2018届二轮复习　机械振动与机械波　光学课件（共40张）（全国通用） 40页

专题十　机械振动与机械波　光学 ( 选修 3 — 4 模块 ) 定位 五年考情分析 2017 年 2016 年 2015 年 2014 年 2013 年 Ⅰ 卷 T34(1) 振动图像 , 波的干涉 机械波的传播 双缝干涉 振动图像与波动图像 机械波的传播 T34(2) 光的折射 光的折射与全反射 机械波的传播与叠加 光的折射与全反射 光的全反射 , 光导 纤维 Ⅱ 卷 T34(1) 双缝干涉 电磁波 光的折射、色散、干涉 振动图像与波动图像 简谐运动 T34(2) 光的折射 机械波的传播 机械波的 传播 光的折射与全反射 光的折射与全反射 Ⅲ 卷 T34(1) 机械波的传播与图像 机械波的传播 T34(2) 光的折射与全反射 光的折射 专题定位 本专题解决两大类问题 : 一是机械振动和机械波 ; 二是光和电磁波 . 作为选考模块之一 , 高考试题中独立于其他模块而单独命题 . 命题方式是由两个小题组合而成 . 常考知识点有 :① 波动图像 ;② 波长、波速和频率及其相互关系 ;③ 光的折射、全反射及相应的几何关系 ;④ 光的干涉、衍射及双缝干涉实验 ;⑤ 简谐运动的规律及振动图像 ;⑥ 电磁波的有关性质 . 应考建议 加强对基本概念和规律的理解 , 抓住波的传播和图像、光的折射定律这两条主线 , 强化训练 , 提高对典型问题的分析能力 整 合 突 破 实 战 整合 网络要点重温 【 网络构建 】 【 要点重温 】 1. 振动和波 (1) 振动的周期性、对称性 :x= . (2) 波的产生和传播 :v= .  2. 光的折射和全反射 (1) 折射定律 : 光从真空进入介质时 : =n. (2) 全反射条件 : 光从光密介质射入光疏介质 ; 入射角等于或大于临界角 C,sin C= . Asin ωt 【 要点重温 】 3. 波的干涉、衍射等现象 (1) 干涉、衍射是波特有的现象 . 干涉条件 : 频率相同、相位差恒定 , 振动方向相同 ; 明显衍射条件 : . . 缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多 , 或 者比波长更小 (3) 光的干涉条纹特点 : 明暗相间 , 条纹间距 Δx= . 热点考向一　振动和波动的综合应用 【 核心提炼 】 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E k ,势能E p 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. 突破 热点考向聚焦 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。 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 . 【 典例 1】 ( 2017 · 全国 Ⅲ 卷 ,34 )( 多选 ) 如图 , 一列简谐横波沿 x 轴正方向传播 , 实线为 t=0 时的波形图 , 虚线为 t=0.5 s 时的波形图 . 已知该简谐波的周期大于 0.5 s. 关于该简谐波 , 下列说法正确的是 ( 　 　 ) A. 波长为 2 m B. 波速为 6 m/s C. 频率为 1.5 Hz D.t=1 s 时 ,x=1 m 处的质点处于波峰 E.t=2 s 时 ,x=2 m 处的质点经过平衡位置 BCE 【 预测练习 1】 ( 2017 · 河北衡水三模 )( 多选 ) 简谐横波在均匀介质中沿直线传播 ,P,Q 是传播方向上相距为 16 m 的两个质点 , 波先传到 P 点 , 从波传到 Q 点开始计时 ,P,Q 两质点的振动图像如图所示 . 下列说法正确的是 ( 　 　 ) A. 质点 P 开始振动的方向沿 y 轴正方向 B. 该波从 P 传到 Q 的时间可能为 10 s C. 该波的波长可能为 16 m D. 该波的传播速度可能为 1 m/s ABD 热点考向二　光的折射和全反射　　　 【 核心提炼 】 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 . 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 , 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 . 