2016高考物理二轮复习专题整合高频突破十五机械振动与机械波光学课件

专题十五机械振动与机械波光学-2-命题热点考题统计命题规律第15讲机械振动与机械波光学热点一振动与波动的综合应用2011

卷,34(1);2012

卷,34(1)2013

卷Ⅰ,34(1);2013

卷Ⅱ,33(1)2014

卷Ⅰ,34(1);2014

卷Ⅱ,34(1)2015

卷Ⅰ,34(2);2015卷Ⅱ,34(2)近几年的高考中一般给出两个小题,一个选择题,一个计算题。选择题和计算题的分值不同,选择题要比计算题简单。选择题的命题热点主要集中在机械振动与波动的综合应用;计算题的命题热点主要集中在光的折射和全反射。在复习过程中除了重视高频考点外,光的波动性也不能忽视,特别是用双缝干涉测光的波长的实验。热点二光的折射和全反射2011

卷,34(2);2012

卷,34(2)2013

卷Ⅰ,34(2);2013

卷Ⅱ,34(2)2014

卷Ⅰ,34(2);2014卷Ⅱ,34(2)2015

卷Ⅰ,33(1);2015

卷Ⅱ,34(1)热点三光的波动性2015

卷Ⅰ,34(1);2015

卷Ⅱ,34(1)-3-知识脉络梳理-4-规律方法导引1.知识规律(1)振动和波。𝑇①振动的周期性、对称性:x=Asin(ωt+φ)。②波的产生和传播:v=𝜆。(2)光的折射和全反射。sin𝑟①折射定律:光从真空进入介质时:sin𝑖=n。②全反射条件:光从光密介1𝑛质射入光疏介质;入射角等于或大于临界角

C,sin

C=

。(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:d≤λ。②明条纹(振动加强区):Δr=kλ;暗条纹(振2动减弱区):Δr=ቀ𝑘+1ቁλ。③光的干涉条纹特点:明暗相间,条纹间距𝑙Δx=λ。𝑑2.思想方法物理思想:理想模型思想、类比思想。物理方法:图象法、作图法、临界与极值法。振动与波动的综合应用常以选择题的形式考查波的图象、波速、波长、频率的关系。例1(多选)(2015·贵州贵阳统考)一列简谐横波,某时刻的图象如图甲所示,其中P、Q、A是波上的三个质点,从该时刻开始计时,波上质点A的振动图象如图乙所示,则以下说法正确的是(

)A.t=0到t=0.2

s,该波向x轴负方向传播了5

mB.质点P比质点Q先回到平衡位置C.经过Δt=0.4

s,质点A通过的路程是4

mD.t=0到t=0.2

s,这段时间P的速度逐渐减小

E.质点A简谐运动的表达式为y=2sin

2.5πt-5-命题一

命题二 命题三关闭由题图乙读出t=0

时刻质点A

的速度方向为沿y

轴正方向,由题图甲判断出波的传播方向为沿x

轴负方向,该波的波长为λ=20

m,由题图乙知波的周期为T=0.8

s,则波速为v=𝜆

=25

m/s,所以x=vt=25×0.2𝑇m=5

m,故选项A

正确;图示时刻质点B

沿y

轴负方向,因为质点Q

直接向平衡位置运动,所以质点P

将比质点Q

后回到平衡位置,故选项B错误;Δt=0.4s=0.5T,在一个周期内质点A

通过的路程是4倍振幅,则经过Δt=0.4

s,A

质点通过的路程是s=2A=4

cm,故选项C正确;t=0

到t=0.2

s,为四分之一周期,这段时间P

的速度先增大后减小,𝑇

0.8故选项D

错误;由

ω=2π

=

2π

rad/s=0.25π

rad/s,可知质点

A

简谐运动的表达式为y=2sin

2.5πt,故选项E

正确。答案解析关闭ACE-6-思维导引命题一命题二命题三-7-例2如图所示,实线为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形,虚线是该波在t=0.20

s

时刻的波形,则此列波的周期可能为(

)A.0.16

s B.0.20

s C.0.32

sD.0.40

s命题一命题二命题三关闭4

𝑛+14由题知ቀ𝑛

+

1ቁT=0.20

s(n=0,1,2,3,…),解得

T=0.20

s(n=0,1,2,3,…),当45n=0

时,T=0.8

s;当

n=1

时,T=0.16s;当

n≥2,T≤

4

s,故仅有选项

A正确。答案解析关闭ACE-8-思维导引命题一命题二命题三-9-规律方法1.判断波的传播方向和质点振动方向的方法上下坡法(图甲)。同侧法(图乙)。微平移法(图丙)。命题一命题二命题三-10-命题一

