高考物理二轮复习 专题七 选考模块 第2讲 振动和波 光学课件.ppt

第2讲振动和波光学 5 网络构建 要点必备 6 网络构建 要点必备 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 sinc 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 2 明条纹 振动加强区 r 暗条纹 振动减弱区 r k 0 1 2 3 3 光的干涉条纹特点 明暗相间 条纹间距 x asin t d k 7 1 2 3 1 2018全国 卷 1 多选 一列简谐横波沿x轴正方向传播 在t 0和t 0 20s时的波形分别如图中实线和虚线所示 已知该波的周期t 0 20s 下列说法正确的是 a 波速为0 40m sb 波长为0 08mc x 0 08m的质点在t 0 70s时位于波谷d x 0 08m的质点在t 0 12s时位于波谷e 若此波传入另一介质中其波速变为0 80m s 则它在该介质中的波长为0 32m 8 1 2 3 2 如图 某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记 图中o点 然后用横截面为等边三角形abc的三棱镜压在这个标记上 小标记位于ac边上 d位于ab边上 过d点做ac边的垂线交ac于f 该同学在d点正上方向下顺着直线df的方向观察 恰好可以看到小标记的像 过o点做ab边的垂线交直线df于e de 2cm ef 1cm 求三棱镜的折射率 不考虑光线在三棱镜中的反射 9 1 2 3 考点定位 机械波 折射定律命题能力点 侧重考查理解能力和分析综合能力物理学科素养点 科学思维解题思路与方法 2 画出光路图 根据题目条件 恰好可以看到小标记的像 找几何关系 解析 1 根据题意 从图中可以看出该波波长等于0 16m 由于周期t 0 20s 因此在0 20s时间内波向x轴正方向传播只能是0 5 所以周期为0 40s 波速为v 0 40m s a对 b错 0 7s 1 75t 0 12s 0 3t t 0时刻位于0 08m处的质点向上振动 0 70s后处于波谷位置 0 12s后介于平衡位置和波峰之间 c对 d错 波传播到另一介质中后周期不变 波长变为 v t 0 32m e选项正确 10 1 2 3 2 过d点作ab边的法线nn 连接od 则 odn 为o点发出的光线在d点的入射角 设该光线在d点的折射角为 如图所示 根据折射定律有nsin sin 式中n为三棱镜的折射率 由几何关系可知 60 eof 30 在 oef中有ef oesin eof 由 式和题给条件得oe 2cm 根据题给条件可知 oed为等腰三角形 有 30 由 式得n 11 1 2 3 2 2017全国 卷 1 如图甲 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乙和图丙所示 两列波的波速均为1 00m 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 选填 加强 或 减弱 点c 0 0 5 处质点的振动相互 选填 加强 或 减弱 12 1 2 3 13 1 2 3 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 14 1 2 3 考点定位 机械振动 机械波 折射率命题能力点 侧重考查理解能力和分析综合能力物理学科素养点 科学思维解题思路与方法 2 画出光路图 根据题目条件 最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行 找几何关系 答案 1 2减弱加强 2 1 43 15 1 2 3 16 1 2 3 2 如图 根据光路的对称性和光路可逆性 与入射光线相对于oc轴对称的出射光线一定与入射光线平行 这样 从半球面射入的折射光线 将从圆柱体底面中心c点反射 17 1 2 3 18 1 2 3 3 2016全国 卷 1 多选 关于电磁波 下列说法正确的是 a 电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关b 周期性变化的电场和磁场可以相互激发 形成电磁波c 电磁波在真空中自由传播时 