《（江蘇專版）2018版高考物理二輪復習 第一部分 專題十四 振動和波動 光及光的波動性學案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（江蘇專版）2018版高考物理二輪復習 第一部分 專題十四 振動和波動 光及光的波動性學案（14頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 專題十四　振動和波動　光及光的波動性 江蘇卷考情導向 考點 考題 考情 振動與波動的綜合應用 2017年T12(B)(2)考查波的傳播特性 2015年T12(B)(1)(2)考查多普勒效應、波長、波速及頻率的關系 2014年T12(B)(2)考查探究單擺的周期與擺長的關系 2013年T12(B)(1)考查產(chǎn)生共振的條件及其應用 　高考熱點：(1)考查簡諧運動的特點和波傳播的空間關系，題型為選擇題或計算題；(2)以常規(guī)模型或實際生活材料為背景，考查折射率、全反射等基本規(guī)律的應用，題型為選擇題或計算題． 備考時：(1)深刻理解基本概念和基本規(guī)律；(2)強化應用類題目的訓練

2、；(3)加強對光的干涉、衍射、多普勒效應及相對論知識的理解和訓練． 光的折射、全反射、光的波動性和相對論 2017年T12(B)(1)(3)考查愛因斯坦狹義相對論、光的折射定律和數(shù)學知識的綜合應用 2016年T12(B)考查愛因斯坦狹義相對論、雙縫干涉的條紋間距與波長的關系 2015年T12(B)(3)考查光的折射定律 2014年T12(B)(1)(3)考查雙縫干涉的條紋間距與波長的關系、光的折射定律 2013年T12(B)(2)(3)考查愛因斯坦狹義相對論、光的折射定律 考點1| 振動與波動的綜合應用　難度：中檔題 題型：選擇題、填空題和計算題　五年4考 (對應學生用書第

3、79頁) 1．(2015·江蘇高考T12(B)(1)(2))(1)(多選)一漁船向魚群發(fā)出超聲波，若魚群正向漁船靠近，則被魚群反射回來的超聲波與發(fā)出的超聲波相比(　　) 【導學號：17214203】 A．波速變大　　　 B．波速不變 C．頻率變高 D．頻率不變 (2)用2×106 Hz的超聲波檢查膽結石，該超聲波在結石和膽汁中的波速分別為2 250 m/s和1 500 m/s，則該超聲波在結石中的波長是膽汁中的________倍．用超聲波檢查膽結石是因為超聲波的波長較短，遇到結石時________(選填“容易”或“不容易”)發(fā)生衍射． 【解析】　(1)漁船與魚群發(fā)生相對運

4、動，被魚群反射回來的超聲波的速度大小不變；由多普勒效應知，反射回來的超聲波的頻率變高，故選項B、C正確． (2)由v＝λf知，超聲波在結石中的波長λ1＝，在膽汁中的波長λ2＝，則波長之比：＝＝1．5． 超聲波遇到結石時，其波長遠小于結石的線度，則超聲波遇到結石時不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象． 【答案】　(1)BC　(2)1．5　不容易 2．(2017·江蘇高考T12(B)(2))野生大象群也有自己的“語言”．研究人員錄下象群“語言”交流時發(fā)出的聲音，發(fā)現(xiàn)以2倍速度快速播放錄音時，能聽到比正常播放時更多的聲音．播放速度變?yōu)樵瓉淼?倍時，播出聲波的______(選填“周期”或“頻率”)也變?yōu)樵瓉淼?

