201x高考物理二輪復(fù)習(xí)-專題八-選考部分-1-8-17-振動和波動-光及光的本性

第17講振動和波動光及光的本性.第17講振動和波動光及光的本性.11．(2018·課標(biāo)Ⅲ)(1)(多選)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在t＝0和t＝0.20s時的波形分別如圖中實線和虛線所示。已知該波的周期T>0.20s。下列說法正確的是__________。.1．(2018·課標(biāo)Ⅲ)(1)(多選)一列簡諧橫波沿x軸正方2A．波速為0.40m/sB．波長為0.08mC．x＝0.08m的質(zhì)點在t＝0.70s時位于波谷D．x＝0.08m的質(zhì)點在t＝0.12s時位于波谷E．若此波傳入另一介質(zhì)中其波速變?yōu)?.80m/s，則它在該介質(zhì)中的波長為0.32m.A．波速為0.40m/s.3(2)如圖，某同學(xué)在一張水平放置的白紙上畫了一個小標(biāo)記“·”(圖中O點)，.(2)如圖，某同學(xué)在一張水平放置的白紙上畫了一個小標(biāo)記“·”4然后用橫截面為等邊三角形ABC的三棱鏡壓在這個標(biāo)記上，小標(biāo)記位于AC邊上。D位于AB邊上，過D點做AC邊的垂線交AC于F。該同學(xué)在D點正上方向下順著直線DF的方向觀察，恰好可以看到小標(biāo)記的像；過O點做AB邊的垂線交直線DF于E；DE＝2cm，EF＝1cm。求三棱鏡的折射率。(不考慮光線在三棱鏡中的反射).然后用橫截面為等邊三角形ABC的三棱鏡壓在這個標(biāo)記上，小標(biāo)記5..6..7(2)過D點作AB邊的法線NN′，連接OD，則∠ODN＝α為O點發(fā)出的光線在D點的入射角；設(shè)該光線在D點的折射角為β，如圖所示。.(2)過D點作AB邊的法線NN′，連接OD，則∠ODN＝α為8根據(jù)折射定律有nsinα＝sinβ①式中n為三棱鏡的折射率。由幾何關(guān)系可知β＝60°②∠EOF＝30°③△OEF中有EF＝OEsin∠EDF④由③④式和題給條件得.根據(jù)折射定律有.9OE＝2cm⑤根據(jù)題給條件可知，△OED為等腰三角形，有α＝30°⑥由①②⑥式得n＝⑦.OE＝2cm⑤.102．(2018·課標(biāo)Ⅱ)(1)聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，在鋼鐵中的傳播速度為4900m/s。一平直橋由鋼鐵制成，某同學(xué)用錘子敲擊一下橋的一端發(fā)出聲音，分別經(jīng)空氣和橋傳到另一端的時間之差為1.00s。橋的長度為__________m。若該聲波在空氣中的波長為λ，則它在鋼鐵中的波長為λ的__________倍。.2．(2018·課標(biāo)Ⅱ)(1)聲波在空氣中的傳播速度為34011(2)如圖，△ABC是一直角三棱鏡的橫截面，∠A＝90°，∠B＝60°。一細光束從BC邊的D點折射后，射到AC邊的E點，發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點射出。EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中點。不計多次反射。.(2)如圖，△ABC是一直角三棱鏡的橫截面，∠A＝90°，∠12(ⅰ)求出射光相對于D點的入射光的偏角；(ⅱ)為實現(xiàn)上述光路，棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍？.(ⅰ)求出射光相對于D點的入射光的偏角；.13..14光線在AC邊上發(fā)生全反射，由反射定律有r2＝i2②式中i2和r2分別是該光線在AC邊上的入射角和反射角。光線在AB邊上發(fā)生折射，由折射定律有nsini3＝sinr3③式中i3和r3分別是該光線在AB邊上的入射角和折射角。由幾何關(guān)系得i2＝r2＝60°，r1＝i3＝30°④F點的出射光相對于D點的入射光的偏角為δ＝(r1－i1)＋(180°－i2－r2)＋(r3－i3)⑤.光線在AC邊上發(fā)生全反射，由反射定律有.15由①②③④⑤式得δ＝60°⑥(ⅱ)光線在AC邊上發(fā)生全反射，光線在AB邊上不發(fā)生全反射，有nsini2≥nsinC>nsini3⑦式中C是全反射臨界角，滿足nsinC＝1⑧由④⑦⑧式知，棱鏡的折射率n的取值范圍應(yīng)為≤n＜2⑨.由①②③④⑤式得.163．(2018·課標(biāo)Ⅰ)(1)如圖，△ABC為一玻璃三棱鏡的橫截面，∠A＝30°。一束紅光垂直AB邊射入，從AC邊上的D點射出，其折射角為60°，則玻璃對紅光的折射率為__________。若改用藍光沿同一路徑入射，則光線在D點射出時的折射角____________(填“小于”“等于”或“大于”)60°。.3．(2018·課標(biāo)Ⅰ)(1)如圖，△ABC為一玻璃三棱鏡的17(2)一列簡諧橫波在t＝

