质点P运动路程的最小值为5 cm
E．质点O的振动方程可能为y=10sincm（n=0，1，2，3…）


如图所示，横截面是直角三角形ABC的三棱镜对红光的折射率为n1，对紫光的折射率为n2，一束很细的白光由棱镜的一个侧面AB垂直入射，从另一侧面AC折射出来，已知棱镜的顶角∠A=30°，AC边平行于光屏MN，且与光屏距离为L。
（1）画出白光通过棱镜折射后的光路图（出射光线只画出两条边缘的光线，并指明其颜色）；
（2）求出在光屏MN上得到的可见光光谱的宽度d?

不能正确理解折射的各种条件和可能发生的现象，导致本题错解。
（1）光路图如图所示。

（2）根据折射定律
，
，
所以

1．（2019·云南省昆明市第一中学高三年级一月月考）如图所示ABCD为一矩形玻璃砖，AB边长2cm，AC边长为3 cm，在D处有一束光射入玻璃砖，与CD边夹角为α＝60°，光线经AB边折射后与CA延长线交于E点，其中折射点O为AB的中点，AE长度为1 cm。求：

（1）玻璃砖的折射率；
（2）改变入射光线与CD边的倾角α，使光线在AB边恰好发生全发射，此时光线与AB边交点为F（图中未画出），则BF的距离长为多少？


（2019·江苏省南京市、盐城市高三第二次模拟考试）如图所示，从点光源S发出的一束复色光，以一定的角度斜射到玻璃三棱镜的表面，经过三棱镜的两次折射后分为a、b两束光。下面的说法中正确的有

A．在三棱镜中a光的传播速率大于b光的传播速率
B．a光频率大于b光频率
C．若改变复色光的入射角，可在入射面发生全反射
D．a、b两束光分别通过同一双缝干涉装置产生的干涉条纹的间距Δxa