5、倍，聲波傳播速度________(選填“變大”“變小”或“不變”)． 【解析】　播放速度加倍，其頻率加倍，但聲波傳播速度由介質決定，與頻率無關． 【答案】　頻率　不變 3．(2014·江蘇高考T12(B)(2))在“探究單擺的周期與擺長的關系”實驗中，某同學準備好相關實驗器材后，把單擺從平衡位置拉開一個很小的角度后釋放，同時按下秒表開始計時，當單擺再次回到釋放位置時停止計時，將記錄的這段時間作為單擺的周期．以上操作中有不妥之處，請對其中兩處加以改正． 【解析】?、賾跀[球通過平衡位置時開始計時；②應測量單擺多次全振動的時間，再計算出周期的測量值．(或在單擺振動穩(wěn)定后開始計時) 【答案

6、】　見解析 4．(2013·江蘇高考T12(B)(1))如圖14-1所示的裝置，彈簧振子的固有頻率是4 Hz．現(xiàn)勻速轉動把手，給彈簧振子以周期性的驅動力，測得彈簧振子振動達到穩(wěn)定時的頻率為1 Hz，則把手轉動的頻率為(　　) 圖14-1 A．1 Hz　　　　　　　 B．3 Hz C．4 Hz D．5 Hz A　[根據(jù)受迫振動的頻率等于驅動力的頻率，選項A正確．] “1分，1看”巧解兩種圖象問題 1分：分清振動圖象與波動圖象，此問題最簡單，只要看清橫坐標即可，橫坐標為x則為波動圖象，橫坐標為t則為振動圖象． 1看：看清橫、縱坐標的單位，尤其要注意單位前的數(shù)量級．

7、 ●考向1　機械振動 1．(2017·鹽城期中)一個在水平面內做簡諧運動的彈簧振子，從第一次以不等于零的速度經(jīng)過非平衡位置的某點a時開始計時，下列說法中正確的是(　　) A．到它第二次經(jīng)過a點時，所需時間為半個周期 B．到它第二次經(jīng)過a點時，所需時間為一個周期 C．到它第三次經(jīng)過a點時，所需時間為一個周期 D．到它第三次經(jīng)過a點時，所需時間為二個周期 C　[振子從第一次以不等于零的速度經(jīng)過非平衡位置的某點a時開始計時，當振子再次經(jīng)過a時，速度的方向一定與開始時的方向相反，所以經(jīng)過的時間可能大于半周期，也可能小于半個周期，但一定不等于半個周期或一個周期，故A錯誤，B錯誤．振子從第一次

8、以不等于零的速度經(jīng)過非平衡位置的某點a時開始計時，當振子第三次經(jīng)過a時，速度的方向一定與開始時的方向相同，所以經(jīng)過的時間一定是一個周期，故C正確，D錯誤．] 2．(2017·蘇州一模)如圖14-2所示，在一條張緊的繩子上掛幾個擺，其中A、B的擺長相等．當A擺振動的時候，通過張緊的繩子給B、C、D擺施加驅動力，使其余各擺做受迫振動．觀察B、C、D擺的振動發(fā)現(xiàn)(　　) 圖14-2 A．C擺的頻率最小 B．D擺的周期最大 C．B擺的擺角最大 D．B、C、D的擺角相同 C　[由A擺擺動從而帶動其它3個單擺做受迫振動，受迫振動的頻率等于驅動力的頻率，故其它各擺振動周期跟A擺相同，頻率也

9、相等，故A、B錯誤；受迫振動中，當固有頻率等于驅動力頻率時，出現(xiàn)共振現(xiàn)象，振幅最大，由于B擺的固有頻率與A擺的相同，故B擺發(fā)生共振，振幅最大，故C正確，D錯誤．] ●考向2　機械波 3．(2017·北京高考)某彈簧振子沿x軸的簡諧運動圖象如圖14-3所示，下列描述正確的是(　　) 圖14-3 A．t＝1 s時，振子的速度為零，加速度為負的最大值 B．t＝2 s時，振子的速度為負，加速度為正的最大值 C．t＝3 s時，振子的速度為負的最大值，加速度為零 D．t＝4 s時，振子的速度為正，加速度為負的最大值 A　[A對：t＝1 s時，振子處于正的最大位移處，振子的速度為零，加速

