XX屆高考物理輪復(fù)習(xí)資料007

XX屆高考物理輪精編復(fù)習(xí)資料007振動與波、光學(xué)知識網(wǎng)絡(luò)考點(diǎn)展望振動與波是歷年高考的必考內(nèi)容，其中命題率最高的知識點(diǎn)為波的圖象、波長、頻率、波速及其互相關(guān)系，特別是波的圖象與振動圖象的關(guān)系，如XX年高考北京理綜卷第17題、全國理綜卷Ⅰ第20題、福建理綜卷第17題，一般以選擇題的形式出現(xiàn)，試題信息量大、綜合性強(qiáng)，一道題常?？疾槎鄠€看法和規(guī)律．其中波的圖象，能夠綜合觀察對波的理解能力、推理能力和空間想象能力．高考對光學(xué)部分的觀察主要有：①光的折射現(xiàn)象，全反射；②光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象；③平面鏡成像的作圖方法；④雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測定光的波長；⑤光電效應(yīng)現(xiàn)象．要點(diǎn)歸納一、振動與波單擺特點(diǎn)：①單擺是理想模型；②單擺的回復(fù)力由重力沿圓弧方向的分力供應(yīng)，當(dāng)最大擺角α＜10°時，單擺的振動可看做簡諧運(yùn)動，其振動周期T＝2πLg．應(yīng)用：①計時器；②測定重力加速度g，g＝4π2LT2．二、振動圖象與顛簸圖象的差異與聯(lián)系振動圖象顛簸圖象圖象研究對象一個質(zhì)點(diǎn)全部質(zhì)點(diǎn)物理意義橫軸上各點(diǎn)表示各個時刻，圖象表示一個質(zhì)點(diǎn)各個時刻的位移情況橫軸上各點(diǎn)表示質(zhì)點(diǎn)的平衡地址，圖象表示某一時刻各個質(zhì)點(diǎn)的位移情況圖象形成的物理過程相當(dāng)于序次“掃描”的結(jié)果相當(dāng)一次“拍照”的結(jié)果所能供應(yīng)的信息直接得出振幅、周期直接得出振幅、波長能夠算出頻率據(jù)波速、波長和頻率的關(guān)系求其中一個量能夠判斷出位移、加速度、回復(fù)力間的變化關(guān)系振動方向和流傳方向的關(guān)系三、機(jī)械波與電磁波機(jī)械波電磁波對象研究力學(xué)現(xiàn)象研究電磁現(xiàn)象周期性變化的物理量位移隨時間和空間做周期性變化電場E和磁場B隨時間和空間做周期性變化流傳流傳需要介質(zhì)，波速與介質(zhì)有關(guān)，與頻率沒關(guān)，分橫波和縱波兩種，流傳機(jī)械能流傳不需要介質(zhì)，在真空中波速總是c，在介質(zhì)中流傳時，波速與介質(zhì)及頻率都有關(guān)系．電磁波都是橫波，流傳電磁能特點(diǎn)v＝λT，都會發(fā)生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效應(yīng)產(chǎn)生由質(zhì)點(diǎn)的振動產(chǎn)生無線電波由振蕩電路產(chǎn)生光也是電磁波的一種，由原子能級躍遷發(fā)出四、平面鏡成像．平面鏡改變光的流傳方向，而不改變光的性質(zhì)．．平面鏡成像的特點(diǎn)：等大、正立、虛像，物、像關(guān)于鏡面對稱．．成像作圖要規(guī)范化．射向平面鏡的入射光輝和反射光輝要用實(shí)線，并且要用箭頭標(biāo)出光的流傳方向．反射光輝的反向延長線只能用虛線，虛線上不能夠標(biāo)箭頭．