《物理備課資料 十 機械振動與機械波 光學 選修3-4》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《物理備課資料 十 機械振動與機械波 光學 選修3-4（39頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、專題十機械振動與機械波光學專題十機械振動與機械波光學( (選修選修3 34 4模塊模塊) )定位定位 五年考情分析五年考情分析2017年年2016年年2015年年2014年年2013年年卷卷T34(1)T34(1)振動圖像振動圖像, ,波的干涉波的干涉機械波的機械波的傳播傳播雙縫干涉雙縫干涉振動圖振動圖像與波像與波動圖像動圖像機械波的機械波的傳播傳播T34(2)T34(2)光的折射光的折射光的折射光的折射與全反射與全反射機械波的傳機械波的傳播與疊加播與疊加光的折光的折射與全射與全反射反射光的全反光的全反射射, ,光導光導纖維纖維卷卷T34(1)T34(1)雙縫干涉雙縫干涉電磁波電磁波光的折射、

2、光的折射、色散、干涉色散、干涉振動圖振動圖像與波像與波動圖像動圖像簡諧運動簡諧運動T34(2)T34(2)光的折射光的折射機械波的機械波的傳播傳播機械波的機械波的傳播傳播光的折光的折射與全射與全反射反射光的折射光的折射與全反射與全反射卷卷T34(1)T34(1)機械波的傳機械波的傳播與圖像播與圖像機械波的機械波的傳播傳播T34(2)T34(2)光的折射與光的折射與全反射全反射光的折射光的折射專題專題定位定位本專題解決兩大類問題本專題解決兩大類問題: :一是機械振動和機械波一是機械振動和機械波; ;二是光和電磁波二是光和電磁波. .作為選考模塊之一作為選考模塊之一, ,高考試題中獨立于其他模塊而

3、單獨命題高考試題中獨立于其他模塊而單獨命題. .命題方命題方式是由兩個小題組合而成式是由兩個小題組合而成. .?？贾R點有常考知識點有: :波動圖像波動圖像; ;波長、波波長、波速和頻率及其相互關系速和頻率及其相互關系; ;光的折射、全反射及相應的幾何關系光的折射、全反射及相應的幾何關系; ;光的干涉、衍射及雙縫干涉實驗光的干涉、衍射及雙縫干涉實驗; ;簡諧運動的規(guī)律及振動圖像簡諧運動的規(guī)律及振動圖像; ;電磁波的有關性質電磁波的有關性質. .應考應考建議建議加強對基本概念和規(guī)律的理解加強對基本概念和規(guī)律的理解, ,抓住波的傳播和圖像、光的折射定抓住波的傳播和圖像、光的折射定律這兩條主線律這兩

4、條主線, ,強化訓練強化訓練, ,提高對典型問題的分析能力提高對典型問題的分析能力整整 合合突突 破破實實 戰(zhàn)戰(zhàn)整合整合 網絡要點重溫網絡要點重溫【網絡構建網絡構建】 【要點重溫要點重溫】 1.1.振動和波振動和波(1)(1)振動的周期性、對稱性振動的周期性、對稱性:x=:x= . .(2)(2)波的產生和傳播波的產生和傳播:v=:v= .2.2.光的折射和全反射光的折射和全反射(1)(1)折射定律折射定律: :光從真空進入介質時光從真空進入介質時: =n.: =n.(2)(2)全反射條件全反射條件: :光從光密介質射入光疏介質光從光密介質射入光疏介質; ;入射角等于或大于臨界角入射角等于或大

5、于臨界角C,sinC,sin C=C= . .Asin tAsin tsinsinirfT1n【要點重溫要點重溫】 3.3.波的干涉、衍射等現象波的干涉、衍射等現象(1)(1)干涉、衍射是波特有的現象干涉、衍射是波特有的現象. .干涉條件干涉條件: :頻率相同、相位差恒定頻率相同、相位差恒定, ,振動方向振動方向相同相同; ;明顯衍射條件明顯衍射條件: : . . . .縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多, ,或或者比波長更小者比波長更小(3)(3)光的干涉條紋特點光的干涉條紋特點: :明暗相間明暗相間, ,條紋間距條紋間距x=x= . .ld熱點