【 典例 2】 ( 2017 · 全国 Ⅲ 卷 ,34 ) 如图 , 一半径为 R 的玻璃半球 ,O 点是半球的球心 , 虚线 OO′ 表示光轴 ( 过球心 O 与半球底面垂直的直线 ). 已知玻璃的折射率为 1.5. 现有一束平行光垂直入射到半球的底面上 , 有些光线能从球面射出 ( 不考虑被半球的内表面反射后的光线 ). 求 : (1) 从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值 ; (2) 距光轴 的入射光线经球面折射后与光轴的交点到 O 点的距离 . (1) 出射光线与 AB 面的夹角 ; 答案 : ( 1)45° (2) 光在棱镜中传播所用的时间 ( 光在真空中的速度为 c). 热点考向三　光的波动性 【 核心提炼 】 1. 光的色散 (1) 在同一介质中 , 不同频率的光的折射率不同 , 频率越高 , 折射率越大 . (2) 光的频率越高 , 在介质中的波速越小 , 波长越小 . 2. 光的衍射和干涉 (1) 光的衍射是无条件的 , 但发生明显衍射现象是有条件的 . (2) 两列光波发生稳定干涉现象时 , 条纹间隔均匀 , 亮度均匀 , 中央为亮条纹 . 3. 狭义相对论的重要结论 (1) 在任何惯性系中观察光速均为 c. (2) 相对观测者运动的物体长度变短 . (3) 相对观测者运动的时钟变慢 . 【 典例 3】 ( 2017 · 天津卷 ,2 ) 明代学者方以智在 《 阳燧倒影 》 中记载 :“ 凡宝石面凸 , 则光成一条 , 有数棱则必有一面五色” , 表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象 . 如图所示 , 一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光 a,b, 下列说法正确的是 ( 　 　 ) A. 若增大入射角 i, 则 b 光先消失 B. 在该三棱镜中 a 光波长小于 b 光 C.a 光能发生偏振现象 ,b 光不能发生 D. 若 a,b 光分别照射同一光电管都能发生光电效应 , 则 a 光的遏止电压低 D 【 预测练习 3】 ( 2017 · 山西大学附中二模 )( 多选 ) 如图所示 , 一束由两种色光混合的复色光沿 PO 方向射向一上、下表面平行的厚玻璃平面镜的上表面 , 得到三束光线 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ, 若平面镜的上下表面足够宽 , 下列说法正确的是 ( 　 　 ) A. 光束 Ⅰ 仍为复色光 , 光束 Ⅱ,Ⅲ 为单色光 B. 玻璃对光束 Ⅲ 的折射率大于对光束 Ⅱ 的折射率 C. 改变 α 角 , 光线 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ 仍保持平行 D. 通过相同的双缝干涉装置 , 光束 Ⅱ 产生的条纹宽度大于光束 Ⅲ 的 E. 在真空中 , 光束 Ⅱ 的速度等于光束 Ⅲ 的速度 ACE 解析 : 光束 Ⅰ 为在玻璃平面镜上表面的反射光 , 光束 Ⅱ,Ⅲ 为先在玻璃上表面折射 , 再在下表面反射 , 然后再在上表面折射出去的光线 ,A 正确 ; 玻璃对光束 Ⅱ 的折射率大于玻璃对光束 Ⅲ 的折射率 ,B 错误 ; 改变 α 角 , 光束 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ 仍保持平行 ,C 正确 ; 光束 Ⅱ 的波长短 , 因而形成的干涉条纹窄 ,D 错误 ; 在真空中 , 单色光的速度均为光速 c,E 正确 . 实战 高考真题演练 1.( 2017 · 全国 Ⅰ 卷 ,34 )(1) 如图 (a), 在 xy 平面内有两个沿 z 方向做简谐振动的点波源 S 1 (0,4) 和 S 2 (0,-2). 两波源的振动图线分别如图 (b) 和图 (c) 所示 , 两列波的波速均为 1.00 m/s. 两列波从波源传播到点 A(8,-2) 的路程差为 　　　　 m, 两列波引起的点 B(4,1) 处质点的振动相互 　　　　 ( 填“加强”或“减弱” ), 点 C(0,0.5) 处质点的振动相互 　　 　　 ( 填“加强”或“减弱” ).  解析 : (1) 由几何关系可知 AS 1 =10 m,AS 2 =8 m, 所以路程差为 2 m; 同理可求 BS 1 =BS 2 =0, 为波长整数倍 , 由振动图像知两振源振动方向相反 , 故 B 点为振动减弱点 ,CS 1 -CS 2 =1 m, 波长 λ=vT=2 m, 所以 C 点振动加强 . 