2020高考物理二轮复习 600分冲刺 专题七 选考部分 第18讲 振动和波 光学课件

专题整合突破第一部分专题七选考部分第18讲振动和波光学1体系认知感悟真题2聚焦热点备考通关3复习练案课时跟踪体系认知感悟真题振动和波、光振动和波、光振动和波、光•1．(2019·北京，13)一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点a、b、c，则()•A．此刻a的加速度最小•B．此刻b的速度最小•C．若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴正方向运动•D．若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置C[解析]A错：此刻a的位移最大，由a＝－kxm知，此时a的加速度最大。B错：此刻b位于平衡位置，其速度最大。C对：若波沿x轴正方向传播，a比b离波源近，a比b先振动，故此时b向y轴正方向运动。D错：若波沿x轴负方向传播，c向y轴正方向运动，故c比a先回到平衡位置。•2．(2019·北京，14)利用图1所示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是()•A．甲对应单缝，乙对应双缝•B．甲对应双缝，乙对应单缝•C．都是单缝，甲对应的缝宽较大•D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大A•[解析]单缝衍射图样的中央条纹亮且宽，相邻条纹间距不等；双缝干涉图样中相邻条纹间距相等。根据题目中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干涉的图样，A选项正确。•3．(多选)(2019·天津，7)一列简谐横波沿x轴传播，已知x轴上x1＝1m和x2＝7m处质点的振动图象分别如图1、图2所示，则此列波的传播速率可能是()•A．7m/sB．2m/s•C．1.2m/sD．1m/sBC[解析]由振动图象可知周期T＝4s，零时刻x1处质点在平衡位置且向下振动，而x2处质点在正的最大位移处。①若沿x轴正向传播，其波形如图所示，x2处质点的平衡位置可能在A1或A2或A3…则波长有：x2－x1＝n＋14λ(n＝0、1、2…)得波速表达式v＝λT＝x2－x1n＋14T＝64n＋1(n＝0、1、2…)当n＝0时，v＝6m/s，当n＝1时，v＝1.2m/s，C正确。②若沿x轴负向传播，其波形如图所示。则有x2－x1＝n＋34λ(n＝0、1、2…)得v＝λT＝x2－x1n＋34T＝64n＋3(n＝0、1、2…)当n＝0时，v＝2m/s，当n＝1时，v≈0.86m/s，B正确。•4．(多选)(2019·天津，9(2))某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。•①(多选)下列哪些措施能够提高实验准确程度()•A．选用两光学表面间距大的玻璃砖•B．选用两光学表面平行的玻璃砖•C．选用粗的大头针完成实验•D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些AD•②该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是()D•③该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN′的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n＝________。(用图中线段的字母表示)ACBD•[解析]①测玻璃的折射率关键是根据入射光线和出射光线确定在玻璃中的传播光线，因此选用光学表面间距大的玻璃砖以及使同侧两枚大头针的距离大些都有利于提高实验准确程度，减小误差；两光学表面是否平行不影响折射率的测量，为减小误差，应选用细长的大头针，故选项B、C错误。②两光学表面平行的玻璃砖的入射光线与出射光线平行，在空气中的入射角大于玻璃中的折射角，画图可知正确的图为D。③玻璃的折射率n＝sinisinr，又sini＝ACR，sinr＝BDR，故n＝ACBD。CDE5．(多选)(2019·全国卷Ⅰ，34)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝T2时刻，该波的波形图如图(a)所示，P、Q是介质中的两个质点。图(b)表示介质中某质点的振动图象。下列说法正确的是()•A．质点Q的振动图象与图(b)相同•B．在t＝0时刻，质点P的速率比质点Q的大•C．在t＝0时刻，质点P的加速度的大小比质点Q的大•D．平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图(b)所示•E．在t＝0时刻，质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大(2)如图，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3m。距水面4m的湖底P点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53°(取sin53°＝0.8)。已知水的折射率为43。(ⅰ)求桅杆到P点的水平距离；(ⅱ)船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍照射在桅杆顶端，求船行驶的距离。[答案](2)(ⅰ)7m(ⅱ)5.5m[解析](1)A错：t＝T2时刻，质点Q在平衡位置，向上振动，振动图象与图(b)不符。B错，C对：t＝0时刻的波形图如图所示[图(a)的波形图左移半个波长即可得到]，质点P在最低点，Q在平衡位置，质点Q的速率比P的大；P的加速度大小比Q的大。D对：t＝T2时刻，坐标原点的质点经过平衡位置向下振动，对应的振动图象与图(b)吻合。E对：t＝0时刻，质点P与其平衡位置的距离为振幅，质点Q在平衡位置，与其平衡位置的距离为0。(2)(ⅰ)设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1，到P点的水平距离为x2；桅杆高度为h1，P点处水深为h2；激光束在水中与竖直方向的夹角为θ。由几何关系有x1h1＝tan53°①x2h2＝tanθ②由折射定律有sin53°＝nsinθ③设桅杆到P点的水平距离为x，则x＝x1＋x2④联立①②③④式并代入题给数据得x＝7m⑤(ⅱ)设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时，从水面出射的方向与竖直方向夹角为i′，由折射定律有sini′＝nsin45°⑥设船向左行驶的距离为x′，此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1′，到P点的水平距离为x2′，则x1′＋x2′＝x′＋x⑦x1′h1＝tani′⑧x2′h2＝tan45°⑨联立⑤⑥⑦⑧⑨式并代入题给数据得x′＝(62－3)m≈5.5m6．