命题二 命题三2.周期、波长、波速的计算周期:可根据质点的振动情况计算,若t

时间内,质点完成了n

次(n

可能不是整数)全振动,则T=𝑡;还可根据公式T=𝜆计算。𝑛

𝑣波长:可根据波形确定,若l

的距离上有n

个(n

可能不是整数)波长,𝑙𝑛则

λ=

;也可根据公式

λ=vT

计算。(3)波速:可根据波形传播的时间、距离计算v=𝑡;𝑥

也可根据公式v=𝑇𝜆计算。-11-拓展训练1(2015·全国理综Ⅰ)甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播,波速均为v=25

cm/s。两列波在t=0时的波形如图所示。求:t=0时,介质中偏离平衡位置位移为16

cm的所有质点的x坐标;从t=0开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16

cm的质点的时间。命题一命题二命题三-12-命题一

命题二 命题三答案:(1)x=(50+300n)

cm

n=0,±1,±2,… (2)0.1

s解析:(1)t=0时,在x=50cm处两列波的波峰相遇,该处质点偏离平衡位置的位移为16

cm。两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为16

cm。从图线可以看出,甲、乙两列波的波长分别为λ1=50

cm,λ2=60

cm①甲、乙两列波波峰的x坐标分别为x1=50+k1λ1,k1=0,±1,±2,…x2=50+k2λ2,k2=0,±1,±2,…②③由①②③式得,介质中偏离平衡位置位移为16

cm

的所有质点的

x

坐标为

x=(50+300n)

cm

n=0,±1,±2,…。④-13-命题一

命题二 命题三(2)只有两列波的波谷相遇处的质点的位移为-16

cm。t=0

时,2两波波谷间的x

坐标之差为Δx'=ቂ50+(2𝑚2

+1)𝜆2

ቃ-2ቂ50

+

(2𝑚1

+

1)

𝜆1

ቃ⑤式中,m1

和m2

均为整数。将①式代入⑤式得Δx'=10(6m2-5m1)+5由于m1、m2

均为整数,相向传播的波谷间的距离最小为Δx0'=5cm从t=0

开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16

cm

的质点的时间为t=Δ𝑥0'2𝑣代入数值得t=0.1

s。-14-命题一命题二命题三-15-命题一命题二命题三-16-命题一命题二命题三-17-思维导引命题一命题二命题三-18-规律方法光的折射和全反射题型的分析思路(1)确定要研究的光线。有时会分析、寻找临界光线、边界光线作为研究对象。

(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。①若光疏→光密:定有反射、折射光线。②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,结合几何关系等,具体求解。命题一命题二命题三-19-拓展训练2(2015·河北唐山统考)如图所示,△ABC为一直角棱镜,∠A=30°,AB宽为d,现一宽度等于AB的单色平行光束垂直AB射入棱镜内,在AC面上恰好发生全反射,求:(1)棱镜的折射率;(2)由AC面直接反射到AB面或BC面上的光束,在棱镜内部经历的最长时间。(光在真空中的速度为c)闭关答案解析关闭(1)2(2)√3𝑑𝑐命题一命题二命题三-20-光的波动性以选择题的形式考查折射率与光的传播速度、频率的关系,干涉、衍射图样与频率的关系。例4(多选)半圆形玻璃砖横截面如图所示,AB为直径,O点为圆心。在该截面内有a、b两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖,两入射点到O点的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示,则a、b两束光(

