2020届二轮复习专题五选修第12课时机械振动与机械波光课件（29张） 29页

第 12 课时 机械振动与机械波　光 专题四 　选修 3 － 3 、 3 － 4 、 3 － 5 栏目索引 考点 1 　机械振动和机械波 考点 2 　光的折射和全反射 考点 3 　光的波动性　电磁波 1. 波的传播问题 (1) 沿波的传播方向上各质点的起振方向与波源的起振方向一致 . (2) 介质中各质点在平衡位置附近振动，但并不随波迁移 . (3) 沿波的传播方向上波每个周期传播一个波长的距离 . (4) 在波的传播方向上，平衡位置的距离为 nλ ( n ＝ 1,2 ， 3 … ) 的质点，振动步调总相同；平衡位置间的距离为 (2 n ＋ 1) ( n ＝ 0,1,2,3 … ) 的质点，振动步调总相反 . 考点 1 　机械振动和机械波 2. 波的叠加问题 (1) 两个振动情况相同的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为该点到两波源的路程差 Δ x ＝ nλ ， n ＝ 0,1,2,3 … ，振动减弱的条件为 Δ x ＝ nλ ＋ ， n ＝ 0,1,2,3 … . 两个 振动情况相反的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为 Δ x ＝ nλ ＋ ， n ＝ 0,1,2,3 … ，振动减弱的条件为 Δ x ＝ nλ ， n ＝ 0,1,2,3 … . (2) 振动加强点的位移随时间不断变化，振幅最大 . 3. 波的多解问题 (1) 波的图象的周期性：相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波形相同，从而使题目出现多解的可能 . (2) 波传播方向的双向性：在题目未给出波的传播方向时，要考虑到波可沿正向或负向传播 . 例 1 　 ( 多选 ) (2019· 福建龙岩市 3 月质量检查 ) 如图 1 ，一列简谐横波沿 x 轴传播，实线为 t ＝ 0 时的波形图，虚线为 t ＝ 0.1 s 时的波形图 . 若该波传播的速度为 10 m/s ，则   A. 这列波的周期为 0.4 s B. 这列波沿 x 轴负方向传播 C. t ＝ 0 时刻质点 a 沿 y 轴负方向运动 D. 从 t ＝ 0 时刻开始经 0.2 s ，质点 a 沿 x 轴负方向移动 2 m 图 1 √ √ √ 即 0.3 s ＋ 0.4 n ＝ 0.1 s( n ＝ 0,1,2,3 … ) ，在 n 的取值范围内， 等式不成立，所以不可能向 x 轴正方向传播， 当 n ＝ 0 时等式成立，故 B 正确； 由 B 项分析可知，波向 x 轴负方向传播，根据 “ 同侧法 ” 可知， t ＝ 0 时刻质点 a 沿 y 轴负方向运动，故 C 正确； 质点不会随波迁移，只会在各自平衡位置上下振动，故 D 错误 . 1. ( 多选 ) (2019· 四川广元市第二次适应性统考 ) 体育课上李辉同学把足球踢到了足球场边 的池塘中间 . 王奇提出用石头激起水波让水浪把足球推到池边，他抛出一石块到水池中激起了一列水波，可是结果足球并没有被推到池边 . 大家一筹莫展，恰好物理老师 来了，大家进行了关于波的讨论 . 物理老师把两片小树叶放在水面上，大家观察发现 两片小树叶在做上下振动，当一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷，两树叶在 1 min 内都上下振动了 36 次，两树叶之间有 2 个波峰，他们测出两树叶间水面距离是 4 m. 则 下列说法正确的是   A. 该列水波的频率是 36 Hz B. 该列水波的波长是 1.6 m C. 该列水波的波速是 0.96 m/s D. 两片树叶的位移始终等大反向 变式训练 √ √ √ 解析　 两树叶在 1 min 内都上下振动了 36 次， 则水波的频率为 0.6 Hz ，故 A 项错误 . 两树叶之间有 2 个波峰， 当一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷，两树叶间水面距离是 4 m ， 根据 v ＝ λf 可得，水波的波速 v ＝ 0.96 m/s ，故 C 项正确 . 一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷， 两者平衡位置间的距离是半波长的奇数倍，两片树叶的位移始终等大反向， 故 D 项正确 . 2. ( 多选 ) (2019· 浙江金丽衢十二校联考 ) 如图 2 所示， S 1 为振源，由平衡位置开始上下振动，产生一列简谐横波沿 S 1 S 2 直线传播， S 1 、 S 2 两点之间的距离为 9 m. S 2 点的左侧为一种介质，右侧为另一种介质，波在这两种介质中传播的速度之比为 3 ∶ 4. 某时刻波正好传到 S 2 右侧 7 m 处，且 S 1 、 S 2 均在波峰位置 . 