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2019高考物理二輪復習 專題八 選考部分 1-8-17 振動和波動 光及光的本性課件.ppt

上傳人:tia****nde 文檔編號:14783322 上傳時間:2020-07-30 格式:PPT 頁數(shù):69 大小:18.92MB
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1、第17講振動和波動光及光的本性,1(2018課標)(1)(多選)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,在t0和t0.20 s時的波形分別如圖中實線和虛線所示。已知該波的周期T0.20 s。下列說法正確的是__________。,A波速為0.40 m/s B波長為0.08 m Cx0.08 m的質點在t0.70 s時位于波谷 Dx0.08 m的質點在t0.12 s時位于波谷 E若此波傳入另一介質中其波速變?yōu)?.80 m/s,則它在該介質中的波長為0.32 m,(2)如圖,某同學在一張水平放置的白紙上畫了一個小標記“”(圖中O點),,然后用橫截面為等邊三角形ABC的三棱鏡壓在這個標記上,小標記位于AC邊上

2、。D位于AB邊上,過D點做AC邊的垂線交AC于F。該同學在D點正上方向下順著直線DF的方向觀察,恰好可以看到小標記的像;過O點做AB邊的垂線交直線DF于E;DE2 cm,EF1 cm。求三棱鏡的折射率。(不考慮光線在三棱鏡中的反射),,(2)過D點作AB邊的法線NN,連接OD,則ODN為O點發(fā)出的光線在D點的入射角;設該光線在D點的折射角為,如圖所示。,根據(jù)折射定律有 n sin sin 式中n為三棱鏡的折射率。 由幾何關系可知 60 EOF30 OEF中有 EFOE sinEDF 由式和題給條件得,OE2 cm 根據(jù)題給條件可知,OED為等腰三角形,有 30 由式得 n ,2(2018課標

3、)(1)聲波在空氣中的傳播速度為340 m/s,在鋼鐵中的傳播速度為4 900 m/s。一平直橋由鋼鐵制成,某同學用錘子敲擊一下橋的一端發(fā)出聲音,分別經(jīng)空氣和橋傳到另一端的時間之差為1.00 s。橋的長度為__________m。若該聲波在空氣中的波長為,則它在鋼鐵中的波長為的__________倍。,(2)如圖,ABC是一直角三棱鏡的橫截面,A90,B60。一細光束從BC邊的D點折射后,射到AC邊的E點,發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點射出。EG垂直于AC交BC于G,D恰好是CG的中點。不計多次反射。,()求出射光相對于D點的入射光的偏角; ()為實現(xiàn)上述光路,棱鏡折射率的取值應在什么范圍?,,光

4、線在AC邊上發(fā)生全反射,由反射定律有 r2i2 式中i2和r2分別是該光線在AC邊上的入射角和反射角。 光線在AB邊上發(fā)生折射,由折射定律有 n sin i3sin r3 式中i3和r3分別是該光線在AB邊上的入射角和折射角。 由幾何關系得 i2r260,r1i330 F點的出射光相對于D點的入射光的偏角為 (r1i1)(180i2r2)(r3i3),由式得 60 ()光線在AC邊上發(fā)生全反射,光線在AB邊上不發(fā)生全反射,有 n sin i2n sin Cn sin i3 式中C是全反射臨界角,滿足 n sin C1 由式知,棱鏡的折射率n的取值范圍應為 n2,3(2018課標)(1)如圖,

5、ABC為一玻璃三棱鏡的橫截面,A30。一束紅光垂直AB邊射入,從AC邊上的D點射出,其折射角為60,則玻璃對紅光的折射率為__________。若改用藍光沿同一路徑入射,則光線在D點射出時的折射角____________(填“小于”“等于”或“大于”)60。,(2)一列簡諧橫波在t s時的波形圖如圖(a)所示,P、Q是介質中的兩個質點。圖(b)是質點Q的振動圖像。求 ()波速及波的傳播方向; ()質點Q的平衡位置的x坐標。,解析 (1)由題意知,160,由幾何關系知230,由n ,得n 。由f藍f紅得n藍n紅,又因 n ,2相同,故1藍1紅,藍光在D點射出時的折射角大于60,(2)

6、()由圖(a)可以看出,該波的波長為 36 cm 由圖(b)可以看出,周期為 T2 s 波速為 v 18 cm/s 由圖(b)知,當t s時,質點Q向上運動,結合圖(a)可得,波沿x軸負方向傳播。,,4(2017課標)(1)在雙縫干涉實驗中,用綠色激光照射在雙縫上,在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距,可選用的方法是________。 A改用紅色激光 B改用藍色激光 C減小雙縫間距 D將屏幕向遠離雙縫的位置移動 E將光源向遠離雙縫的位置移動,(2)一直桶狀容器的高為2l,底面是邊長為l的正方形;,容器內(nèi)裝滿某種透明液體,過容器中心軸DD、垂直于左右兩側面的剖

