高考物理二轮复习技巧点拨专题十：第2讲机械振动和机械波、光.doc

第2讲 机械振动和机械波 光课标卷高考命题分析年份题号•题型•分值模型•情景题眼分析难度2015 年I卷34题(1)•填空题・5分双缝干涉实验双缝于涉条纹间距公式易33题(2)•计算题• 10分两列波的叠加波峰或波谷的处 标表达式、多解性中I【卷34题(1)•填空题・5分光的折射；光的干涉易34题⑵•计算题• 10分机械波的传播，波源通过的路程波长、频率及波速关系中2016 年I卷34题(1)•填空题・5分水面波的传播波的空间周期性易34题(2)・计算题・10分游泳池，光的折射和全反射几何关系中I［卷34题(1)•填空题・5分电磁波易34题(2)•计算题• 10分机械波；质点位移随 时间变化的关系式两个质点的振动中III卷34题(1)•填空题・5分机械波的传播易34题⑵•计算题・10分玻璃球冠，光的折射和全反射几何关系中2017 年I卷34题(1)•填空题・5分波的叠加、干涉两波源振动的方 向总是相反的，即 振动步调相反易34题(2)•计算题• 10分光的折射光路图、儿何关系中II卷34题(1)•填空题・5分双缝干涉双缝干涉中条纹 间距的影响因素易34题⑵•计算题• 10分光的折射光路图、几何关 系、数学计算中III卷34题(1)•填空题・5分机械波的传播周期大于0.5 s易34题⑵•计算题• 10分光的折射和全反射画光路图，几何知 识确定入射角与 折射角中高考题型1机械振动和机械波【例1】(2017-陕西咸阳市二模)如图1甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点P以此时 刻为计时起点的振动图象.则由图可知 .v/m乙7/sA. 质点振动的周期T=0.2 sB. 波速 v=20 m/sC・因一个周期质点运动0.8 m,所以波长2=0.8 mD. 从该时刻起经过0.15 s,波沿兀轴的正方向传播了 3mE. 从该时刻起经过0.25 s时，质点Q的加速度人于质点P的加速度答案ABD 解析 由乙图知质点振动周期T=0.2 s,由图甲知波长A=4 m,则y=y=20 m/s. 由x=vtf经0.15 s波沿兀轴正方向传播了 3 m, r=0.25 s= l^T,质点P恰位于负的最大位移处，加 速度最大.一■技巧点拨 ■ 1. “一分、一看、二找”巧解波动图象与振动图象的综合问题(1) 分淸振动图象与波动图象.只要看淸横坐标即可，横坐标为兀则为波动图象，横坐标为/则为振 动图象.(2) 看清横、纵坐标的单位，尤其要注意单位前的数量级.(3) 找准波动图象对应的时刻.(4) 找准振动图象对应的质点.2. 分析简谐运动中各物理量的变化情况时，一定要以位移为桥梁，位移增大时，振动质点的回复力、 加速度、势能均增大，速度、动能均减小；反之，则产生相反的变化.另外，各矢量均在其值为零 时改变方向.3. 波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同.4. 振源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以有v=^=^f.5. 质点振动刃卩(波传播说)时，波形不变.6. 相隔波长整数倍的两个质点，振动状态总相同；相隔半波长奇数倍的两个质点，振动状态总相反.O对点拓展练1. (2017-山东荷泽市二模)如图2所示是某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4……为绳上的一系列 等距离的质点，相邻两质点间的距离均为10 cm,绳处于水平方向；质点1在外力作用下沿竖直方 向做简谐振动，带动2、3、4 各个质点依次上下振动，振动从绳的左端传到右端，r=0时质点1 开始竖直向上运动，f=0“l s时质点1在最大位移20 cm处，这时质点3开始运动，以向上为正方向, 下列说法正确的是 .1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20A. 该波的波速一定是2m/sB. 该波的波长一定是0.8 mC. 质点3振动后的周期可能是0.08 sD. 质点3开始运动时运动方向一定向上E. 质点3的振动方程一定是y=20sin 5兀/(cm)答案ACD—, x 2X0」 “角牛析 由°=7= ° ] m/s = 2 m/s.A 正确；%13=0.2 m =(7?+^)A,故,波长不一定是 0.8 m, B 错误;又 r=0.1 s = (z7+|)T,故〃=1 时，T=0.08 s, C 正确;质点3的起振方向与波源1的起振方向相同，一定向上，D正确;由于周期的多值，E不一定正确.2. (2017-全国卷I -34(1))如图3(%)，在小平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源$(0,4)S2(0, -2).两波源的振动图线分別如图(b)和图(c)所示.两列波的波速均为LOO m/s.两列波从波源传播到 点4(8, —2)的路程差为 m,两列波引起的点B(4,l)处质点的振动相互 (填“加强”或“减弱”)，点C(0,0.5)处质点的振动相互 (填“加强”或“减弱”).y/m4 S(a)6 8 ； x/m…二321 C-1_2答案2减弱加强 解析 波长2=uT=2 m,两列波的波长相等.两波源到A点的路程差Ax=^/62+82 m—8 m=2 m.两波源到B点的路程差Ax' =a/32+42 m—\/32+42 m=0, 初相相差n, B点为振动减弱点.两波源到C点的路程差Aa" =3.5m-2.5m=l m=y,初相相差兀，C点为振动加强点.高考题型2光的折射和全反射【例2】(201.7-山东枣庄市模拟)如图4所示，用折射率/?=迈的玻璃做成一个外径为R的半球形空心 球壳.一•束与O' O平行的平行光，射向此半球的外表面.若让一个半径为平R的圆形遮光板的圆 心过O' O轴，并且垂直该轴放置，则球壳内部恰好没有光线射入.问：(1) 临界光线射入球壳时的折射角厂为多大?(1)30°(2) 球壳的内径7?'为多少?答案 解析(1)设入射角为i,由题图和几何知识得.•警R也sin i=~^~=小• • 设折射角为几由折射率的定义得：〃=册 bill I解得厂=30。