6、考向一振動和波動的綜合應用熱點考向一振動和波動的綜合應用【核心提煉核心提煉】 1.1.簡諧運動具有對稱性和周期性簡諧運動具有對稱性和周期性位移位移x x、回復力、回復力F F、加速度、加速度a a、速度、速度v v都隨時間按都隨時間按“正弦正弦”或或“余弦余弦”規(guī)律變化規(guī)律變化, ,它它們的周期均相同們的周期均相同; ;振動質點來回通過相同的兩點間所用時間相等振動質點來回通過相同的兩點間所用時間相等; ;振動質點關振動質點關于平衡位置對稱的兩點于平衡位置對稱的兩點,x,F,a,v,x,F,a,v,動能動能E Ek k, ,勢能勢能E Ep p的大小均相等的大小均相等, ,其中其中F,aF,a與

7、與x x方方向相反向相反,v,v與與x x的方向可能相同也可能相反的方向可能相同也可能相反. .突破突破 熱點考向聚焦熱點考向聚焦2.2.深刻理解波動中的質點振動深刻理解波動中的質點振動質點振動的周期質點振動的周期( (頻率頻率)=)=波源的周期波源的周期( (頻率頻率)=)=波的傳播周期波的傳播周期( (頻率頻率).).同一時刻同一時刻分別處于波峰和波谷的兩個質點振動情況一定相反。分別處于波峰和波谷的兩個質點振動情況一定相反。3.3.波的多解性波的多解性波的周期性、傳播方向的雙向性波的周期性、傳播方向的雙向性, ,波形的隱含性是造成波動問題多解的主要波形的隱含性是造成波動問題多解的主要因素因

8、素. .4.4.“一分、一看、二找一分、一看、二找”巧解波動圖像與振動圖像的綜合問題巧解波動圖像與振動圖像的綜合問題(1)(1)分清振動圖像與波動圖像分清振動圖像與波動圖像. .只要看清橫坐標即可只要看清橫坐標即可, ,橫坐標為橫坐標為x x則為波動圖像則為波動圖像, ,橫坐標為橫坐標為t t則為振動圖像則為振動圖像. .(2)(2)看清橫、縱坐標的單位看清橫、縱坐標的單位, ,尤其要注意單位前的數量級尤其要注意單位前的數量級. .(3)(3)找準波動圖像對應的時刻找準波動圖像對應的時刻. .(4)(4)找準振動圖像對應的質點找準振動圖像對應的質點. .【典例典例1 1】 ( (2017201

9、7全國全國卷卷,34,34)()(多選多選) )如圖如圖, ,一列簡諧橫波沿一列簡諧橫波沿x x軸正方向傳播軸正方向傳播, ,實線為實線為t=0t=0時的波形圖時的波形圖, ,虛線為虛線為t=0.5 st=0.5 s時的波形圖時的波形圖. .已知該簡諧波的周期大于已知該簡諧波的周期大于0.5 s.0.5 s.關于該簡諧波關于該簡諧波, ,下列說法正確的是下列說法正確的是( ( ) )A.A.波長為波長為2 m2 mB.B.波速為波速為6 m/s6 m/sC.C.頻率為頻率為1.5 Hz1.5 HzD.t=1 sD.t=1 s時時,x=1 m,x=1 m處的質點處于波峰處的質點處于波峰E.t=2

10、 sE.t=2 s時時,x=2 m,x=2 m處的質點經過平衡位置處的質點經過平衡位置BCEBCE【預測練習預測練習1 1】 ( (20172017河北衡水三模河北衡水三模)()(多選多選) )簡諧橫波在均勻介質中沿直線簡諧橫波在均勻介質中沿直線傳播傳播,P,Q,P,Q是傳播方向上相距為是傳播方向上相距為16 m16 m的兩個質點的兩個質點, ,波先傳到波先傳到P P點點, ,從波傳到從波傳到Q Q點開點開始計時始計時,P,Q,P,Q兩質點的振動圖像如圖所示兩質點的振動圖像如圖所示. .下列說法正確的是下列說法正確的是( ( ) )A.A.質點質點P P開始振動的方向沿開始振動的方向沿y y軸

