xx届高考物理第一轮精编复习资料007

1 / 17 XX 届高考物理第一轮精编复习资料 007 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址 (一 )振动与波、光学 知识网络 考点预测 振动与波是历年高考的必考内容，其中命题率最高的知识点为波的图象、波长、频率、波速及其相互关系，特别是波的图象与振动图象的关系，如 XX 年高考北京理综卷第 17 题、全国理综卷 第 20 题、福建理综卷第 17 题，一般以选择题的形式出现，试题信息量大、综合性强，一道题往往考查多个概念和规律其中波的图象，可以综合考查对波的理解能力、推理能力和空间想象能力 高考对光学部分的考查主要有： 光的折射现象，全反射； 光的干涉、衍射和偏振现象； 平面镜成像的作图方法； 双缝干涉实验测定光的波长； 光电效应现象 要点归纳 一、振动与波 单摆 (1)特点： 单摆是理想模型； 单摆的回复力由重力沿圆弧方向的分力提供，当最大摆角 10 时，单摆的振动可2 / 17 看做简谐运动，其振动周期 T 2Lg (2)应用： 计时器； 测定重力加速度 g， g 42LT2 二、振动图象与波动图象的区别与联系 振动图象波动图象 图象 研究对象一个质点所有质点 物理意义横轴 上各点表示各个时刻，图象表示一个质点各个时刻的位移情况横轴上各点表示质点的平衡位置，图象表示某一时刻各个质点的位移情况 图象形成的物理过程相当于顺序 “ 扫描 ” 的结果相当一次“ 拍照 ” 的结果 所能提供的信息直接得出振幅、周期直接得出振幅、波长 可以算出频率据波速、波长和频率 (周期 )的关系求其中一个量 可以判断出位移、加速度、回复力间的变化关系振动方向和传播方向的关系 三、机械波与电磁波 机械波电磁波 对象研究力学现象研究电磁现象 周期性变化的物理量位移随时间和空间做周期性变化电场 E和磁场 B 随时间和 空间做周期性变化 传播传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关，分横波3 / 17 和纵波两种，传播机械能传播不需要介质，在真空中波速总是 c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关系电磁波都是横波，传播电磁能 特性 v T ，都会发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应 产生由质点 (波源 )的振动产生无线电波由振荡电路产生 光也是电磁波的一种，由原子能级跃迁发出 四、平面镜成像 1平面镜改变光的传播方向，而不改变光的性质 2平面镜成像的特点：等大、正立、虚像，物、像关于镜面对称 3成像作图要 规范化 射向平面镜的入射光线和反射光线要用实线，并且要用箭头标出光的传播方向反射光线的反向延长线只能用虚线，虚线上不能标箭头 镜中的虚像是物体射到平面镜上所有光线的反射光线反向延长后相交形成的在成像作图中，可以只画两条光线来确定像点 法线既与界面垂直，又是入射光线与反射光线夹角的平分线 平面镜转过一个微小的角度 ，法线也随之转过角度 ，4 / 17 当入射光线的方向不变时，反射光线则偏转 2 五、光的折射定律 1折射率：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角 1的正弦与折射角 2 的正弦之比为定 值 n，叫做这种介质的折射率，表示为 n sin1sin2 实验和研究证明，某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度 c 跟光在这种介质中的传播速度 v 之比，即 n cv 2折射现象中光路是可逆的 六、全反射和临界角 1全反射的条件： (1)光从光密介质射向光疏介质； (2)入射角大于或等于临界角 2临界角：使折射角等于 90 时的入射角，某种介质的临界角 c 用 sinc 