2019届高考物理二轮专题复习 专题十 机械振动与机械波 光学课件.ppt

专题十机械振动与机械波光学 选修3 4模块 高考领航 真题剖析 备考跨越 高考领航过真题做笔记 真题在线 1 2018 全国 卷 34 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 答案 大于 内容排查 光的折射定律 不同色光的折射率大小关系 心得笔记 2 2018 全国 卷 34 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 则它在钢铁中的波长为 的倍 内容排查 波长 波速和频率的关系 心得笔记 3 2018 全国 卷 34 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 填正确答案标号 A 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 答案 ACE 内容排查 波的图像的应用 心得笔记 4 2018 全国 卷 34 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 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点作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点作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 解析 过D点作AB边的法线NN 连接OD 则 ODN 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 如图所示 根据折射定律有nsin sin 式中n为三棱镜的折射率 60 EOF 30 在 OEF中有EF OEsin EOF 由 式和题给条件得OE 2cm 根据题给条件可知 OED为等腰三角形 有 30 由 式得n 答案 内容排查 光的折射定律 折射率 心得笔记 1 波速及波的传播方向 答案 1 18cm s沿x轴负方向传播 2 质点Q的平衡位置的x坐标 答案 2 9cm 内容排查 波动图像和振动图像的综合应用 心得笔记 真题剖析析真题得技法 考向一振动和波动的综合应用 典例1 2018 宁夏银川三模 如图 甲 所示 介质中振源位于O点位置 它的振动图像如图 乙 所示 P点距离O点8m Q点距离O点5m 振源振动所形成的机械波在传播过程中两相邻波谷之间的距离为0 8m 求 1 振源的振动方程 2 从振源振动开始计时 P点第一次到达波谷时所需要的时间t 3 P点第一次经过平衡位置向下运动时Q点的位置以及Q点运动的路程 审题突破 答案 1 y 0 4sin5 t m 2 4 3s 3 平衡位置6 8m 1 简谐运动具有对称性和周期性位移x 回复力F 加速度a 速度v都随时间按 正弦 或 余弦 规律变化 它们的周期均相同 振动质点来回通过相同的两点间所用时间相等 振动质点关于平衡位置对称的两点 x F a v 动能Ek 势能Ep的大小均相等 其中F a与x方向相反 v与x的方向可能相同也可能相反 2 深刻理解波动中的质点振动质点振动的周期 频率 波源的周期 频率 波的传播周期 频率 同一时刻分别处于波峰和波谷的两个质点振动情况一定相反 规律总结 3 波的多解性波的周期性 传播方向的双向性 波形的隐含性是造成波动问题多解的主要因素 4 一分 一看 二找 巧解波动图像与振动图像的综合问题 1 分清振动图像与波动图像 只要看清横坐标即可 横坐标为x则为波动图像 横坐标为t则为振动图像 2 看清横 纵坐标的单位 尤其要注意单位前的数量级 3 找准波动图像对应的时刻 4 找准振动图像对应的质点 预测练1 多选 一列机械波上的A B两质点在0 0 8s内的振动图像分别如图 甲 乙 所示 A B相距0 7m 则 填正确答案标号 A 该机械波的周期一定为0 8sB 该机械波的波速可能为0 2m sC 该机械波的波速可能为1m sD 该机械波只能从A向B传播E 该机械波的波长最长为5 6m 答案 ACE 预测练2 有两列简谐横波a b在同一介质中沿x轴正方向传播 波速均为v 2 5m s 在t 0时两列波的波峰正好在x 2 5m处重合 如图所示 求 答案 1 1s1 6s 1 两列波的周期Ta和Tb 解析 2 两列波波长的最小公倍数为s 20m则t 0时 两列波的波峰重合的所有位置为x 2 5 20k m k 0 1 2 3 故当k 1 t 0时在沿x轴正方向上的两列波的下一个波峰重合处的位置为x 2 5 20 m 22 5m 答案 2 x 22 5m 2 t 0时在沿x轴正方向上两列波的下一个波峰重合处的位置 答案 3 7s 3 从t 0开始计时 至少经历多长时间两列波的波峰重合出现在x 0处 考向二光的折射和全反射 典例2 2018 全国 卷 34 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 1 求出射光相对于D点的入射光的偏角 解析 1 光线在BC面上折射 由折射定律有sini1 nsinr1 式中 n为棱镜的折射率 i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角 光线在AC面上发生全反射 由反射定律有i2 r2式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角 光线在AB面上发生折射 由折射定律有nsini3 sinr3式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角 由几何关系得i2 r2 60 r1 i3 30 