陕西西安2019年高三物理二轮练习专项6第1讲振动与波光学

1、2019年高三物理二轮练习专项6第1讲振动与波、光学(一)振动与波、光学知识网络1/10考点展望波速与其互相关系，特别是波的图象与振动图象的关系，一般以选择题的形式出现，试题信息量大、综合性强，一道题经常察看多个见解和规律其中波的图象，能够综合察看对波的理解能力、推理能力和空间想象能力高考对光学部分的察看主要有：光的折射现象，全反射；光的干预、衍射和偏振现象；平面镜成像的作图方法；双缝干预实验测定光的波长；光电效应现象2/10要点概括一、振动与波单摆特点：单摆是理想模型；单摆的回答力由重力沿圆弧方向的分力供应，当最大摆角L10时，单摆的振动可看做简谐运动，其振动周期T2g42L(2)应用：计时

2、器；测定重力加快度g，gT2二、振动图象与颠簸图象的差异与联系振动图象颠簸图象图象研究对象一个质点全部质点横轴上各点表示各个时刻，横轴上各点表示质点的平衡物理意义图象表示一个质点各个时刻地点，图象表示某一时刻各的位移情况个质点的位移情况图象形成的物理过程相当于次序“扫描”的结果相当一次“拍照”的结果直接得出振幅、周期直接得出振幅、波长所能供应的信息能够算出频次据波速、波长和频次(周期)的关系求其中一个量能够判断出位移、加快度、振动方向和流传方向的关系回答力间的变化关系三、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电场E和磁场B随时间和空间做期性

3、变化周期性变化流传需要介质，波速与介流传不需要介质，在真空中波速流传质有关，与频次没关，分老是c，在介质中流传时，波速横波和纵波两种，流传机与介质与频次都有关系电磁波械能都是横波，流传电磁能特点vT，都会发生反射、折射、干预、衍射、多普勒效应由质点(波源)的振动产无线电波由振荡电路产生产生光也是电磁波的一种，由原子能生级跃迁发出四、平面镜成像1平面镜改变光的流传方向，而不改变光的性质2平面镜成像的特点：等大、正立、虚像，物、像对于镜面对称3成像作图要规化射向平面镜的入射光芒和反射光芒要用实线，并且要用箭头标出光的流传方向反射光芒的反向延伸线只能用虚线，虚线上不能够标箭头3/10镜中的虚像是物体

4、射到平面镜上全部光芒的反射光芒反向延伸后订交形成的在成像作图中，能够只画两条光芒来确定像点法线既与界面垂直，又是入射光芒与反射光芒夹角的均分线平面镜转过一个渺小的角度，法线也随之转过角度，当入射光芒的方向不变时，反射光芒则偏转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sin1为定值，叫做这类介质的折射率，表示为2实验和研究证明，某种介质的折射率等nnsinc于光在真空中的流传速度c跟光在这类介质中的流传速度v之比，即nv2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

5、角：使折射角等于90时的入射角，某种介质的临界角C用sin1计算Cn七、用折射定律剖析光的色散现象在剖析、计算光的色散时，要掌握好折射率n的应用与有关数学知识，重视理解两点：光的频次(颜色)由光源决定，与介质没关；在同一介质中，频次越大的光的折射率越大，再0应用nv等知识，就能正确而快速地判断有关色光在介质中的流传速度、波长、入射光芒与折射光芒的偏折程度等问题八、光的颠簸性1光的干预干预条件：两束光的频次相同，并有牢固的相位差双缝干预：两列光波抵达某点的行程差为波长的整数倍时，该处的光互相加强，出现亮条纹；当抵达某点的行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L亮条纹(或暗

