201x高考物理二轮复习-专题八-选考部分-1-8-17-振动和波动-光及光的本性

第17讲振动和波动光及光的本性.第17讲振动和波动光及光的本性.11．(2018·课标Ⅲ)(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__________。.1．(2018·课标Ⅲ)(1)(多选)一列简谐横波沿x轴正方2A．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.A．波速为0.40m/s.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)，.(2)如图，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·”4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).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5..6..7(2)过D点作AB边的法线NN′，连接OD，则∠ODN＝α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β，如图所示。.(2)过D点作AB边的法线NN′，连接OD，则∠ODN＝α为8根据折射定律有nsinα＝sinβ①式中n为三棱镜的折射率。由几何关系可知β＝60°②∠EOF＝30°③△OEF中有EF＝OEsin∠EDF④由③④式和题给条件得.根据折射定律有.9OE＝2cm⑤根据题给条件可知，△OED为等腰三角形，有α＝30°⑥由①②⑥式得n＝⑦.OE＝2cm⑤.102．(2018·课标Ⅱ)(1)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λ，则它在钢铁中的波长为λ的__________倍。.2．(2018·课标Ⅱ)(1)声波在空气中的传播速度为34011(2)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。.(2)如图，△ABC是一直角三棱镜的横截面，∠A＝90°，∠12(ⅰ)求出射光相对于D点的入射光的偏角；(ⅱ)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？.(ⅰ)求出射光相对于D点的入射光的偏角；.13..14光线在AC边上发生全反射，由反射定律有r2＝i2②式中i2和r2分别是该光线在AC边上的入射角和反射角。光线在AB边上发生折射，由折射定律有nsini3＝sinr3③式中i3和r3分别是该光线在AB边上的入射角和折射角。由几何关系得i2＝r2＝60°，r1＝i3＝30°④F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为δ＝(r1－i1)＋(180°－i2－r2)＋(r3－i3)⑤.光线在AC边上发生全反射，由反射定律有.15由①②③④⑤式得δ＝60°⑥(ⅱ)光线在AC边上发生全反射，光线在AB边上不发生全反射，有nsini2≥nsinC>nsini3⑦式中C是全反射临界角，满足nsinC＝1⑧由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n的取值范围应为≤n＜2⑨.由①②③④⑤式得.163．(2018·课标Ⅰ)(1)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____________(填“小于”“等于”或“大于”)60°。.3．(2018·课标Ⅰ)(1)如图，△ABC为一玻璃三棱镜的17(2)一列简谐横波在t＝

s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的振动图像。求(ⅰ)波速及波的传播方向；(ⅱ)质点Q的平衡位置的x坐标。.(2)一列简谐横波在t＝s时的波形图如图(a)18[解析](1)由题意知，θ1＝60°，由几何关系知θ2＝30°，由n＝，得n＝。由f蓝＞f红得n蓝＞n红，又因n＝，θ2相同，故θ1蓝＞θ1红，蓝光在D点射出时的折射角大于60°.[解析](1)由题意知，θ1＝60°，由几何关系知θ2＝319(2)(ⅰ)由图(a)可以看出，该波的波长为λ＝36cm①由图(b)可以看出，周期为T＝2s②波速为v＝＝18cm/s③由图(b)知，当t＝

s时，质点Q向上运动，结合图(a)可得，波沿x轴负方向传播。.(2)(ⅰ)由图(a)可以看出，该波的波长为.20..214．(2017·课标Ⅱ)(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________。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.4．(2017·课标Ⅱ)(1)在双缝干涉实验中，用绿色激光照22(2)一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；.(2)一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；.23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。.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24[解析](1)本题考查双缝干涉。由相邻两亮条纹间距Δx＝λ可知，若要增大两相邻亮条纹的间距，应增大双缝与光屏间距离L、减小双缝间距d或增大照射光波长λ，而λ红＞λ绿＞λ蓝，故选项A、C、D正确。(2)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.[解析](1)本题考查双缝干涉。由相邻两亮条纹间距Δx＝.25nsini1＝sinr1①nsini2＝sinr2②由题意知r1＋r2＝90°③联立①②③式得n2＝④.nsini1＝sinr1①.26由几何关系可知sini1＝＝⑤sini2＝＝⑥联立④⑤⑥式得n＝1.55⑦[答案](1)ACD

