高考物理二轮复习 备课资料 专题十 机械振动与机械波 光学课件 选修3-4

专题十 机械振动与机械波 光学(选修 34模块) 定位 五年考情分析 2017年2016年2015年2014年2013年 卷 T34(1)振动图动图 像, 波的干涉 机械波的 传传播 双缝缝干涉 振动图动图 像与波 动图动图 像 机械波的 传传播 T34(2)光的折射光的折射 与全反射 机械波的传传 播与叠加 光的折 射与全 反射 光的全反 射,光导导 纤维纤维 卷 T34(1)双缝缝干涉电电磁波 光的折射、 色散、干涉 振动图动图 像与波 动图动图 像 简谐简谐 运动动 T34(2)光的折射 机械波的 传传播 机械波的 传传播 光的折 射与全 反射 光的折射 与全反射 卷 T34(1) 机械波的传传 播与图图像 机械波的 传传播 T34(2) 光的折射与 全反射 光的折射 专题 定位 本专题专题 解决两大类问题类问题 :一是机械振动动和机械波;二是光和电电磁波. 作为选为选 考模块块之一,高考试题试题 中独立于其他模块块而单单独命题题.命题题 方式是由两个小题组题组 合而成.常考知识识点有:波动图动图 像;波长长、 波速和频频率及其相互关系;光的折射、全反射及相应应的几何关系 ;光的干涉、衍射及双缝缝干涉实验实验 ;简谐简谐 运动动的规规律及振动图动图 像;电电磁波的有关性质质. 应考 建议 加强对对基本概念和规规律的理解,抓住波的传传播和图图像、光的折射定 律这这两条主线线,强化训练训练 ,提高对对典型问题问题 的分析能力 整 合 突 破 实 战 整合 网络要点重温 【网络构建】 【要点重温】 1.振动和波 (1)振动的周期性、对称性:x= . (2)波的产生和传播:v= . 2.光的折射和全反射 (1)折射定律:光从真空进入介质时: =n. (2)全反射条件:光从光密介质射入光疏介质;入射角等于或大于临界角C,sin C= . Asin t 【要点重温】 3.波的干涉、衍射等现象 (1)干涉、衍射是波特有的现象.干涉条件:频率相同、相位差恒定,振动方向 相同;明显衍射条件: . . 缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多,或 者比波长更小 (3)光的干涉条纹特点:明暗相间,条纹间距x= . 热点考向一 振动和波动的综合应用 【核心提炼】 1.简谐运动具有对称性和周期性 位移x、回复力F、加速度a、速度v都随时间按“正弦”或“余弦”规律变化,它们 的周期均相同;振动质点来回通过相同的两点间所用时间相等;振动质点关于 平衡位置对称的两点,x,F,a,v,动能Ek,势能Ep的大小均相等,其中F,a与x方向 相反,v与x的方向可能相同也可能相反. 突破 热点考向聚焦 2.深刻理解波动中的质点振动 质点振动的周期(频率)=波源的周期(频率)=波的传播周期(频率).同一时刻分 别处于波峰和波谷的两个质点振动情况一定相反。 3.波的多解性 波的周期性、传播方向的双向性,波形的隐含性是造成波动问题多解的主要因 素. 4.“一分、一看、二找”巧解波动图像与振动图像的综合问题 (1)分清振动图像与波动图像.只要看清横坐标即可,横坐标为x则为波动图像, 横坐标为t则为振动图像. (2)看清横、纵坐标的单位,尤其要注意单位前的数量级. (3)找准波动图像对应的时刻. (4)找准振动图像对应的质点. 【典例1】 (2017全国卷,34)(多选)如图,一列简谐横波沿x轴正方向传播 ,实线为t=0时的波形图,虚线为t=0.5 s时的波形图.已知该简谐波的周期大 于0.5 s.关于该简谐波,下列说法正确的是( ) A.波长为2 m B.波速为6 m/s C.频率为1.5 Hz D.t=1 s时,x=1 m处的质点处于波峰 E.t=2 s时,x=2 m处的质点经过平衡位置 BCE 【预测练习1】 (2017河北衡水三模)(多选)简谐横波在均匀介质中沿直线 传播,P,Q是传播方向上相距为16 m的两个质点,波先传到P点,从波传到Q点开 始计时,P,Q两质点的振动图像如图所示.下列说法正确的是( ) A.质点P开始振动的方向沿y轴正方向 B.该波从P传到Q的时间可能为10 s C.该波的波长可能为16 m D.该波的传播速度可能为1 m/s ABD 热点考向二 光的折射和全反射 【核心提炼】 光的折射和全反射题型的分析思路 (1)确定要研究的光线,有时需根据题意,分析、寻找临界光线、边界光线为 研究对象. (2)找入射点,确认界面,并画出法线. (3)明确两介质折射率的大小关系. 若光疏光密:定有反射、折射光线. 若光密光疏:如果入射角大于或等于临界角,一定发生全反射. (4)根据反射定律、折射定律列出关系式,结合几何关系,联立求解.充分考 虑三角形、圆的特点,运用几何图形中的角关系、三角函数、相似形、全等 形等,仔细分析光传播过程中产生的几何关系. 【典例2】 (2017全国卷,34)如图,一半径为R的玻璃半球,O点是半球的球 心,虚线OO表示光轴(过球心O与半球底面垂直的直线).已知玻璃的折射率 为1.5.现有一束平行光垂直入射到半球的底面上,有些光线能从球面射出(不 考虑被半球的内表面反射后的光线).求: (1)从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值; (2)距光轴 的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离. (1)出射光线与AB面的夹角; 答案:(1)45 (2)光在棱镜中传播所用的时间(光在真空中的速度为c). 热点考向三 光的波动性 【核心提炼】 1.光的色散 (1)在同一介质中,不同频率的光的折射率不同,频率越高,折射率越大. (2)光的频率越高,在介质中的波速越小,波长越小. 2.光的衍射和干涉 (1)光的衍射是无条件的,但发生明显衍射现象是有条件的. (2)两列光波发生稳定干涉现象时,条纹间隔均匀,亮度均匀,中央为亮条纹. 