2019屆高考物理二輪專題復(fù)習(xí) 專題十 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 光學(xué)課件.ppt

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專題十機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光學(xué) 選修3 4模塊 高考領(lǐng)航 真題剖析 備考跨越 高考領(lǐng)航過真題做筆記 真題在線 1 2018 全國 卷 34 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 填 小于 等于 或 大于 60 答案 大于 內(nèi)容排查 光的折射定律 不同色光的折射率大小關(guān)系 心得筆記 2 2018 全國 卷 34 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 內(nèi)容排查 波長 波速和頻率的關(guān)系 心得筆記 3 2018 全國 卷 34 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 填正確答案標(biāo)號(hào) 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 答案 ACE 內(nèi)容排查 波的圖像的應(yīng)用 心得筆記 4 2018 全國 卷 34 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)作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)作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 解析 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 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 答案 內(nèi)容排查 光的折射定律 折射率 心得筆記 1 波速及波的傳播方向 答案 1 18cm s沿x軸負(fù)方向傳播 2 質(zhì)點(diǎn)Q的平衡位置的x坐標(biāo) 答案 2 9cm 內(nèi)容排查 波動(dòng)圖像和振動(dòng)圖像的綜合應(yīng)用 心得筆記 真題剖析析真題得技法 考向一振動(dòng)和波動(dòng)的綜合應(yīng)用 典例1 2018 寧夏銀川三模 如圖 甲 所示 介質(zhì)中振源位于O點(diǎn)位置 它的振動(dòng)圖像如圖 乙 所示 P點(diǎn)距離O點(diǎn)8m Q點(diǎn)距離O點(diǎn)5m 振源振動(dòng)所形成的機(jī)械波在傳播過程中兩相鄰波谷之間的距離為0 8m 求 1 振源的振動(dòng)方程 2 從振源振動(dòng)開始計(jì)時(shí) P點(diǎn)第一次到達(dá)波谷時(shí)所需要的時(shí)間t 3 P點(diǎn)第一次經(jīng)過平衡位置向下運(yùn)動(dòng)時(shí)Q點(diǎn)的位置以及Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程 審題突破 答案 1 y 0 4sin5 t m 2 4 3s 3 平衡位置6 8m 1 簡諧運(yùn)動(dòng)具有對(duì)稱性和周期性位移x 回復(fù)力F 加速度a 速度v都隨時(shí)間按 正弦 或 余弦 規(guī)律變化 它們的周期均相同 振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)來回通過相同的兩點(diǎn)間所用時(shí)間相等 振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)關(guān)于平衡位置對(duì)稱的兩點(diǎn) x F a v 動(dòng)能Ek 勢能Ep的大小均相等 其中F a與x方向相反 v與x的方向可能相同也可能相反 2 深刻理解波動(dòng)中的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期 頻率 波源的周期 頻率 波的傳播周期 頻率 同一時(shí)刻分別處于波峰和波谷的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況一定相反 規(guī)律總結(jié) 3 波的多解性波的周期性 傳播方向的雙向性 波形的隱含性是造成波動(dòng)問題多解的主要因素 4 一分 一看 二找 巧解波動(dòng)圖像與振動(dòng)圖像的綜合問題 