《2020版高考物理大二轮专题突破通用版课件：专题七 第二讲 振动和波 光学 .pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高考物理大二轮专题突破通用版课件：专题七 第二讲 振动和波 光学 .pptx（44页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第二讲 振动和波 光学,-2-,考情分析备考定向纵览考题,洞悉命题规律,-3-,-4-,网络构建,-5-,策略指导 从近年的高考试题可以看出,光的折射、全反射的计算,机械波的波速、波长和频率(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2020年的备考过程中,要重视对光的折射定律以及波速、波长和频率(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。,-6-,高考真题 1.(2019全国卷)(1)(多选)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(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
2、图象。下列说法正确的是( ),A.质点Q的振动图象与图(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象如图(b)所示 E.在t=0时刻,质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大,-7-,(2)如图,一艘帆船静止在湖面上,帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m。距水面4 m的湖底P点发出的激光束,从水面出射后恰好照射到桅杆顶端,该出射光束与竖直方向的夹角为53(取sin 53=0.8)。已知水的折射率为 。 求桅杆到P点的水平距离; 船向左行驶一段距离后停止,调整由P点发出的激光束方向,当其与竖直方向夹角为4
3、5时,从水面射出后仍照射在桅杆顶端,求船行驶的距离。,-8-,考点定位:机械振动、机械波、折射定律 解题思路与方法:(2)画出完整的光路图,找到几何关系,利用折射定律分析。,(1)答案: CDE,-9-,答案: 7 m 5.5 m,解析: 设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1,到P点的水平距离为x2;桅杆高度为h1,P点处水深为h2;激光束在水中与竖直方向的夹角为。由几何关系有,联立式并代入题给数据得 x=7 m,-10-,设激光束在水中与竖直方向的夹角为45时,从水面出射的方向与竖直方向夹角为i,由折射定律有 sin i=nsin 45 设船向左行驶的距离为x,此时光束从水面射出的点到
4、桅杆的水平距离为x1,到P点的水平距离为x2,则,-11-,2.(2018全国卷)(1)(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播,在t=0和t=0.20 s时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期T0.20 s。下列说法正确的是( ),A.波速为0.40 m/s B.波长为0.08 m C.x=0.08 m的质点在t=0.70 s时位于波谷 D.x=0.08 m的质点在t=0.12 s时位于波谷 E.若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s,则它在该介质中的波长为0.32 m,-12-,(2)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A
5、BC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=2 cm,EF=1 cm。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射),考点定位:机械波、折射定律 解题思路与方法:(2)画出光路图,根据题目条件“恰好可以看到小标记的像”找几何关系。,-13-,-14-,(2)过D点作AB边的法线NN,连接OD,则ODN=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,如图所示。根据折射定律有,-15-,3.(2017全国卷)(1)如图甲,
6、在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S2(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”)。,-16-,(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
7、射)。求该玻璃的折射率。,-17-,考点定位:机械振动、机械波、折射率 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。,答案: (1)2 减弱 加强 (2)1.43,-18-,(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。 设光线在半球面的入射角为i,折射角为r。由折射定律有,由正弦定理有,由几何关系,入射点的法线与OC的夹角为i。 由题设条件和几何关系有,sin i=nsin r,-19-,考点一,考点二,考点三,机械振动与波(
8、H),归纳总结,-20-,考点一,考点二,考点三,【典例1】(2018全国卷)一列简谐横波在t= s时的波形图如图(a)所示,P、Q是介质中的两个质点。图(b)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。,思维点拨由图(a)读出波长,由图(b)读出周期和在t= s时的振动方向。,答案,解析,-21-,考点一,考点二,考点三,1.(多选)(2019浙江选考)如图所示,两种不同材料的弹性细绳在O处连接,M、O和N是该绳上的三个点,OM间距离为7.0 m,ON间距离为5.0 m。O点上下振动,则形成以O点为波源向左和向右传播的简谐横波和,其中波的波速为1.0
9、m/s。t=0时刻O点处在波谷位置,观察发现5 s后此波谷传到M点,此时O点正通过平衡位置向上运动,OM间还有一个波谷。则( ),A.波的波长为4 m B.N点的振动周期为4 s C.t=3 s时,N点恰好处于波谷 D.当M点处于波峰时,N点也一定处于波峰,答案,解析,-22-,考点一,考点二,考点三,2.(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。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
10、s时,x=2 m处的质点经过平衡位置,答案,解析,-23-,考点一,考点二,考点三,3.(多选)(2019河北唐山模拟)在某均匀介质中,甲、乙两波源分别位于O点和Q点,分别产生向右和向左传播的同性质简谐横波,某时刻两波波形如图中实线和虚线所示,此时,甲波传播到x=24 m处,乙波传播到x=12 m处,已知甲波波源的振动周期为0.4 s,下列说法正确的是 ( ),A.甲波波源的起振方向沿y轴正方向 B.甲波的波速大小为20 m/s C.乙波的周期为0.6 s D.甲波波源比乙波波源早振动0.3 s E.从图示时刻开始再经0.6 s,x=12 m处的质点再次到达平衡位置,答案,解析,-24-,考点
