2019届高考物理二轮复习 专题七 物理选考 考点2 机械振动与机械波光学课件

1、考点考点2 2 机械振动与机械波机械振动与机械波 光学（选考）光学（选考） 高考定位高考定位 1考查内容考查内容 (1)振动和波、振动和波两种图象信息的理解和应振动和波、振动和波两种图象信息的理解和应 用，波的传播、波的相遇叠加。用，波的传播、波的相遇叠加。 (2)光的折射、折射率、反全射、光导纤维。光的折射、折射率、反全射、光导纤维。 (3)光的干涉和衍射。光的干涉和衍射。 (4)电磁波。电磁波。 锁定命题方向锁定命题方向 2题型、难度题型、难度 高考试题形式为一选择高考试题形式为一选择(5分分)计算计算(10分分)选择题在各选择题在各 知识点都可能出现，计算题主要出现在光的折射和全反知识点

2、都可能出现，计算题主要出现在光的折射和全反 射和机械波的传播的问题中，选择题难度中档，计算题射和机械波的传播的问题中，选择题难度中档，计算题 难度较大。难度较大。 (1)(多选多选)如图如图81所示，一列简谐横波沿所示，一列简谐横波沿x轴正方向传轴正方向传 播，实线为播，实线为t0时的波形图，虚线为时的波形图，虚线为t0.5 s时的波形时的波形 图。已知该简谐波的周期大于图。已知该简谐波的周期大于0.5 s。关于该简谐波，下。关于该简谐波，下 列说法正确的是列说法正确的是 图图81 A波长为波长为2 m B波速为波速为6 m/s C频率为频率为1.5 Hz Dt1 s时，时，x1 m处的质点处

3、于波峰处的质点处于波峰 Et2 s时，时，x2 m处的质点经过平衡位置处的质点经过平衡位置 (2)如图如图82所示，一半径为所示，一半径为R玻璃半球，玻璃半球，O点是半球点是半球 的球心，虚线的球心，虚线OO表示光轴表示光轴(过球心过球心O与半球底面垂直的与半球底面垂直的 直线直线)。已知玻璃的折射率为。已知玻璃的折射率为1.5。现有一束平行光垂直。现有一束平行光垂直 入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出(不考虑不考虑 被半球的内表面反射后的光线被半球的内表面反射后的光线)。求：。求： 图图82 2(1)如图如图83(a)，在，在xy平面内有两个沿平

4、面内有两个沿z方向做简方向做简 谐振动的点波源谐振动的点波源S1(0,4)和和S2(0，2)。两波源的振动图。两波源的振动图 线分别如图线分别如图(b)和图和图(c)所示，两列波的波速均为所示，两列波的波速均为1.00 m/s。两列波从波源传播到点。两列波从波源传播到点A(8，2)的路程差为的路程差为 _m，两列波引起的点，两列波引起的点B(4,1)处质点的振动相互处质点的振动相互 _(填填“加强加强”或或“减弱减弱”)，点，点C(0,0.5)上质点的上质点的 振动相互振动相互_(填填“加强加强”或或“减弱减弱”)。 图图83 (2)如图如图84所示，一玻璃工件的上半部是半径为所示，一玻璃工件

5、的上半部是半径为R的的 半球体，半球体，O点为球心；下半部是半径为点为球心；下半部是半径为R、高位、高位2R的圆的圆 柱体，圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴柱体，圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴OC 的光线从半球面射入，该光线与的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为之间的距离为 0.6R。已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平。已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平 行行(不考虑多次反射不考虑多次反射)。求该玻璃的折射率。求该玻璃的折射率。 图图84 答案答案(1)2减弱加强减弱加强(2)1.43 3(1)(多选多选)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在在双缝干涉实验中

6、，用绿色激光照射在 双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干 涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是 A改用红色激光改用红色激光 B改用蓝色激光改用蓝色激光 C减小双缝间距减小双缝间距 D将屏幕向远离双缝的位置移动将屏幕向远离双缝的位置移动 E将光源向远离比缝的位置移动将光源向远离比缝的位置移动 (2)一直桶状容器的高为一直桶状容器的高为2l，底面是边长为，底面是边长为l的正方的正方 形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD、垂、垂 直于左右两侧面的

7、剖面图如图直于左右两侧面的剖面图如图85所示。容器右侧内壁所示。容器右侧内壁 涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下 角处有一点光源，已知由液体上表面的角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束点射出的两束 光线相互垂直，求该液体的折射率。光线相互垂直，求该液体的折射率。 图图85 答案答案(1)ACD(2)1.55 例例1如图如图86所示，弹簧振子在所示，弹簧振子在M、N之间做简之间做简 谐运动。以平衡位置谐运动。以平衡位置O为原点，建立为原点，建立Ox轴。向右为轴。向右为x轴轴 正方向。若振子位于正方向。若振子位于N点时开始计

