2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題七 選考模塊 第2講 振動(dòng)和波 光學(xué)課件.ppt

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第2講振動(dòng)和波光學(xué) 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 要點(diǎn)必備 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 要點(diǎn)必備 1 振動(dòng)和波 1 振動(dòng)的周期性 對(duì)稱性 x 2 波的產(chǎn)生和傳播 v 2 光的折射和全反射 1 折射定律 光從真空進(jìn)入介質(zhì)時(shí) n 2 全反射條件 光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì) 入射角等于或大于臨界角C sinC 3 波的干涉 衍射等現(xiàn)象 1 干涉 衍射是波特有的現(xiàn)象 干涉條件 頻率相同 相位差恒定 振動(dòng)方向相同 明顯衍射條件 2 明條紋 振動(dòng)加強(qiáng)區(qū) r 暗條紋 振動(dòng)減弱區(qū) r k 0 1 2 3 3 光的干涉條紋特點(diǎn) 明暗相間 條紋間距 x Asin t d k 1 2 3 1 2018全國 卷 1 多選 一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播 在t 0和t 0 20s時(shí)的波形分別如圖中實(shí)線和虛線所示 已知該波的周期T 0 20s 下列說法正確的是 A 波速為0 40m sB 波長為0 08mC x 0 08m的質(zhì)點(diǎn)在t 0 70s時(shí)位于波谷D x 0 08m的質(zhì)點(diǎn)在t 0 12s時(shí)位于波谷E 若此波傳入另一介質(zhì)中其波速變?yōu)? 80m s 則它在該介質(zhì)中的波長為0 32m 1 2 3 2 如圖 某同學(xué)在一張水平放置的白紙上畫了一個(gè)小標(biāo)記 圖中O點(diǎn) 然后用橫截面為等邊三角形ABC的三棱鏡壓在這個(gè)標(biāo)記上 小標(biāo)記位于AC邊上 D位于AB邊上 過D點(diǎn)做AC邊的垂線交AC于F 該同學(xué)在D點(diǎn)正上方向下順著直線DF的方向觀察 恰好可以看到小標(biāo)記的像 過O點(diǎn)做AB邊的垂線交直線DF于E DE 2cm EF 1cm 求三棱鏡的折射率 不考慮光線在三棱鏡中的反射 1 2 3 考點(diǎn)定位 機(jī)械波 折射定律命題能力點(diǎn) 側(cè)重考查理解能力和分析綜合能力物理學(xué)科素養(yǎng)點(diǎn) 科學(xué)思維解題思路與方法 2 畫出光路圖 根據(jù)題目條件 恰好可以看到小標(biāo)記的像 找?guī)缀侮P(guān)系 解析 1 根據(jù)題意 從圖中可以看出該波波長等于0 16m 由于周期T 0 20s 因此在0 20s時(shí)間內(nèi)波向x軸正方向傳播只能是0 5 所以周期為0 40s 波速為v 0 40m s A對(duì) B錯(cuò) 0 7s 1 75T 0 12s 0 3T t 0時(shí)刻位于0 08m處的質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng) 0 70s后處于波谷位置 0 12s后介于平衡位置和波峰之間 C對(duì) D錯(cuò) 波傳播到另一介質(zhì)中后周期不變 波長變?yōu)?v T 0 32m E選項(xiàng)正確 1 2 3 2 過D點(diǎn)作AB邊的法線NN 連接OD 則 ODN 為O點(diǎn)發(fā)出的光線在D點(diǎn)的入射角 設(shè)該光線在D點(diǎn)的折射角為 如圖所示 根據(jù)折射定律有nsin sin 式中n為三棱鏡的折射率 由幾何關(guān)系可知 60 EOF 30 在 OEF中有EF OEsin EOF 由 式和題給條件得OE 2cm 根據(jù)題給條件可知 OED為等腰三角形 有 30 由 式得n 1 2 3 2 2017全國 卷 1 如圖甲 在xy平面內(nèi)有兩個(gè)沿z方向做簡諧振動(dòng)的點(diǎn)波源S1 0 4 和S2 0 2 兩波源的振動(dòng)圖線分別如圖乙和圖丙所示 兩列波的波速均為1 00m s 兩列波從波源傳播到點(diǎn)A 8 2 的路程差為m 兩列波引起的點(diǎn)B 4 1 處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互 選填 加強(qiáng) 或 減弱 點(diǎn)C 0 0 5 處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互 選填 加強(qiáng) 或 減弱 1 2 3 1 2 3 2 如圖 一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體 O點(diǎn)為球心 下半部是半徑為R 高為2R的圓柱體 圓柱體底面鍍有反射膜 有一平行于中心軸OC的光線從半球面射入 該光線與OC之間的距離為0 6R 已知最后從半球面射出的光線恰好與入射光線平行 不考慮多次反射 求該玻璃的折射率 1 2 3 考點(diǎn)定位 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 折射率命題能力點(diǎn) 側(cè)重考查理解能力和分析綜合能力物理學(xué)科素養(yǎng)點(diǎn) 科學(xué)思維解題思路與方法 2 畫出光路圖 根據(jù)題目條件 最后從半球面射出的光線恰好與入射光線平行 