10、度為負的最大值． B錯：t＝2 s時，振子在平衡位置且向x軸負方向運動，則振子的速度為負，加速度為零． C錯：t＝3 s時，振子處于負的最大位移處，振子的速度為零，加速度為正的最大值． D錯：t＝4 s時，振子在平衡位置且向x軸正方向運動，則振子的速度為正，加速度為零．] 4．(2017·天津高考)手持較長軟繩端點O以周期T在豎直方向上做簡諧運動，帶動繩上的其他質點振動形成簡諧波沿繩水平傳播，示意如圖14-4．繩上有另一質點P，且O、P的平衡位置間距為L．t＝0時，O位于最高點，P的位移恰好為零，速度方向豎直向上，下列判斷正確的是(　　) 圖14-4 A．該簡諧波是縱波 B．

11、該簡諧波的最大波長為2L C．t＝，P在平衡位置上方 D．t＝時，P的速度方向豎直向上 C　[A錯：由于O點的振動方向與傳播方向垂直，故該簡諧波為橫波． B錯：由于P在平衡位置且向上振動，故OP間的基本波形如圖所示． 因此＋nλ＝L，即λ＝，最大波長為4L． C對：0～，質點P從平衡位置向正的最大位移運動，所以t＝時，P在平衡位置上方． D錯：～，質點P從正的最大位移運動到負的最大位移，即P的速度方向豎直向下，即t＝時，P的速度方向豎直向下．] ●考向3　波的干涉和衍射 5．(2017·上饒期末)如圖14-5所示，S1、S2是兩個相干波源，它們振動同步且振幅相同．實線和虛線分

12、別表示在某一時刻它們所發(fā)出的波的波峰和波谷．關于圖中所標的a、b、c、d四點，下列說法中正確的有(　　) 圖14-5 A．a(chǎn)質點振動始終最弱，b、c質點振動始終最強，d質點振動既不是最強也不是最弱 B．a(chǎn)質點振動始終最弱，b、c、d質點振動始終最強 C．a(chǎn)、d質點的振動始終是最弱的，b、c質點的振動始終是最強的 D．再過的時刻，b、c、d三個質點都將處于各自的平衡位置 B　[a質點處是兩列波波峰與波谷疊加的地方，振動始終是最弱的，而b、c質點處是兩列波波峰與波峰或波谷與波谷疊加的地方，振動始終是最強的，對于d處于振動加強區(qū)域．故A、C錯誤，B正確；圖示時刻d在平衡位置，b在波峰

13、，c在波谷，再過后的時刻b、c兩個質點都將處于各自的平衡位置，但d點處于波峰位置，故D錯誤．] 6．(2017·湖州期中)關于下列4幅圖片，說法正確的是(　　) 甲　　　乙　　　　丙　　丁 圖14-6 A．甲、乙屬衍射現(xiàn)象，甲的水波波長比乙更接近縫的寬度 B．丙圖水面的衍射現(xiàn)象比甲、乙更明顯 C．丁圖蜂鳴器在旋轉時，周圍的同學聽到聲音有變化，其原理與丙相同 D．測量宇宙中星球靠近或遠離地球的速度應用的原理與丁圖原理相同 D　[甲、乙都屬于衍射現(xiàn)象，乙的衍射現(xiàn)象比甲明顯，所以乙的水波波長比甲更接近縫的寬度，故A錯誤；甲、乙、丙三圖中，乙圖的衍射現(xiàn)象更明顯，故B錯誤；丁圖蜂鳴器

14、在旋轉時，周圍的同學聽到聲音有變化，其原理是多普勒效應，丙屬于衍射，原理不同，故C錯誤；測量宇宙中星球靠近或遠離地球的速度應用的原理與丁圖原理相同，都屬于多普勒效應，故D正確．] 考點2| 光的折射、全反射、光的波動性和相對論 難度：中高檔題 題型：選擇題、填空題和計算題　五年5考 (對應學生用書第81頁) 5．(2015·江蘇高考T12(B)(3))人造樹脂是常用的眼鏡鏡片材料．如圖14-7所示，光線射在一人造樹脂立方體上，經(jīng)折射后，射在桌面上的P點．已知光線的入射角為30°，OA＝5 cm，AB＝20 cm，BP＝12 cm，求該人造樹脂材料的折射率n． 圖14-7

