【师说】2016高考物理二轮复习 专题八 振动和波动 光及光的本性课件

1知识梳理·感悟高考一、振动和波1．对波长、波速及频率的理解(1)波长λ：反映了波动在空间上的周期性，即沿波的传播方向相隔nλ(n＝1,2,3，…)的两质点的________(位移、速度、加速度)完全相同．(2)波速：在同一种均匀介质中同一类机械波波速是一恒量，它只与介质________，与波的频率________．但电磁波的波速既与介质有关，还与频率有关．(3)频率：波的频率，即________振动的频率，只与波源有关，与________无关．(4)波速与波长、频率的关系：______________.振动情况有关无关波源介质v＝λf2．振动与波动的比较振动图象与波动图象的比较两种图象比较内容振动图象波动图象研究对象________振动质点沿波传播方向上的______________图象意义一质点________随时间的变化规律某时刻所有质点相对________的位移(包络线)图象特点一个所有质点位移平衡位置图象信息①振动周期②振幅③各时刻质点位移、速度、加速度(包括大小、方向)①波长、振幅②任意一质点此刻的位移③任意一质点在该时刻加速度方向图象变化随时间推移图象延续，但原有形状________随时间推移，图象沿传播方向________一完整曲线对应横坐标一个________一个________不变平移周期波长3．波特有的现象(1)________________是波特有的现象．波同时还可以发生反射、________等现象．(2)稳定干涉中，振动加强区内各点的振动位移不一定比减弱区内各点的振动位移大．(3)两个同样的波源发生干涉时，________决定振动加强还是振动减弱．如果路程差是________________________，则振动______________；如果路程差是__________________________，则振动________．干涉和衍射折射路程差波长的整数倍加强半波长的奇数倍减弱二、光及光的本性1．折射率公式(1)光从真空进入介质时：n＝________.(2)决定式：n＝________.sinθ1sinθ2c/v2．全反射(1)条件：①光从________介质进入________介质．②入射角________或________临界角．(2)临界角：sinC＝________.光密光疏大于等于1n3．光的色散：白光通过三棱镜后发生________现象，说明白光是________________，由__________________单色光组成.七种单色光红、橙、黄、绿、青、蓝、紫频率增大折射率____________________在同种介质中的传播速度____________________临界角(介质→空气)____________________波长(同种介质中)____________________色散复色光七种增大减小减小减小4．光的干涉、衍射和偏振现象(1)光的干涉项目内容产生条件两光源________相等，________恒定出现明暗条纹条件①明条纹：路程差：Δr＝________②暗条纹：Δr＝________双缝干涉相邻明(暗)条纹间距Δx＝________频率相位差kλ(k＋12)λldλ产生原因同一束光分别经薄膜的前后表面________的光叠加而成条纹特点彼此平行的________条纹；若白光入射，得到平行的________条纹薄膜干涉应用①光干涉检查平面的平整度②在光学镜头上涂增透膜d＝14λ反射亮暗相间彩色(2)光的衍射①产生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸跟光的波长________或者比光的波长________．②衍射现象单缝衍射中间条纹________、________；两侧条纹________、________；波长越长，条纹________，间距________圆孔衍射________的圆形条纹圆板衍射圆形阴影的外侧是明暗相同的________，中间是________(泊松亮斑)差不多小亮宽暗窄越宽越大明暗相间圆形条纹亮斑(3)光的偏振自然光通过偏振片后成为________，两偏振片平行时透过的光________，垂直时光________．偏振光最强最弱1.2015·山东理综(多选)如图，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动．以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为y＝0.1sin(2.5πt)m.t＝0时刻，一小球从距离物块h高处自由落下；t＝0.6s时，小球恰好与物块处于同一高度．取g＝10m/s2.以下判断正确的是()A．h＝1.7mB．简谐运动的周期是0.8sC．0.6s内物块运动的路程是0.2mD．t＝0.4s时，物块与小球运动方向相反解析：t＝0.6s时，物块的位移为y＝0.1sin(2.5π×0.6)m＝－0.1m；则对小球h＋|y|＝12gt2，解得h＝1.7m，选项A正确；简谐运动的周期是T＝2πω＝2π2.5πs＝0.8s，选项B正确；0.6s内物块运动的路程是3A＝0.3m，选项C错误；t＝0.4s＝T2，此时物块在平衡位置向下振动，则此时物块与小球运动方向相同，选项D错误．答案：AB2.2015·北京理综周期为2.0s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图象如图所示，此时质点P沿y轴负方向运动，则该波()A．沿x轴正方向传播，波速v＝20m/sB．沿x轴正方向传播，波速v＝10m/sC．沿x轴负方向传播，波速v＝20m/sD．沿x轴负方向传播，波速v＝10m/s解析：P点沿y轴向负方向运动，由“上下坡”法可知，该波沿x轴正方向传播．由图可知波长λ＝20m，因周期T＝2.0s，故波速v＝λT＝20m2.0s＝10m/s，B正确．答案：B3.2015·福建理综简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播，波速为v.若某时刻在波的传播方向上，位于平衡位置的两质点a、b相距为s，a、b之间只存在一个波谷，则从该时刻起，下列四幅波形图中质点a最早到达波谷的是()ABCD解析：B、D图中a点正通过平衡位置向下振动，A、C图中a点正通过平衡位置向上振动，A中波长λA＝2s，周期TA＝2sv，结合a点振动方向，可知a点到达波谷时间tA＝34TA＝3s2v.