11、正方向軸正方向B.B.該波從該波從P P傳到傳到Q Q的時間可能為的時間可能為10 s10 sC.C.該波的波長可能為該波的波長可能為16 m16 mD.D.該波的傳播速度可能為該波的傳播速度可能為1 m/s1 m/sABDABD熱點考向二光的折射和全反射熱點考向二光的折射和全反射 【核心提煉核心提煉】光的折射和全反射題型的分析思路光的折射和全反射題型的分析思路(1)(1)確定要研究的光線確定要研究的光線, ,有時需根據題意有時需根據題意, ,分析、尋找臨界光線、邊界光線為分析、尋找臨界光線、邊界光線為研究對象研究對象. .(2)(2)找入射點找入射點, ,確認界面確認界面, ,并畫出法線并畫

12、出法線. .(3)(3)明確兩介質折射率的大小關系明確兩介質折射率的大小關系. .若光疏若光疏光密光密: :定有反射、折射光線定有反射、折射光線. .若光密若光密光疏光疏: :如果入射角大于或等于臨界角如果入射角大于或等于臨界角, ,一定發(fā)生全反射一定發(fā)生全反射. .(4)(4)根據反射定律、折射定律列出關系式根據反射定律、折射定律列出關系式, ,結合幾何關系結合幾何關系, ,聯立求解聯立求解. .充分考充分考慮三角形、圓的特點慮三角形、圓的特點, ,運用幾何圖形中的角關系、三角函數、相似形、全等運用幾何圖形中的角關系、三角函數、相似形、全等形等形等, ,仔細分析光傳播過程中產生的幾何關系仔細

13、分析光傳播過程中產生的幾何關系. .【典例典例2 2】 ( (20172017全國全國卷卷,34,34) )如圖如圖, ,一半徑為一半徑為R R的玻璃半球的玻璃半球,O,O點是半球的球點是半球的球心心, ,虛線虛線OOOO表示光軸表示光軸( (過球心過球心O O與半球底面垂直的直線與半球底面垂直的直線).).已知玻璃的折射率已知玻璃的折射率為為1.5.1.5.現有一束平行光垂直入射到半球的底面上現有一束平行光垂直入射到半球的底面上, ,有些光線能從球面射出有些光線能從球面射出( (不不考慮被半球的內表面反射后的光線考慮被半球的內表面反射后的光線).).求求: : (1)(1)從球面射出的光線對

14、應的入射光線到光軸距離的最大值從球面射出的光線對應的入射光線到光軸距離的最大值; ;(2)(2)距光軸距光軸 的入射光線經球面折射后與光軸的交點到的入射光線經球面折射后與光軸的交點到O O點的距離點的距離. .3R(1)(1)出射光線與出射光線與ABAB面的夾角面的夾角; ;答案答案: :( (1)451)45 (2)(2)光在棱鏡中傳播所用的時間光在棱鏡中傳播所用的時間( (光在真空中的速度為光在真空中的速度為c).c).熱點考向三光的波動性熱點考向三光的波動性【核心提煉核心提煉】1.1.光的色散光的色散(1)(1)在同一介質中在同一介質中, ,不同頻率的光的折射率不同不同頻率的光的折射率不

15、同, ,頻率越高頻率越高, ,折射率越大折射率越大. .(2)(2)光的頻率越高光的頻率越高, ,在介質中的波速越小在介質中的波速越小, ,波長越小波長越小. .2.2.光的衍射和干涉光的衍射和干涉(1)(1)光的衍射是無條件的光的衍射是無條件的, ,但發(fā)生明顯衍射現象是有條件的但發(fā)生明顯衍射現象是有條件的. .(2)(2)兩列光波發(fā)生穩(wěn)定干涉現象時兩列光波發(fā)生穩(wěn)定干涉現象時, ,條紋間隔均勻條紋間隔均勻, ,亮度均勻亮度均勻, ,中央為亮條紋中央為亮條紋. .3.3.狹義相對論的重要結論狹義相對論的重要結論(1)(1)在任何慣性系中觀察光速均為在任何慣性系中觀察光速均為c.c.(2)(2)相