1n 计算 七、用折射定律分析光的色散现象 在分析、计算光的色散时，要掌握好折射率 n 的应用及有关数学知识，着重理解两点： 光的频率 (颜色 )由光源决定，与介质无关； 在同一介质中，频率越大的光的折射率越大，再应用 n cv 0 等知识，就能准确而迅速地判断有关色光在介质中的传播速度、波长、入射光线与折射光线的偏折程度等问题 八、光的波动性 1光的干涉 5 / 17 (1)干涉条件：两束光的频率相同，并有稳定的相位差 (2)双缝干涉：两列光波到达某点的路程差为波长的整数倍时，该处的光互相加强，出现亮条纹；当到达某点的路程差为半波长的奇数倍时，该处的光互相削弱，出现暗条纹相邻两条亮条纹 (或暗条纹 )的间距 x Ld (3)薄膜干涉：从 薄膜前后表面反射的两列波叠加产生的干涉应用：检查平面的平整度、增透膜等 2光的衍射 发生明显衍射的条件：障碍物的尺寸跟光的波长相近或比光的波长还小 光的衍射条纹和干涉条纹不同泊松亮斑是光的衍射引起的 3光的电磁说 麦克斯韦提出 “ 光是一种电磁波 ” 的假设，赫兹用实验验证了电磁说的正确性 九、光的粒子性 1光电效应 (1)现象：在光的照射下物体发射电子 (光电子 )的现象 (2)规律：任何金属都存在极限频率，只有用高于极限频率的光照射金属时，才会发生光电效应在入射光的频率大于金 属的极限频率的情况下，从光照射到金属上到金属逸出光电子的过程，几乎是瞬时的光电子的最大初动能随入射光6 / 17 频率的增大而增大，与光的强度无关单位时间内逸出的光电子数与入射光的强度成正比 2光电效应方程： 12mvm2 h W 3光子说：即空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份的能量等于 h( 为光子的频率 )，每一份叫做一个光子 4光的波粒二象性：光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应表明光具有粒子性，因此光具有波粒二象性 5物质波：任何一个运动的物体 (小到电子大到行星 )都有一个波与它对应，波长 hp(p 为物体的动量 ) 热点、重点、难点 一、简谐运动的动力学问题 图 6 1 例 1 如图 6 1所示，一个弹簧振子在光滑水平面上的 A、B 两点之间做简谐运动当振子经过最大位移处 (B 点 )时，有块胶泥落在它的上面，并随其一起振动，那么后来的振动与原来相比较 ( ) A振幅的大小不变 B加速度的最大值不变 c速度的最大值变小 D弹性势能的最大值不变 【解析】当振子经过最大位移处 (B 点 )时，胶泥落在它的上面，在此过程中，胶泥减少的重力势能全部转变为内能，振7 / 17 子 (含胶泥 )在 B 点的速度仍为零，则其仍以 o 点为平衡位置做简谐运动，且振幅的大小不变于是，最大回复力和最大弹性势能不变由于质量增大，则其最大加速度变小，在平衡位置的速度 (即最大速度 )变小综上可知，选项 A、 c、 D正确 答案 AcD 【点评】解决本题的关键在于正确理解简谐运动的特征，了解简谐运动中各个物理量的变化，找到 “ 振幅的大小不变 ”这一突破口，进而分析求解简谐运动具有以下规律 在平衡位置：速度最大、动能最大、动量最大，位移最小、回复力最小、加速度最小、势能最小 在位移大小等于振幅处：速度最小 、动能最小、动量最小，位移最大、回复力最大、加速度最大、势能最大 振动中的位移 x 都是以平衡位置为起点的，方向从平衡位置指向末位置，大小为这两位置间的直线距离加速度与回复力的变化一致，在两个 “ 端点 ” 最大，在平衡位置为零，方向总是指向平衡位置 二、简谐运动的图象、波的图象 例 2 一列简谐横波以 1m/s 的速度沿绳子由 A 向 B 传播，质点 A、 B 间的水平距离为 3m，如图 6 2 甲所示若 t 0时质点 A 刚从平衡位置开始向上振动，其振动图象如图 6 2乙所示，则 B 点的振动图象为图 6 2 丙中的 ( ) 8 / 17 图 6 2 