7、面圖如圖所示。容器右側內(nèi)壁涂有反光材料,其他內(nèi)壁涂有吸光材料。在剖面的左下角處有一點光源,已知由液體上表面的D點射出的兩束光線相互垂直,求該液體的折射率。,解析 (1)本題考查雙縫干涉。由相鄰兩亮條紋間距x 可知,若要增大兩相鄰亮條紋的間距,應增大雙縫與光屏間距離L、減小雙縫間距d或增大照射光波長,而紅綠藍,故選項A、C、D正確。 (2)設從光源發(fā)出直接射到D點的光線的入射角為i1,折射角為r1。在剖面內(nèi)作光源相對于反光壁的鏡像對稱點C,連接C、D,交反光壁于E點,由光源射向E點的光線,反射后沿ED射向D點。光線在D點的入射角為i2,折射角為r2,如圖所示。設液體的折射率為n,由折射定律有,

8、nsin i1sin r1 nsin i2sin r2 由題意知r1r290 聯(lián)立式得n2 ,由幾何關系可知sin i1 sin i2 聯(lián)立式得n1.55 答案 (1)ACD(2)1.55,1理清知識體系,2波的傳播方向與質點振動方向的互判方法 (1)“上下坡”法:沿波的傳播速度的正方向看,“上坡”的點向下振動,“下坡”的點向上振動,簡稱“上坡下,下坡上”。 (2)同側法:在波的圖像上的某一點,沿縱軸方向畫出一個箭頭表示質點振動方向,并設想在同一點沿x軸方向畫個箭頭表示波的傳播方向,那么這兩個箭頭總是在曲線的同側。,3波動問題出現(xiàn)多解的主要原因

9、(1)波傳播的周期性:在波的傳播方向上相距波長整數(shù)倍的質點振動情況相同,因此質點的位移、加速度、振動方向和波的形狀出現(xiàn)了周期性的變化。 (2)波傳播具有雙向性:當波沿x軸方向傳播時,波既可以沿x軸正方向傳播,也可以沿x軸負方向傳播,導致多解。,例1如圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖,圖乙為質點P以此時刻為計時起點的振動圖像,則由圖可知__________。,A質點振動的周期T0.2 s B波速v20 m/s C因一個周期質點運動0.8 m,所以波長0.8 m D從該時刻起經(jīng)過0.15 s,波沿x軸的正方向傳播了3 m E從該時刻起經(jīng)過0.25 s時,質點Q的加速度大于質點P的加速度,解析

10、由乙圖知質點振動周期T0.2 s,由圖甲知波長4 m,則v 20 m/s。 由xvt,經(jīng)0.15 s波沿x軸正方向傳播了3 m,t0.25 s1 T,質點P恰位于負的最大位移處,加速度最大。 答案 ABD,解析 由乙圖知質點振動周期T0.2 s,由圖甲知波長4 m,則v 20 m/s。 由xvt,經(jīng)0.15 s波沿x軸正方向傳播了3 m,t0.25 s1 T,質點P恰位于負的最大位移處,加速度最大。 答案 ABD,創(chuàng)新預測 1一列簡諧橫波在彈性介質中沿x軸正方向傳播,波源位于坐標原點O,t0時開始振動,3 s時停止振動,3.5 s時的波形如圖所示,其中質點a的平衡位置與O的距離為5.0

11、 m。以下說法正確的是(),A波速為4 m/s B波長為6 m C波源起振方向沿y軸正方向 D2.03.0 s內(nèi)質點a沿y軸負方向運動 E03.0 s內(nèi)質點a通過的總路程為1.4 m 解析 波速v 4 m/s,選項A正確;由圖知,波長為4 m,選項B錯誤;介質中各質點的起振方向都與波源的起振方向相同,故波源起振方向與波的左端質點的振動方向相同,,由同側法知,波源起振方向沿y軸正方向,選項C正確;波的周期T 1 s,故2.03.0 s內(nèi)質點a振動了一個周期,其振動方向不只沿y軸負方向運動,選項D錯誤;波傳播到a點所用的時間t1 1.25 s,03.0 s內(nèi)質點a振動

12、的時間t23.0 s1.25 s1.75 s,質點a通過的總路程s 4A 40.2 m1.4 m,選項E正確。 答案 ACE,2由波源S形成的簡諧橫波在均勻介質中向左、右傳播。波源振動的頻率為20 Hz,波速為16 m/s。已知介質中P、Q兩質點位于波源S的兩側,且P、Q和S的平衡位置在一條直線上,P、Q的平衡位置到S的平衡位置之間的距離分別為15.8 m、14.6 m。P、Q開始振動后,下列判斷正確的是(),AP、Q兩質點運動的方向始終相同 BP、Q兩質點運動的方向始終相反 C當S恰好通過平衡位置時,P、Q兩點也正好通過平衡位置 D當S恰好通過平衡位置向上運動時,P在波峰 E當S恰好