8、时，则其振动图象为点时开始计时，则其振动图象为 突破高频考点突破高频考点 考点一简谐运动的规律及应用考点一简谐运动的规律及应用 图图86 解析解析振子在振子在N点时开始计时，其位移为正向最点时开始计时，其位移为正向最 大，并按正弦规律变化，故选项大，并按正弦规律变化，故选项A正确。正确。 答案答案A 【题组训练题组训练】 1(多选多选)(简谐运动的图象简谐运动的图象)(2018洛阳模拟洛阳模拟)如图如图87 所示为某质点做简谐运动的图象，下列说法正确的是所示为某质点做简谐运动的图象，下列说法正确的是 图图87 At0时，质点的速度为零时，质点的速度为零 Bt0.1 s时，质点具有沿时，质点具有

9、沿y轴正向最大加速度轴正向最大加速度 C在在0.20.3 s内质点沿内质点沿y轴负方向做加速度增大的轴负方向做加速度增大的 加速运动加速运动 D在在0.50.6 s内质点沿内质点沿y轴负方向做加速减小的加轴负方向做加速减小的加 速运动速运动 E在在00.4 s内质点通过的路程为内质点通过的路程为8 cm，位移为，位移为0 答案答案DE 2(多选多选)(单摆的振动问题单摆的振动问题)如图如图88所示为同一地点所示为同一地点 的两单摆甲、乙的振动图象，下列说法中正确的是的两单摆甲、乙的振动图象，下列说法中正确的是 图图88 A甲、乙两单摆的摆长相等甲、乙两单摆的摆长相等 B甲摆的振幅比乙摆大甲摆的

10、振幅比乙摆大 C甲摆的机械能比乙摆大甲摆的机械能比乙摆大 D在在t0.5 s时有正向最大加速度的是乙摆时有正向最大加速度的是乙摆 E由图象可以求出当地的重力加速度由图象可以求出当地的重力加速度 答案答案ABD 3(多选多选)(弹簧振子的振动分析弹簧振子的振动分析)如图如图89所示，轻弹所示，轻弹 簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简簧上端固定，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谐运动。以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式 为为y0.1 sin(2.5t)m。t0时刻，一小球从距物块时刻，一小球从距物块h高处高处 自由落下；自由

11、落下；t0.6 s时，小球恰好与物块处于同一高时，小球恰好与物块处于同一高 度。取重力加速度的大小度。取重力加速度的大小g10 m/s2。以下判断正确的。以下判断正确的 是是 图图89 Ah1.7 m B简谐运动的周期是简谐运动的周期是0.8 s C0.6 s内物块运动的路程是内物块运动的路程是0.2 m Dt0.4 s时，物块与小球运动方向相反时，物块与小球运动方向相反 答案答案AB 考点二波的传播规律及应用考点二波的传播规律及应用 (1)简谐波的周期、波速和波长；简谐波的周期、波速和波长； (2)质点质点O的位移随时间变化的关系式。的位移随时间变化的关系式。 规律总结规律总结 1质点振动方

12、向与波传播方向互判的四种方法质点振动方向与波传播方向互判的四种方法 方法一：质点带动法方法一：质点带动法(特殊点法特殊点法) 如图甲所示为一沿如图甲所示为一沿x轴正方向传播的横波，根据波的轴正方向传播的横波，根据波的 形成，靠近波源的点能带动与它邻近的离波源稍远的形成，靠近波源的点能带动与它邻近的离波源稍远的 点，可判断质点的振动方向。在质点点，可判断质点的振动方向。在质点P附近靠近波源一附近靠近波源一 方的图线上另找一点方的图线上另找一点P，若，若P在在P上方，上方，P带动带动P向上运向上运 动，则动，则P向上运动；若向上运动；若P在下方，在下方，P带动带动P向下运动，则向下运动，则 P向下

13、运动。向下运动。 方法二：微平移法方法二：微平移法(波形移动法波形移动法) 作出经微小时间作出经微小时间t(tT/4)后的波形后的波形(如图乙所示如图乙所示)， 就知道了各质点经过就知道了各质点经过t时间达到的位置，运动方向就知时间达到的位置，运动方向就知 道了。道了。 方法三：上下坡法方法三：上下坡法 沿波的传播速度的正方向看，沿波的传播速度的正方向看，“上坡上坡”的点向下振的点向下振 动，动，“下坡下坡”的点向上振动，简称的点向上振动，简称“上坡下，下坡上坡下，下坡 上上”。(如图甲所示如图甲所示) 方法四：同侧法方法四：同侧法 在波的图象上的某一点，沿纵轴方向画出一个箭头表在波的图象上的