15、 【解題關鍵】　利用幾何知識求出折射角的正弦值，再利用折射定律n＝，可求折射率． 【解析】　設折射角為γ，由折射定律知：＝n 由幾何關系知：sin γ＝ 且OP＝ 代入數(shù)據(jù)得n＝≈1．5． 【答案】　1．5 6．(2013·江蘇高考T12(B)(2)(3))(1)如圖14-8所示，兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行，相對地面的速度均為v(v接近光速c)．地面上測得它們相距為L，則A測得兩飛船間的距離________(選填“大于”“等于”或“小于”)L．當B向A發(fā)出一光信號，A測得該信號的速度為________． 圖14-8 (2)圖14-9為單反照相機取景器的示意圖，ABCD

16、E為五棱鏡的一個截面，AB⊥BC．光線垂直AB射入，分別在CD和EA上發(fā)生反射，且兩次反射的入射角相等，最后光線垂直BC射出．若兩次反射都為全反射，則該五棱鏡折射率的最小值是多少？(計算結果可用三角函數(shù)表示) 圖14-9 【解析】　(1)根據(jù)長度的相對性得L＝L0 所以A測得兩飛船間的距離L0＝＞L． 根據(jù)狹義相對論的基本假設，光信號的速度為光速c． (2)光線在棱鏡中的光路圖如圖所示，根據(jù)反射定律和題設條件，得4α＝90° 所以入射角α＝22．5° 根據(jù)全反射規(guī)律，sin A＝ 故sin 22．5°≥ 所以n≥，即折射率的最小值為． 【答案】　(1)大于　c(或光

17、速)　(2) 7．(2016·江蘇高考T12(B))(1)一艘太空飛船靜止時的長度為30 m，它以0．6c(c為光速)的速度沿長度方向飛行越過地球，下列說法正確的是________． A．飛船上的觀測者測得該飛船的長度小于30 m B．地球上的觀測者測得該飛船的長度小于30 m C．飛船上的觀測者測得地球上發(fā)來的光信號速度小于c D．地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來的光信號速度小于c (2)楊氏干涉實驗證明光的確是一種波．一束單色光投射在兩條相距很近的狹縫上，兩狹縫就成了兩個光源，它們發(fā)出的光波滿足干涉的必要條件，即兩列光的________相同．如圖14-10所示，在這兩列光波相遇的區(qū)

18、域中，實線表示波峰，虛線表示波谷，如果放置光屏，在________(選填“A”“B”或“C”)點會出現(xiàn)暗條紋． 圖14-10 (3)在上述楊氏干涉實驗中，若單色光的波長λ＝5．89×10－7m，雙縫間的距離d＝1 mm，雙縫到屏的距離l＝2 m．求第1個亮條紋到第11個亮條紋的中心間距． 【解析】　(1)飛船上的觀測者相對飛船靜止，測得飛船的長度為飛船靜止時的長度l0＝30 m，選項A錯誤；地球上的觀測者與飛船有相對運動，測得飛船的長度l＝l0＜l0，故應小于30 m，選項B正確；狹義相對論的一個基本假設是光速不變原理，即飛船上和地球上的觀測者測得的光信號速度都等于c，選項C、D錯誤

19、． (2)當一束光投射到兩條相距很近的狹縫上，狹縫成了兩個光源，兩列光的頻率、相位、振動方向相同．A、B兩點是振動加強點，出現(xiàn)亮條紋，C點是波峰與波谷的疊加，為振動減弱點，出現(xiàn)暗條紋． (3)相鄰亮條紋的中心間距Δx＝λ 由題意知，亮條紋的數(shù)目n＝10 解得L＝，代入數(shù)據(jù)得L＝1．178×10－2 m． 【答案】　(1)B　(2)頻率　C　(3)1．178×10－2m 8．(2017·江蘇高考T12(B)(1)(3))(1)(多選)接近光速飛行的飛船和地球上各有一只相同的銫原子鐘，飛船和地球上的人觀測這兩只鐘的快慢，下列說法正確的有(　　) A．飛船上的人觀測到飛船上的鐘較快