s時的波形圖如圖(a)所示，P、Q是介質(zhì)中的兩個質(zhì)點。圖(b)是質(zhì)點Q的振動圖像。求(ⅰ)波速及波的傳播方向；(ⅱ)質(zhì)點Q的平衡位置的x坐標(biāo)。.(2)一列簡諧橫波在t＝s時的波形圖如圖(a)18[解析](1)由題意知，θ1＝60°，由幾何關(guān)系知θ2＝30°，由n＝，得n＝。由f藍＞f紅得n藍＞n紅，又因n＝，θ2相同，故θ1藍＞θ1紅，藍光在D點射出時的折射角大于60°.[解析](1)由題意知，θ1＝60°，由幾何關(guān)系知θ2＝319(2)(ⅰ)由圖(a)可以看出，該波的波長為λ＝36cm①由圖(b)可以看出，周期為T＝2s②波速為v＝＝18cm/s③由圖(b)知，當(dāng)t＝

s時，質(zhì)點Q向上運動，結(jié)合圖(a)可得，波沿x軸負方向傳播。.(2)(ⅰ)由圖(a)可以看出，該波的波長為.20..214．(2017·課標(biāo)Ⅱ)(1)在雙縫干涉實驗中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫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，可選用的方法是________。A．改用紅色激光B．改用藍色激光C．減小雙縫間距D．將屏幕向遠離雙縫的位置移動E．將光源向遠離雙縫的位置移動.4．(2017·課標(biāo)Ⅱ)(1)在雙縫干涉實驗中，用綠色激光照22(2)一直桶狀容器的高為2l，底面是邊長為l的正方形；.(2)一直桶狀容器的高為2l，底面是邊長為l的正方形；.23容器內(nèi)裝滿某種透明液體，過容器中心軸DD′、垂直于左右兩側(cè)面的剖面圖如圖所示。容器右側(cè)內(nèi)壁涂有反光材料，其他內(nèi)壁涂有吸光材料。在剖面的左下角處有一點光源，已知由液體上表面的D點射出的兩束光線相互垂直，求該液體的折射率。.容器內(nèi)裝滿某種透明液體，過容器中心軸DD′、垂直于左右兩側(cè)面24[解析](1)本題考查雙縫干涉。由相鄰兩亮條紋間距Δx＝λ可知，若要增大兩相鄰亮條紋的間距，應(yīng)增大雙縫與光屏間距離L、減小雙縫間距d或增大照射光波長λ，而λ紅＞λ綠＞λ藍，故選項A、C、D正確。(2)設(shè)從光源發(fā)出直接射到D點的光線的入射角為i1，折射角為r1。在剖面內(nèi)作光源相對于反光壁的鏡像對稱點C，連接C、D，交反光壁于E點，由光源射向E點的光線，反射后沿ED射向D點。光線在D點的入射角為i2，折射角為r2，如圖所示。設(shè)液體的折射率為n，由折射定律有.[解析](1)本題考查雙縫干涉。由相鄰兩亮條紋間距Δx＝.25nsini1＝sinr1①nsini2＝sinr2②由題意知r1＋r2＝90°③聯(lián)立①②③式得n2＝④.nsini1＝sinr1①.26由幾何關(guān)系可知sini1＝＝⑤sini2＝＝⑥聯(lián)立④⑤⑥式得n＝1.55⑦[答案](1)ACD