其传播方向与电场强度 磁感应强度均垂直d 利用电磁波传递信号可以实现无线通信 但电磁波不能通过电缆 光缆传输e 电磁波可以由电磁振荡产生 若波源的电磁振荡停止 空间的电磁波随即消失 19 1 2 3 2 一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播 波长不小于10cm o和a是介质中平衡位置分别位于x 0和x 5cm处的两个质点 t 0时开始观测 此时质点o的位移为y 4cm 质点a处于波峰位置 t s时 质点o第一次回到平衡位置 t 1s时 质点a第一次回到平衡位置 求 简谐波的周期 波速和波长 质点o的位移随时间变化的关系式 考点定位 电磁波 机械振动 机械波命题能力点 侧重考查理解能力和分析综合能力物理学科素养点 科学思维解题思路与方法 机械波传播的是振动形式 可以由求得波的波速 质点o的位移随时间变化的关系式y acos t 把时间和位移代入即可求得 20 1 2 3 答案 1 abc 2 4s7 5cm s30cm 解析 1 电磁波在真空中的传播速度为光速 a选项正确 电磁波是由周期性变化的电场和磁场相互激发产生的 b选项正确 传播速度方向 电场方向 磁场方向三者两两垂直 c选项正确 电磁波可以通过光缆传播 d选项错误 当电磁振荡消失后 电磁波可继续传播 e选项错误 21 1 2 3 22 1 2 3 23 1 2 3 命题规律研究及预测 近年的高考试题可以看出 光的折射 全反射的计算 机械波的波长 波速和频率 周期 的关系是近年来的高考热点 题型为一个多项选择题 或填空题 和一个计算题 在2019年的备考过程中重视对光的折射定律 波速和频率 周期 的关系的复习 除此之外 多普勒效应 电磁波谱 电磁波等知识点也不能忽视 24 考点一 考点二 考点三 机械振动与波 h 规律方法 25 考点一 考点二 考点三 典例1 2018全国 卷 一列简谐横波在时的波形图如图 a 所示 p q是介质中的两个质点 图 b 是质点q的振动图象 求 1 波速及波的传播方向 2 质点q的平衡位置的x坐标 思维点拨由图 a 读出波长 由图 b 读出周期和在时的振动方向 答案 1 0 18m sx轴负方向 2 9cm 0 26 考点一 考点二 考点三 27 考点一 考点二 考点三 1 2018全国 卷 声波在空气中的传播速度为340m s 在钢铁中的传播速度为4900m s 一平直桥由钢铁制成 某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音 分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1 00s 桥的长度为m 若该声波在空气中的波长为 则它在钢铁中的波长为 的倍 28 考点一 考点二 考点三 2 多选 2017全国 卷 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 5s时的波形 已知该简谐波的周期大于0 5s 关于该简谐波 下列说法正确的是 a 波长为2mb 波速为6m sc 频率为1 5hzd t 1s时 x 1m处的质点处于波峰e t 2s时 x 2m处的质点经过平衡位置 bce 29 考点一 考点二 考点三 30 考点一 考点二 考点三 3 2018北京卷 如图所示 一列简谐横波向右传播 p q两质点平衡位置相距0 15m 当p运动到上方最大位移处时 q刚好运动到下方最大位移处 则这列波的波长可能是 a 0 60mb 0 30mc 0 20md 0 15m b 解析依题意可画出波形图p q两质点平衡位置与波长间的关系为 2n 1 0 15m n 1 2 3 当n 1时 0 30m 当n 2时 0 1m n增大时 减小 故a b c d四项中只有b正确 31 考点一 考点二 考点三 光的折射和全反射 h 规律方法求解光的折射和全反射的思路 32 考点一 考点二 考点三 典例2 2018全国 卷 如图 abc是一直角三棱镜的横截面 a 90 b 60 一细光束从bc边的d点折射后 射到ac边的e点 发生全反射后经ab边的f点射出 eg垂直于ac交bc于g d恰好是cg的中点 不计多次反射 1 求出射光相对于d点的入射光的偏角 2 为实现上述光路 棱镜折射率的取值应在什么范围 思维点拨 1 根据题意画出光路图 