2019届二轮复习振动和波　光学课件（共52张）（全国通用） 52页

专题整合突破 专题七　选考部分 第 18 讲　振动和波　光学 1 微网构建 2 高考真题 3 热点聚焦 4 复习练案 微 网 构 建 高 考 真 题 1 ． (2018 · 北京， 15) 用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后 ( 　　 ) A ．干涉条纹消失 B ．彩色条纹中的红色条纹消失 C ．中央条纹变成暗条纹 D ．中央条纹变成红色 [ 解析 ] 　 在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只透过红光，屏上出现红光 ( 单色光 ) 的干涉条纹。 D 　 2 ． (2018 · 北京， 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 0.15 m 。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 ． 0.60 m B ． 0.30 m C ． 0.20 m D ． 0.15 m B 　 AD 　 图甲 图乙 4 ． (2018 · 全国 Ⅰ ， 34)(1) 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° 。 大于　 图 (a) 图 (b) 5 ． (2018 · 全国 Ⅱ ， 34)(1) 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 λ ，则它在钢铁中的波长为 λ 的 __ _ ____ 倍。 365 　 (2) 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。 (ⅰ) 求出射光相对于 D 点的入射光的偏角； (ⅱ) 为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？ (2)( ⅰ ) 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 6 ． (2018 · 全国 Ⅲ ， 34)(1) 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 __________ 。 A ．波速为 0.40m/s B ．波长为 0.08m C ． 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 ACE 　 (2)(10 分 ) 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 点做 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 点做 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 ) (2) 过 D 点作 AB 边的法线 NN ′ ，连接 OD ，则 ∠ ODN ＝ α 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 β ，如图所示。根据折射定律有 n sin α ＝ sin β ① 式中 n 为三棱镜的折射率。 由几何关系可知 β ＝ 60° ② ∠ EOF ＝ 30° ③ 在 △ OEF 中有 EF ＝ OEsin ∠ EOF ④ 7 ． (2018· 江苏， 12B)(1) 梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波。该电磁波 _________ 。 A ．是横波 B ．不能在真空中传播 C ．只能沿着梳子摇动的方向传播 D ．在空气中的传播速度约为 3×10 8 m/s (2) 两束单色光 A 、 B 的波长分别为 λ A 、 λ B ，且 λ A > λ B ，则 ________( 选填“ A ” 或“ B ”) 在水中发生全反射时的临界角较大。用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时，可以观察到 ________( 选填“ A ” 或“ B ”) 产生的条纹间距较大。 AD 　 A 　 A 　 (3) 一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，在 x ＝ 0 和 x ＝ 0.6m 处的两个质点 A 、 B 的振动图象如图所示。已知该波的波长大于 0.6m ，求其波速和波长。 [ 解析 ] 　 (1) 电磁波是横波，传播方向与振动方向垂直，既能在真空中传播，也能在介质中传播。电磁波在空气中的传播速度约为 3 × 10 8 m/s ，故选项 A 、 D 正确。 热 点 聚 焦 1 ．波动图象描述的是在同一时刻，沿波的传播方向上的各个质点偏离平衡位置的位移，在时间上具有周期性、空间上具有重复性和双向性的特点。 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 ) 。 3 ．要画好、用好振动图象，并正确地与实际情景相对应。要正确画出波形图，准确写出波形平移距离、质点振动时间与波长、周期的单一解或多解表达式。 热点一　振动图象和波动图象的综合 4 ．分析简谐运动中各物理量的变化情况时，一定要以位移为桥梁，位移增大时，振动质点的回复力、加速度、势能均增大，速度、动能均减小；反之，则产生相反的变化。