3.狭义相对论的重要结论 (1)在任何惯性系中观察光速均为c. (2)相对观测者运动的物体长度变短. (3)相对观测者运动的时钟变慢. 【典例3】 (2017天津卷,2) 明代学者方以智在阳燧倒影中记载:“凡 宝石面凸,则光成一条,有数棱则必有一面五色”,表明白光通过多棱晶体折 射会发生色散现象.如图所示,一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光 a,b,下列说法正确的是( ) A.若增大入射角i,则b光先消失 B.在该三棱镜中a光波长小于b光 C.a光能发生偏振现象,b光不能发生 D.若a,b光分别照射同一光电管都能发生光电效应,则a光的遏止电压低 D 【预测练习3】 (2017山西大学附中二模)(多选)如图所示,一束由两种色光混 合的复色光沿PO方向射向一上、下表面平行的厚玻璃平面镜的上表面,得到三 束光线,若平面镜的上下表面足够宽,下列说法正确的是( ) A.光束仍为复色光,光束,为单色光 B.玻璃对光束的折射率大于对光束的折射率 C.改变角,光线,仍保持平行 D.通过相同的双缝干涉装置,光束产生的条纹宽度大于光束的 E.在真空中,光束的速度等于光束的速度 ACE 解析:光束为在玻璃平面镜上表面的反射光,光束,为先在玻璃上表 面折射,再在下表面反射,然后再在上表面折射出去的光线,A正确;玻璃对 光束的折射率大于玻璃对光束的折射率,B错误;改变角,光束 ,仍保持平行,C正确;光束的波长短,因而形成的干涉条纹窄,D 错误;在真空中,单色光的速度均为光速c,E正确. 实战 高考真题演练 1.(2017全国卷,34)(1)如图(a),在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的 点波源S1(0,4)和S2(0,-2).两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示,两 列波的波速均为1.00 m/s.两列波从波源传播到点A(8,-2)的路程差为 m,两列波引起的点B(4,1)处质点的振动相互 (填“加强” 或“减弱”),点C(0,0.5)处质点的振动相互 (填“加强”或“ 减弱”). 解析:(1)由几何关系可知AS1=10 m,AS2=8 m,所以路程差为2 m;同理可求 BS1=BS2=0,为波长整数倍,由振动图像知两振源振动方向相反,故B点为振 动减弱点,CS1-CS2=1 m,波长=vT=2 m,所以C点振动加强. 答案:(1)2 减弱 加强 (2)如图,一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体,O点为球心;下半部是 半径为R、高为2R的圆柱体,圆柱体底面镀有反射膜.有一平行于中心轴OC 的光线从半球面射入,该光线与OC之间的距离为0.6R.已知最后从半球面 射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射).求该玻璃的折射率. 答案:(2)1.43 2.(2017全国卷,34)(1)在双缝干涉实验中,用绿色激光照射在双缝上,在缝 后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,可选 用的方法是 (填正确答案标号). A.改用红色激光 B.改用蓝色激光 C.减小双缝间距 D.将屏幕向远离双缝的位置移动 E.将光源向远离双缝的位置移动 答案:(1)ACD (2)一直桶状容器的高为2l,底面是边长为l的正方形;容器内装满某种透明液 体,过容器中心轴DD、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示.容器右侧内壁 涂有反光材料,其他内壁涂有吸光材料.在剖面的左下角处有一点光源,已知由 液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直,求该液体的折射率. 答案:(2)1.55 3.(2017海南卷,16) (1)如图,空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明 玻璃板平行放置;一细光束从空气中以某一角度(090)入射到第一块 玻璃板的上表面.下列说法正确的是( ) A.在第一块玻璃板下表面一定有出射光 B.在第二块玻璃板下表面一定没有出射光 C.第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行 D.第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧 E.第一块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的右侧 解析:光线从第一块玻璃板的上表面射入,在第一块玻璃板中上表面的折射 角和下表面的入射角相等,根据光的可逆性原理可知,光在第一块玻璃板下 表面一定有出射光,同理,在第二个玻璃板下表面也一定有出射光,故A正确 ,B错误.因为光在玻璃板中的上表面的折射角和下表面的入射角相等,根据 光的可逆性原理知,从下表面出射光的折射角和开始在上表面的入射角相 等,即两光线平行,所以第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方 向平行,故C正确.根据光线在玻璃板中发生偏折,由于折射角小于入射角, 可知第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧,故D正确,E 错误. (2)从两个波源发出的两列振幅相同、频率均为5 Hz的简谐横波,分别沿x轴正 、负方向传播,在某一时刻到达A,B点,如图中实线、虚线所示.两列波的波速均 为10 m/s.求: 质点P,O开始振动的时刻之差; 再经过半个周期后,两列波在x=1 m和x=5 m之间引起的