三維設(shè)計2016屆高三物理二輪復(fù)習版教參第一部分專題六選考模塊第二講振動和波動光學

1、 HYPERLINK /guangshichang 高中物理資源下載平臺-光世昌的博客 HYPERLINK /guangshichang /guangshichang第二講振動和波動_光學對應(yīng)診斷卷P157對應(yīng)診斷卷P1571(2015山東高考) (1)如圖1，輕彈簧上端固定，下端連接一小物塊，物塊沿豎直方向做簡諧運動。以豎直向上為正方向，物塊簡諧運動的表達式為y0.1sin(2.5t)m。t0時刻，一小球從距物塊h高處自由落下；t0.6 s 時，小球恰好與物塊處于同一高度。取重力加速度的大小g10 m/s2。以下判斷正確的是_。(雙選，填正確答案標號)圖1ah1.7 mb簡諧運動的周期是0.

2、8 sc0.6 s內(nèi)物塊運動的路程為0.2 mdt0.4 s時，物塊與小球運動方向相反(2)半徑為R、介質(zhì)折射率為n的透明圓柱體，過其軸線OO的截面如圖2所示。位于截面所在的平面內(nèi)的一細束光線，以角i0由O點入射，折射光線由上邊界的A點射出。當光線在O點的入射角減小至某一值時，折射光線在上邊界的B點恰好發(fā)生全反射。求A、B兩點間的距離。圖2解析：(1)由物塊簡諧運動的表達式y(tǒng)0.1sin(2.5t) m知，2.5，Teq f(2,)eq f(2,2.5) s0.8 s，選項b正確；t0.6 s時，y0.1 m，對小球：h|y|eq f(1,2)gt2，解得h1.7 m，選項a正確；物塊0.6

3、s內(nèi)路程為0.3 m，t0.4 s時，物塊經(jīng)過平衡位置向下運動，與小球運動方向相同。故選項c、d錯誤。(2)當光線在O點的入射角為i0時，設(shè)折射角為r0，由折射定律得eq f(sin i0,sin r0)n設(shè)A點與左端面的距離為dA，由幾何關(guān)系得sin r0eq f(R,r(dA2R2)若折射光線恰好發(fā)生全反射，則在B點的入射角恰好為臨界角C，設(shè)B點與左端面的距離為dB，由折射定律得sin Ceq f(1,n)由幾何關(guān)系得sin Ceq f(dB,r(dB2R2)設(shè)A、B兩點間的距離為d，可得ddBdA聯(lián)立式得deq blc(rc)(avs4alco1(f(1,r(n21)f(r(n2sin2

4、i0),sin i0)R。答案：(1)ab(2)eq blc(rc)(avs4alco1(f(1,r(n21)f(r(n2sin2i0),sin i0)R2(2014唐山調(diào)研)(1)如圖3甲，同一均勻介質(zhì)中的一條直線上有相距6 m的兩個振幅相等的振源A、B。從0時刻起，A、B同時開始振動，且都只振動了一個周期。圖乙為A的振動圖像，圖丙為B的振動圖像。若A向右傳播的波與B向左傳播的波在0.3 s時相遇，則下列說法正確的是_。圖3A兩列波的波長都是2 mB兩列波在A、B間的傳播速度均為10 m/sC在兩列波相遇過程中，A、B連線的中點C為振動加強點D在0.9 s時，質(zhì)點B經(jīng)過平衡位置且振動方向向上

5、E兩個波源浱動的相位差為(2)如圖4所示，一束截面為圓形(半徑R1 m)的平行紫光垂直射向一半徑也為R的玻璃半球的平面，經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個圓形亮區(qū)。屏幕S至球心的距離為D(eq r(2)1) m，不考慮光的干涉和衍射，試問：圖4若玻璃半球?qū)ψ仙獾恼凵渎蕿閚eq r(2)，請你求出圓形亮區(qū)的半徑。若將題干中紫光改為白光，在屏幕S上形成的圓形亮區(qū)的邊緣是什么顏色？解析：(1)兩波在均勻介質(zhì)中傳播波速相同，設(shè)為v，則有2vt1xAB，代入解得veq f(xAB,2t1)10 m/s，故B正確。由題圖知周期T0.2 s，則波長vT2 m，故A正確。當A的波峰(或波谷)傳到C時，恰好B的波谷(