找?guī)缀侮P(guān)系 答案 1 2減弱加強(qiáng) 2 1 43 1 2 3 1 2 3 2 如圖 根據(jù)光路的對(duì)稱性和光路可逆性 與入射光線相對(duì)于OC軸對(duì)稱的出射光線一定與入射光線平行 這樣 從半球面射入的折射光線 將從圓柱體底面中心C點(diǎn)反射 1 2 3 1 2 3 3 2016全國 卷 1 多選 關(guān)于電磁波 下列說法正確的是 A 電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān)B 周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā) 形成電磁波C 電磁波在真空中自由傳播時(shí) 其傳播方向與電場強(qiáng)度 磁感應(yīng)強(qiáng)度均垂直D 利用電磁波傳遞信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)無線通信 但電磁波不能通過電纜 光纜傳輸E 電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生 若波源的電磁振蕩停止 空間的電磁波隨即消失 1 2 3 2 一列簡諧橫波在介質(zhì)中沿x軸正向傳播 波長不小于10cm O和A是介質(zhì)中平衡位置分別位于x 0和x 5cm處的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn) t 0時(shí)開始觀測 此時(shí)質(zhì)點(diǎn)O的位移為y 4cm 質(zhì)點(diǎn)A處于波峰位置 t s時(shí) 質(zhì)點(diǎn)O第一次回到平衡位置 t 1s時(shí) 質(zhì)點(diǎn)A第一次回到平衡位置 求 簡諧波的周期 波速和波長 質(zhì)點(diǎn)O的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式 考點(diǎn)定位 電磁波 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波命題能力點(diǎn) 側(cè)重考查理解能力和分析綜合能力物理學(xué)科素養(yǎng)點(diǎn) 科學(xué)思維解題思路與方法 機(jī)械波傳播的是振動(dòng)形式 可以由求得波的波速 質(zhì)點(diǎn)O的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式y(tǒng) Acos t 把時(shí)間和位移代入即可求得 1 2 3 答案 1 ABC 2 4s7 5cm s30cm 解析 1 電磁波在真空中的傳播速度為光速 A選項(xiàng)正確 電磁波是由周期性變化的電場和磁場相互激發(fā)產(chǎn)生的 B選項(xiàng)正確 傳播速度方向 電場方向 磁場方向三者兩兩垂直 C選項(xiàng)正確 電磁波可以通過光纜傳播 D選項(xiàng)錯(cuò)誤 當(dāng)電磁振蕩消失后 電磁波可繼續(xù)傳播 E選項(xiàng)錯(cuò)誤 1 2 3 1 2 3 1 2 3 命題規(guī)律研究及預(yù)測 近年的高考試題可以看出 光的折射 全反射的計(jì)算 機(jī)械波的波長 波速和頻率 周期 的關(guān)系是近年來的高考熱點(diǎn) 題型為一個(gè)多項(xiàng)選擇題 或填空題 和一個(gè)計(jì)算題 在2019年的備考過程中重視對(duì)光的折射定律 波速和頻率 周期 的關(guān)系的復(fù)習(xí) 除此之外 多普勒效應(yīng) 電磁波譜 電磁波等知識(shí)點(diǎn)也不能忽視 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 機(jī)械振動(dòng)與波 H 規(guī)律方法 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 典例1 2018全國 卷 一列簡諧橫波在時(shí)的波形圖如圖 a 所示 P Q是介質(zhì)中的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn) 圖 b 是質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象 求 1 波速及波的傳播方向 2 質(zhì)點(diǎn)Q的平衡位置的x坐標(biāo) 思維點(diǎn)撥由圖 a 讀出波長 由圖 b 讀出周期和在時(shí)的振動(dòng)方向 答案 1 0 18m sx軸負(fù)方向 2 9cm 0 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 1 2018全國 卷 聲波在空氣中的傳播速度為340m s 在鋼鐵中的傳播速度為4900m s 一平直橋由鋼鐵制成 某同學(xué)用錘子敲擊一下橋的一端發(fā)出聲音 分別經(jīng)空氣和橋傳到另一端的時(shí)間之差為1 00s 橋的長度為m 若該聲波在空氣中的波長為 則它在鋼鐵中的波長為 的倍 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 2 多選 2017全國 卷 如圖 一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播 實(shí)線為t 0時(shí)的波形圖 虛線為t 0 5s時(shí)的波形 已知該簡諧波的周期大于0 5s 關(guān)于該簡諧波 下列說法正確的是 A 波長為2mB 波速為6m sC 頻率為1 5HzD t 1s時(shí) x 1m處的質(zhì)點(diǎn)處于波峰E t 2s時(shí) x 2m處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過平衡位置 