16、對觀測者運動的物體長度變短相對觀測者運動的物體長度變短. .(3)(3)相對觀測者運動的時鐘變慢相對觀測者運動的時鐘變慢. .【典例典例3 3】 ( (20172017天津卷天津卷,2,2) ) 明代學者方以智在明代學者方以智在陽燧倒影陽燧倒影中記中記載載:“:“凡寶石面凸凡寶石面凸, ,則光成一條則光成一條, ,有數棱則必有一面五色有數棱則必有一面五色”, ,表明白光通過多表明白光通過多棱晶體折射會發(fā)生色散現象棱晶體折射會發(fā)生色散現象. .如圖所示如圖所示, ,一束復色光通過三棱鏡后分解成兩一束復色光通過三棱鏡后分解成兩束單色光束單色光a,b,a,b,下列說法正確的是下列說法正確的是( (

17、) )A.A.若增大入射角若增大入射角i,i,則則b b光先消失光先消失B.B.在該三棱鏡中在該三棱鏡中a a光波長小于光波長小于b b光光C.aC.a光能發(fā)生偏振現象光能發(fā)生偏振現象,b,b光不能發(fā)生光不能發(fā)生D.D.若若a,ba,b光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應, ,則則a a光的遏止電壓低光的遏止電壓低D D【預測練習預測練習3 3】 ( (20172017山西大學附中二模山西大學附中二模)()(多選多選) )如圖所示如圖所示, ,一束由兩種色光一束由兩種色光混合的復色光沿混合的復色光沿POPO方向射向一上、下表面平行的厚玻璃平面鏡的上表面方向射

18、向一上、下表面平行的厚玻璃平面鏡的上表面, ,得到得到三束光線三束光線,若平面鏡的上下表面足夠寬若平面鏡的上下表面足夠寬, ,下列說法正確的是下列說法正確的是( ( ) )A.A.光束光束仍為復色光仍為復色光, ,光束光束,為單色光為單色光B.B.玻璃對光束玻璃對光束的折射率大于對光束的折射率大于對光束的折射率的折射率C.C.改變改變角角, ,光線光線,仍保持平行仍保持平行D.D.通過相同的雙縫干涉裝置通過相同的雙縫干涉裝置, ,光束光束產生的條紋寬度大于光束產生的條紋寬度大于光束的的E.E.在真空中在真空中, ,光束光束的速度等于光束的速度等于光束的速度的速度ACEACE解析解析: :光束光

19、束為在玻璃平面鏡上表面的反射光為在玻璃平面鏡上表面的反射光, ,光束光束,為先在玻璃上為先在玻璃上表面折射表面折射, ,再在下表面反射再在下表面反射, ,然后再在上表面折射出去的光線然后再在上表面折射出去的光線,A,A正確正確; ;玻玻璃對光束璃對光束的折射率大于玻璃對光束的折射率大于玻璃對光束的折射率的折射率,B,B錯誤錯誤; ;改變改變角角, ,光束光束,仍保持平行仍保持平行,C,C正確正確; ;光束光束的波長短的波長短, ,因而形成的干涉條紋窄因而形成的干涉條紋窄,D,D錯誤錯誤; ;在真空中在真空中, ,單色光的速度均為光速單色光的速度均為光速c,Ec,E正確正確. .實戰(zhàn)實戰(zhàn) 高考真

20、題演練高考真題演練1.(1.(20172017全國全國卷卷,34,34)(1)(1)如圖如圖(a),(a),在在xyxy平面內有兩個沿平面內有兩個沿z z方向做簡諧振動方向做簡諧振動的點波源的點波源S S1 1(0,4)(0,4)和和S S2 2(0,-2).(0,-2).兩波源的振動圖線分別如圖兩波源的振動圖線分別如圖(b)(b)和圖和圖(c)(c)所示所示, ,兩列波的波速均為兩列波的波速均為1.00 m/s.1.00 m/s.兩列波從波源傳播到點兩列波從波源傳播到點A(8,-2)A(8,-2)的路程差為的路程差為m,m,兩列波引起的點兩列波引起的點B(4,1)B(4,1)處質點的振動相互