【解析】由题意知， vT 4m 故 lAB 34 ，经过 t 34T 3s 时间 B 点开始振动 又由波的传播特性可知，每点开始振动的方向与振源的起振方向相同，故知 B 点的振动图象为 B 答案 B 【点评】本例虽然只要求 B 的振动图象，但解析过程必须弄清楚波的传播过程，可画出 t 3s 时刻以及 t 3s t时刻 AB 方向波的图象图 6 2 丁所示 图 6 2 丁 例 3 两列振幅、波长均相同的简谐横波，以相同的速率沿相反方向在同一介质中传播图 6 3 所示为某一时刻两波的波形图，其中实线 为向右传播的波，虚线为向左传播的波， a、 b、 c、 d、 e 为五个等距离的质点则在两列波传播的过程中，下列说法中正确的是 ( ) 图 6 3 A质点 a、 b、 c、 d、 e 始终静止不动 B质点 b、 d 始终静止不动 c质点 a、 c、 e 始终静止不动 9 / 17 D质点 a、 c、 e 以振幅 2A 做简谐运动 【解析】由波的叠加原理可知，图示时刻质点 a、 b、 c、 d、e 的位移都为零其中两列波在 a、 c、 e 上引起的振动方向相同，在 b、 d 两点引起的振动方向总是相反，故 b、 d 始终静止不动， a、 c、 e 以振幅 2A 做简谐运动 答案 BD 【点评】 两列波传播至某点时，两列波引起的振动 “ 步调 ”相同时，干涉加强；引起的振动 “ 步调 ” 相反时，干涉减弱，不应仅考虑波峰、波谷的相遇 振动加强的点与振动减弱的点有规律地相互间隔 注：干涉图样不是固定不动的，加强的点在做更大振幅的振动 三、平面镜成像问题 例 4 某物体左右两侧各有一竖直放置的平面镜，两平面镜相互平行，物体距离左镜 4m，右镜 8m，如图 6 4 甲所示物体在左镜所成的像中从右向左数的第三个像与物体的距离是 XX 年高考 全国理综卷 ( ) 图 6 4 甲 A 24mB 32mc 40mD 48m 【解析】物体在左镜中所成的各像如图 6 4 乙所示，可知左镜中从右向左的第三个像是第一个像在右镜中的像再在10 / 17 左镜中成的像，即看见像时为光线在左镜反射一次后在右镜反射一次再在左镜反射一次进入眼睛，由平面镜成像的对称性可得： d 32m 图 6 4 乙 答案 B 【点评】光线经过平面镜反射进入眼睛，眼睛逆着光线确定光源，感觉光是从 “ 虚像 ” 发出 四、光的折射与全反射 光学器材是由透明介质制成的，当光线从空气照射到这些透明体的表面时，折射进入透明体，然后再发 生其他的光学现象解这类问题用到的光学知识主要是反射定律、折射定律、全反射知识和数学中的几何知识 1视深问题 例 5 某水池的实际深度为 h，若某人垂直水面往下看时，水池的视深为多少？ (设水的折射率为 n) 【解析】如图所示，作两条从水底 S 发出的折射光线，一条垂直射出水面，另一条入射角很小 (眼睛对光点的张角很小 )，这两条折射光线反向延长线的交点 S 就是看到的 S 的像 在 ASo 中， tan Aoh 11 / 17 在 ASo 中， tan Aoh 则 tantan hh 因为 、 很小，所以 sin tan ， sintan 得： h sinsinh hn 答案 hn 【点评】本题考查光的折射定律在实际中的应用正确画出光路图，并运用近似理论是求解此类问题的关键 2巧妙运用光路图解题和光学作图问题 (1)解决几何光学的基本方法是：画出光路图，理解有关概念，灵活运用数学知识求解在反射和折射现象中， “ 光路可逆 ” 是解决较复杂问题常用的思想方法注意：光路图的作法必须遵循反射和折射定律 (2)由于同一介质对不同色光的折射率不同，导致光的色散现象利用光的折射定律解决的问题主要 有 “ 视深 ” 和棱镜等正确画出光路图是求解此类问题的关键 (3)作图法是解决几何光学问题的主要方法之一完成光路图的依据是光的传播规律，作图时常常要运用逆向思维 先由像确定反射光线，再确定入射光线解题中常常要巧用光路可逆规律分析问题，在实像的位置换上物点，必定在原来物点处成像，即像、物互换另外，涉及有关范围的问题，确定有关边界光线是解决问题的关键 