F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为 r1 i1 180 i2 r2 r3 i3 联立解得 60 答案 1 60 2 为实现上述光路 棱镜折射率的取值应在什么范围 光的折射和全反射题型的分析思路 1 确定要研究的光线 有时需根据题意 分析 寻找临界光线 边界光线为研究对象 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 光疏 光密 定有反射 折射光线 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 联立求解 充分考虑三角形 圆的特点 运用几何图形中的角关系 三角函数 相似形 全等形等 仔细分析光传播过程中产生的几何关系 规律总结 预测练3 2018 黑龙江齐齐哈尔二模 如图为一透明材料制成的半球形物体 将半球形物体竖直地固定在水平面EF上 且AB FE O点为半球形物体的圆心 虚线OO1为平行于EF的半径 现有一细光束由半球形物体的右侧面斜射到球心O处 光束与OO1的夹角 30 该光束经半球形物体色散后 在水平面的EB间形成一彩色光带 经分析可知光带中各种色光的折射率界于 n 1 6之间 已知半球形物体的半径为R 10cm sin37 0 60 cos37 0 80 求 1 水平面上的光带宽度为多少 答案 1 2 5cm 2 现将细光束绕O点逆时针转动 当 为多少度时水平面上的光带刚好完全消失 答案 2 45 1 单色光在AB面上入射角 的正弦值 结果可以用根号表示 2 光在透明材料中传播的时间 不考虑光在BC面的反射 结果可以用根号表示 考向三光的波动性 典例3 某双缝干涉实验装置中的双缝S1 S2的间距d 0 1mm 双缝到屏的距离L 1m 用一束单色光照射双缝 结果屏上相邻两亮 暗 条纹的间距为1cm 则单色光的波长为m 如果将整个装置放在某种液态透明介质中 结果条纹间距变为0 7cm 则透明介质对此单色光的折射率为 保留3位有效数字 答案 1 10 61 43 光的干涉和衍射应注意的几点1 光的干涉和衍射 1 双缝干涉和单缝衍射都是叠加的结果 只是干涉条纹是有限的几束光的叠加 而衍射条纹是极多且复杂的相干光的叠加 在双缝干涉实验中 光在通过其中的三个狭缝时 都发生了衍射而形成三个线光源 所以一般干涉现象中既有干涉又有衍射 2 单缝衍射时 照射光的波长越长 中央亮纹越宽 所以衍射和干涉都能使白光发生色散现象 且中央白光的边缘均呈红色 规律总结 3 干涉和衍射的图样有相似之处 都是明暗相间的条纹 只是干涉条纹中条纹宽度和亮纹亮度基本相同 衍射条纹中条纹宽度和亮纹亮度均不等 中央亮纹最宽最亮 2 分析光的干涉现象的三点注意 1 干涉条件 频率相同 相位差恒定 振动方向在同一条直线上 2 明暗条纹形成条件 r k k 0 1 2 3 明条纹 r k k 0 1 2 3 暗条纹 2 偏振光的产生方式 自然光通过起偏器 通过两个共轴的偏振片观察自然光 第一个偏振片的作用是把自然光变为偏振光 叫起偏器 第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光 叫检偏器 预测练5 2018 四川泸州三诊 多选 以下关于光学现象的说法中正确的是 填正确答案标号 A 水中蓝光的传播速度比红光慢B 光导纤维是利用光的衍射原理进行传播的C 水中的鱼看到水面上方昆虫的位置是在实际昆虫的上方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E 光的偏振现象说明光是一种纵波 答案 ACD 预测练6 2018 陕西宝鸡二模 多选 如图所示 OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面 a b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN 两束光关于OO 对称 在棱镜侧面OM ON上反射和折射的情况如图所示 下列说法正确的是 填正确答案标号 A 若光束从玻璃棱镜中射向空气 则光束b容易发生全反射B 在玻璃棱镜中 a光的传播速度小于b光的传播速度C 若保持b光入射点位置不变 将光束b顺时针旋转 则NO面可能有光线射出D 用a b光在同样的装置做 双缝干涉 实验 a光的条纹间距大E 用a b照射同一狭缝 b光衍射现象更明显 答案 ACD 备考跨越构网络练培优 网络构建 培优精练 培优练1 2018 北京卷 16 如图所示 一列简谐横波向右传播 P Q两质点平衡位置相距0 15m 当P运动到上方最大位移处时 Q刚好运动到下方最大位移处 则这列波的波长可能是 A 0 60mB 0 30mC 0 20mD 0 15m 答案 B 培优练2 2018 山东烟台二模 如图所示是一透明物体的横截面 横截面为等腰直角三角形ABC 边长AB长为a 底面AC镀有反射膜 今有一条光线垂直AB边从中点入射 进入透明物体后直接射到底面AC上 并恰好发生全反射 已知光在真空中的传播速度为c 求 1 透明物体的折射率和光在透明物体内的传播时间 2 若光线从AB面沿平行于底面的方向射向透明物体 求光线最终离开透明物体时的出射角 答案 2 45 培优练3 如图 甲 所示的单摆在竖直面内做简谐振动 t 0时刻 在A点由静止释放小球 小球在A B间做往复振动 其振动图像如图 乙 所示 用游标卡尺测得小球的直径d 1cm 重力加速度g 2m s2 1 写出小球做简谐运动的振动方程并求出摆线的长度 答案 1 x 4cos t cm 99 5cm 2 小球振动的速度随时间变化的规律为v 12 6sin t cm s 小球的质量为0 1kg 则小球摆到最低点时摆线的张力及此时的回复力为多大 保留两位有效数字 答案 2 0 99N0