13、通過平衡位置向下運動時,Q在波峰,解析 簡諧橫波的波長 m0.8 m。 P、Q兩質點距離波源S的距離PS15.8 m19 ,SQ14.6 m18 。因此P、Q兩質點運動的方向始終相反,說法A錯誤,說法B正確。當S恰好通過平衡位置向上運動時,P在波峰的位置,Q在波谷的位置;當S恰好通過平衡位置向下運動時,P在波谷的位置,Q在波峰的位置,說法C錯誤,說法D、E正確。 答案 BDE,3一個振動圖像如圖、位于x0處的波源,從平衡位置開始沿y軸正方向做簡諧運動。該波源產(chǎn)生的簡諧橫波沿x軸正方向傳播,波速為10 m/s,關于在x18 m處的質點P,下列說法正確的是(),A質點P的振動周期為1.2

14、s,振動速度的最大值為10 m/s B若某時刻質點P振動的速度方向沿y軸負方向,則該時刻波源處質點振動的速度方向沿y軸正方向 C質點P開始振動的方向沿y軸正方向 D當質點P已經(jīng)開始振動后,若某時刻波源在波峰,則質點P一定在波谷 E當質點P已經(jīng)開始振動后,若某時刻波源在波谷,則質點P也一定在波谷,解析 由波源振動圖像可知,該波周期為1.2 s,波動中各個質點的振動周期均為1.2 s,各個質點均沿平衡位置做簡諧運動,不能得出振動速度的最大值,選項A錯誤;質點P開始振動的方向與波源開始振動的方向相同,均沿y軸正方向,選項C正確;該波的波長為vT101.2 m12 m,在x18 m處的質點P距離波源剛

15、好1.5個波長,質點P與波源為反相點,若某時刻質點P振動的速度方向沿y軸負方向,則該時刻波源處質點振動的速度方向沿y軸正方向,選項B正確;當質點P已經(jīng)開始振動后,若某時刻波源在波峰,則質點P一定在波谷,選項D正確,E錯誤。 答案 BCD,1掌握三個公式 (1)n (1、2分別為入射角和折射角)。 (2)n (c為光速,v為光在介質中的速度)。 (3)臨界角公式:sin C 。,2求解光的折射和全反射的思路,例2如圖所示,用折射率n 的玻璃做成一個外徑為R的半球形空心球殼。一束與OO平行的平行光,射向此半球的外表面。若讓一個半徑為 R的圓形遮光板的圓心過OO軸,并且垂直該軸放置

16、,則球殼內(nèi)部恰好沒有光線射入。問:,(1)臨界光線射入球殼時的折射角r為多大? (2)球殼的內(nèi)徑R為多少? 解析 (1)設入射角為i,由題圖和幾何知識得 sin i 設折射角為r,由折射率的定義得:n,解得r30 (2)設臨界角為C,對臨界光線,有:,sin C 解得C45 在如圖Oab中,由正弦定理得: 解得R R。,創(chuàng)新預測 4人的眼球可簡化為如圖所示的模型。折射率相同、半徑不同的兩個球體共軸。平行光束寬度為D,對稱地沿軸線方向射入半徑為R的小球,會聚在軸線上的P點。取球體的折射率為 ,且D R。求光線的會聚角。(示意圖未按比例畫出),解析 由幾何關系sin i ,解得i45,

17、則由折射定律 n,解得30 且i ,解得30 答案 30,5一般常見材料的折射率都為正值(n0),現(xiàn)針對某些電磁波設計的人工材料,其折射率可為負值(n<0),稱為負折射率材料,電磁波通過空氣與這種材料的界面時,傳播規(guī)律仍然不變,入射角和折射角的大小關系仍遵從折射定律(此時折射角取負值),但折射波線與入射波線位于法線的同一側?,F(xiàn)有一束電磁波從空氣中以i60的角度射入由負折射率材料制成、厚度d10 cm的長方體并從下表面射出,已知該材料對電磁波的折射率n ,電磁波在真空中的速度c3108 m/s。,(1)在圖中大致畫出電磁波穿過該材料的示意圖; (2)求電磁波穿過該材料時的傳播時間和在

18、傳播方向的側移量。,解析 (1)光路圖如圖所示。 (2)根據(jù)折射定律n 可知,sin r ,r30 故該電磁波在介質中傳播方向剛好與入射方向垂直。 折射光線在介質中傳播的距離x cm,在介質中傳播的速度v 1.73108 m/s 折射光線在介質中傳播的時間t 6.671010 s。,6如圖,一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體,O點為球心;下半部是半徑為R、高為2R的圓柱體,圓柱體底面鍍有反射膜。有一平行于中心軸OC的光線從半球面射入,該光線與OC之間的距離為0.6R。已知最后從半球面射出的光線恰好與入射光線平行(不考慮多次反射)。求該玻璃的折射率。,