鏡中的虛像是物體射到平面鏡上全部光輝的反射光輝反向延長后訂交形成的．在成像作圖中，能夠只畫兩條光輝來確定像點(diǎn)．法線既與界面垂直，又是入射光輝與反射光輝夾角的均分線．平面鏡轉(zhuǎn)過一個渺小的角度α，法線也隨之轉(zhuǎn)過角度α，當(dāng)入射光輝的方向不變時，反射光輝則偏轉(zhuǎn)2α．五、光的折射定律．折射率：光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角θ1的正弦與折射角θ2的正弦之比為定值n，叫做這類介質(zhì)的折射率，表示為n＝sinθ1sinθ2．實(shí)驗(yàn)和研究證明，某種介質(zhì)的折射率等于光在真空中的流傳速度c跟光在這類介質(zhì)中的流傳速度v之比，即n＝cv．．折射現(xiàn)象中光路是可逆的．六、全反射和臨界角．全反射的條件：光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；入射角大于或等于臨界角．．臨界角：使折射角等于90°時的入射角，某種介質(zhì)的臨界角c用sinc＝1n計算．七、用折射定律解析光的色散現(xiàn)象在解析、計算光的色散時，要掌握好折射率n的應(yīng)用及有關(guān)數(shù)學(xué)知識，重視理解兩點(diǎn)：①光的頻率由光源決定，與介質(zhì)沒關(guān)；②在同一介質(zhì)中，頻率越大的光的折射率越大，再應(yīng)用n＝cv＝λ0λ等知識，就能正確而迅速地判斷有關(guān)色光在介質(zhì)中的流傳速度、波長、入射光輝與折射光輝的偏折程度等問題．八、光的顛簸性．光的干涉干涉條件：兩束光的頻率相同，并有牢固的相位差．雙縫干涉：兩列光波到達(dá)某點(diǎn)的行程差為波長的整數(shù)倍時，該處的光互相加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋；當(dāng)?shù)竭_(dá)某點(diǎn)的行程差為半波長的奇數(shù)倍時，該處的光互相削弱，出現(xiàn)暗條紋．相鄰兩條亮條紋的間距x＝Ldλ．薄膜干涉：從薄膜前后表面反射的兩列波疊加產(chǎn)生的干涉．應(yīng)用：檢查平面的平展度、增透膜等．．光的衍射發(fā)生明顯衍射的條件：阻擋物的尺寸跟光的波長周邊或比光的波長還?。獾难苌錀l紋和干涉條紋不相同．泊松亮斑是光的衍射引起的．．光的電磁說麥克斯韋提出“光是一種電磁波”的假設(shè)，赫茲用實(shí)驗(yàn)考據(jù)了電磁說的正確性．九、光的粒子性．光電效應(yīng)現(xiàn)象：在光的照射下物體發(fā)射電子的現(xiàn)象．規(guī)律：任何金屬都存在極限頻率，只適用高于極限頻率的光照射金屬時，才會發(fā)生光電效應(yīng)．在入射光的頻率大于金屬的極限頻率的情況下，從光照射到金屬上到金屬逸出光電子的過程，幾乎是瞬時的．光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，與光的強(qiáng)度沒關(guān)．單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)與入射光的強(qiáng)度成正比．．光電效應(yīng)方程：12v2＝hν－．．光子說：即空間流傳的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份的能量等于hν，每一份叫做一個光子．．