2019届二轮复习机械振动与机械波　光学课件(共32张)(天津专用) 32页

专题 七 　 选修 3 - 4 第 16 讲 　 机械振动与机械波 　 光学 - 3 - 知识脉络梳理 规律方法导引 - 4 - 知识脉络梳理 规律方法导引 - 5 - 知识脉络梳理 规律方法导引 2 . 思想方法 (1) 物理思想 : 理想模型思想、类比思想。 (2) 物理方法 : 图象法、作图法、临界与极值法。 - 6 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 振动与波动的综合应用 常以选择题的形式考查波的图象、波速、波长、频率的关系。 例 1 ( 多选 ) 一列简谐横波 , 某时刻的图象如图甲所示 , 其中 P 、 Q 、 A 是波上的三个质点 , 从该时刻开始计时 , 波上质点 A 的振动图象如图乙所示 , 则以下说法正确的是 ( 　　 )   A. t= 0 到 t= 0 . 2 s, 该波向 x 轴负方向传播了 5 m B. 质点 P 比质点 Q 先回到平衡位置 C. 经过 Δ t= 0 . 4 s, 质点 A 通过的路程是 4 m D. t= 0 到 t= 0 . 2 s, 这段时间 P 的速度逐渐减小 E. 质点 A 简谐运动的表达式为 y= 2sin 2 . 5 π t (m) ACE - 7 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 - 8 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 思维 导引 - 9 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 例 2 如图所示 , 实线为一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波在 t= 0 时刻的波形 , 虚线是该波在 t= 0 . 20 s 时刻的波形 , 则此列波的周期可能为 ( 　　 ) A.0 . 16 s B.0 . 20 s C.0 . 32 s D.0 . 40 s A - 10 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 思维 导引 - 11 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 规律方法 1 . 判断波的传播方向和质点振动方向的方法 (1) 上下坡法 ( 图甲 ) 。 (2) 同侧法 ( 图乙 ) 。 (3) 微平移法 ( 图丙 ) 。 - 12 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 - 13 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 拓展训练 1 (2018· 全国卷 Ⅰ ) 一列简谐横波在 t = s 时的波形如图甲所示 , P 、 Q 是介质中的两个质点。图乙是质点 Q 的振动图象。求 : ( 1) 波速及波的传播方向 ; (2) 质点 Q 的平衡位置的 x 坐标。 - 14 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 答案 : (1)0 . 18 m/s 　 x 轴负方向 (2)9 cm 其振动状态向 x 轴负方向传播至 P 点处 , 由此及 v= 18 cm/s 式有 x Q -x P =v Δ t= 6 cm 则质点 Q 的平衡位置的 x 坐标 为 x Q = 9 cm 。 - 15 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 光的折射和全反射 常以计算题的形式考查光的折射和全反射。 例 3 - 16 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 解析 (1) 在 O 点左侧 , 设从 E 点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角 θ , 则 OE 区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出 , 如图。 - 17 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 - 18 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 思维 导引 - 19 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 规律方法光的折射和全反射题型的分析思路 (1) 确定要研究的光线。有时会分析、寻找临界光线、边界光线作为研究对象。 (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。 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。 (4) 根据反射定律、折射定律列出关系式 , 结合几何关系等 , 具体求解。 - 20 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 光的波动性 以选择题的形式考查折射率与光的传播速度、频率的关系 , 干涉、衍射图样与频率的关系。 例 4 ( 多选 ) 半圆形玻璃砖横截面如图所示 , AB 为直径 , O 点为圆心。