6、条纹)的间距xd薄膜干预：从薄膜前后表面反射的两列波叠加产生的干预应用：检查平面的平展度、增透膜等2光的衍射发生显然衍射的条件：阻挡物的尺寸跟光的波长相邻或比光的波长还小光的衍射条纹和干预条纹不相同泊松亮斑是光的衍射惹起的3光的电磁说麦克斯韦提出“光是一种电磁波”的假定，赫兹用实验考证了电磁说的正确性九、光的粒子性1光电效应现象：在光的照射下物体发射电子(光电子)的现象规律：任何金属都存在极限频次，只适用高于极限频次的光照射金属时，才会发生光电效应在入射光的频次大于金属的极限频次的情况下，从光照射到金属上到金属逸出光电子的过程，几乎是刹时的光电子的最大初动能随入射光频次的增大而增大，与光的强度

7、没关单位时间逸出的光电子数与入射光的强度成正比12光电效应方程：2mv2hW3光子说：即空间流传的光是不连续的，而是一份一份的，每一份的能量等于h(为光子的频次)，每一份叫做一个光子4光的波粒二象性：光的干预、衍射现象说明光拥有颠簸性，光电效应说明光拥有粒子性，因此光拥有波粒二象性h5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p(p为物体的动量)4/10热点、要点、难点一、简谐运动的动力学识题图61例1如图61所示，一个弹簧振子在圆滑水平面上的、B两点之间做简谐运动当振A子经过最大位移处(B点)时，有块胶泥落在它的上边，并随其一同振动，那么今后的振动与原来对照较()

8、A振幅的大小不变B加快度的最大值不变C速度的最大值变小D弹性势能的最大值不变【剖析】当振子经过最大位移处(B点)时，胶泥落在它的上边，在此过程中，胶泥减少的重力势能全部转变为能，振子(含胶泥)在B点的速度仍为零，则其仍以O点为平衡地点做简谐运动，且振幅的大小不变于是，最大回答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，在平衡地点的速度(即最大速度)变小综上可知，选项A、C、D正确答案ACD【议论】解决本题的要点在于正确理解简谐运动的特点，认识简谐运动中各个物理量的变化，找到“振幅的大小不变”这一打破口，进而剖析求解简谐运动拥有以下规律在平衡地点：速度最大、动能最大、动量最大，位移最小

9、、回答力最小、加快度最小、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、回答力最大、加快度最大、势能最大振动中的位移x都是以平衡地点为起点的，方向从平衡地点指向末地点，大小为这两地点间的直线距离加快度与回答力的变化一致，在两个“端点”最大，在平衡地点为零，方向老是指向平衡地点二、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流传，质点A、B间的水平距离为3m，如图62甲所示若t0时质点A刚从平衡地点开始向上振动，其振动图象如图62乙所示，则B点的振动图象为图62丙中的()图62【剖析】由题意知，vT4m故l334，经过t4T3s时间B点开始振动A

10、B又由波的流传特点可知，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B5/10【议论】本例诚然只需求B的振动图象，但剖析过程必定弄清楚波的流传过程，可画出t3s时刻以与t3st时刻方向波的图象图62丁所示AB图62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流传图63所示为某一时刻两波的波形图，其中实线为向右流传的波，虚线为向左流传的波，a、b、c、d、e为五个等距离的质点则在两列波流传的过程中，以下说法中正确的选项是()图63A质点a、b、c、d、e向来静止不动B质点b、d向来静止不动C质点a、c、e向来静止不动D质点、e以振幅2A做简谐运动

11、ac【剖析】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、e上惹起的振动方向相同，在b、d两点惹起的振动方向老是相反，故、d向来静止不acb动，a、c、e以振幅2A做简谐运动答案BD【议论】两列波流传至某点时，两列波惹起的振动“步伐”相同时，干预加强；惹起的振动“步伐”相反时，干预减弱，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互相间隔注：干预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，两平面镜互相平行，物体距离左镜4m，右镜8m，如图64甲所示物体在左镜所成的像中从右向左数的第三个像

12、与物体的距离是2017年高考全国理综卷()图64甲A24mB32mC40mD48m【剖析】物体在左镜中所成的各像如图64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左镜中成的像，即看见像时为光芒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：d32m图64乙答案B【议论】光芒经过平面镜反射进入眼睛，眼睛逆着光芒确定光源，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，当光芒从空气照射到这些透明体的表面时，折射进入透明体，尔后再发生其他的光学现象解这类问题用到的光学知识主假如反射定律、折射定律、全反射知识和数学中的几何知识