6、或波峰)傳到C點，所以C點的振動始終減弱，故C錯誤，t20.9 s4eq f(1,2)T，此時刻A引起的波已傳過B點，故B點此時不振動，D錯誤。振源A的簡諧運動方程為yAsin t，振源B的簡諧運動方程為yAsin tAsin(t)，兩個波源振動的相位差為，故E正確。故本題選ABE。(2)如圖，紫光剛要發(fā)生全反射時的臨界光線射在屏幕S上的點E，E點到亮區(qū)中心G的距離r就是所求最大半徑，設(shè)紫光臨界角為C，由全反射的知識：sin Ceq f(1,n)由幾何知識可知：ABRsin Ceq f(R,n)OBRcos CReq f(r(n21),n)，BFABtan Ceq f(R,nr(n21)，GF

7、D(OBBF)Deq f(nR,r(n21)，eq f(GE,AB)eq f(GF,FB)，所以有：rxGEeq f(GF,FB)ABDeq r(n21)nR1 m。由于白色光中紫光的折射率最大，臨界角最小，故在屏幕S上形成的圓形亮區(qū)的邊緣應(yīng)是紫色光。答案：(1)ABE(2)1 m紫色3(2015永州三模)(1)一振動周期為T，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v，關(guān)于在xeq f(3vT,2)處的質(zhì)點P，下列說法正確的是_。A質(zhì)點P振動周期為T，速度的最大值為vB若某時刻質(zhì)點P的速度方向沿y軸負方向，則該時刻波源速度方向沿y軸正

8、方向C質(zhì)點P開始振動的方向沿y軸正方向D當P開始振動后，若某時刻波源在波峰，則質(zhì)點P一定在波谷E若某時刻波源在波谷，則質(zhì)點P也一定在波谷 (2)如圖5所示，某種透明材料做成的三棱鏡，其橫截面是邊長為a的等邊三角形，現(xiàn)用一束寬度為a的單色平行光束，以垂直于BC面的方向正好入射到該三棱鏡的AB及AC面上，結(jié)果所有從AB、AC面入射的光線進入后恰好全部直接到達BC面。求：圖5()該材料對此平行光束的折射率；()這些直接到達BC面的光線從BC面折射而出后，如果照射到一塊平行于BC面的屏上形成光斑，則當屏到BC面的距離d滿足什么條件時，此光斑分為兩條？解析：(1)質(zhì)點P振動周期與O點振動周期相同，也為T

9、。但其振動速度與波速不同，故A錯誤。xeq f(3vT,2)eq f(3,2)，P與O是反相點，若某時刻質(zhì)點P的速度方向沿y軸負方向，則該時刻波源速度方向沿y軸正方向，故B正確。根據(jù)波的特點：簡諧波傳播過程中，質(zhì)點的起振方向都與波源的起振方向相同，故質(zhì)點P開始振動的方向沿y軸正方向，故C正確。P與O是反相點，故若某時刻波源在波峰，則質(zhì)點P一定在波谷，故D正確，E錯誤。(2)()由于對稱性，我們考慮從AB面入射的光線，這些光線在棱鏡中是平行于AC面的，由對稱性和幾何知識可得，光線進入AB面時的入射角和折射角分別為：60，30則材料的折射率為neq f(sin ,sin )eq r(3)。()如圖

10、O為BC中點，緊靠B點從BC面射出的光線與直線AO交于D，由圖可知：當光屏放在D點右側(cè)時，根據(jù)對稱性，光屏上形成兩條光斑。由幾何關(guān)系有ODeq f(a,2)tan eq f(r(3),6)a所以當光屏到BC距離d超過eq f(r(3),6)a時，光斑分為兩條。答案：(1)BCD(2)()eq r(3)()大于eq f(r(3),6)a4(2015全國卷) (1)如圖6，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為，經(jīng)折射后射出a、b兩束光線。則_。圖6A在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度B在真空中，a光的波長小于b光的波長C玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率D若