(2)1.55.由几何关系可知sini1＝27..281．理清知识体系.1．理清知识体系.292．波的传播方向与质点振动方向的互判方法(1)“上下坡”法：沿波的传播速度的正方向看，“上坡”的点向下振动，“下坡”的点向上振动，简称“上坡下，下坡上”。(2)同侧法：在波的图像上的某一点，沿纵轴方向画出一个箭头表示质点振动方向，并设想在同一点沿x轴方向画个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧。.2．波的传播方向与质点振动方向的互判方法.303．波动问题出现多解的主要原因(1)波传播的周期性：在波的传播方向上相距波长整数倍的质点振动情况相同，因此质点的位移、加速度、振动方向和波的形状出现了周期性的变化。(2)波传播具有双向性：当波沿x轴方向传播时，波既可以沿x轴正方向传播，也可以沿x轴负方向传播，导致多解。.3．波动问题出现多解的主要原因.31[例1]如图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图像，则由图可知__________。.[例1]如图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点P32A．质点振动的周期T＝0.2sB．波速v＝20m/sC．因一个周期质点运动0.8m，所以波长λ＝0.8mD．从该时刻起经过0.15s，波沿x轴的正方向传播了3mE．从该时刻起经过0.25s时，质点Q的加速度大于质点P的加速度.A．质点振动的周期T＝0.2s.33[解析]

由乙图知质点振动周期T＝0.2s，由图甲知波长λ＝4m，则v＝＝20m/s。由x＝vt，经0.15s波沿x轴正方向传播了3m，t＝0.25s＝1T，质点P恰位于负的最大位移处，加速度最大。[答案]ABD[解析]

由乙图知质点振动周期T＝0.2s，由图甲知波长λ＝4m，则v＝＝20m/s。由x＝vt，经0.15s波沿x轴正方向传播了3m，t＝0.25s＝1T，质点P恰位于负的最大位移处，加速度最大。[答案]ABD.[解析]由乙图知质点振动周期T＝0.2s，由图甲知波长λ34[创新预测]1．一列简谐横波在弹性介质中沿x轴正方向传播，波源位于坐标原点O，t＝0时开始振动，3s时停止振动，3.5s时的波形如图所示，其中质点a的平衡位置与O的距离为5.0m。以下说法正确的是(

).[创新预测].35A．波速为4m/sB．波长为6mC．波源起振方向沿y轴正方向D．2.0～3.0s内质点a沿y轴负方向运动E．0～3.0s内质点a通过的总路程为1.4m[解析]

波速v＝＝4m/s，选项A正确；由图知，波长为4m，选项B错误；介质中各质点的起振方向都与波源的起振方向相同，故波源起振方向与波的左端质点的振动方向相同，

.A．波速为4m/s.36由同侧法知，波源起振方向沿y轴正方向，选项C正确；波的周期T＝＝1s，故2.0～3.0s内质点a振动了一个周期，其振动方向不只沿y轴负方向运动，选项D错误；波传播到a点所用的时间t1＝＝1.25s，0～3.0s内质点a振动的时间t2＝3.0s－1.25s＝1.75s，质点a通过的总路程s＝·4A＝×

4×0.2m＝1.4m，选项E正确。[答案]ACE.由同侧法知，波源起振方向沿y轴正方向，选项C正确；波的周期T372．由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。波源振动的频率为20Hz，波速为16m/s。已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8m、14.6m。P、Q开始振动后，下列判断正确的是(

).2．由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。波源振动38A．P、Q两质点运动的方向始终相同B．P、Q两质点运动的方向始终相反C．当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过平衡位置D．当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰E．当S恰好通过平衡位置向下运动时，Q在波峰.A．P、Q两质点运动的方向始终相同.39[解析]

简谐横波的波长λ＝＝

m＝0.8m。P、Q两质点距离波源S的距离PS＝15.8m＝19λ＋λ，SQ＝14.6m＝18λ＋λ。因此P、Q两质点运动的方向始终相反，说法A错误，说法B正确。当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰的位置，Q在波谷的位置；当S恰好通过平衡位置向下运动时，P在波谷的位置，Q在波峰的位置，说法C错误，说法D、E正确。[答案]BDE.[解析]简谐横波的波长λ＝＝403．一个振动图像如图、位于x＝0处的波源，从平衡位置开始沿y轴正方向做简谐运动。该波源产生的简谐横波沿x轴正方向传播，波速为10m/s，关于在x＝18m处的质点P，下列说法正确的是(

).3．一个振动图像如图、位于x＝0处的波源，从平衡位置开始沿y41A．质点P的振动周期为1.2s，振动速度的最大值为10m/sB．若某时刻质点P振动的速度方向沿y轴负方向，则该时刻波源处质点振动的速度方向沿y轴正方向C．质点P开始振动的方向沿y轴正方向D．当质点P已经开始振动后，若某时刻波源在波峰，则质点P一定在波谷E．当质点P已经开始振动后，若某时刻波源在波谷，则质点P也一定在波谷.A．质点P的振动周期为1.2s，振动速度的最大值为10m42[解析]