20、B．飛船上的人觀測到飛船上的鐘較慢 C．地球上的人觀測到地球上的鐘較快 D．地球上的人觀測到地球上的鐘較慢 (3)人的眼球可簡化為如圖14-11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α．(示意圖未按比例畫出) 圖14-11 【解析】　(1)飛船上的人觀察鐘表時，是以飛船為參考系，看到地球上的鐘表在高速運動，觀察到地球上的鐘慢，飛船上的鐘快，選項A正確、B錯誤；同理地球上的人是以地球為參考系，觀察結果是地球上的鐘快，飛船上的鐘慢，選項C正確、D錯誤． (3

21、)由幾何關系sin i＝，解得i＝45° 則由折射定律＝n，解得γ＝30° 且i＝γ＋，解得α＝30°． 【答案】　(1)AC　(3)30° 9．(2014·江蘇高考T12(B)(1)(3))(1)某同學用單色光進行雙縫干涉實驗，在屏上觀察到如圖14-12甲所示的條紋，僅改變一個實驗條件后，觀察到的條紋如圖乙所示．他改變的實驗條件可能是(　　) 圖14-12 A．減小光源到單縫的距離 B．減小雙縫之間的距離 C．減小雙縫到光屏之間的距離 D．換用頻率更高的單色光源 (2)Morpho蝴蝶的翅膀在陽光的照射下呈現(xiàn)出閃亮耀眼的藍色光芒，這是因為光照射到翅膀的鱗片上發(fā)生了

22、干涉．電子顯微鏡下鱗片結構的示意圖見14-13．一束光以入射角i從a點入射，經(jīng)過折射和反射后從b點出射．設鱗片的折射率為n，厚度為d，兩片之間空氣層厚度為h．取光在空氣中的速度為c，求光從a到b所需的時間t． 圖14-13 【解析】　根據(jù)光的干涉規(guī)律、單擺的擺動、光的折射定律和光的傳播規(guī)律解題． (1)在雙縫干涉中，相鄰明條紋間的距離Δx＝λ，由題圖知干涉條紋間距變寬，故可增大l、λ或減小d．根據(jù)c＝λν知要增大λ，應減小ν．選項B正確，選項A、C、D錯誤． (2)設光在鱗片中的折射角為γ，折射定律sin i＝nsin γ在鱗片中傳播的路程l1＝，傳播速度v＝，傳播時間t1＝ 解

23、得t1＝ 同理，在空氣中的傳播時間t2＝ 則t＝t1＋t2＝＋． 【答案】　(1)B　(2)＋ ●考向1　光的折射率的計算 7．(2017·徐州模擬)如圖14-14所示，半徑為R的半球形玻璃磚的下表面涂有反射膜，玻璃磚的折射率n＝．一束單色光以45°入射角從距離球心左側R處射入玻璃磚(入射面即紙面)，真空中光速為c．求： 圖14-14 (1)單色光射入玻璃磚時的折射角； (2)單色光在玻璃磚中的傳播時間． 【導學號：17214204】 【解析】　(1)設折射角為r，根據(jù)折射定律得，＝n 則sin r＝＝＝，解得r＝30°． (2)由n＝得，v＝，根據(jù)幾何關系得

24、，單色光在玻璃磚中的路程s＝×2＝R，由R＝vt得t＝． 【答案】　(1)30°　(2) 8．(2017·江蘇四模)某同學用下述方法測玻璃的折射率：先將平行玻璃磚固定在水平桌面的白紙上，畫出兩界面MN、PQ，在玻璃磚的一側用激光照射，在光源同側且與MN平行的光屏上得到兩光點A、B，兩光線的位置如圖14-15所示．測得入射光線與界面的夾角α＝30°，光屏上兩光點之間的距離L＝3．0 cm，玻璃磚的厚度h＝2．0 cm，求玻璃的折射率． 圖14-15 【解析】　畫出光路圖如圖所示．可知OO′＝AB，由幾何原理得：sin β＝＝＝＝ 則玻璃的折射率 n＝＝＝1．44． 【答案】　