11、改變光束的入射方向使角逐漸變大，則折射光線a首先消失E分別用a、b光在同一個雙縫干涉實驗裝置上做實驗，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距(2)平衡位置位于原點O的波源發(fā)出的簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿水平x軸傳播，P、Q為x軸上的兩個點(均位于x軸正向)，P與O的距離為35 cm，此距離介于一倍波長與二倍波長之間。已知波源自t0時由平衡位置開始向上振動，周期T1 s，振幅A5 cm。當波傳到P點時，波源恰好處于波峰位置；此后再經(jīng)過5 s，平衡位置在Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置。求：()P、Q間的距離；()從t0開始到平衡位置在Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置時，波源在振動過程中通過的路程。解析：(

12、1)通過光路圖可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃磚對a光的折射率大于b光的折射率，選項C錯誤。a光的頻率大于b光的頻率，波長小于b光的波長，選項B正確。由neq f(c,v)知，在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度，選項A正確。入射角增大時，折射率大的光線首先發(fā)生全反射，a光首先消失，選項D正確。做雙縫干涉實驗時，根據(jù)xeq f(L,d)得a光的干涉條紋間距小于b光的干涉條紋間距，選項E錯誤。(2)()由題意，O、P兩點間的距離與波長之間滿足OPeq f(5,4)波速v與波長的關(guān)系為veq f(,T)在t5 s的時間間隔內(nèi)，波傳播的路程為vt。由題意有vtPQeq f(

13、,4)式中，PQ為P、Q間的距離。由式和題給數(shù)據(jù)，得PQ133 cm。()Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置時，波源運動的時間為t1teq f(5,4)T波源從平衡位置開始運動，每經(jīng)過eq f(T,4)，波源運動的路程為A。由題給條件得t125eq f(T,4)故t1時間內(nèi)，波源運動的路程為s25A125 cm。答案：(1)ABD(2)()133 cm()125 cm5(2014東北三省模擬)(1)下列說法正確的是_。A從地面上觀察，飛船上的時間進程比地面上慢B“聞其聲而不見其人”現(xiàn)象說明遇到同樣障礙物時聲波比可見光容易發(fā)生衍射C用超聲波被血流反射回來其頻率發(fā)生變化可測血流速度，這是利用多普勒效應(yīng)D

14、做受迫振動的物體，其穩(wěn)定時的振動頻率不一定等于驅(qū)動力的頻率E用標準平面來檢查光學面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象 (2)由透明體做成的三棱柱，橫截面為有一個銳角30的直角三角形，如圖7所示，AC面鍍膜，經(jīng)透明體射到AC面的光只能反射?，F(xiàn)有一束光從AB面的D點垂直AB面射入透明體，經(jīng)AC面E點反射后從BC面射出透明體，出射光線與BC面成30角：圖7求該透明體的折射率；若光線從BC面的F點垂直BC面射入透明體，經(jīng)AC面E點反射后從AB面射出透明體，試畫出經(jīng)E點后的光路圖，并標明出射光線與AB面所成夾角的角度(不用列式計算)。解析：(1)由運動的時鐘延遲效應(yīng)可知，A正確；“聞其聲而不見其人”現(xiàn)象說明聲

15、波比光波更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，B正確；用超聲波測血流速度是利用多普勒效應(yīng)，C正確；做受迫振動的物體，其振動頻率一定等于驅(qū)動力的頻率，D錯誤；檢測光學面的平整程度是利用光的干涉現(xiàn)象，E錯誤。(2)如圖，由幾何關(guān)系得光線在BC面上的入射角和折射角分別為：130，260由折射定律得：neq f(sin 2,sin 1)eq r(3)。若光線從BC面的F點垂直BC面射入透明體，如圖，光線射到AC面上的入射角為60，反射角也為60，根據(jù)幾何關(guān)系得知，光線射到AB面上的入射角為i30，設(shè)折射角為r，則：neq f(sin r,sin i)，得：sin rnsin ieq r(3)sin 30eq f(r(3