19、解析 如圖,根據(jù)光路的對稱性和可逆性,與入射光線相對于OC軸對稱的出射光線一定與入射光線平行。這樣,從半球面射入的折射光線,將從圓柱體底面中心C點反射。,設光線在半球面的入射角為i,折射角為r。由折射定律有 sin insin r 由正弦定理有 由幾何關系,入射點的法線與OC的夾角為i,由題設條件和幾何關系有 sin i 式中L是入射光線與OC的距離,L0.6R。由式和題給數(shù)據(jù)得sin r ,由式和題給數(shù)據(jù)得 n 1.43,1理清知識體系,2對光的雙縫干涉條紋間距公式x 的理解 (1)l、d相同時,x,可見光中的紅光條紋間距最大,紫光最?。?(2)間隔

20、均勻,亮度均勻,中央為亮條紋; (3)如用白光做實驗,中間亮條紋為白色,亮條紋兩邊為由紫到紅的彩色。,創(chuàng)新預測 7以下說法正確的是(),A圖甲是一束復色光進入水珠后傳播的示意圖,其中a束光在水珠中傳播的速度一定大于b束光在水珠中傳播的速度 B圖乙是一束單色光進入平行玻璃磚后傳播的示意圖,當入射角i逐漸增大到某一值后不再會有光線從bb面射出 C圖丙是雙縫干涉示意圖,若只減小屏到擋板間的距離l,兩相鄰亮條紋間距離x將減小 D圖丁是用干涉法檢測工件表面平整程度時得到的干涉圖樣,彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是凸起的,E圖戊中的M、N是偏振片,P是光屏,當M固定不動、緩慢轉動N時,光屏P上的光亮

21、度將一明一暗交替變化,此現(xiàn)象表明光波是橫波 解析 根據(jù)折射率和光的傳播速度之間的關系n 可知,折射率越大,傳播速度越小,從圖中可以看出,b光線在水中偏折得厲害,即b的折射率大于a的折射率,則a在水中的傳播速度大于b的傳播速度,故A正確;當入射角i逐漸增大時,折射角逐漸增大,由于折射角始終小于入射角,不論入射角如何增大,玻璃磚中的光線不會消失,故肯定有光線從bb面射出,故B錯誤;根據(jù)雙縫干涉相鄰兩亮條紋的間距,d及光的波長的關系式x 可知, 只減小屏到擋板間距離l,兩相鄰亮條紋間距離x將減小,故C正確;由于不知道被測工件表面的放置方式,故不能判斷此處是凸起的,故D錯誤;只有橫波才能產(chǎn)生偏振現(xiàn)

22、象,所以光的偏振現(xiàn)象表明光是一種橫波,故E正確。 答案 ACE,8關于電磁波,下列說法正確的是() A電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關 B周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā),形成電磁波 C電磁波在真空中自由傳播時,其傳播方向與電場強度、磁感應強度均垂直 D利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信,但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸 E電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生,若波源的電磁振蕩停止,空間的電磁波隨即消失,解析 電磁波在真空中的傳播速度等于光速,與電磁波的頻率無關,選項A正確;周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā),形成電磁波,選項B正確;電磁波傳播方向與電場強度、磁感應強度均垂直,選項C正確;電磁波

23、可以通過光纜傳輸,選項D錯誤;電磁波波源的電磁振蕩停止,波源不再產(chǎn)生新的電磁波,但空間中已產(chǎn)生的電磁波仍可繼續(xù)傳播,選項E錯誤。 答案 ABC,9關于波的現(xiàn)象,下列說法正確的有() A當波從一種介質進入另一種介質時,頻率不會發(fā)生變化 B光波從空氣進入水中后,更容易發(fā)生衍射 C波源沿直線勻速靠近一靜止接收者,則接收者接收到波信號的頻率會比波源頻率低 D不論機械波、電磁波,都滿足vf,式中三參量依次為波速、波長、頻率 E電磁波具有偏振現(xiàn)象,解析 由波的性質可知,A項正確;光波從空氣進入水中,波速變小,波長變短,故不容易發(fā)生衍射,B項錯誤;由多普勒效應可判斷,波源靠近接收者的過程中,接收者接收到波信號的頻率會比波源頻率高,C項錯誤;波速的計算公式vf(v是波速,是波長,f是頻率)對機械波和電磁波通用,D項正確;光波具有偏振現(xiàn)象,光波是電磁波,E項正確。 答案 ADE,

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