BCE 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 3 2018北京卷 如圖所示 一列簡諧橫波向右傳播 P Q兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置相距0 15m 當(dāng)P運(yùn)動(dòng)到上方最大位移處時(shí) Q剛好運(yùn)動(dòng)到下方最大位移處 則這列波的波長可能是 A 0 60mB 0 30mC 0 20mD 0 15m B 解析依題意可畫出波形圖P Q兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置與波長間的關(guān)系為 2n 1 0 15m n 1 2 3 當(dāng)n 1時(shí) 0 30m 當(dāng)n 2時(shí) 0 1m n增大時(shí) 減小 故A B C D四項(xiàng)中只有B正確 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 光的折射和全反射 H 規(guī)律方法求解光的折射和全反射的思路 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 典例2 2018全國 卷 如圖 ABC是一直角三棱鏡的橫截面 A 90 B 60 一細(xì)光束從BC邊的D點(diǎn)折射后 射到AC邊的E點(diǎn) 發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點(diǎn)射出 EG垂直于AC交BC于G D恰好是CG的中點(diǎn) 不計(jì)多次反射 1 求出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角 2 為實(shí)現(xiàn)上述光路 棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍 思維點(diǎn)撥 1 根據(jù)題意畫出光路圖 根據(jù)幾何關(guān)系找到出射光線與入射光線之間的夾角 2 要保證在E點(diǎn)發(fā)生全反射 則在E點(diǎn)的入射角要大于等于臨界角C 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 解析 1 光線在BC面上折射 由折射定律有sini1 nsinr1 式中 n為棱鏡的折射率 i1和r1分別是該光線在BC面上的入射角和折射角 光線在AC面上發(fā)生全反射 由反射定律有i2 r2 式中i2和r2分別是該光線在AC面上的入射角和反射角 光線在AB面上發(fā)生折射 由折射定律有nsini3 sinr3 式中i3和r3分別是該光線在AB面上的入射角和折射角 由幾何關(guān)系得i2 r2 60 r1 i3 30 F點(diǎn)的出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角為 r1 i1 180 i2 r2 r3 i3 由 式得 60 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 2 光線在AC面上發(fā)生全反射 光線在AB面上不發(fā)生全反射 有nsini2 nsinC nsini3 式中C是全反射臨界角 滿足nsinC 1 由 式知 棱鏡的折射率n的取值范圍應(yīng)為 方法技巧本題考查了幾何光學(xué) 處理此類題的方法一般是正確畫光路圖利用幾何關(guān)系求偏角 還要知道全反射的條件是什么 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 4 2018全國 卷 如圖 ABC為一玻璃三棱鏡的橫截面 A 30 一束紅光垂直AB邊射入 從AC邊上的D點(diǎn)射出 其折射角為60 則玻璃對(duì)紅光的折射率為 若改用藍(lán)光沿同一路徑入射 則光線在D點(diǎn)射出時(shí)的折射角 選填 小于 等于 或 大于 60 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 5 2017全國 卷 2017全國 卷 如圖 一半徑為R的玻璃半球 O點(diǎn)是半球的球心 虛線OO 表示光軸 過球心O與半球底面垂直的直線 已知玻璃的折射率為1 5 現(xiàn)有一束平行光垂直入射到半球的底面上 有些光線能從球面射出 不考慮被半球的內(nèi)表面反射后的光線 求 1 從球面射出的光線對(duì)應(yīng)的入射光線到光軸距離的最大值 2 距光軸的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點(diǎn)到O點(diǎn)的距離 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 解析 1 如圖 從底面上A處射入的光線 在球面上發(fā)生折射時(shí)的入射角為i 當(dāng)i等于全反射臨界角ic時(shí) 對(duì)應(yīng)入射光線到光軸的距離最大 設(shè)最大距離為l 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 6 2017全國 卷 一直桶狀容器的高為2l 底面是邊長為l的正方形 容器內(nèi)裝滿某種透明液體 過容器中心軸DD 垂直于左右兩側(cè)面的剖面圖如圖所示 容器右側(cè)內(nèi)壁涂有反光材料 其他內(nèi)壁涂有吸光材料 在剖面的左下角處有一點(diǎn)光源 已知由液體上表面的D點(diǎn)射出的兩束光線相互垂直 求該液體的折射率 答案1 55 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 解析設(shè)從光源發(fā)出直接射到D點(diǎn)的光線的入射角為i1 折射角為r1 