13、1视深问题例5某水池的实质深度为h，若某人垂直水面往下看时，水池的视深为多少？(设水的6/10折射率为n)【剖析】以以下列图，作两条从水底S发出的折射光芒，一条垂直射出水面，另一条入射角很小(眼睛对光点的角很小)，这两条折射光芒反向延伸线的交点S就是看到的S的像AO在ASO中，tanhAO在ASO中，tanhtanh则tanh由于、很小，因此sintan，sintansinh得：hsinhn答案hn【议论】本题察看光的折射定律在实质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要点2巧妙运用光路图解题和光学作图问题解决几何光学的基本方法是：画出光路图，理解有关见解，灵便运用数学知识求解

14、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：光路图的作法必定依据反射和折射定律由于同一介质对不相同色光的折射率不相同，致使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要点作图法是解决几何光学识题的主要方法之一达成光路图的依据是光的流传规律，作图时经常要运用逆向思想先由像确定反射光芒，再确定入射光芒解题中经常要巧用光路可逆规律剖析问题，在实像的地点换上物点，必然在原来物点处成像，即像、物交换其他，涉与有关围的问题，确定有关界线光芒是解决问题的要点例6图65甲所示为一个储油圆柱桶，其底面直径与桶高相等当桶中无油时，贴着桶的上边沿

15、上的A点恰能看到桶底边缘上的B处；当桶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，且BC在同一条直径线上)据此可估计出该油的折射率n和光在这类油中的流传速度v分别为(已知真空中的光速c3108m/s)()图65甲A1.6、1.9108m/sB2.0、1.6108m/sC2.2、2.2108m/sD1.6、1.6108m/s【剖析】当油的深度为桶高的一半时，眼睛看见C点的光路图如图65乙所示，可得：7/10图65乙sini1.6rnsinc又由于nv8可得v1.910m/s【议论】正确地画

16、出光路图是解决几何光学识题的要点例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，出射光芒相对于入射光芒侧移了一段距离在以下情况下，出射光芒侧移距离最大的是2017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【剖析】以以下列图，由题意可知，2x，有：OA为偏移距离dxcosrsin(ir)sininsinr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(ir)0d且增大，cosr0且增大，故A、C选项错误若入射角相同，则：cosixdsini(1n2sin2i)即当n

17、增大，x也增大，应选项B错误、D正确答案D【议论】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，可是当玻璃较薄时这个现象不太显然例8一足够大的水池盛有某种透明液体，液体的深度为H，在水池的底部中央放一点光源，其中一条光芒以30的入射角射到液体与空气的界面上，它的反射光芒与折射光芒的夹角为105，如图66甲所示，则可知()8/10图66甲A液体的折射率为22B液体的折射率为2C整个水池表面都有光射出D液体表面亮斑的面积为H2【剖析】由题意知ir18010575r753045sinr故折射率nsini2

18、1该液体的临界角Carcsinn45可得液体表面亮斑的半径如图66乙所示，rH图66乙故亮斑面积为：2SH答案AD【议论】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要点五、干预、衍射与偏振1干预与衍射的比较光的干预与衍射现象是光的颠簸性的表现，也是光拥有颠簸性的凭证两者的差异是：光的干预现象只有在切合必然条件下才发生；而光的衍射现象却老是存在的，只有显然与不显然之分光的干预现象和衍射现象在屏上出现的都是明暗相间的条纹，但双缝干预时条纹间隔平均，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平均，中央明纹又宽又亮，从中央向两侧，条纹宽度减小，明纹亮度显然减弱2光的偏振横波的振动矢量垂直于波的流传方向振动时，偏于某个特定方向的现象叫偏振纵波只能沿着波的流传方向振动，因此不能能有偏振，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67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，以下说确的选项是()图67A薄膜上的干预条纹是竖直的B薄膜上的干预条纹是水平