光的波粒二象性：光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光擁有波動性，光電效應(yīng)表示光擁有粒子性，因此光擁有波粒二象性．．物質(zhì)波：任何一個運(yùn)動的物體都有一個波與它對應(yīng)，波長λ＝hp．熱點(diǎn)、要點(diǎn)、難點(diǎn)一、簡諧運(yùn)動的動力學(xué)問題圖6－1●例1如圖6－1所示，一個彈簧振子在圓滑水平面上的A、B兩點(diǎn)之間做簡諧運(yùn)動．當(dāng)振子經(jīng)過最大位移處時，有塊膠泥落在它的上邊，并隨其一起振動，那么此后的振動與原來對照較A．振幅的大小不變B．加速度的最大值不變c．速度的最大值變小D．彈性勢能的最大值不變【解析】當(dāng)振子經(jīng)過最大位移處時，膠泥落在它的上邊，在此過程中，膠泥減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能，振子在B點(diǎn)的速度仍為零，則其仍以o點(diǎn)為平衡地址做簡諧運(yùn)動，且振幅的大小不變．于是，最大回復(fù)力和最大彈性勢能不變．由于質(zhì)量增大，則其最大加速度變小，在平衡地址的速度變?。C上可知，選項(xiàng)A、c、D正確．[答案]AcD【議論】解決本題的要點(diǎn)在于正確理解簡諧運(yùn)動的特點(diǎn)，認(rèn)識簡諧運(yùn)動中各個物理量的變化，找到“振幅的大小不變”這一打破口，進(jìn)而解析求解．簡諧運(yùn)動擁有以下規(guī)律．①在平衡地址：速度最大、動能最大、動量最大，位移最小、回復(fù)力最小、加速度最小、勢能最小．②在位移大小等于振幅處：速度最小、動能最小、動量最小，位移最大、回復(fù)力最大、加速度最大、勢能最大．③振動中的位移x都是以平衡地址為起點(diǎn)的，方向從平衡地址指向末地址，大小為這兩地址間的直線距離．加速度與回復(fù)力的變化一致，在兩個“端點(diǎn)”最大，在平衡地址為零，方向總是指向平衡地址．二、簡諧運(yùn)動的圖象、波的圖象●例2一列簡諧橫波以1/s的速度沿繩子由A向B流傳，質(zhì)點(diǎn)A、B間的水平距離為3，如圖6－2甲所示．若t＝0時質(zhì)點(diǎn)A剛從平衡地址開始向上振動，其振動圖象如圖6－2乙所示，則B點(diǎn)的振動圖象為圖6－2丙中的圖6－2【解析】由題意知，λ＝v?T＝4故lAB＝34λ，經(jīng)過t＝34T＝3s時間B點(diǎn)開始振動．又由波的流傳特點(diǎn)可知，每點(diǎn)開始振動的方向與振源的起振方向相同，故知B點(diǎn)的振動圖象為B．[答案]B【議論】本例誠然只要求B的振動圖象，但解析過程必須弄清楚波的流傳過程，可畫出t＝3s時刻以及t′＝3s＋時刻AB方向波的圖象圖6－2丁所示．圖6－2丁●例3兩列振幅、波長均相同的簡諧橫波，以相同的速率沿相反方向在同一介質(zhì)中流傳．圖6－3所示為某一時刻兩波的波形圖，其中實(shí)線為向右流傳的波，虛線為向左傳播的波，a、b、c、d、e為五個等距離的質(zhì)點(diǎn)．則在兩列波流傳的過程中，以下說法中正確的選項(xiàng)是圖6－3A．質(zhì)點(diǎn)a、b、c、d、e向來靜止不動B．質(zhì)點(diǎn)b、d向來靜止不動c．質(zhì)點(diǎn)a、c、e向來靜止不動D．質(zhì)點(diǎn)