在剖面內(nèi)作光源相對(duì)于反光壁的鏡像對(duì)稱點(diǎn)C 連接C D 交反光壁于E點(diǎn) 由光源射向E點(diǎn)的光線 反射后沿ED射向D點(diǎn) 光線在D點(diǎn)的入射角為i2 折射角為r2 如圖所示 設(shè)液體的折射率為n 由折射定律有nsini1 sinr1 nsini2 sinr2 由題意知r1 r2 90 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 電磁波和光的幾種特有現(xiàn)象 L 規(guī)律方法1 機(jī)械波和光波都能發(fā)生干涉 衍射 多普勒效應(yīng)等現(xiàn)象 是波特有的現(xiàn)象 偏振現(xiàn)象是橫波的特有現(xiàn)象 要觀察到穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象和明顯的衍射現(xiàn)象需要一定的條件 2 機(jī)械波的干涉圖樣中 實(shí)線和實(shí)線的交點(diǎn) 虛線和虛線的交點(diǎn)及其連線為振動(dòng)加強(qiáng)處 實(shí)線和虛線的交點(diǎn)及其連線處為振動(dòng)減弱處 振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)有時(shí)位移也為零 只是振幅為兩列波的振幅之和 顯得振動(dòng)劇烈 3 對(duì)光的雙縫干涉條紋間距 x 分析 1 l d相同時(shí) x 可見光中的紅光條紋間距最大 紫光最小 2 間隔均勻 亮度均勻 中央為亮條紋 3 如用白光做實(shí)驗(yàn) 中間為白色 兩邊為由紫到紅的彩色 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 4 光的干涉現(xiàn)象 薄膜干涉 油膜 空氣膜 增透膜 牛頓環(huán) 5 光的衍射現(xiàn)象 圓孔衍射 泊松亮斑 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 典例3 2018北京卷 用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置得到白光的干涉條紋 在光源與單縫之間加上紅色濾光片后 A 干涉條紋消失B 彩色條紋中的紅色條紋消失C 中央條紋變成暗條紋D 中央條紋變成紅色思維點(diǎn)撥根據(jù)光的雙縫干涉原理分析 解析白光通過紅色濾光片后 只剩下紅光 通過雙縫后形成紅光的干涉條紋 故A B C錯(cuò)誤 D正確 方法技巧本題考查了光的干涉現(xiàn)象 只有頻率相同 振動(dòng)相同的兩列波才能形成穩(wěn)定的干涉圖像 同時(shí)要掌握哪些點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn) 哪些點(diǎn)是振動(dòng)減弱點(diǎn) D 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 7 多選 2018江蘇卷 梳子在梳頭后帶上電荷 搖動(dòng)這把梳子在空中產(chǎn)生電磁波 該電磁波 A 是橫波B 不能在真空中傳播C 只能沿著梳子搖動(dòng)的方向傳播D 在空氣中的傳播速度約為3 108m s AD 解析電磁波是橫波 所以A正確 C錯(cuò)誤 電磁波能在真空中傳播 B錯(cuò)誤 電磁波的傳播速度是光速 D正確 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 8 2018江蘇卷 兩束單色光A B的波長分別為 A B 且 A B 則 選填 A 或 B 在水中發(fā)生全反射時(shí)的臨界角較大 用同一裝置進(jìn)行楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí) 可以觀察到 選填 A 或 B 產(chǎn)生的條紋間距較大 答案AA解析波長 A B 則波的頻率fA fB 波長越大 頻率越小 則光波在水中發(fā)生全反射時(shí)臨界角越大 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 條紋間距 x 所以波長越長的光的條紋間距越大 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 9 多選 2017全國 卷 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 用綠色激光照射在雙縫上 在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣 若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距 可選用的方法是 A 改用紅色激光B 改用藍(lán)色激光C 減小雙縫間距D 將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)E 將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng) ACD 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 解析設(shè)雙縫間的距離為d 屏幕離雙縫間的距離為L 兩相鄰亮條紋的間距為 x 照射光的波長為 由可知 要增大兩相鄰條紋的間距 可以改用紅光或減小雙縫間距或?qū)⑵聊幌蜻h(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng) 故選項(xiàng)A C D正確 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng) 屏幕和雙縫間的距離保持不變 所以兩相鄰亮條紋的間距不變 故選項(xiàng)E錯(cuò)誤