(2019·全国卷Ⅱ，34)(1)如图，长为l的细绳下方悬挂一小球a，绳的另一端固定在天花板上O点处，在O点正下方34l的O′处有一固定细铁钉。将小球向右拉开，使细绳与竖直方向成一小角度(约为2°)后由静止释放，并从释放时开始计时。当小球a摆至最低位置时，细绳会受到铁钉的阻挡。设小球相对于其平衡位置的水平位移为x，向右为正。下列图象中，能描述小球在开始一个周期内的x－t关系的是________。A•(2)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：(ⅰ)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________。A．将单缝向双缝靠近B．将屏向靠近双缝的方向移动C．将屏向远离双缝的方向移动D．使用间距更小的双缝(ⅱ)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝________。BΔxdn－1l•(ⅲ)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm。则所测单色光的波长为________nm(结果保留3位有效数字)。630[解析](1)摆长为l时单摆的周期T1＝2πlg，振幅A1＝lα(α为摆角)，摆长为14l时单摆的周期T2＝2π14lg＝πlg＝T12，振幅A2＝14lβ(β为摆角)。根据机械能守恒得mgl(1－cosα)＝mgl4(1－cosβ)，利用cosα＝1－2sin2α2，cosβ＝1－2sin2β2，以及sinα＝tanα＝α(α很小)，解得β＝2α，故A2＝12A1，故选项A正确。(2)(ⅰ)相邻明(暗)干涉条纹的宽度Δx＝ldλ，要增加观察到的条纹个数，即减小Δx，需增大d或减小l，因此应将屏向靠近双缝的方向移动，选项B正确。(ⅱ)第1条到第n条暗条纹间的距离为Δx，则相邻暗条纹间的距离Δx′＝Δxn－1，又Δx′＝ldλ，解得λ＝Δxdn－1l。(ⅲ)由λ＝Δxdn－1l，代入数据解得λ＝630nm。•7．(多选)(2018·全国卷Ⅲ，34)(1)水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上。振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源。两波源发出的波在水面上相遇，在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样。关于两列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法正确的是•________。•A．不同质点的振幅都相同•B．不同质点振动的频率都相同•C．不同质点振动的相位都相同•D．不同质点振动的周期都与振动片的周期相同•E．同一质点处，两列波的相位差不随时间变化BDE•(2)如图，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝30°。一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜，然后垂直于AC边射出。(ⅰ)求棱镜的折射率；(ⅱ)保持AB边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到BC边上恰好有光线射出。求此时AB边上入射角的正弦。[答案](2)(ⅰ)3(ⅱ)3－22[解析](1)两列波相遇叠加产生干涉，一些质点的振动加强，一些质点的振动减弱，即振幅不同；各质点的振动频率、周期都与振动片相同；不同质点的振动相位不同(不是同时到达正的最大位移)；两列波到达某点时相位差恒定。故选项B、D、E正确。(2)(ⅰ)光路图及相关量如图所示。光束在AB边上折射，由折射定律得sinisinα＝n①式中n是棱镜的折射率。由几何关系可知α＋β＝60°②由几何关系和反射定律得β＝β′＝∠B③联立①②③式，并代入i＝60°得n＝3④(ⅱ)设改变后的入射角为i′，折射角为α′，由折射定律得sini′sinα′＝n⑤依题意，光束在BC边上的入射角为全反射的临界角θc，且sinθc＝1n⑥由几何关系得θc＝α′＋30°⑦由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦为sini′＝3－22•8．(多选)(2019·江苏，13)(1)一单摆做简谐运动，在偏角增大的过程中，摆球的()•A．位移增大B．速度增大•C．回复力增大D．机械能增大•(2)将两支铅笔并排放在一起，中间留一条狭缝，通过这条狭缝去看与其平行的日光灯，能观察到彩色条纹，这是由于光的________(选填“折射”“干涉”或“衍射”)。当缝的宽度________(选填“远大于”或“接近”)光波的波长时，这种现象十分明显。AC衍射接近•(3)如图所示，某L形透明材料的折射率n＝2。现沿AB方向切去一角，AB与水平方向的夹角为θ。为使水平方向的光线射到AB面时不会射入空气，求θ的最大值。[答案](3)60°•[解析](1)在单摆的偏角增大的过程中，摆球远离平衡位置，故位移变大，速度变小，回复力变大，机械能保持不变，选项A、C正确。•(2)光能绕过障碍物或小孔的现象叫做衍射；产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸跟波长相等或相差不多。(3)光线不射入空气中，则在AB面发生全反射，有sinC＝1n，且C＋θ＝90°，得θ＝60°。聚焦热点备考通关•1．波动图象描述的是在同一时刻，沿波的传播方向上的各个质点偏离平衡位置的位移，在时间上具有周期性、空间上具有重复性和双向性的特点。•2．深刻理解波动中的质点振动，质点振动的周期(频率)＝波源的周期(频率)＝波的传播周期(频率)。•3．要画好、用好振动图象，并正确地与实际情景相对应。要正确画出波形图，准确写出波形平移距离、质点振动时间与波长、周期的单一解或多解表达式。振动图象和波动图象的综合核心知识•4．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。•5．“一分、一看、二找”巧解波动图象与振动图象的综合问题。•(1)分清振动图象与波动图象。只要看清横坐标即可，横坐标为x则为波动图象，横坐