另外，各矢量均在其值为零时改变方向。 5 ．“一分、一看、二找”巧解波动图象与振动图象的综合问题。 (1) 分清振动图象与波动图象。只要看清横坐标即可，横坐标为 x 则为波动图象，横坐标为 t 则为振动图象。 (2) 看清横、纵坐标的单位，尤其要注意单位前的数量级。 (3) 找准波动图象对应的时刻。 (4) 找准波动图象对应的质点。 ( 多选 )(2018 · 安徽省芜湖市高三下学期模拟 ) 某列简谐横波传播的路径上有 P 、 Q 两质点，图甲所示为质点 P 的振动图象，乙图所示为 t ＝ 0.3s 时刻的波形图。则由图可知 ( 　　 ) A ．质点简谐运动的振幅 A ＝ 0.4m B ． t ＝ 0.2s 时，质点 P 的速度大于 Q 的速度 C ．简谐波的波速 v ＝ 20m/s D ． 0 ～ 0.3s ，质点 P 通过的路程为 0.9m E ． 0 ～ 0.3s ，波沿 x 轴的负方向传播 6m 典例 1 BCE 　 〔 类题演练 1〕 (2018 · 河南省郑州市二模 ) 从坐标原点 O 产生的简谐横波分别沿 x 轴正方向和负方向传播， t ＝ 0 时刻波的图象如图所示，此时波刚好传播到 M 点， x ＝ 1m 的质点 P 的位移为 10cm ，再经 Δ t ＝ 0.1s ，质点 P 第一次回到平衡位置。 (1) 求波源的振动周期。 (2) 从 t ＝ 0 时刻起经多长时间位于 x ＝－ 81m 处的质点 N ( 图中未画出 ) 第一次到达波峰位置？并求出在此过程中质点 P 运动的路程。 热点二　光的折射和反射 3 ． 光的折射和全反射题型的分析思路 (1) 确定要研究的光线，有时需要根据题意分析、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，具体求解 典例 2 (2) 若光屏 CD 上恰好只剩一个光斑，则说明该光束恰好发生全反射。由 sin C ＝ 1/ n 得临界角为： C ＝ 45° 即当 θ ≥ 45° 时，光屏上只剩下一个光斑。 〔 类题演练 2〕 (2018 · 高三下学期最新信息卷 ) 如图所示的装置可用来测定水的折射率。当圆柱形容器内未装水时，从 A 点沿 AB 方向能看到对边上的点 E ；当容器内装满水时，仍沿 AB 方向看去，恰好看到底面直径 CD 上的点 D 。测得容器直径 CD ＝ 12cm ，高 BC ＝ 16cm ， DE ＝ 7cm 。已知光在真空中的传播速度为 c ＝ 3.0×10 8 m/s ，求： (1) 水的折射率 n ； (2) 光在水中的传播速度 v 。 1 ．机械波和光波都能发生干涉、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。要观察到稳定的干涉现象和明显的衍射现象需要一定的条件。 2 ．机械波的干涉图样中，实线和实线的交点、虚线和虚线的交点及其连线为振动加强处；实线和虚线的交点及其连线处为振动减弱处。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。 热点三　光的波动性 ( 多选 )(2018 · 海南省高三下学期高考压轴卷 ) 下列关于光的说法中正确的是 ( 　 　 ) A ．雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中发生全反射形成的 B ．泊松亮斑的发现支持了光的波动说 C ．在双缝干涉实验中，用红光代替黄光作为入射光可减小干涉条纹的间距 D ．在潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里 E ．光从一种介质进入另一种介质发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同 典例 3 BDE 　 [ 解析 ] 　 雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中发生的折射形成的，故选项 A 错误；泊松亮斑是光照射在很小的圆形障碍物上形成的，影子的中间出现一个亮斑，是光的衍射现象，故选项 B 正确；双缝干涉实验中，用红光代替黄光后，波长变长，则导致干涉条纹的间距增大，故选项 C 错误；水面上所有景物发出的光进入水中时经过折射，最大的折射角为全反射临界角，故 D 选项正确；从一种介质进入另一种介质发生折射是因为光在不同介质的折射率不同，根据 c ＝ n v 可知，传播速度也不同，故 E 项正确；故选 BDE 。 〔 类题演练 3〕 ( 多选 )(2018 · 苏锡常镇四市高三下学期模拟 ) 关于下列四幅图的说法，正确的是 ( 　 　 ) BC 　 A ．图甲中 C 摆开始振动后， A 、 B 、 D 三个摆中 B 摆的振幅最大 B ．图乙为两列水波在水槽中产生的干涉图样，这两列水波的频率一定相同 C ．图丙是两种光现象图案，上方为光的干涉条纹、下方为光的衍射条纹 D ．图丁中飞快行驶的火车车厢中央发出一闪光，地面上的人认为光同时到达前后壁 [ 解析 ] 　 图甲中 C 摆开始振动后，因 A 摆的摆长与 C 摆的相等，发生共振，则 A 、 B 、 D 三个摆中 A 摆的振幅最大。故 A 项错误；图乙为两列水波在水槽中产生的干涉图样，这两列水波的频率一定相同，故 B 正确；图丙是两种光现象图案，上方为光的干涉条纹 ( 较多条数内，条纹等间距 ) 、下方为光的衍射条纹 ( 中央条纹最宽，越往两侧越狭窄 ) ，故 C 项正确；图丁中飞快行驶的火车车厢中央发出一闪光，地面上的人认为地面是一个惯性系，光向前向后传播的速度相等，向前传播的路程长些，到达前壁的时刻晚些，故 D 项错误。