则   A. S 2 开始振动时方向可能向下也可能向上 B. 波在 S 2 左侧的周期比在右侧时大 图 2 √ √ 例 2 　 ( 多选 ) (2019· 全国卷 Ⅰ ·34(1) 改编 ) 一简谐横波沿 x 轴正方向传播，在 t ＝ 时刻，该波的波形图如图 3(a) 所示， P 、 Q 是介质中的两个质点 . 图 (b) 表示介质中某质点的振动图像 . 下列说法正确的是   A. 质点 Q 的振动图像与图 (b) 相同 B. 在 t ＝ 0 时刻，质点 P 的速率比质点 Q 的大 C. 在 t ＝ 0 时刻，质点 P 的加速度的大小比质点 Q 的大 D. 平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如图 (b) 所示 √ √ 图 3 平衡位置在坐标原点的质点从平衡位置向下振动， 所以质点 Q 的振动图像与题图 (b) 不同， 平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如题图 (b) 所示， 选项 A 错误， D 正确； 在 t ＝ 0 时刻，质点 P 处在波谷位置，速率为零， 与其平衡位置的距离最大，加速度最大， 而质点 Q 运动到平衡位置，速率最大，加速度为零， 即在 t ＝ 0 时刻，质点 P 的速率比质点 Q 的小，质点 P 的加速度比质点 Q 的大， 选项 B 错误， C 正确 . 3. ( 多选 ) (2019· 浙江金华十校高三期末 ) 如图 4 所示，图甲为沿 x 轴传播的一列简谐横波在 t ＝ 0 时刻的波动图象，图乙为参与波动的质点 P 的振动图象，则下列说法中正确的是   A. 该波的传播速率为 0.5 m/s B. 该波的传播方向沿 x 轴负方向 C. t ＝ 0 到 t ＝ 9 s 时间内，质点 P 通过的 路程为 0.9 m D. t ＝ 0 到 t ＝ 2 s 时间内，质点 P 的位移 为零，路程为 0.2 m 变式训练 √ √ √ 图 4 解析　 由题图甲可知振幅 A ＝ 0.1 m ，波长 λ ＝ 2 m ，由题图乙可知周期 T ＝ 4 s ， 由题图乙可知 P 点在 t ＝ 0 时刻的振动方向是向 y 轴正方向的，根据 “ 上下坡 ” 法可知，该波的传播方向沿 x 轴正方向，故 B 错误； 故通过的路程为 9 A ＝ 0.9 m ，故 C 正确； 即经过半个周期从平衡位置向上振动又回到平衡位置，位移为零，故 D 错误 . 1. 三个公式 考点 2 　光的折射和全反射 2. 分析思路 (1) 根据题意严格作出光路图，有时需分析、寻找临界光线、边界光线，并以此为研究对象 . (2) 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 . (3) 根据反射定律、折射定律列出关系式，结合几何关系 ( 充分利用三角形、圆的特点 ) ，联立求解 . B. 在 BC 边能发生全反射 C. 光在三棱镜中的传播路程 0.5 L 例 3 　 ( 多选 ) (2019· 四川综合能力提升卷 ) 如图 5 所示，等边三角形 ABC 为某透明玻璃三棱镜的截面图，边长等于 L ，在截面上一束足够强的细光束从 AB 边中点以与 AB 边成 30° 的入射角由真空射入三棱镜，从 BC 边射出的光线与 BC 的夹角为 30°. 则 图 5 √ √ √ 解析　 光射入三棱镜的光路如图所示， i 1 ＝ 90° － 30° ＝ 60° ， 由题意知 r 2 ＝ 90° － 30° ＝ 60° ，则 i 2 ＝ r 1 ③ 则由几何关系可知 i 2 ＝ r 1 ＝ 30° 则 sin i 2 ＜ sin C ，在 BC 边不能发生全反射 . 由几何知识知：从 AB 边上射入的光在三棱镜中的传播路程 s ＝ 0.5 L ， 故 A 、 C 、 D 正确， B 错误 . 变式训练 4. 如图 6 所示为一横截面为直角三角形的三棱镜， ∠ B ＝ 90° ， ∠ C ＝ 30°. 一束与 AB 边成 θ ＝ 30° 角的光线射向 AB 面，在棱镜中经过 BC 边一次反射后从 AC 边射出，出射光线的折射角为 60°. 则这种材料的折射率为 图 6 √ 解析　 作出光路图如图所示， 5. ( 多选 ) (2019· 浙南名校联盟高三期末 ) 如图 7 ，将黄色平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，部分圆形柱面有光线射出 . 已知透明半圆柱体对黄光折射率为 n ＝ 2 ，半径为 R ＝ 1 m ，长为 L ＝ 2 m ，不考虑二次反射，那么   A. 黄光从空气射入半圆柱体速度变小 B. 黄光从空气射入半圆柱体，其光子能量变小 C. 有黄光从圆形柱面射出部分的区域面积 S ＝ π m 2 D. 