根据几何关系找到出射光线与入射光线之间的夹角 2 要保证在e点发生全反射 则在e点的入射角要大于等于临界角c 33 考点一 考点二 考点三 解析 1 光线在bc面上折射 由折射定律有sini1 nsinr1 式中 n为棱镜的折射率 i1和r1分别是该光线在bc面上的入射角和折射角 光线在ac面上发生全反射 由反射定律有i2 r2 式中i2和r2分别是该光线在ac面上的入射角和反射角 光线在ab面上发生折射 由折射定律有nsini3 sinr3 式中i3和r3分别是该光线在ab面上的入射角和折射角 由几何关系得i2 r2 60 r1 i3 30 f点的出射光相对于d点的入射光的偏角为 r1 i1 180 i2 r2 r3 i3 由 式得 60 34 考点一 考点二 考点三 2 光线在ac面上发生全反射 光线在ab面上不发生全反射 有nsini2 nsinc nsini3 式中c是全反射临界角 满足nsinc 1 由 式知 棱镜的折射率n的取值范围应为 方法技巧本题考查了几何光学 处理此类题的方法一般是正确画光路图利用几何关系求偏角 还要知道全反射的条件是什么 35 考点一 考点二 考点三 4 2018全国 卷 如图 abc为一玻璃三棱镜的横截面 a 30 一束红光垂直ab边射入 从ac边上的d点射出 其折射角为60 则玻璃对红光的折射率为 若改用蓝光沿同一路径入射 则光线在d点射出时的折射角 选填 小于 等于 或 大于 60 36 考点一 考点二 考点三 5 2017全国 卷 2017全国 卷 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 37 考点一 考点二 考点三 解析 1 如图 从底面上a处射入的光线 在球面上发生折射时的入射角为i 当i等于全反射临界角ic时 对应入射光线到光轴的距离最大 设最大距离为l 38 考点一 考点二 考点三 39 考点一 考点二 考点三 6 2017全国 卷 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1 55 40 考点一 考点二 考点三 解析设从光源发出直接射到d点的光线的入射角为i1 折射角为r1 在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点c 连接c d 交反光壁于e点 由光源射向e点的光线 反射后沿ed射向d点 光线在d点的入射角为i2 折射角为r2 如图所示 设液体的折射率为n 由折射定律有nsini1 sinr1 nsini2 sinr2 由题意知r1 r2 90 41 考点一 考点二 考点三 42 考点一 考点二 考点三 电磁波和光的几种特有现象 l 规律方法1 机械波和光波都能发生干涉 衍射 多普勒效应等现象 是波特有的现象 偏振现象是横波的特有现象 要观察到稳定的干涉现象和明显的衍射现象需要一定的条件 2 机械波的干涉图样中 实线和实线的交点 虚线和虚线的交点及其连线为振动加强处 实线和虚线的交点及其连线处为振动减弱处 振动加强点有时位移也为零 只是振幅为两列波的振幅之和 显得振动剧烈 3 对光的双缝干涉条纹间距 x 分析 1 l d相同时 x 可见光中的红光条纹间距最大 紫光最小 2 间隔均匀 亮度均匀 中央为亮条纹 3 如用白光做实验 中间为白色 两边为由紫到红的彩色 43 考点一 考点二 考点三 4 光的干涉现象 薄膜干涉 油膜 空气膜 增透膜 牛顿环 5 光的衍射现象 圆孔衍射 泊松亮斑 44 考点一 考点二 考点三 典例3 2018北京卷 用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹 在光源与单缝之间加上红色滤光片后 a 干涉条纹消失b 彩色条纹中的红色条纹消失c 中央条纹变成暗条纹d 中央条纹变成红色思维点拨根据光的双缝干涉原理分析 解析白光通过红色滤光片后 只剩下红光 通过双缝后形成红光的干涉条纹 故a b c错误 d正确 方法技巧本题考查了光的干涉现象 只有频率相同 振动相同的两列波才能形成稳定的干涉图像 同时要掌握哪些点是振动加强点 哪些点是振动减弱点 d 45 考点一 考点二 考点三 7 多选 2018江苏卷 梳子在梳头后带上电荷 摇动这把梳子在空中产生电磁波 该电磁波 a 是横波b 不能在真空中传播c