16、),2)，即：r60所以出射光線與AB面所成夾角的角度為30，如圖所示。答案：(1)ABC(2)eq r(3)見解析6(2015忻州聯(lián)考)(1)A、B兩列簡諧橫波均沿x軸正向傳播，在某時刻的波形分別如圖中甲、乙所示，經(jīng)過時間t(t小于A波的周期TA)，這兩列簡諧橫波的波形分別變?yōu)閳D中丙、丁所示，則A、B兩列波的波速vA、vB之比可能是_。圖8A11B21C12D31E13(2)有一玻璃球冠，右側(cè)面鍍銀，光源S就在其對稱軸上，如圖9所示。從光源S發(fā)出的一束光射到球面上，其中一部分光經(jīng)球面反射后恰能豎直向上傳播，另一部分光折入玻璃球冠內(nèi)，經(jīng)右側(cè)鍍銀面第一次反射恰能沿原路返回。若球面半徑為R，玻璃折

17、射率為eq r(3)，求光源S與球冠頂點M之間的距離SM為多大？圖9解析：(1)由圖讀出，A波波長為A24 cm，甲圖到丙圖一定是半個周期，所以周期TA2t；B波波長為B12 cm，乙圖與丁圖的波形圖相同，經(jīng)過的時間一定是整數(shù)個周期，所以周期TBeq f(t,n)，波速vAeq f(A,TA)eq f(0.24,2t)eq f(0.12,t)，vBeq f(B,TB)eq f(0.12,f(t,n)eq f(0.12n,t)，得到eq f(vA,vB)1n，所以A、B兩列波的波速vA、vB之比可能是ACE，不可能的是B、D。(2)如圖所示，根據(jù)折射定律，有：neq f(sin 1,sin 2)

18、根據(jù)反射定律，有：13其中：2390聯(lián)立可得：160，230由圖，有：230130所以：SOeq r(3)R故光源S與M間距：SMSOR(eq r(3)1)R0.73 R。答案：(1)ACE(2)0.73R 考點一機械振動和機械波 (對應(yīng)學生用書P81)一、必須理清的知識聯(lián)系二、必須掌握的三個問題1波的傳播問題(1)各質(zhì)點振動起振的方向與波源起振方向一致。(2)波的傳播速度v在同種均勻介質(zhì)中是不變的，與質(zhì)點振動的速度不能混為一談。如診斷卷第3題第(1)問的A選項。(3)相距為xneq f(,2)的兩個點為反相點，振動情況始終相反。如第3題第(1)問的D、E選項，當波源在波峰時，P點一定在波谷。

19、2波的疊加問題(1)兩個振動情況相同的波源形成的波，在空間某點振動加強的條件為xn，振動減弱的條件為xneq f(,2)。兩個振動情況相反的波源形成的波，在空間某點振動加強的條件為xneq f(,2)，振動減弱的條件為xn。如診斷卷第2題第(1)問A、B為反相波源，中點C應(yīng)為減弱點。(2)振動加強點的位移隨時間而改變，振幅最大。(3)在診斷卷第2題第(1)問中，A、B兩波源都只產(chǎn)生了一個周期的波，因此0.8 s后兩波源都停止了振動，D錯誤。3波的多解問題由于波的周期性、波傳播方向的雙向性，波的傳播問題易出現(xiàn)多解現(xiàn)象。如診斷卷第6題第(1)問，因tTA和圖甲和圖丙的特點，易知，teq f(TA,

20、2)，而圖乙和圖丁的波形圖相同，無法確定時間t內(nèi)有幾個TB，故有tnTB，引起多解問題。增分強化練1(多選) (2015西安交大附中模擬)如圖621所示為同一地點的兩單擺甲、乙的振動圖像，下列說法中正確的是()圖621A甲、乙兩單擺的擺長相等B甲擺的振幅比乙擺大C甲擺的機械能比乙擺大D在t0.5 s時有正向最大加速度的是乙擺E由圖像可以求出當?shù)氐闹亓铀俣冉馕觯哼xABD由圖看出，兩單擺的周期相同，同一地點g相同，由單擺的周期公式T2 eq r(f(L,g)得知，甲、乙兩單擺的擺長L相等，故A正確。甲擺的振幅為10 cm，乙擺的振幅為7 cm，則甲擺的振幅比乙擺大，故B正確。盡管甲擺的振幅比乙擺