若只将黄光换成蓝光，有光线从圆形柱面射出部分 的面积将增大 图 7 √ √ 由于频率不变，故光子能量不变，故 B 错误； 若换成蓝光，全反射临界角变小，则有光线射出的面积也变小，故 D 错误 . 1. 电磁波与机械波的主要区别 (1) 电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质 . (2) 电磁波是横波，机械波可能是横波，也可能是纵波 . 考点 3 　光的波动性　电磁波 电磁波谱 特性 应用 递变规律 无线电波 容易发生衍射 通信和广播   红外线 热效应 红外线遥感 可见光 引起视觉 照明等 紫外线 荧光效应，能杀菌 灭菌消毒、防伪 X 射线 穿透能力强 医用透视、安检 γ 射线 穿透能力很强 工业探伤、医用治疗 2. 电磁波谱的特性及应用 波 长 减 小 频 率 增 大 3. 波的特性 干涉、衍射、多普勒效应等现象是波特有的现象，偏振现象是横波的特有现象 . 4. 稳定干涉条件与特点 (1) 两列光波发生稳定干涉现象时，光的频率相等，相位差恒定，干涉条纹间距 Δ x ＝ (2) 干涉图样中，实线和实线的交点、虚线和虚线的交点及其连线处为振动加强点；实线和虚线的交点及其连线处为振动减弱点 . 振动加强点有时位移也为零，只是振幅为两列波的振幅之和，显得振动剧烈 . 例 4 　 ( 多选 ) (2019· 辽宁沈阳市质量检测 ) a 、 b 、 c 三条平行光线垂直于半圆柱体玻璃砖的横截面直径从空气射向玻璃砖，如图 8 所示，光线 b 正好过圆心 O ，光线 a 、 c 从光线 b 的两侧对称入射，光线 a 、 c 从玻璃砖下表面进入空气后分别与光线 b 交于 P 、 Q ，则下列说法正确的是   A. 玻璃对 a 光的折射率大于对 c 光的折射率 B. 在相同条件下进行双缝干涉实验， a 光的条纹间距比 c 光窄 C. a 、 c 光分别从某种介质射入空气中， c 光发生全反射时临界角较小 D. a 光比 c 光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间长 √ √ √ 图 8 解析　 由题图可知， a 光和 c 光入射角相同，但是 c 光折射角较大，根据折射率公式可知玻璃对 a 光的折射率大于对 c 光的折射率，故选项 A 正确； 由于 a 光的折射率大，波长较短，则在相同条件下进行双缝干涉实验， a 光的条纹间距比 c 光窄，故选项 B 正确； a 、 c 光分别从某种介质射入空气中时，能发生全反射， a 光在玻璃中传播速度较小，而且在玻璃砖中传播距离大，故 a 光比 c 光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间长，故选项 D 正确 . 6. ( 多选 ) 关于电磁波，下列说法正确的是   A. 电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B. 周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 C. 电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直 D. 利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 √ √ 变式训练 √ 7. ( 多选 ) (2019· 山西五地联考上学期期末 ) 下列说法正确的是   A. 机械波和电磁波都能发生干涉、衍射现象 B. 海啸发生后尚未到达海岸边，沿海渔民没有察觉，但狗显得烦躁不安，这是因为 次声波传播速度比超声波大 C. 一质点做简谐运动，质点每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一 定相同 D. 光学镜头上的增透膜利用了光的干涉现象 √ √ √ 解析　 所有的波都具有的特性是：能产生干涉和衍射现象，故 A 正确 . 海啸发生时，发出很强的次声波，狗能感受到次声波，但人无法感受到次声波，故 B 错误 . 做简谐运动的质点每次通过同一位置时，位移一定，速度有两种可能的方向，速度不一定相同，加速度一定相同，故 C 正确 . 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，故 D 正确 . 8. ( 多选 ) (2019· 安徽皖江名校联盟摸底大联考 ) 下列说法正确的是   A. 拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度 B. 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 C. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的色散现象 D. 泊松亮斑是光的衍射现象，全息照相的拍摄利用了激光的相干性 √ √