(2)1.55.由幾何關(guān)系可知sini1＝27..281．理清知識體系.1．理清知識體系.292．波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的互判方法(1)“上下坡”法：沿波的傳播速度的正方向看，“上坡”的點向下振動，“下坡”的點向上振動，簡稱“上坡下，下坡上”。(2)同側(cè)法：在波的圖像上的某一點，沿縱軸方向畫出一個箭頭表示質(zhì)點振動方向，并設(shè)想在同一點沿x軸方向畫個箭頭表示波的傳播方向，那么這兩個箭頭總是在曲線的同側(cè)。.2．波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的互判方法.303．波動問題出現(xiàn)多解的主要原因(1)波傳播的周期性：在波的傳播方向上相距波長整數(shù)倍的質(zhì)點振動情況相同，因此質(zhì)點的位移、加速度、振動方向和波的形狀出現(xiàn)了周期性的變化。(2)波傳播具有雙向性：當(dāng)波沿x軸方向傳播時，波既可以沿x軸正方向傳播，也可以沿x軸負方向傳播，導(dǎo)致多解。.3．波動問題出現(xiàn)多解的主要原因.31[例1]如圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，圖乙為質(zhì)點P以此時刻為計時起點的振動圖像，則由圖可知__________。.[例1]如圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，圖乙為質(zhì)點P32A．質(zhì)點振動的周期T＝0.2sB．波速v＝20m/sC．因一個周期質(zhì)點運動0.8m，所以波長λ＝0.8mD．從該時刻起經(jīng)過0.15s，波沿x軸的正方向傳播了3mE．從該時刻起經(jīng)過0.25s時，質(zhì)點Q的加速度大于質(zhì)點P的加速度.A．質(zhì)點振動的周期T＝0.2s.33[解析]

由乙圖知質(zhì)點振動周期T＝0.2s，由圖甲知波長λ＝4m，則v＝＝20m/s。由x＝vt，經(jīng)0.15s波沿x軸正方向傳播了3m，t＝0.25s＝1T，質(zhì)點P恰位于負的最大位移處，加速度最大。[答案]ABD[解析]

由乙圖知質(zhì)點振動周期T＝0.2s，由圖甲知波長λ＝4m，則v＝＝20m/s。由x＝vt，經(jīng)0.15s波沿x軸正方向傳播了3m，t＝0.25s＝1T，質(zhì)點P恰位于負的最大位移處，加速度最大。[答案]ABD.[解析]由乙圖知質(zhì)點振動周期T＝0.2s，由圖甲知波長λ34[創(chuàng)新預(yù)測]1．一列簡諧橫波在彈性介質(zhì)中沿x軸正方向傳播，波源位于坐標(biāo)原點O，t＝0時開始振動，3s時停止振動，3.5s時的波形如圖所示，其中質(zhì)點a的平衡位置與O的距離為5.0m。以下說法正確的是(

).[創(chuàng)新預(yù)測].35A．波速為4m/sB．波長為6mC．波源起振方向沿y軸正方向D．2.0～3.0s內(nèi)質(zhì)點a沿y軸負方向運動E．0～3.0s內(nèi)質(zhì)點a通過的總路程為1.4m[解析]

波速v＝＝4m/s，選項A正確；由圖知，波長為4m，選項B錯誤；介質(zhì)中各質(zhì)點的起振方向都與波源的起振方向相同，故波源起振方向與波的左端質(zhì)點的振動方向相同，

.A．波速為4m/s.36由同側(cè)法知，波源起振方向沿y軸正方向，選項C正確；波的周期T＝＝1s，故2.0～3.0s內(nèi)質(zhì)點a振動了一個周期，其振動方向不只沿y軸負方向運動，選項D錯誤；波傳播到a點所用的時間t1＝＝1.25s，0～3.0s內(nèi)質(zhì)點a振動的時間t2＝3.0s－1.25s＝1.75s，質(zhì)點a通過的總路程s＝·4A＝×

4×0.2m＝1.4m，選項E正確。[答案]ACE.由同側(cè)法知，波源起振方向沿y軸正方向，選項C正確；波的周期T372．由波源S形成的簡諧橫波在均勻介質(zhì)中向左、右傳播。波源振動的頻率為20Hz，波速為16m/s。已知介質(zhì)中P、Q兩質(zhì)點位于波源S的兩側(cè)，且P、Q和S的平衡位置在一條直線上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之間的距離分別為15.8m、14.6m。P、Q開始振動后，下列判斷正確的是(

).2．由波源S形成的簡諧橫波在均勻介質(zhì)中向左、右傳播。波源振動38A．P、Q兩質(zhì)點運動的方向始終相同B．P、Q兩質(zhì)點運動的方向始終相反C．當(dāng)S恰好通過平衡位置時，P、Q兩點也正好通過平衡位置D．當(dāng)S恰好通過平衡位置向上運動時，P在波峰E．當(dāng)S恰好通過平衡位置向下運動時，Q在波峰.A．P、Q兩質(zhì)點運動的方向始終相同.39[解析]