例 6 图 6 5 甲所示为一个储油圆柱桶，其底面直径与12 / 17 桶高相等当桶中无油时，贴着桶的上边缘上的 A 点恰能看到桶底边缘上的 B 处；当桶内油的深度等于桶高的一 半时，眼所处的位置不变，在桶外沿 AB 方向看去，恰能看到桶底上的 c 点，且 Bc 的距离是桶底直径的四分之一 (A、 B、 c 三点在同一竖直平面内，且 Bc 在同一条直径线上 )据此可估算出该油的折射率 n 和光在这种油中的传播速度 v 分别为(已知真空中的光速 c 3108m/s)( ) 图 6 5 甲 A、 108m/sB 、 108m/s c、 108m/sD 、 108m/s 【解析】当油的深度为桶高的一半时，眼睛看见 c 点的光路图如图 6 5 乙所示，可得： 图 6 5 乙 n sinisinr 又因为 n cv 可得 v 108m/s 答案 A 【点评】准确地画出光路图是解决几何光学问题的关键 例 7 一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光13 / 17 线侧移了一段距离在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是 XX 年高考 全国理综卷 ( ) A红光以 30 的入射角入射 B红光以 45 的入射角入射 c紫光以 30 的入射角入射 D紫光以 45 的入射角入射 【解析】如图所示，由题意可知， o2A 为偏移距离 x ，有： x dcosrsin(i r) n sinisinr 若为同一单色光，即 n 值相同当 i 增大时， r 也增大，但i 比 r 增大得快， sin(i r) 0 且增大， dcosr 0 且增大，故 A、 c 选项错误 若入射角相同，则： x dsini(1 cosin2 sin2i) 即当 n 增大， x 也增大，故选项 B 错误、 D 正确 答案 D 【点评】 某束单色光照到介质表面，当入射角增大时，折射角也增大，但入射角比折射角增大得快 一束复色光经过平板玻璃也会发生色散现象，即射出光的边缘出现彩色， 只是当玻璃较薄时这个现象不太明显 例 8 一足够大的水池内盛有某种透明液体，液体的深度14 / 17 为 H，在水池的底部中央放一点光源，其中一条光线以 30的入射角射到液体与空气的界面上，它的反射光线与折射光线的夹角为 105 ，如图 6 6 甲所示，则可知 ( ) 图 6 6 甲 A液体的折射率为 2 B液体的折射率为 22 c整个水池表面都有光射出 D液体表面亮斑的面积为 H2 【解析】由题意知 i r 180 105 75 r 75 30 45 故折射率 n sinrsini 2 该液体的 临界角 c arcsin1n 45 可得液体表面亮斑的半径如图 6 6 乙所示， r H 图 6 6 乙 故亮斑面积为： S H2 答案 AD 【点评】利用反射定律、折射定律和几何知识，解出折射角是解本题的关键 五、干涉、衍射与偏振 15 / 17 1干涉与衍射的比较 光的干涉与衍射现象是光的波动性的表现，也是光具有波动性的证据两者的区别是：光的干涉现象只有在符合一定条件下才发生；而光的衍射现象却总是存在的，只有明显与不明显之分 光的干涉现象和衍射现象在屏上出现的都是明暗相间的条纹，但双缝干涉 时条纹间隔均匀，从中央到两侧的明纹亮度不变化；而单缝衍射的条纹间隔不均匀，中央明纹又宽又亮，从中央向两侧，条纹宽度减小，明纹亮度显著减弱 2光的偏振 横波的振动矢量垂直于波的传播方向振动时，偏于某个特定方向的现象叫偏振纵波只能沿着波的传播方向振动，所以不可能有偏振，光的偏振现象证明光是横波光的偏振现象在科技、生活中的应用有：照相机镜头上的偏振片、立体电影等 例 9 图 6 7 所示为一竖直的肥皂膜的横截面，用单色光照射薄膜，在薄膜上产生明暗相间的条纹，下列说法正确的是 (