21、處質點的振動相互( (填填“加強加強”或或“減弱減弱”),),點點C(0,0.5)C(0,0.5)處質點的振動相互處質點的振動相互 ( (填填“加強加強”或或“減弱減弱”).).解析解析: :(1)(1)由幾何關系可知由幾何關系可知ASAS1 1=10 m,AS=10 m,AS2 2=8 m,=8 m,所以路程差為所以路程差為2 m;2 m;同理可同理可求求BSBS1 1=BS=BS2 2=0,=0,為波長整數倍為波長整數倍, ,由振動圖像知兩振源振動方向相反由振動圖像知兩振源振動方向相反, ,故故B B點點為振動減弱點為振動減弱點,CS,CS1 1-CS-CS2 2=1 m,=1 m,波長波

22、長=vT=2 m,=vT=2 m,所以所以C C點振動加強點振動加強. .答案答案: :(1)2(1)2減弱加強減弱加強(2)(2)如圖如圖, ,一玻璃工件的上半部是半徑為一玻璃工件的上半部是半徑為R R的半球體的半球體,O,O點為球心點為球心; ;下半部是下半部是半徑為半徑為R R、高為、高為2R2R的圓柱體的圓柱體, ,圓柱體底面鍍有反射膜圓柱體底面鍍有反射膜. .有一平行于中心軸有一平行于中心軸OCOC的光線從半球面射入的光線從半球面射入, ,該光線與該光線與OCOC之間的距離為之間的距離為0.6R.0.6R.已知最后從半球面已知最后從半球面射出的光線恰好與入射光線平行射出的光線恰好與入

23、射光線平行( (不考慮多次反射不考慮多次反射).).求該玻璃的折射率求該玻璃的折射率. .答案答案: :(2)1.43(2)1.432.(2.(20172017全國全國卷卷,34,34)(1)(1)在雙縫干涉實驗中在雙縫干涉實驗中, ,用綠色激光照射在雙縫上用綠色激光照射在雙縫上, ,在縫在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣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若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距, ,可選可選用的方法是用的方法是( (填正確答案標號填正確答案標號).). A.A.改用紅色激光改用紅色激光B.B.改用藍色激光改用藍色激光C.C.減小雙縫間距減小雙縫間距D.D

24、.將屏幕向遠離雙縫的位置移動將屏幕向遠離雙縫的位置移動E.E.將光源向遠離雙縫的位置移動將光源向遠離雙縫的位置移動答案答案: :(1)ACD(1)ACD(2)(2)一直桶狀容器的高為一直桶狀容器的高為2l,2l,底面是邊長為底面是邊長為l l的正方形的正方形; ;容器內裝滿某種透明液容器內裝滿某種透明液體體, ,過容器中心軸過容器中心軸DDDD、垂直于左右兩側面的剖面圖如圖所示、垂直于左右兩側面的剖面圖如圖所示. .容器右側內壁容器右側內壁涂有反光材料涂有反光材料, ,其他內壁涂有吸光材料其他內壁涂有吸光材料. .在剖面的左下角處有一點光源在剖面的左下角處有一點光源, ,已知由已知由液體上表面

25、的液體上表面的D D點射出的兩束光線相互垂直點射出的兩束光線相互垂直, ,求該液體的折射率求該液體的折射率. .答案答案: :(2)1.55(2)1.553.(3.(20172017海南卷海南卷,16,16) (1) (1)如圖如圖, ,空氣中有兩塊材質不同、上下表面平行的透明空氣中有兩塊材質不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置玻璃板平行放置; ;一細光束從空氣中以某一角度一細光束從空氣中以某一角度(090(090) )入射到第一塊入射到第一塊玻璃板的上表面玻璃板的上表面. .下列說法正確的是下列說法正確的是( () )A.A.在第一塊玻璃板下表面一定有出射光在第一塊玻璃板下表面一定有出射光