在该截面内有 a 、 b 两束单色可见光从空气中垂直于 AB 射入玻璃砖 , 两入射点到 O 点的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示 , 则 a 、 b 两束光 ( 　　 ) A. 在同种均匀介质中传播 , a 光的传播速度较大 B. 以相同的入射角从空气斜射入水中 , b 光的折射角大 C. a 光的波长比 b 光的波长小 D. 分别通过同一双缝干涉装置 , a 光的相邻亮条纹间距大 AD - 21 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 - 22 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 思维 导引 - 23 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 拓展训练 2 在双缝干涉实验中 , 分别用红色和绿色的激光照射同一双缝 , 在双缝后的屏幕上 , 红光的干涉条纹间距 Δ x 1 与绿光的干涉条纹间距 Δ x 2 相比 ,Δ x 1 　　　　 ( 选填 “ > ”“ = ” 或 “ < ”)Δ x 2 。若实验中红光的波长为 630 nm, 双缝与屏幕的距离为 1 . 00 m, 测得第 1 条到第 6 条亮条纹中心间的距离为 10 . 5 mm, 则双缝之间的距离为 　　　 mm 。 答案 > 　 0 . 3 - 24 - 1 2 3 4 1 . 关于机械波 , 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 机械波的传播过程也是传递能量的过程 B. 机械波的频率与波源振动的频率无关 C. 机械波不能产生干涉、衍射现象 D. 机械波能在真空中传播 A 解析 : 机械波的传播过程也是传递能量的过程 , 选项 A 正确 ; 机械波的频率与波源振动的频率相同 , 选项 B 错误 ; 机械波能产生干涉、衍射现象 , 选项 C 错误 ; 机械波不能在真空中传播 , 只能在介质中传播 , 选项 D 错误。 - 25 - 1 2 3 4 2 . ( 多选 ) 关于下列光学现象 , 说法正确的是 ( 　　 ) A. 水中蓝光的传播速度比红光快 B. 光从空气射入玻璃时可能发生全反射 C. 在岸边观察前方水中的一条鱼 , 鱼的实际深度比看到的要深 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 CD - 26 - 1 2 3 4 3 . (2016· 全国卷 Ⅱ )( 1) 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 E. 电磁波可以由电磁振荡产生 , 若波源的电磁振荡停止 , 空间的电磁波随即消失 - 27 - 1 2 3 4 (2) 一列简谐横波在介质中沿 x 轴正向传播 , 波长不小于 10 cm 。 O 和 A 是介质中平衡位置分别位于 x= 0 和 x= 5 cm 处的两个质点。 t= 0 时开始观测 , 此时质点 O 的位移为 y= 4 cm, 质点 A 处于波峰位置 ; t= s 时 , 质点 O 第一次回到平衡位置 ; t= 1 s 时 , 质点 A 第一次回到平衡位置。求 : ① 简谐波的周期、波速和波长 ; ② 质点 O 的位移随时间变化的关系式。 答案 (1)ABC (2) ① 4 s 　 7 . 5 cm/s 　 30 cm - 28 - 1 2 3 4 解析 (1) 电磁波在真空中的传播速度为光速 ,A 选项正确 ; 电磁波是由周期性变化的电场和磁场相互激发产生的 ,B 选项正确 ; 传播速度方向、电场方向、磁场方向三者两两垂直 ,C 选项正确 ; 电磁波可以通过光缆传播 ,D 选项错误 ; 当电磁振荡消失后 , 电磁波可继续传播 ,E 选项错误。 - 29 - 1 2 3 4 - 30 - 1 2 3 4 4 . (2018· 全国卷 Ⅱ ) 如图所示 , △ 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 ; (2) 为实现上述光路 , 棱镜折射率的取值应在什么范围 ? - 31 - 1 2 3 4 解析 : (1) 光线在 BC 面上折射 , 由折射定律有 sin i 1 =n sin r 1 ① 式中 , n 为棱镜的折射率 , i 1 和 r 1 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 i 2 =r 2 ② 式中 i 2 和 r 2 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 n sin i 3 = sin r 3 ③ 式中 i 3 和 r 3 分别是该光线在 AB 面上的入射角和折射角。 由几何关系得 i 2 =r 2 = 60 ° , r 1 =i 3 = 30 ° ④ F 点的出射光相对于 D 点的入射光的偏角为 δ = ( r 1 -i 1 ) + (180 ° -i 2 -r 2 ) + ( r 3 -i 3 ) ⑤ 由 ①②③④⑤ 式得 δ = 60 ° 。 ⑥ - 32 - 1 2 3 4 (2) 光线在 AC 面上发生全反射 , 光线在 AB 面上不发生全反射 , 有 n sin i 2 ≥ n sin C>n sin i 3 ⑦ 式中 C 是全反射临界角 , 满足 n sin C= 1 ⑧ 由 ④⑦⑧ 式知 , 棱镜的折射率 n 的取值范围应为