a、c、e

以振幅

2A做簡諧運(yùn)動【解析】由波的疊加原理可知，圖示時刻質(zhì)點(diǎn)

a、b、c、d、e的位移都為零．其中兩列波在a、c、e上引起的振動方向相同，在b、d兩點(diǎn)引起的振動方向總是相反，故b、d始終靜止不動，

a、c、e

以振幅

2A做簡諧運(yùn)動．[

答案]

BD【議論】①兩列波流傳至某點(diǎn)時，兩列波引起的振動“步調(diào)”相同時，干涉加強(qiáng)；引起的振動“步伐”相反時，干涉減弱，不應(yīng)僅考慮波峰、波谷的相遇．②振動加強(qiáng)的點(diǎn)與振動減弱的點(diǎn)有規(guī)律地互相間隔．③注：干涉圖樣不是固定不動的，加強(qiáng)的點(diǎn)在做更大振幅的振動．三、平面鏡成像問題●例4某物體左右兩側(cè)各有一豎直放置的平面鏡，兩平面鏡互相平行，物體距離左鏡4，右鏡8，如圖6－4甲所示．物體在左鏡所成的像中從右向左數(shù)的第三個像與物體的距離是[XX年高考?全國理綜卷Ⅰ]圖6－4甲A．24B．32c．40D．48【解析】物體在左鏡中所成的各像如圖6－4乙所示，可知左鏡中從右向左的第三個像是個像在右鏡中的像再在左鏡中成的像，即看見像時為光輝在左鏡反射一次后在右鏡反射一次再在左鏡反射一次進(jìn)入眼睛，由平面鏡成像的對稱性可得：d＝32．圖6－4乙[答案]B【議論】光輝經(jīng)過平面鏡反射進(jìn)入眼睛，眼睛逆著光輝確定光源，感覺光是從“虛像”發(fā)出．四、光的折射與全反射光學(xué)器材是由透明介質(zhì)制成的，當(dāng)光輝從空氣照射到這些透明體的表面時，折射進(jìn)入透明體，爾后再發(fā)生其他的光學(xué)現(xiàn)象．解這類問題用到的光學(xué)知識主若是反射定律、折射定律、全反射知識和數(shù)學(xué)中的幾何知識．．視深問題●例5某水池的實(shí)質(zhì)深度為h，若某人垂直水面往下看時，水池的視深為多少？【解析】以下列圖，作兩條從水底S發(fā)出的折射光輝，一條垂直射出水面，另一條入射角很小，這兩條折射光輝反向延長線的交點(diǎn)S′就是看到的S的像．在△AS′o中，tanα＝Aoh′在△ASo中，tanγ＝Aoh則tanαtanγ＝hh′由于α、γ很小，因此sinα≈tanα，sinγ≈tanγ得：h′＝sinγsinαh＝hn．[答案]hn【議論】本題觀察光的折射定律在實(shí)質(zhì)中的應(yīng)用．正確畫出光路圖，并運(yùn)用近似理論是求解此類問題的要點(diǎn)．．巧妙運(yùn)用光路圖解題和光學(xué)作圖問題解決幾何光學(xué)的基本方法是：畫出光路圖，理解有關(guān)概念，靈便運(yùn)用數(shù)學(xué)知識求解．在反射和折射現(xiàn)象中，“光路可逆”是解決較復(fù)雜問題常用的思想方法．注意：光路圖的作法必定依據(jù)反射和折射定律．由于同一介質(zhì)對不相同色光的折射率不相同，以致光的色散現(xiàn)象．利用光的折射定律解決的問題主要有“視深”和棱鏡等．正確畫出光路圖是求解此類問題的要點(diǎn)．作圖法是解決幾何光學(xué)問題的主要方法之一．完成光路圖的依據(jù)是光的流傳規(guī)律，作圖時常常要運(yùn)用逆向思想——先由像確定反射光輝，再確定入射光輝．解題中常常要巧用光路可逆規(guī)律解析問題，在實(shí)像的地址換上物點(diǎn)，必然在原來物點(diǎn)處成像，即像、物互換．別的，涉及有關(guān)范圍的問題，確定有關(guān)界線光輝是解決問題的要點(diǎn)．●例6圖6－5甲所示為一個儲油圓柱桶，其底面直徑與桶高相等．當(dāng)桶中無油時，貼著桶的上邊沿上的A點(diǎn)恰能看到桶底邊緣上的B處；當(dāng)桶內(nèi)油的深度等于桶高的一半時，眼所處的地址不變，在桶外沿AB方向看去，恰能看到桶底上的c點(diǎn)，且Bc的距離是桶底直徑的四分之一．據(jù)此可估算出該油的折射率n和光在這類油中的流傳速度v分別為圖6－5甲A．1.6、1.9×108/sB．2.0、1.6×108/sc．2.2、2.2×108/sD．1.6、1.6×108/s【解析】當(dāng)油的深度為桶高的一半時，眼睛看見