21、大，兩擺的擺長也相等，但由于兩擺的質(zhì)量未知，無法比較機械能的大小，故C錯誤。在t0.5 s時，甲擺經(jīng)過平衡位置，振動的加速度為零，而乙擺的位移為負的最大，則乙擺具有正向最大加速度，故D正確。由單擺的周期公式T2eq r(f(L,g)得geq f(42L,T2)，由于單擺的擺長不知道，所以不能求得重力加速度，故E錯誤。2(多選)(2013天津高考)一列簡諧橫波沿直線傳播，該直線上平衡位置相距9 m的a、b兩質(zhì)點的振動圖像如圖622所示。下列描述該波的圖像可能正確的是()圖622解析：選AC根據(jù)a、b兩質(zhì)點的振動圖像可知其間距應(yīng)為eq f(,4)的奇數(shù)倍，即eq f(n,4)9 m，n1、3、5，

22、那么波長的可能值是：36 m、12 m、eq f(36,5) m、eq f(36,7) m、4 m、eq f(36,11) m等等。綜上可知答案為A、C。 考點二光的折射、全反射和光的波動性 (對應(yīng)學生用書P82)一、必須理解的知識聯(lián)系二、必須掌握的三個問題1光的折射和全反射問題(1)確定要研究的光線(如臨界光線、邊界光線等)。(2)找準入射點，畫出光路圖，注意判斷是否發(fā)生全反射。(3)根據(jù)反射定律、折射定律、臨界角公式、幾何關(guān)系等列出關(guān)系式，具體求解。如診斷卷第2題第(2)問，只有畫出射到屏幕S上的剛好不發(fā)生全反射的兩側(cè)邊界光線，才可從圖上求出發(fā)光圓的半徑。2光的色散問題(1)在同一介質(zhì)中，

23、不同頻率的光的折射率不同，頻率越高，折射率越大。(2)可由neq f(c,v)，neq f(0,)可知，光的頻率越高，在介質(zhì)中的波速越小，波長越小。如診斷卷第4題第(1)問，由圖可知，a光折射率大，頻率高，在玻璃中的傳播速度小，由cf可知，在真空中a光的波長也短。3光的衍射和干涉問題(1)光的衍射是無條件的，但發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象是有條件的。(2)兩列光波發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象時，光的頻率相等，相位差恒定，條紋間距xeq f(L,d)。如診斷卷第5題第(1)問，用標準平面檢查光學面的平整程度利用的是光的干涉現(xiàn)象；診斷卷第4題第(1)問，由xeq f(L,d)可知，用同一雙縫干涉實驗裝置做實驗時，a光波

24、最短，干涉條紋間距小。增分強化練1(2015銀川二模)如圖623所示，直徑d1.00 m，高H0.50 m的不透明圓桶，放在水平地面上，桶內(nèi)盛有折射率n1.60的透明液體，某人站在地面上離桶中心的距離為x2.10 m處，他的眼睛到地面的距離y1.70 m，問桶中液面高h為多少時，他能看到桶底中心？(桶壁厚度不計)圖623解析：設(shè)O點發(fā)出的光經(jīng)過液面上O點進入人眼。延長液面直線交AB于C。OED和OAC相似，故：eq f(Hh,yh)eq f(a,axf(d,2)其中a為OD的長度。解得：aeq f(4,3)(Hh)說明：r53由折射定律：neq f(sin i,sin r)，得：sin ieq f(1,2)，i30如圖中幾何關(guān)系，有：htan ieq f(1,2)da即eq f(r(3),3)heq f(1,2)deq f(4,3)(Hh)解得：h0.22 m。答案：0.22 m2. (2015佳木斯一模)