2018届二轮复习振动和波　光学课件（40张）（全国通用） 40页

第 2 讲　振动和波　光学 - 2 - 网络构建 要点必备 - 3 - 网络构建 要点必备 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= 　　　　 。   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 : 　　　　 。   (2) 明条纹 ( 振动加强区 ):Δ r= 　　　　 ;   暗条纹 ( 振动减弱区 ):Δ r= 　　　　　　　 。 ( k= 0,1,2,3,…)   (3) 光的干涉条纹特点 : 明暗相间 , 条纹间距 Δ x= 　　　　　　　　 。 A sin ω t d ≤ λ k λ - 4 - 1 2 1 . (2017 全国 Ⅰ 卷 )(1) 如图甲 , 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乙和图丙所示。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 　　　　　 ( 选填 “ 加强 ” 或 “ 减弱 ”), 点 C(0,0 . 5) 处质点的振动相互 　　　　　　 ( 选填 “ 加强 ” 或 “ 减弱 ”) 。   - 5 - 1 2 (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 2 R 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 . 6 R 。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 (1)2 　 减弱 　 加强 　 (2)1 . 43 - 6 - 1 2 - 7 - 1 2 (2) 如图 , 根据光路的对称性和光路可逆性 , 与入射光线相对于 OC 轴对称的出射光线一定与入射光线平行。这样 , 从半球面射入的折射光线 , 将从圆柱体底面中心 C 点反射。 - 8 - 1 2 - 9 - 1 2 考点定位 : 机械振动 　 机械波 　 折射率 命题能力点 : 侧重考查理解能力 + 分析综合能力 解题思路与方法 :(2) 画出光路图 , 根据题目条件 “ 最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行 ” 找几何关系。 - 10 - 1 2 2 . (2016· 全国 Ⅱ 卷 )(1)( 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 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 - 11 - 1 2 (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 : ( ⅰ ) 简谐波的周期、波速和波长 ; ( ⅱ ) 质点 O 的位移随时间变化的关系式。 答案 (1)ABC (2)( ⅰ )4 s 　 7 . 5 cm/s 　 30 cm - 12 - 1 2 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。 - 13 - 1 2 - 14 - 1 2 考点定位 : 电磁波 　 机械振动 　 机械波 命题能力点 : 侧重考查理解能力 + 分析综合能力 解题思路与方法 : 机械波传播的是振动形式 , 可以由 求得波的波速 ; 质点 O 的位移随时间变化的关系式 y=A cos( ω t+ φ ), 把时间和位移代入即可求得。 - 15 - 1 2 命题规律研究及预测 近年的高考试题可以看出 , 光的折射、全反射的计算 , 机械波的波长、波速和频率 ( 周期 ) 的关系是近年来的高考热点 , 题型为一个多项选择题 ( 或填空题 ) 和一个计算题。 在 2018 年的备考过程中重视对光的折射定律、波速和频率 ( 周期 ) 的关系的复习 , 除此之外 , 多普勒效应、电磁波谱、电磁波等知识点也不能忽视。 - 16 - 考点一 考点二 考点三 机械振动与波 (H) 典题 1 ( 多选 )(2017 全国 Ⅲ 卷 ) 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。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 - 17 - 考点一 考点二 考点三 - 18 - 考点一 考点二 考点三 典题 2 ( 多选 ) 下图为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象 , 下列说法正确的是 ( 　　 )   A. 甲、乙两单摆的摆长相等 B. 甲摆的振幅比乙摆大 C. 甲摆的机械能比乙摆大 D. 在 t= 0 . 5 s 时有正向最大加速度的是乙摆 E. 由图象可以求出当地的重力加速度 ABD - 19 - 考点一 考点二 考点三 - 20 - 考点一 考点二 考点三 典题 3 ( 多选 ) 图甲为一列简谐横波在 t= 2 s 时的波形 , 图乙为媒质中平衡位置在 x= 1 . 5 m 处的质点的振动图象 , P 是平衡位置为 x= 2 m 的质点。下列说法正确的是 ( 　　 )   A. 波速为 0 . 5 m/s B. 波的传播方向向右 C.0 ~ 2 s 时间内 , P 运动的路程为 8 cm D.0 ~ 2 s 时间内 , P 向 y 轴正方向运动 E. t= 7 s 时 , P 恰好回到平衡位置 ACE - 21 - 考点一 考点二 考点三 - 22 - 考点一 考点二 考点三 规律 方法 - 23 - 考点一 考点二 考点三 光的折射和全反射 (H ) - 24 - 考点一 考点二 考点三 策略 3 : 全反射的条件 (1) 光从光密介质射向光疏介质。 (2) 入射角大于或等于临界角。 策略 4 : 光的几何计算题往往是光路现象与光的反射、折射、全反射 ( 临界点 ) 及几何图形关系的综合问题。 解决此类问题应注意以下四个方面 : (1) 依据题目条件 , 正确分析可能的全反射及临界角。 (2) 通过分析、计算确定光传播过程中可能的折射、反射 , 把握光的 “ 多过程 ” 现象。 (3) 准确作出光路图。 (4) 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。 - 25 - 考点一 考点二 考点三 典题 4 (2017 全国 Ⅲ 卷 ) 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。 - 26 - 考点一 考点二 考点三 解析 (1) 如图 , 从底面上 A 处射入的光线 , 在球面上发生折射时的入射角为 i , 当 i 等于全反射临界角 i c 时 , 对应入射光线到光轴的距离最大 , 设最大距离为 l 。 i=i c ① 设 n 是玻璃的折射率 , 由全反射临界角的定义有 - 27 - 考点一 考点二 考点三 - 28 - 考点一 考点二 考点三 答案 (1)1 . 73 × 10 8 m/s 　 (2)2 × 10 - 9 s - 29 - 考点一 考点二 考点三 - 30 - 考点一 考点二 考点三 规律方法求解光的折射和全反射的 思路 - 31 - 考点一 考点二 考点三 电磁波和光的几种特有现象 (L) 典题 6 ( 多选 ) 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 光的偏振现象说明光是一种横波 , 但并非所有的波都能发生偏振现象 B. 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 C. 在光的双缝干涉实验中 , 若仅将入射光由红光改为绿光 , 则干涉条纹间距变窄 D. 一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹 , 是因为玻璃三棱镜吸收了白光中的一些色光 E. 火车过桥要慢行 , 目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率 , 以免发生共振损坏桥梁 ACE - 32 - 考点一 考点二 考点三 解析 只有横波才能发生偏振现象 ,A 正确 ; 当发射电路的电磁振荡停止了 , 只是不能产生新的电磁波 , 但已发出的电磁波不会立即消失 , 还要继续传播一段时间 ,B 错误 ; 若由红光改为绿光 , 波长变短了 , 根据公式 可知干涉条纹间距变窄 ,C 正确 ; 一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹是因为光的折射 , 不是因为三棱镜吸收了光 ,D 错误 ; 火车过桥要慢行 , 目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率 , 以免发生共振损坏桥 , 故 E 正确。 - 33 - 考点一 考点二 考点三 规律方法 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。 3 . 对光的双缝干涉条纹间距 分析 (1) l 、 d 相同时 ,Δ x ∝ λ , 可见光中的红光条纹间距最大 , 紫光最小 ; (2) 间隔均匀 , 亮度均匀 , 中央为亮条纹 ; (3) 如用白光做实验 , 中间为白色 , 两边为由紫到红的彩色。 4 . 光的干涉现象 : 薄膜干涉 ( 油膜、空气膜、增透膜、牛顿环 ) 。 5 . 光的衍射现象 : 圆孔衍射、泊松亮斑。 - 34 - 1 . (2017 全国 Ⅱ 卷 )(1)( 多选 ) 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 ( 　　 ) 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 (2) 一直桶状容器的高为 2 l , 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 (1)ACD 　 ( 2)1 . 55 - 35 - 解析 (1) 设双缝间的距离为 d , 屏幕离双缝间的距离为 L , 两相邻亮条纹的间距为 Δ x , 照射光的波长为 λ , 由 可知 , 要增大两相邻条纹的间距 , 可以改用红光或减小双缝间距或将屏幕向远离双缝的位置移动 , 故选项 A 、 C 、 D 正确 , 选项 B 错误 ; 将光源向远离双缝的位置移动 , 屏幕和双缝间的距离保持不变 , 所以两相邻亮条纹的间距不变 , 故选项 E 错误。 (2) 设从光源发出直接射到 D 点的光线的入射角为 i 1 , 折射角为 r 1 , 在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点 C, 连接 C 、 D, 交反光壁于 E 点 , 由光源射向 E 点的光线 , 反射后沿 ED 射向 D 点。光线在 D 点的入射角为 i 2 , 折射角为 r 2 , 如图所示。 - 36 - - 37 - 2 . (2017 辽宁本溪模拟 )(1)( 多选 ) 如图所示 , O 1 O 2 是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线 , A 、 B 是关于 O 1 O 2 轴等距且平行的两束不同单色细光束 , 从玻璃体右方射出后的光路如图所示 , MN 是垂直于 O 1 O 2 放置的光屏 , 沿 O 1 O 2 方向不断左右移动光屏 , 可在屏上得到一个光斑 P , 根据该光路图 , 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 该玻璃体对 A 光的折射率比对 B 光的折射率小 B. A 光的频率比 B 光的频率高 C. 在该玻璃体中 , A 光比 B 光的波长长 D. 在真空中 , A 光的波长比 B 光的波长长 E. A 光从空气进入该玻璃体后 , 其频率变高 - 38 - (2) 一列简谐横波沿 x 轴正方向传播 , 某时刻的波形如图所示 , 从该时刻开始计时。 ( ⅰ ) 若质点 P ( 坐标为 x= 3 . 2 m) 经 0 . 4 s 第一次回到初始位置 , 求该机械波的波速和周期 ; ( ⅱ ) 若质点 Q ( 坐标为 x= 5 m) 在 0 . 5 s 内通过的路程 为 cm , 求该机械波的波速和周期。 答案 (1)ACD 　 (2)( ⅰ )8 m/s 　 1 s ( ⅱ )12 m/s 　 - 39 - - 40 -