2)设临界角为C,对临界光线,有: sin C=~n解得C=45°.在如图△Oab中，由正弦定理得:R解得疋sin(180° —C) —sin r1•折射率：光从真空射入某种介质，入射角的正弦与折射角的正弦之比叫做介质的折射率，公式为 /?=进#•实验和研究证明，某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度C•跟光在这种介质中的传 sin(/2播速度c之比，即n=~.2. 临界角：折射角等于90时的入射角，称为临界角.当光从折射率为n的某种介质射向真空(空气) 时发生全反射的临界角为C,则sin C=*.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.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.O对点拓展练3. （2017-湖北黄冈市质检）一般常见材料的折射率都为正值⑺>0）,现针对某些电磁波设计的人工材 料，其折射率可为负值（«<0）,称为负折射率材料，电磁波通过空气与这种材料的界而时，传播规律 仍然不变，入射角和折射角的大小关系仍遵从折射定律（此时折射角取负值），但折射波线与入射波线 位于法线的同一侧.现有一束电磁波从空气中以,=60。

的角度射入由负折射率材料制成、厚度d=10 cm的长方体并从下表面射出，己知该材料对电磁波的折射率?7=—羽，电磁波在真空中的速度c= 3X1O8 m/s.⑴在图5中大致画出电磁波穿过该材料的示意图；⑵求电磁波穿过该材料时的传播时间和在传播方I句的侧移量. 答案 ⑴见解析图（2）6.67X 10一" s 驾氏cm解析（1）光路图如图所示.• • • • {（2）根据折射定律可知，sin厂=卫严=—亍，厂=—30° ol 11 / VI 乙故该电磁波在介质中传播方向刚好与入射方向垂直. 折射光线在介质中传播的距离兀=諸亓=呼 cm 在介质中传播的速度^=n=1.73X108 m/sI川sin r sin(i折射光线在介质中传播的时间r=^6.67X 10",()s.4. (2017-全国卷I -34(2))如图6, —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/?、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 反射).求该玻璃的折射率.答案返亦(或1.43)解析如图，根据光路的对称性和可逆性，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,折射角为厂.由折射定律有sin z=nsin r@由正弦定理有2R 由几何关系，入射点的法线与OC的夹角为匚由题设条件和几何关系有sin i=式中厶是入射光线与OC的距离，厶=0.6/?•由②③式和题给数据得 由①③④式和题给数据得高考题型3电磁波和光的几种特有现象【例3】(2017-全国卷11-34(1))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答案ACD解析 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距\x=” 可知，要使心增大，可以增大波长或增大双缝 到屏的距离或缩小双缝间的距离，所以选项A、C、D正确，B、E错误._■技巧点拨 ■ 1. 机械波和光波都能发生干涉、衍射、多普勒效应等波特有的现象.偏振现象是横波特有的现象.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点；实线和虚 线的交点及其连线为振动减弱点.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. 光的双缝干涉条纹间距Ax=务：（1）/、d相同时，Ar*久，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）；光的衍射现象：圆孔衍射、泊松亮 斑.5. 电磁波的特点：（1）横波；（2）传播不需要介质；（3.）真空中传播速度等于光速.O对点拓展练5. （2017-四川成都市第二次诊断性考试）下列说法正确的是 .A. 频率越高，振荡电路向外。