11、一,考点二,考点三,光的折射和全反射(H),归纳总结 求解光的折射和全反射的思路,-25-,考点一,考点二,考点三,【典例2】(2018全国卷)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。 (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?,-26-,考点一,考点二,考点三,方法技巧本题考查了几何光学,处理此类题的方法一般是正确画光路图利用几何关系求偏角,还要知道全反射的条件是什么。,思维点拨(1)根据
12、题意画出光路图,根据几何关系找到出射光线与入射光线之间的夹角;(2)要保证在E点发生全反射,则在E点的入射角要大于等于临界角C。,-27-,考点一,考点二,考点三,解析: (1) 光线在BC面上折射,由折射定律有 sin i1=nsin r1,式中,n为棱镜的折射率,i1和r1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,式中,n为棱镜的折射率,i1和r1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 i2=r2 式中i2和r2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 nsin i3=sin
13、 r3,-28-,考点一,考点二,考点三,式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角。 由几何关系得i2=r2=60,r1=i3=30 F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为 =(r1-i1)+(180-i2-r2)+(r3-i3) 由式得=60 (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nsin i2nsin Cnsin i3 式中C是全反射临界角,满足nsin C=1 由式知,棱镜的折射率n的取值范围应为,-29-,考点一,考点二,考点三,4.(2019全国卷)如图,直角三角形ABC为一棱镜的横截面,A=90,B=30。一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入
14、棱镜,然后垂直于AC边射出。,(1)求棱镜的折射率; (2)保持AB边上的入射点不变,逐渐减小入射角,直到BC边上恰好有光线射出。求此时AB边上入射角的正弦。,-30-,考点一,考点二,考点三,解析: (1)光路图及相关量如图所示。 光束在AB边上折射,由折射定律得,式中n是棱镜的折射率。由几何关系可知,-31-,考点一,考点二,考点三,-32-,考点一,考点二,考点三,5.(2017全国卷)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
15、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。,-33-,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ic时,对应入射光线到光轴的距离最大,设最大距离为l。,i=ic 设n是玻璃的折射率, 由全反射临界角的定义有 nsin ic=1,-34-,考点一,考点二,考点三,-35-,考点一,考点二,考点三,6.(2017全国卷)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
16、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。,-36-,考点一,考点二,考点三,答案: 1.55,解析: 设从光源发出直接射到D点的光线的入射角为i1,折射角为r1,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i2,折射角为r2,如图所示。 设液体的折射率为n,由折射定律有,nsin i1=sin r1 nsin i2=sin r2 由题意知r1+r2=90 联立式得,-37-,考点一,考点
17、二,考点三,-38-,考点一,考点二,考点三,电磁波和光的几种特有现象(L),归纳总结 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,(1)l、d相同时,x,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
18、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。,-39-,考点一,考点二,考点三,【典例3】(2019全国卷)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光;调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题:,(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可 ; A.将单缝向双缝靠近 B.将屏向靠近双缝的方向移动 C.将屏向远离双缝的方向移动 D.使用间距更小的双缝,-40-,考点一,考点二,考点三,(2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为l,测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为x
19、,则单色光的波长= ; (3)某次测量时,选用的双缝的间距为0.300 mm,测得屏与双缝间的距离为1.20 m,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为 nm(结果保留3位有效数字)。,-41-,考点一,考点二,考点三,-42-,考点一,考点二,考点三,7.(多选)(2018江苏卷)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3108 m/s,答案,解析,-43-,考点一,考点二,考点三,8.(2019北京卷)利用图1所示的装置(示意图),观察光的干涉、衍射现象,在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是( ),A.甲对应单缝,乙对应双缝 B.甲对应双缝,乙对应单缝 C.都是单缝,甲对应的缝宽较大 D.都是双缝,甲对应的双缝间距较大,答案,解析,-44-,考点一,考点二,考点三,9.(2019江苏卷)将两支铅笔并排放在一起,中间留一条狭缝,通过这条狭缝去看与其平行的日光灯,能观察到彩色条纹,这是由于光的 (选填“折射”“干涉”或“衍射”)。当缝的宽度 (选填“远大于”或“接近”)光波的波长时,这种现象十分明显。,答案,解析,