1 分清振動(dòng)圖像與波動(dòng)圖像 只要看清橫坐標(biāo)即可 橫坐標(biāo)為x則為波動(dòng)圖像 橫坐標(biāo)為t則為振動(dòng)圖像 2 看清橫 縱坐標(biāo)的單位 尤其要注意單位前的數(shù)量級(jí) 3 找準(zhǔn)波動(dòng)圖像對(duì)應(yīng)的時(shí)刻 4 找準(zhǔn)振動(dòng)圖像對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn) 預(yù)測練1 多選 一列機(jī)械波上的A B兩質(zhì)點(diǎn)在0 0 8s內(nèi)的振動(dòng)圖像分別如圖 甲 乙 所示 A B相距0 7m 則 填正確答案標(biāo)號(hào) A 該機(jī)械波的周期一定為0 8sB 該機(jī)械波的波速可能為0 2m sC 該機(jī)械波的波速可能為1m sD 該機(jī)械波只能從A向B傳播E 該機(jī)械波的波長最長為5 6m 答案 ACE 預(yù)測練2 有兩列簡諧橫波a b在同一介質(zhì)中沿x軸正方向傳播 波速均為v 2 5m s 在t 0時(shí)兩列波的波峰正好在x 2 5m處重合 如圖所示 求 答案 1 1s1 6s 1 兩列波的周期Ta和Tb 解析 2 兩列波波長的最小公倍數(shù)為s 20m則t 0時(shí) 兩列波的波峰重合的所有位置為x 2 5 20k m k 0 1 2 3 故當(dāng)k 1 t 0時(shí)在沿x軸正方向上的兩列波的下一個(gè)波峰重合處的位置為x 2 5 20 m 22 5m 答案 2 x 22 5m 2 t 0時(shí)在沿x軸正方向上兩列波的下一個(gè)波峰重合處的位置 答案 3 7s 3 從t 0開始計(jì)時(shí) 至少經(jīng)歷多長時(shí)間兩列波的波峰重合出現(xiàn)在x 0處 考向二光的折射和全反射 典例2 2018 全國 卷 34 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 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 聯(lián)立解得 60 答案 1 60 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 光的折射和全反射題型的分析思路 1 確定要研究的光線 有時(shí)需根據(jù)題意 分析 尋找臨界光線 邊界光線為研究對(duì)象 2 找入射點(diǎn) 確認(rèn)界面 并畫出法線 3 明確兩介質(zhì)折射率的大小關(guān)系 光疏 光密 定有反射 折射光線 光密 光疏 如果入射角大于或等于臨界角 一定發(fā)生全反射 4 根據(jù)反射定律 折射定律列出關(guān)系式 結(jié)合幾何關(guān)系 聯(lián)立求解 充分考慮三角形 圓的特點(diǎn) 運(yùn)用幾何圖形中的角關(guān)系 三角函數(shù) 相似形 全等形等 仔細(xì)分析光傳播過程中產(chǎn)生的幾何關(guān)系 規(guī)律總結(jié) 預(yù)測練3 2018 黑龍江齊齊哈爾二模 如圖為一透明材料制成的半球形物體 將半球形物體豎直地固定在水平面EF上 且AB FE O點(diǎn)為半球形物體的圓心 虛線OO1為平行于EF的半徑 現(xiàn)有一細(xì)光束由半球形物體的右側(cè)面斜射到球心O處 光束與OO1的夾角 30 該光束經(jīng)半球形物體色散后 在水平面的EB間形成一彩色光帶 經(jīng)分析可知光帶中各種色光的折射率界于 n 1 6之間 已知半球形物體的半徑為R 10cm sin37 0 60 cos37 0 80 求 1 水平面上的光帶寬度為多少 答案 1 2 5cm 2 現(xiàn)將細(xì)光束繞O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 當(dāng) 為多少度時(shí)水平面上的光帶剛好完全消失 答案 2 45 1 單色光在AB面上入射角 的正弦值 結(jié)果可以用根號(hào)表示 2 光在透明材料中傳播的時(shí)間 不考慮光在BC面的反射 結(jié)果可以用根號(hào)表示 考向三光的波動(dòng)性 典例3 某雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置中的雙縫S1 S2的間距d 0 1mm 雙縫到屏的距離L 1m 用一束單色光照射雙縫 結(jié)果屏上相鄰兩亮 暗 條紋的間距為1cm 則單色光的波長為m 如果將整個(gè)裝置放在某種液態(tài)透明介質(zhì)中 結(jié)果條紋間距變?yōu)? 