)A.在同种均匀介质中传播,a光的传播速度较大B.以相同的入射角从空气斜射入水中,b光的折射角大

C.a光的波长比b光的波长小D.分别通过同一双缝干涉装置,a光的相邻亮条纹间距大命题一

命题二

命题三关闭由题图可知,b

光发生了全反射,a

光没有发生全反射,即a

光发生全反𝑛射的临界角Ca

大于b

光发生全反射的临界角Cb,根据sin

C=1,知a𝑐𝑣光的折射率较小,即na<nb,根据n=,知va>vb,选项A

正确;根据n=sin

𝜃1

,当θ1

相等时,θ2a>θ2b,选项B

错误;光的折射率越大,频率越高,sin

𝜃2波长越小,即va<vb,λa>λb,选项C

错误;根据双缝干涉条纹间距公式Δx=𝑙

λ

知,通过同一双缝干涉装置时a

光的相邻亮条纹间距较大,选𝑑项D

正确。答案解析关闭(1)2(2)√3𝑑𝑐-21-思维导引命题一命题二命题三1

2

1(选填“>”“=”或“<”)Δx2。若实验中红光的波长为630

nm,双缝与屏幕的距离为1.00

m,测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5

mm,则双缝之间的距离为

mm。-22-命题一

命题二

命题三拓展训练3在双缝干涉实验中,分别用红色和绿色的激光照射同一双缝,在双缝后的屏幕上,红光的干涉条纹间距Δx

与绿光的干涉条纹间距Δx

相比,Δx关闭由Δx=𝑙

λ

可知,在双缝间距以及双缝到屏的距离相同的情况下,光的𝑑波长越长,条纹间距越大,由于红光波长大于绿光波长,故Δx1>Δx2;相邻红光亮条纹中心间距Δx=10.5×10-3

m=2.1×10-3

m,由Δx=𝑙

λ得,d=𝑙𝜆

=

1×630×10-9Δ𝑥

2.1×10-35

𝑑m=3×10-4

m=0.300

mm。答案解析关闭>

0.300-23-1.(2015·北京海淀区高三联考)关于机械波,下列说法中正确的是(

)A.机械波的传播过程也是传递能量的过程B.机械波的频率与波源振动的频率无关

C.机械波不能产生干涉、衍射现象D.机械波能在真空中传播关闭机械波的传播过程也是传递能量的过程,选项A正确;机械波的频率与波源振动的频率相同,选项B错误;机械波能产生干涉、衍射现象,选项C错误;机械波不能在真空中传播,只能在介质中传播,选项D错误。答案解析关闭A1

2

3

4-24-B.光从空气射入玻璃时可能发生全反射C.在岸边观察前方水中的一条鱼,鱼的实际深度比看到的要深D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验,用红光时得到的条纹间距更宽1

2

3

42.(多选)关于下列光学现象,说法正确的是(

)A.水中蓝光的传播速度比红光快关闭蓝

红

蓝

红𝑛蓝

红因为频率

f

>f

,则

n

>n

,又因为在水中

v=𝑐

,得到

v

<v

,则选项A错误。光线由光密介质射向光疏介质时才有可能发生全反射,则选项B

错误。在岸边看水中物体时比实际深度浅,则选项C

正确。红

蓝Δx=𝑙

λ,λ

>λ

,同一装置𝑙

相同,所以用红光时条纹间距更宽,选项D𝑑

𝑑正确。答案解析关闭CD-25-关闭答案解析关闭(1)见解析图

(2)2.3×108

m/s1

2

3

4-26-1

2

3

44.(2015·山东滕州期末)(1)一列简谐横波,某时刻的波形如图甲所示,从该时刻开始计时,波上A质点的振动图象如图乙所示,①该列波沿x轴

(选填“正向”或“负向”)传播;②该列波的波速大小为

m/s;③若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象,则所遇到的波的频率为Hz。-27-1

2

3

4(2)如图为一透明玻璃半球,在其下面有一平行半球上表面水平放置的光屏。两束关于中心轴OO'对称的激光束从半球上表面垂直射入玻璃半球,恰能从球面射出。当光屏距半球上表面h1=40

cm时,从球面折射出的两束光线汇聚于光屏与OO'轴

的交点。当光屏距上表面h2=70

cm时,在光屏上形成半径r=40

cm的圆形光斑。求该半球形玻璃的折射率。-28-1

2

3

4答案:(1)①正向

②1

③2.5

(2)53解析:(1)①由题图乙知,波上A质点向下振动,由波的传播方向与质点振动方向的关系知波沿x

轴正向传播;②该列波的波速大小为v=𝜆

=0.4m

=1

m/s;③两列波的相干条件:频率相同、振动方向相同且𝑇

0.4s相位相同或相位差恒定。故所遇到的波的频率为f=1

=1𝑇

0.4s=2.5

Hz。-29-1

2

3

4(2)光路如图所示,设临界光线AE、BF入射后,经E、F两点发生全反射,由几何关系可得∠O2QP=CO2O3=h2-h1=0.3

mO2Q=ට(𝑂2𝑂3)2

+

(𝑂3𝑄)2=0.5

m

sin