簡諧橫波的波長λ＝＝

m＝0.8m。P、Q兩質(zhì)點距離波源S的距離PS＝15.8m＝19λ＋λ，SQ＝14.6m＝18λ＋λ。因此P、Q兩質(zhì)點運動的方向始終相反，說法A錯誤，說法B正確。當(dāng)S恰好通過平衡位置向上運動時，P在波峰的位置，Q在波谷的位置；當(dāng)S恰好通過平衡位置向下運動時，P在波谷的位置，Q在波峰的位置，說法C錯誤，說法D、E正確。[答案]BDE.[解析]簡諧橫波的波長λ＝＝403．一個振動圖像如圖、位于x＝0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10m/s，關(guān)于在x＝18m處的質(zhì)點P，下列說法正確的是(

).3．一個振動圖像如圖、位于x＝0處的波源，從平衡位置開始沿y41A．質(zhì)點P的振動周期為1.2s，振動速度的最大值為10m/sB．若某時刻質(zhì)點P振動的速度方向沿y軸負方向，則該時刻波源處質(zhì)點振動的速度方向沿y軸正方向C．質(zhì)點P開始振動的方向沿y軸正方向D．當(dāng)質(zhì)點P已經(jīng)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．當(dāng)質(zhì)點P已經(jīng)開始振動后，若某時刻波源在波谷，則質(zhì)點P也一定在波谷.A．質(zhì)點P的振動周期為1.2s，振動速度的最大值為10m42[解析]

由波源振動圖像可知，該波周期為1.2s，波動中各個質(zhì)點的振動周期均為1.2s，各個質(zhì)點均沿平衡位置做簡諧運動，不能得出振動速度的最大值，選項A錯誤；質(zhì)點P開始振動的方向與波源開始振動的方向相同，均沿y軸正方向，選項C正確；該波的波長為λ＝vT＝10×1.2m＝12m，在x＝18m處的質(zhì)點P距離波源剛好1.5個波長，質(zhì)點P與波源為反相點，若某時刻質(zhì)點P振動的速度方向沿y軸負方向，則該時刻波源處質(zhì)點振動的速度方向沿y軸正方向，選項B正確；當(dāng)質(zhì)點P已經(jīng)開始振動后，若某時刻波源在波峰，則質(zhì)點P一定在波谷，選項D正確，E錯誤。[答案]BCD.[解析]由波源振動圖像可知，該波周期為1.2s，波動中各431．掌握三個公式(1)n＝(θ1、θ2分別為入射角和折射角)。(2)n＝(c為光速，v為光在介質(zhì)中的速度)。(3)臨界角公式：sinC＝。.1．掌握三個公式.442．求解光的折射和全反射的思路.2．求解光的折射和全反射的思路.45[例2]如圖所示，用折射率n＝的玻璃做成一個外徑為R的半球形空心球殼。一束與OO′平行的平行光，射向此半球的外表面。若讓一個半徑為R的圓形遮光板的圓心過OO′軸，并且垂直該軸放置，則球殼內(nèi)部恰好沒有光線射入。問：.[例2]如圖所示，用折射率n＝的玻璃做成一個46(1)臨界光線射入球殼時的折射角r為多大？(2)球殼的內(nèi)徑R′為多少？[解析](1)設(shè)入射角為i，由題圖和幾何知識得sini＝設(shè)折射角為r，由折射率的定義得：n＝.(1)臨界光線射入球殼時的折射角r為多大？.47解得r＝30°(2)設(shè)臨界角為C，對臨界光線，有：.解得r＝30°.48sinC＝解得C＝45°在如圖△Oab中，由正弦定理得：

解得R′＝R。.sinC＝.49[創(chuàng)新預(yù)測]4．人的眼球可簡化為如圖所示的模型。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).[創(chuàng)新預(yù)測].50[解析]