由波源振动图像可知，该波周期为1.2s，波动中各个质点的振动周期均为1.2s，各个质点均沿平衡位置做简谐运动，不能得出振动速度的最大值，选项A错误；质点P开始振动的方向与波源开始振动的方向相同，均沿y轴正方向，选项C正确；该波的波长为λ＝vT＝10×1.2m＝12m，在x＝18m处的质点P距离波源刚好1.5个波长，质点P与波源为反相点，若某时刻质点P振动的速度方向沿y轴负方向，则该时刻波源处质点振动的速度方向沿y轴正方向，选项B正确；当质点P已经开始振动后，若某时刻波源在波峰，则质点P一定在波谷，选项D正确，E错误。[答案]BCD.[解析]由波源振动图像可知，该波周期为1.2s，波动中各431．掌握三个公式(1)n＝(θ1、θ2分别为入射角和折射角)。(2)n＝(c为光速，v为光在介质中的速度)。(3)临界角公式：sinC＝。.1．掌握三个公式.442．求解光的折射和全反射的思路.2．求解光的折射和全反射的思路.45[例2]如图所示，用折射率n＝的玻璃做成一个外径为R的半球形空心球壳。一束与OO′平行的平行光，射向此半球的外表面。若让一个半径为R的圆形遮光板的圆心过OO′轴，并且垂直该轴放置，则球壳内部恰好没有光线射入。问：.[例2]如图所示，用折射率n＝的玻璃做成一个46(1)临界光线射入球壳时的折射角r为多大？(2)球壳的内径R′为多少？[解析](1)设入射角为i，由题图和几何知识得sini＝设折射角为r，由折射率的定义得：n＝.(1)临界光线射入球壳时的折射角r为多大？.47解得r＝30°(2)设临界角为C，对临界光线，有：.解得r＝30°.48sinC＝解得C＝45°在如图△Oab中，由正弦定理得：

解得R′＝R。.sinC＝.49[创新预测]4．人的眼球可简化为如图所示的模型。折射率相同、半径不同的两个球体共轴。平行光束宽度为D，对称地沿轴线方向射入半径为R的小球，会聚在轴线上的P点。取球体的折射率为，且D＝R。求光线的会聚角α。(示意图未按比例画出).[创新预测].50[解析]

由几何关系sini＝，解得i＝45°，则由折射定律＝n，解得γ＝30°且i＝γ＋，解得α＝30°[答案]30°.[解析]由几何关系sini＝，解得i＝4515．一般常见材料的折射率都为正值(n>0)，现针对某些电磁波设计的人工材料，其折射率可为负值(n<0)，称为负折射率材料，电磁波通过空气与这种材料的界面时，传播规律仍然不变，入射角和折射角的大小关系仍遵从折射定律(此时折射角取负值)，但折射波线与入射波线位于法线的同一侧。现有一束电磁波从空气中以i＝60°的角度射入由负折射率材料制成、厚度d＝10cm的长方体并从下表面射出，已知该材料对电磁波的折射率n＝－，电磁波在真空中的速度c＝3×108m/s。.5．一般常见材料的折射率都为正值(n>0)，现针对某些电磁波52(1)在图中大致画出电磁波穿过该材料的示意图；(2)求电磁波穿过该材料时的传播时间和在传播方向的侧移量。.(1)在图中大致画出电磁波穿过该材料的示意图；.53[解析](1)光路图如图所示。(2)根据折射定律n＝可知，sinr＝＝－，r＝－30°故该电磁波在介质中传播方向刚好与入射方向垂直。折射光线在介质中传播的距离x＝＝

cm.[解析](1)光路图如图所示。.54在介质中传播的速度v＝＝1.73×108m/s折射光线在介质中传播的时间t＝≈6.67×10－10s。.在介质中传播的速度v＝＝1.73×108556．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。.6．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；56[解析]

如图，根据光路的对称性和可逆性，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。.[解析]如图，根据光路的对称性和可逆性，与入射光线相对于O57设光线在半球面的入射角为i，折射角为r。由折射定律有sini＝nsinr①由正弦定理有

②由几何关系，入射点的法线与OC的夹角为i，由题设条件和几何关系有sini＝③式中L是入射光线与OC的距离，L＝0.6R。由②③式和题给数据得sinr＝④.设光线在半球面的入射角为i，折射角为r。由折射定律有.58由①③④式和题给数据得n＝≈1.43⑤.由①③④式和题给数据得.591．理清知识体系.1．理清知识体系.602．对光的双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ的理解(1)l、d相同时，Δx∝λ，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，中间亮条纹为白色，亮条纹两边为由紫到红的彩色。.2．对光的双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ的61[创新预测]7．以下说法正确的是(

).[创新预测].62A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不再会有光线从bb′面射出C．图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间的距离l，两相邻亮条纹间距离Δx将减小D．图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的.A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠63E．图戊中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动、缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波[解析]

根据折射率和光的传播速度之间的关系n＝可知，折射率越大，传播速度越小，从图中可以看出，b光线在水中偏折得厉害，即b的折射率大于a的折射率，则a在水中的传播速度大于b的传播速度，故A正确；当入射角i逐渐增大时，折射角逐渐增大，由于折射角始终小于入射角，不论入射角如何增大，玻璃砖中的光线不会消失，故肯定有光线从bb′面射出，故