c點(diǎn)的光路圖如圖

6－5

乙所示，可得：圖6－5

乙n＝sinisinr

＝1.6又由于

n＝cv可得

v＝1.9

×108/s

．[答案]A【議論】正確地畫出光路圖是解決幾何光學(xué)問題的要點(diǎn)．●例7一束單色光斜射到厚平板玻璃的一個表面上，經(jīng)兩次折射后從玻璃板另一個表面射出，出射光輝有關(guān)于入射光輝側(cè)移了一段距離．在以下情況下，出射光輝側(cè)移距離最大的是[XX年高考?全國理綜卷Ⅱ]A．紅光以30°的入射角入射B．紅光以45°的入射角入射c．紫光以30°的入射角入射D．紫光以45°的入射角入射【解析】以下列圖，由題意可知，o2A為偏移距離x，有：x＝dcosr?sinn＝sinisinr若為同一單色光，即n值相同．當(dāng)i增大時，r也增大，但i比r增大得快，sin＞0且增大，dcosr＞0且增大，故A、選項(xiàng)錯誤．若入射角相同，則：x＝dsini即當(dāng)

n增大，

x也增大，應(yīng)選項(xiàng)

B錯誤、

D正確．[

答案]

D【議論】①某束單色光照到介質(zhì)表面，當(dāng)入射角增大時，折射角也增大，但入射角比折射角增大得快．②一束復(fù)色光經(jīng)過平板玻璃也會發(fā)生色散現(xiàn)象，即射出光的邊緣出現(xiàn)彩色，可是當(dāng)玻璃較薄時這個現(xiàn)象不太明顯．●例8一足夠大的水池內(nèi)盛有某種透明液體，液體的深度為H，在水池的底部中央放一點(diǎn)光源，其中一條光輝以30°的入射角射到液體與空氣的界面上，它的反射光輝與折射光輝的夾角為105°，如圖6－6甲所示，則可知圖6－6甲A．液體的折射率為2B．液體的折射率為22c．整個水池表面都有光射出D．液體表面亮斑的面積為πH2【解析】由題意知i＋r＝180°－105°＝75°＝75°－30°＝45°故折射率n＝sinrsini＝2該液體的臨界角c＝arcsin1n＝45°可得液體表面亮斑的半徑如圖6－6乙所示，r＝H圖6－6乙故亮斑面積為：S＝πH2．[答案]AD【議論】利用反射定律、折射定律和幾何知識，解出折射角是解本題的要點(diǎn)．五、干涉、衍射與偏振．干涉與衍射的比較光的干涉與衍射現(xiàn)象是光的顛簸性的表現(xiàn)，也是光擁有顛簸性的憑據(jù)．兩者的差異是：光的干涉現(xiàn)象只有在吻合必然條件下才發(fā)生；而光的衍射現(xiàn)象卻總是存在的，只有明顯與不明顯之分．光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象在屏上出現(xiàn)的都是明暗相間的條紋，但雙縫干涉時條紋間隔均勻，從中央到兩側(cè)的明紋亮度不變化；而單縫衍射的條紋間隔不均勻，中央明紋又寬又亮，從中央向兩側(cè)，條紋寬度減小，明紋亮度明顯減弱．．光的偏振橫波的振動矢量垂直于波的流傳方向振動時，偏于某個特定方向的現(xiàn)象叫偏振．縱波只能沿著波的流傳方向振動，因此不能能有偏振，光的偏振現(xiàn)象證明光是橫波．光的偏振現(xiàn)象在科技、生活中的應(yīng)用有：照相機(jī)鏡頭上的偏振片、立體電影等．●例9圖6－7所示為一豎直的肥皂膜的橫截面，用單色光照射薄膜，在薄膜上產(chǎn)生明暗相間的條紋，以下說法正確的是圖6－7A．薄膜上的干涉條紋是