14、某一点，沿纵轴方向画出一个箭头表 示质点振动方向，并设想在同一点沿示质点振动方向，并设想在同一点沿x轴方向两个箭头轴方向两个箭头 表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同 侧。侧。(如图乙所示如图乙所示) 2振动图象和波动图象综合问题分析技巧振动图象和波动图象综合问题分析技巧 求解波动图象与振动图象综合类问题可采用求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一分、 一看、二找一看、二找”的方法：的方法： (1)分清振动图象与波动图象，此问题最简单，只要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，横坐标为看清横坐标即可，横坐标

15、为x则为波动图象。横坐标为则为波动图象。横坐标为t 则为振动图象。则为振动图象。 (2)看清横、纵坐标的单位，尤其要注意单位前的数看清横、纵坐标的单位，尤其要注意单位前的数 量级。量级。 (3)找准波动图象对应的时刻。找准波动图象对应的时刻。 (4)找准振动图象对应的质点。找准振动图象对应的质点。 【题组训练题组训练】 1(多选多选)(机械波的传播机械波的传播)(2016全国卷全国卷)由波源由波源S形形 成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。波源振动的成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。波源振动的 频率为频率为20 Hz，波速为，波速为16 m/s。已知介质中。已知介质中P、Q两质点两质点

16、位于波源位于波源S的两侧，且的两侧，且P、Q和和S的平衡位置在一条直线的平衡位置在一条直线 上，上，P、Q的平衡位置到的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为的平衡位置之间的距离分别为 15.8 m、14.6 m，P、Q开始振动后，下列判断正确的是开始振动后，下列判断正确的是 AP、Q两质点运动的方向始终相同两质点运动的方向始终相同 BP、Q两质点运动的方向始终相反两质点运动的方向始终相反 C当当S恰好通过平衡位置时，恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过两点也正好通过 平衡位置平衡位置 D当当S恰好通过平衡位置向上运动时，恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰在波峰 E当当S恰好通过平衡位置

17、向下运动时，恰好通过平衡位置向下运动时，Q在波峰在波峰 图图810 A此后再经此后再经6 s该波传播到该波传播到x24 m处处 BM点在此后第点在此后第3 s末的振动方向沿末的振动方向沿y轴正方向轴正方向 C波源开始振动时的运动方向沿波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向轴负方向 D此后此后M点第一次到达点第一次到达y3 m处所需时间是处所需时间是2 s 答案答案AB 3(多选多选)(振动图象与波动图象的综合振动图象与波动图象的综合)图图811(a)为为 一列简谐横波一列简谐横波t2 s时的波形图，图时的波形图，图(b)为媒质中平衡位为媒质中平衡位 置在置在x1.5 m处的质点的振动图象，处的质

18、点的振动图象，P是平衡位置为是平衡位置为x 2 m的质点，下列说法正确的是的质点，下列说法正确的是 1图图811 A波速为波速为0.5 m/s B波的传播方向向右波的传播方向向右 C02 s时间内，时间内，P运动的路程为运动的路程为8 cm D02 s时间内，时间内，P向向y轴正方向运动轴正方向运动 E当当t7 s时，时，P恰好回到平衡位置恰好回到平衡位置 答案答案ACE 4(多选多选)(波的叠加波的叠加)如图如图812是水面上两列频率相是水面上两列频率相 同的波在某时刻的叠加情况，以波源同的波在某时刻的叠加情况，以波源S1、S2为圆心的两为圆心的两 组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰组同

19、心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线实线)和波和波 谷谷(虚线虚线)，S1的振幅的振幅A14 cm，S2的振幅的振幅A23 cm，则，则 下列说法正确的是下列说法正确的是 图图812 A质点质点D是振动减弱点是振动减弱点 B质点质点A、D在该时刻的高度差为在该时刻的高度差为14 cm C再过半个周期，质点再过半个周期，质点B、C是振动加强点是振动加强点 D质点质点C的振幅为的振幅为1 cm E质点质点C此刻以后将向下振动此刻以后将向下振动 答案答案BDE 考点三光的折射和全反射考点三光的折射和全反射 图图813 (1)求池内的水深；求池内的水深； (2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他

20、的眼睛一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛 到池面的高度为到池面的高度为2.0 m。当他看到正前下方的点光源。当他看到正前下方的点光源A 时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为 45。求救生员的眼睛到池边的水平距离。求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留结果保留1位位 有效数字有效数字)。 答案答案(1)2.6 m(2)0.7 m 规律总结规律总结 解决光的折射和全反射问题的思路解决光的折射和全反射问题的思路 1确定研究的光线，该光线可能是入射光线，确定研究的光线，该光线可能是入射光线， 还有可能是反射光线或折射光线。还有可能是反射