同理，tB＝s4v、tC＝3s4v、tD＝s6v，tD最小，D正确．答案：D4.2015·重庆理综图为一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形图，质点P的振动周期为0.4s．求该波的波速并判断P点此时的振动方向．解析：由波形图直接看出波长λ＝1m，由题意知T＝0.4s，所以波速v＝λT＝10.4m/s＝2.5m/s.因为这列波沿x轴正方向传播，根据波的传播方向与质点振动方向的关系可知质点P在该时刻振动方向沿y轴正向．答案：2.5m/s沿y轴正向5.2015·安徽理综如图所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气．当出射角i′和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ.已知棱镜顶角为α，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为()A.sinα＋θ2sinα2B.sinα＋θ2sinθ2C.sinθsinθ－α2D.sinαsinα－θ2解析：由图可知，当出射角与入射角相等时，AB面上的折射角与AC面上的入射角相等，设为r.由几何关系可知α＋β＝180°，2r＋β＝180°，得α＝2r，而θ＝2(i－r)，得i＝θ＋α2，由折射定律得n＝sinisinr＝sinθ＋α2sinα2，选项A正确．答案：A1.(多选)一个质点以O为中心做简谐运动，位移随时间变化的图象如图所示．a、b、c、d表示质点在不同时刻的相应位置，则下列说法中正确的是()A．质点做简谐运动的方程为x＝Asinπ4tB．质点在位置b与位置d时速度大小相同，方向不同C．质点从位置a到c和从位置b到d所用时间相等D．质点从位置a到b和从b到c的平均速度相等解析：由题给的质点位移随时间变化的图象可知，振幅为A，周期T＝8s，质点简谐运动方程为x＝Asin2πTt＝Asinπ4t，选项A正确；根据对称性可知质点在位置b与位置d时速度相同，选项B错误；质点从位置a到c与从位置b到d所用时间均为2s，选项C正确；质点从位置a到b和从b到c的时间都为1s，时间相等，位移不等，所以平均速度不相等，选项D错误．答案：AC2．(多选)一列简谐波沿x轴方向传播，已知x轴上x＝0和x＝1m处质点的振动图象分别如图甲、乙所示，则此波()甲乙A．周期为2×10－3sB．频率为4×10－3HzC．波沿x轴正方向传播时的波速为10003＋4nm/s(n＝0,1,2，…)D．波沿x轴负方向传播时的波速10001＋4nm/s(n＝0,1,2，…)E．该简谐波的波长可能为4m解析：由所给出的振动图象可知周期T＝4×10－3s，频率f＝1T＝250Hz，选项A、B错误；由题图可知，t＝0时刻，x＝0处的质点在正向最大位移处，x＝1处的质点在平衡位置向y轴负方向运动，所以当波沿x轴正方向传播时，两质点平衡位置间距离为(n＋34)λ1＝1m，波速v1＝λ1T＝10003＋4nm/s(n＝0,1,2，…)，可得选项C正确；当波沿x轴负方向传播时，两质点平衡位置间距离为(n＋14)λ2＝1m，波速v2＝λ2T＝10001＋4nm/s(n＝0,1,2，…)，可得选项D正确；波长为4m时，波沿x轴负方向传播，选项E正确．答案：CDE3．(多选)如图所示为沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图，其波速为200m/s，则下列说法中正确的是()A．图示时刻质点b的加速度正在增大B．从图示时刻再经0.01s，质点b通过的路程为2mC．若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为50HzD．若该波发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸一定比4m大得多解析：由波形图知λ＝4m，A＝20cm，周期T＝λv＝0.02s，f＝1T＝50Hz，因波沿x轴正方向传播，故质点b正向下振动，所受回复力增大，加速度增大，选项A正确；经t＝0.01s，即半个周期，质点b通过的路程为s＝2A＝2×0.2m＝0.4m，选项B错误；由产生稳定干涉的条件可知，选项C正确；由明显衍射条件可知，若该波发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸一定比4m小或相差不多，选项D错误．答案：AC4．如图所示，一根长直棒AB竖直地插入水平池底，水深a＝0.8m，棒露出水面部分的长度b＝0.6m，太阳光斜射到水面上，与水面夹角α＝37°，已知水的折射率n＝43，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)太阳光射入水中的折射角β；(2)棒在池底的影长l.解析：(1)作出光路图如图所示，由折射定律有n＝sin90°－αsinβ，代入数据解得：β＝37°.(2)影长l＝btan(90°－α)＋atanβ，代入数据解得：l＝1.4m.答案：(1)37°(2)1.4m2热点透析·探究悟道热点一振动图象和波动图象求解振动图象和波动图象综合问题可采用“一分、一看、二找”的方法．1．分清振动图象与波动图象．此问题最简单，只要看清横坐标即可，横坐标为x则为波动图象，横坐标为t则为振动图象．2．看清横、纵坐标的单位，尤其是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．【例1】2015·天津理综图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为xa＝2m和xb＝6m，图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象．下列说法正确的是()甲乙A．该波沿＋x方向传播，波速为1m/sB．质点a经4s振动的路程为4mC．此时刻质点a的速度沿＋y方向D．质点a在t＝2s时速度为零解析：从题图乙看出，质点b从0时刻起由平衡位置向上振动，结合题图甲可判断出波沿－x方向传播，A错误．质点a从0时刻由平衡位置向－y方向振动，C错误．从图乙看出，各质点的振动周期T＝8s，在t＝2s时，质点a运动到负方向最大位移处，瞬时速度为零，D正确．经过4