由幾何關(guān)系sini＝，解得i＝45°，則由折射定律＝n，解得γ＝30°且i＝γ＋，解得α＝30°[答案]30°.[解析]由幾何關(guān)系sini＝，解得i＝4515．一般常見材料的折射率都為正值(n>0)，現(xiàn)針對某些電磁波設(shè)計的人工材料，其折射率可為負值(n<0)，稱為負折射率材料，電磁波通過空氣與這種材料的界面時，傳播規(guī)律仍然不變，入射角和折射角的大小關(guān)系仍遵從折射定律(此時折射角取負值)，但折射波線與入射波線位于法線的同一側(cè)。現(xiàn)有一束電磁波從空氣中以i＝60°的角度射入由負折射率材料制成、厚度d＝10cm的長方體并從下表面射出，已知該材料對電磁波的折射率n＝－，電磁波在真空中的速度c＝3×108m/s。.5．一般常見材料的折射率都為正值(n>0)，現(xiàn)針對某些電磁波52(1)在圖中大致畫出電磁波穿過該材料的示意圖；(2)求電磁波穿過該材料時的傳播時間和在傳播方向的側(cè)移量。.(1)在圖中大致畫出電磁波穿過該材料的示意圖；.53[解析](1)光路圖如圖所示。(2)根據(jù)折射定律n＝可知，sinr＝＝－，r＝－30°故該電磁波在介質(zhì)中傳播方向剛好與入射方向垂直。折射光線在介質(zhì)中傳播的距離x＝＝

cm.[解析](1)光路圖如圖所示。.54在介質(zhì)中傳播的速度v＝＝1.73×108m/s折射光線在介質(zhì)中傳播的時間t＝≈6.67×10－10s。.在介質(zhì)中傳播的速度v＝＝1.73×108556．如圖，一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體，O點為球心；下半部是半徑為R、高為2R的圓柱體，圓柱體底面鍍有反射膜。有一平行于中心軸OC的光線從半球面射入，該光線與OC之間的距離為0.6R。已知最后從半球面射出的光線恰好與入射光線平行(不考慮多次反射)。求該玻璃的折射率。.6．如圖，一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體，O點為球心；56[解析]

如圖，根據(jù)光路的對稱性和可逆性，與入射光線相對于OC軸對稱的出射光線一定與入射光線平行。這樣，從半球面射入的折射光線，將從圓柱體底面中心C點反射。.[解析]如圖，根據(jù)光路的對稱性和可逆性，與入射光線相對于O57設(shè)光線在半球面的入射角為i，折射角為r。由折射定律有sini＝nsinr①由正弦定理有

②由幾何關(guān)系，入射點的法線與OC的夾角為i，由題設(shè)條件和幾何關(guān)系有sini＝③式中L是入射光線與OC的距離，L＝0.6R。由②③式和題給數(shù)據(jù)得sinr＝④.設(shè)光線在半球面的入射角為i，折射角為r。由折射定律有.58由①③④式和題給數(shù)據(jù)得n＝≈1.43⑤.由①③④式和題給數(shù)據(jù)得.591．理清知識體系.1．理清知識體系.602．對光的雙縫干涉條紋間距公式Δx＝λ的理解(1)l、d相同時，Δx∝λ，可見光中的紅光條紋間距最大，紫光最小；(2)間隔均勻，亮度均勻，中央為亮條紋；(3)如用白光做實驗，中間亮條紋為白色，亮條紋兩邊為由紫到紅的彩色。.2．對光的雙縫干涉條紋間距公式Δx＝λ的61[創(chuàng)新預(yù)測]7．以下說法正確的是(

).[創(chuàng)新預(yù)測].62A．圖甲是一束復(fù)色光進入水珠后傳播的示意圖，其中a束光在水珠中傳播的速度一定大于b束光在水珠中傳播的速度B．圖乙是一束單色光進入平行玻璃磚后傳播的示意圖，當(dāng)入射角i逐漸增大到某一值后不再會有光線從bb′面射出C．圖丙是雙縫干涉示意圖，若只減小屏到擋板間的距離l，兩相鄰亮條紋間距離Δx將減小D．圖丁是用干涉法檢測工件表面平整程度時得到的干涉圖樣，彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是凸起的.A．圖甲是一束復(fù)色光進入水珠后傳播的示意圖，其中a束光在水珠63E．圖戊中的M、N是偏振片，P是光屏，當(dāng)M固定不動、緩慢轉(zhuǎn)動N時，光屏P上的光亮度將一明一暗交替變化，此現(xiàn)象表明光波是橫波[解析]

根據(jù)折射率和光的傳播速度之間的關(guān)系n＝可知，折射率越大，傳播速度越小，從圖中可以看出，b光線在水中偏折得厲害，即b的折射率大于a的折射率，則a在水中的傳播速度大于b的傳播速度，故A正確；當(dāng)入射角i逐漸增大時，折射角逐漸增大，由于折射角始終小于入射角，不論入射角如何增大，玻璃磚中的光線不會消失，故肯定有光線從bb′面射出，故