答案 : (1)2 　减弱　加强 (2)如图,一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体,O点为球心;下半部是半径为R、高为2R的圆柱体,圆柱体底面镀有反射膜.有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入,该光线与OC之间的距离为0.6R.已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射).求该玻璃的折射率. 答案 : (2)1.43 2.( 2017 · 全国 Ⅱ 卷 ,34 )(1) 在双缝干涉实验中 , 用绿色激光照射在双缝上 , 在缝后的屏幕上显示出干涉图样 . 若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距 , 可选用的方法是 　　　　 ( 填正确答案标号 ).   A. 改用红色激光 B. 改用蓝色激光 C. 减小双缝间距 D. 将屏幕向远离双缝的位置移动 E. 将光源向远离双缝的位置移动 答案 : (1)ACD (2) 一直桶状容器的高为 2l, 底面是边长为 l 的正方形 ; 容器内装满某种透明液体 , 过容器中心轴 DD′ 、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示 . 容器右侧内壁涂有反光材料 , 其他内壁涂有吸光材料 . 在剖面的左下角处有一点光源 , 已知由液体上表面的 D 点射出的两束光线相互垂直 , 求该液体的折射率 . 答案 : (2)1.55 3.( 2017 · 海南卷 ,16 ) (1) 如图 , 空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置 ; 一细光束从空气中以某一角度 θ(0<θ<90°) 入射到第一块玻璃板的上表面 . 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 在第一块玻璃板下表面一定有出射光 B. 在第二块玻璃板下表面一定没有出射光 C. 第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行 D. 第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧 E. 第一块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的右侧 解析 : 光线从第一块玻璃板的上表面射入 , 在第一块玻璃板中上表面的折射角和下表面的入射角相等 , 根据光的可逆性原理可知 , 光在第一块玻璃板下表面一定有出射光 , 同理 , 在第二个玻璃板下表面也一定有出射光 , 故 A 正确 ,B 错误 . 因为光在玻璃板中的上表面的折射角和下表面的入射角相等 , 根据光的可逆性原理知 , 从下表面出射光的折射角和开始在上表面的入射角相等 , 即两光线平行 , 所以第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行 , 故 C 正确 . 根据光线在玻璃板中发生偏折 , 由于折射角小于入射角 , 可知第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧 , 故 D 正确 ,E 错误 . (2) 从两个波源发出的两列振幅相同、频率均为 5 Hz 的简谐横波 , 分别沿 x 轴正、负方向传播 , 在某一时刻到达 A,B 点 , 如图中实线、虚线所示 . 两列波的波速均为 10 m/s. 求 : ① 质点 P,O 开始振动的时刻之差 ; ② 再经过半个周期后 , 两列波在 x=1 m 和 x=5 m 之间引起的合振动振幅极大和极小的质点的 x 坐标 . ②该波的波长为 λ=vT=10×0.2 m=2 m, 根据波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强 , 当波峰与波谷相遇时振动减弱 , 可知 , 两列波在 x=1 m 和 x=5 m 之间引起的合振动振幅极大的质点的 x 坐标为 1 m,2 m,3 m,4 m,5 m. 合振动振幅极小的质点的 x 坐标为 1.5 m,2.5 m,3.5 m,4.5 m. 答案 : (2)①0.05 s ②1 m,2 m,3 m,4 m,5 m 　 1.5 m,2.5 m,3.5 m,4.5 m 点击进入 提升 专题限时检测