21、光线或折射光线。 2找入射点，确认界面，并画出法线。找入射点，确认界面，并画出法线。 3明确两介质折射率的大小关系。明确两介质折射率的大小关系。 (1)若光线由光疏介质进入光密介质，既有反射光若光线由光疏介质进入光密介质，既有反射光 线，又有折射光线。线，又有折射光线。 (2)若光线从光密介质射向光疏介质，如果入射角若光线从光密介质射向光疏介质，如果入射角 大于或等于临界角，一定发生全反射。大于或等于临界角，一定发生全反射。 4根据反射定律、折射定律作出光路图，结合几根据反射定律、折射定律作出光路图，结合几 何关系，具体求解。何关系，具体求解。 【题组训练题组训练】 1(测定玻璃的折射率测定玻

22、璃的折射率)某同学利用平行玻璃砖测量某同学利用平行玻璃砖测量 玻璃的折射率，按插针法步骤正确操作，借助刻度尺完玻璃的折射率，按插针法步骤正确操作，借助刻度尺完 成了光路图。该同学有圆规，却没有量角器，他就以成了光路图。该同学有圆规，却没有量角器，他就以O 点为圆心，点为圆心，15.00 cm为半径画圆，分别交入射光线于为半径画圆，分别交入射光线于A 点，交直线点，交直线OO于于C点，分别过点，分别过A、C点作法线点作法线NN的垂的垂 线交线交NN于于B、D点，如图点，如图814所示。用刻度尺测得所示。用刻度尺测得AB 9.00 cm，CD6.00 cm，则玻璃的折射率，则玻璃的折射率n _。(

23、请用已知线段表示请用已知线段表示)，代入数据求得，代入数据求得n _。若玻璃砖前后两面并不平行，按正确实验操。若玻璃砖前后两面并不平行，按正确实验操 作，则他测出的折射率作，则他测出的折射率_(填填“会会”或或“不会不会”) 受到影响。受到影响。 图图814 图图815 (1)要使该单色光不能直接射到要使该单色光不能直接射到BC面上，求面上，求的最的最 大值？大值？ (2)若该单色光能够直接射到若该单色光能够直接射到BC面上，试通过计面上，试通过计 算说明能否发生全反射？算说明能否发生全反射？ 答案答案(1)60(2)见解析见解析 图图816 考点四光的波动性考点四光的波动性 2单缝衍射和圆盘

24、衍射现象单缝衍射和圆盘衍射现象 (1)单缝衍射单缝衍射 单色光的衍射图样为中间宽且亮的单色条纹，两侧单色光的衍射图样为中间宽且亮的单色条纹，两侧 是明暗相间的条纹，条纹宽度比中央窄且暗。是明暗相间的条纹，条纹宽度比中央窄且暗。 白光的衍射图样为中间宽且亮的白条纹，两侧是窄白光的衍射图样为中间宽且亮的白条纹，两侧是窄 且渐暗的彩色条纹。且渐暗的彩色条纹。 (2)圆盘衍射与泊松亮班圆盘衍射与泊松亮班 当光照到不透明的小圆板上，在圆板的阴影中心出现当光照到不透明的小圆板上，在圆板的阴影中心出现 亮班亮班(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。 (3)产生明显衍射

25、现象的条件：障碍物产生明显衍射现象的条件：障碍物(或孔或孔)的尺寸跟的尺寸跟 波长相差不多，甚至比波长还小。波长相差不多，甚至比波长还小。 【题组训练题组训练】 1(光的干涉光的干涉)如图如图817所示的双缝干涉实验，用绿所示的双缝干涉实验，用绿 光照射单缝光照射单缝S时，在光屏时，在光屏P上观察到干涉条纹。要得到上观察到干涉条纹。要得到 相邻条纹间距更大的干涉图样，可以相邻条纹间距更大的干涉图样，可以 图图817 A增大增大S1与与S2的间距的间距 B减小双缝屏到光屏的距离减小双缝屏到光屏的距离 C将绿光换为红光将绿光换为红光 D将绿光换为紫光将绿光换为紫光 答案答案C 2(多选多选)(光的

26、衍射光的衍射)抽制高强度纤维细丝可用激光监抽制高强度纤维细丝可用激光监 控其粗细，如图控其粗细，如图818所示，观察光束经过细丝后在光所示，观察光束经过细丝后在光 屏上所产生的条纹即可以判断细丝粗细的变化屏上所产生的条纹即可以判断细丝粗细的变化 图图818 A这里应用的是光的衍射现象这里应用的是光的衍射现象 B这里应用的是光的干涉现象这里应用的是光的干涉现象 C如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗 D如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细 解析解析若障碍物的尺寸与光的波长相差不多或更小，若障碍物的尺寸与光的波长相差不多或更小， 衍射现象较明显。通过观察屏上条纹的变化情况，从而衍射现象较明显。通过观察屏上条纹的变化情况，从而 监测抽制的细丝的情况，激光的一个波长