25、1．44 ●考向2　光的折射、全反射綜合應用 9．(2017·徐州二模)如圖14-16所示，玻璃磚ABCD的折射率n＝1．732，左右兩個側面AD、BC垂直于上表面AB，∠ADC＝120°，一束光從圖示方向射到AB面上，試通過計算作出光經(jīng)過玻璃磚的光路圖． 【導學號：17214205】 圖14-16 【解析】　在AB面光線發(fā)生折射的入射角θ1＝90°－30°＝60° 由折射定律有＝n 解得θ2＝30° 由幾何關系可得光線在CD面上的入射角 θ3＝60° 設全反射臨界角為C，則 sin C＝＝≈< 所以 C＜60°，故光線在CD面上發(fā)生了全反射，垂直射向BC面，光經(jīng)過玻

26、璃磚的光路圖如答圖所示． 【答案】　光經(jīng)過玻璃磚的光路圖如圖所示． 10．(2017·南京二模)如圖14-17所示，一束光線從玻璃球的A點入射，入射角60°，折射入球后，經(jīng)過一次反射再折射到球外的光線恰好平行于入射光線． 圖14-17 (1)求玻璃球的折射率； (2)B點是否有光線折射出玻璃球，請寫出證明過程． 【解析】　(1)光路圖如圖．由幾何關系可得：i＝2r 則得 r＝30° 玻璃球的折射率為：n＝＝＝． (2)設全反射臨界角為C． 則有：sin C＝＝ 光線射到B點時入射角為：i″＝r＝30° 因為 sin i ″＝＜sin C＝，即i ″＜C 所

27、以光線在B點不能發(fā)生全反射，能折射出玻璃球． 【答案】　(1)　(2)B點有光線折射出玻璃球 ●考向3　光的波動性和相對論 11．(多選)(2017·徐州二模)利用光的干涉，兩臺相距很遠(幾千公里)聯(lián)合動作的射電望遠鏡觀察固體的射電恒星，可以精確測定大陸板塊漂移速度，模型可簡化為如圖14-18所示的雙縫干涉，射電恒星看成點光源S，分別在地球上不同大陸的兩個望遠鏡相當于兩個狹縫S1、S2，它們收到的光滿足相干條件，匯集兩望遠鏡信號的接收器相當于光屏上的P點，設某時刻光屏上P點到S1、S2的距離相等，S到S1、S2的距離也相等，當S2向上遠離S1時，下列說法中正確的有 (　　) 【導學號

28、：17214206】 圖14-18 A．P點接收到的干涉信號先變強 B．P點接收到的干涉信號先變弱 C．干涉條紋間距發(fā)生改變 D．干涉條紋間距不變 BC　[在雙縫干涉實驗中，若當S2向上遠離S1時，則經(jīng)過S1、S2到P的路程差不等于0，導致P點接收到的干涉信號先變弱，當移動到經(jīng)過S1、S2到P的路程差等于半個波長偶數(shù)倍時，才能出現(xiàn)干涉加強現(xiàn)象，故A錯誤，B正確；根據(jù)公式Δx＝λ，當S2向上遠離S1時，即d增大，那么條紋間距變小，故C正確，D錯誤．] 12．(2017·揚州模擬)如圖14-19所示，兩束單色光a、b同時從空氣中斜射入平行玻璃磚的上表面，進入玻璃磚后形成復合光束c，則穿過玻璃磚的過程中________光所用時間較長；在相同的條件下，________光更容易發(fā)生衍射． 圖14-19 【解析】　由圖看出，a光的入射角小于b光的入射角，而折射角相同，根據(jù)折射定律n＝得知玻璃對a光的折射率小于b光的折射率，由v＝分析知b光在玻璃中速度較小，穿過玻璃磚的過程所用時間較長．a(chǎn)光的折射率較小，則a光的波長較長，波動性較強，在相同的條件下更容易發(fā)生衍射． 【答案】　b　a 14