26、B.B.在第二塊玻璃板下表面一定沒有出射光在第二塊玻璃板下表面一定沒有出射光C.C.第二塊玻璃板下表面的出射光方向一定與入射光方向平行第二塊玻璃板下表面的出射光方向一定與入射光方向平行D.D.第二塊玻璃板下表面的出射光一定在入射光延長線的左側第二塊玻璃板下表面的出射光一定在入射光延長線的左側E.E.第一塊玻璃板下表面的出射光一定在入射光延長線的右側第一塊玻璃板下表面的出射光一定在入射光延長線的右側解析解析: :光線從第一塊玻璃板的上表面射入光線從第一塊玻璃板的上表面射入, ,在第一塊玻璃板中上表面的折射在第一塊玻璃板中上表面的折射角和下表面的入射角相等角和下表面的入射角相等, ,根據光的可逆性

27、原理可知根據光的可逆性原理可知, ,光在第一塊玻璃板下光在第一塊玻璃板下表面一定有出射光表面一定有出射光, ,同理同理, ,在第二個玻璃板下表面也一定有出射光在第二個玻璃板下表面也一定有出射光, ,故故A A正正確確,B,B錯誤錯誤. .因為光在玻璃板中的上表面的折射角和下表面的入射角相等因為光在玻璃板中的上表面的折射角和下表面的入射角相等, ,根根據光的可逆性原理知據光的可逆性原理知, ,從下表面出射光的折射角和開始在上表面的入射角從下表面出射光的折射角和開始在上表面的入射角相等相等, ,即兩光線平行即兩光線平行, ,所以第二塊玻璃板下表面的出射光方向一定與入射光所以第二塊玻璃板下表面的出射

28、光方向一定與入射光方向平行方向平行, ,故故C C正確正確. .根據光線在玻璃板中發(fā)生偏折根據光線在玻璃板中發(fā)生偏折, ,由于折射角小于入射角由于折射角小于入射角, ,可知第二塊玻璃板下表面的出射光一定在入射光延長線的左側可知第二塊玻璃板下表面的出射光一定在入射光延長線的左側, ,故故D D正確正確,E,E錯誤錯誤. .(2)(2)從兩個波源發(fā)出的兩列振幅相同、頻率均為從兩個波源發(fā)出的兩列振幅相同、頻率均為5 Hz5 Hz的簡諧橫波的簡諧橫波, ,分別沿分別沿x x軸正、軸正、負方向傳播負方向傳播, ,在某一時刻到達在某一時刻到達A,BA,B點點, ,如圖中實線、虛線所示如圖中實線、虛線所示.

29、 .兩列波的波速均兩列波的波速均為為10 m/s.10 m/s.求求: :質點質點P,OP,O開始振動的時刻之差開始振動的時刻之差; ;再經過半個周期后再經過半個周期后, ,兩列波在兩列波在x=1 mx=1 m和和x=5 mx=5 m之間引起的合振動振幅極大和極之間引起的合振動振幅極大和極小的質點的小的質點的x x坐標坐標. .該波的波長為該波的波長為=vT=10=vT=100.2 m=2 m,0.2 m=2 m,根據波峰與波峰相遇或波谷與波谷相遇時振動加強根據波峰與波峰相遇或波谷與波谷相遇時振動加強, ,當波峰與波谷相遇當波峰與波谷相遇時振動減弱時振動減弱, ,可知可知, ,兩列波在兩列波在x=1 mx=1 m和和x=5 mx=5 m之間引起的合振動振幅極大的之間引起的合振動振幅極大的質點的質點的x x坐標為坐標為1 m,2 m,3 m,4 m,5 m.1 m,2 m,3 m,4 m,5 m.合振動振幅極小的質點的合振動振幅極小的質點的x x坐標為坐標為1.5 m,2.5 m,3.5 m,4.5 m.1.5 m,2.5 m,3.5 m,4.5 m.答案答案: :(2)(2)0.05 s0.05 s1 m,2 m,3 m,4 m,5 m1 m,2 m,3 m,4 m,5 m1.5 m,2.5 m,3.5 m,4.5 m1.5 m,2.5 m,3.5 m,4.5 m