7cm 則透明介質(zhì)對(duì)此單色光的折射率為 保留3位有效數(shù)字 答案 1 10 61 43 光的干涉和衍射應(yīng)注意的幾點(diǎn)1 光的干涉和衍射 1 雙縫干涉和單縫衍射都是疊加的結(jié)果 只是干涉條紋是有限的幾束光的疊加 而衍射條紋是極多且復(fù)雜的相干光的疊加 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 光在通過其中的三個(gè)狹縫時(shí) 都發(fā)生了衍射而形成三個(gè)線光源 所以一般干涉現(xiàn)象中既有干涉又有衍射 2 單縫衍射時(shí) 照射光的波長越長 中央亮紋越寬 所以衍射和干涉都能使白光發(fā)生色散現(xiàn)象 且中央白光的邊緣均呈紅色 規(guī)律總結(jié) 3 干涉和衍射的圖樣有相似之處 都是明暗相間的條紋 只是干涉條紋中條紋寬度和亮紋亮度基本相同 衍射條紋中條紋寬度和亮紋亮度均不等 中央亮紋最寬最亮 2 分析光的干涉現(xiàn)象的三點(diǎn)注意 1 干涉條件 頻率相同 相位差恒定 振動(dòng)方向在同一條直線上 2 明暗條紋形成條件 r k k 0 1 2 3 明條紋 r k k 0 1 2 3 暗條紋 2 偏振光的產(chǎn)生方式 自然光通過起偏器 通過兩個(gè)共軸的偏振片觀察自然光 第一個(gè)偏振片的作用是把自然光變?yōu)槠窆?叫起偏器 第二個(gè)偏振片的作用是檢驗(yàn)光是否為偏振光 叫檢偏器 預(yù)測練5 2018 四川瀘州三診 多選 以下關(guān)于光學(xué)現(xiàn)象的說法中正確的是 填正確答案標(biāo)號(hào) A 水中藍(lán)光的傳播速度比紅光慢B 光導(dǎo)纖維是利用光的衍射原理進(jìn)行傳播的C 水中的魚看到水面上方昆蟲的位置是在實(shí)際昆蟲的上方D 分別用藍(lán)光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 用紅光時(shí)得到的條紋間距更寬E 光的偏振現(xiàn)象說明光是一種縱波 答案 ACD 預(yù)測練6 2018 陜西寶雞二模 多選 如圖所示 OMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面 a b兩束可見單色光從空氣垂直射入棱鏡底面MN 兩束光關(guān)于OO 對(duì)稱 在棱鏡側(cè)面OM ON上反射和折射的情況如圖所示 下列說法正確的是 填正確答案標(biāo)號(hào) A 若光束從玻璃棱鏡中射向空氣 則光束b容易發(fā)生全反射B 在玻璃棱鏡中 a光的傳播速度小于b光的傳播速度C 若保持b光入射點(diǎn)位置不變 將光束b順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 則NO面可能有光線射出D 用a b光在同樣的裝置做 雙縫干涉 實(shí)驗(yàn) a光的條紋間距大E 用a b照射同一狹縫 b光衍射現(xiàn)象更明顯 答案 ACD 備考跨越構(gòu)網(wǎng)絡(luò)練培優(yōu) 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 培優(yōu)精練 培優(yōu)練1 2018 北京卷 16 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 答案 B 培優(yōu)練2 2018 山東煙臺(tái)二模 如圖所示是一透明物體的橫截面 橫截面為等腰直角三角形ABC 邊長AB長為a 底面AC鍍有反射膜 今有一條光線垂直AB邊從中點(diǎn)入射 進(jìn)入透明物體后直接射到底面AC上 并恰好發(fā)生全反射 已知光在真空中的傳播速度為c 求 1 透明物體的折射率和光在透明物體內(nèi)的傳播時(shí)間 2 若光線從AB面沿平行于底面的方向射向透明物體 求光線最終離開透明物體時(shí)的出射角 答案 2 45 培優(yōu)練3 如圖 甲 所示的單擺在豎直面內(nèi)做簡諧振動(dòng) t 0時(shí)刻 在A點(diǎn)由靜止釋放小球 小球在A B間做往復(fù)振動(dòng) 其振動(dòng)圖像如圖 乙 所示 用游標(biāo)卡尺測得小球的直徑d 1cm 重力加速度g 2m s2 1 寫出小球做簡諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)方程并求出擺線的長度 答案 1 x 4cos t cm 99 5cm 2 小球振動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律為v 12 6sin t cm s 小球的質(zhì)量為0 1kg 則小球擺到最低點(diǎn)時(shí)擺線的張力及此時(shí)的回復(fù)力為多大 保留兩位有效數(shù)字 答案 2 0 99N0