届二轮复习选修34教案江苏专用.docx

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届二轮复习选修34教案江苏专用

考题一　机械振动和机械波

1.判断波的传播方向和质点振动方向的方法

（1）特殊点法；

（2）微平移法（波形移动法）.

2.周期、波长、波速的计算

（1）周期：

可根据质点的振动情况计算，若t时间内，质点完成了n次（n可能不是整数）全振动，则T＝；还可根据公式T＝计算.

（2）波长：

可根据波形图确定，若l的距离上有n个（n可能不是整数）波长，则λ＝；也可根据公式λ＝vT计算.

（3）波速：

可根据波形传播的时间、距离计算v＝；也可根据公式v＝计算.

3.利用波传播的周期性、双向性解题

（1）波的图象的周期性：

相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波形相同，从而使题目的解答出现多解的可能.

（2）波传播方向的双向性：

在题目未给出波的传播方向时，要考虑到波可沿正向或负向传播的两种可能性.

例1　一列简谐横波，沿x轴正向传播.t＝0时刻的波形图如图1甲所示，图乙是图甲中某质点的振动图象.则该波的波速为__________m/s；图乙表示甲图中__________（选填“A”、“B”、“C”、“D”）质点的振动图象.

图1

解析　从图甲中可得波长为λ＝2m，从图乙中可得周期为T＝0.2s，故波速为v＝＝10m/s，图乙中的质点在0时刻从平衡位置向上振动，根据走坡法可得图甲中的A点在波峰，将向下运动，B点在平衡位置向上运动，C点在波谷，将向上运动，D点在平衡位置向下运动，故图乙为图甲中B点的振动图象.

答案　10　B

变式训练

1.如图2所示，甲为一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，图乙为质点P的振动图象.则该机械波的传播速度为_______m/s；在t＝0.25s时质点Q的加速度_______（填“大于”或“小于”）质点P的加速度.

图2

答案　20　小于

解析　由图甲读出波长λ＝4m，由图乙读出周期T＝0.2s，波速v＝＝20m/s；因为周期为0.2s，经过0.25s，质点运动了1周期，也是1个波长，P点到达负方向最大位移，Q在平衡位置上方但不到最大位移，由a＝＝可知：

质点Q的加速度小于质点P的加速度.

2.如图3所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆，其中A、B的摆长相等.当A摆振动的时候，通过张紧的绳子给B、C、D摆施加驱动力，使其余各摆做受迫振动.观察B、C、D摆的振动发现________.

图3

A.C摆的频率最小B.D摆的周期最大

C.B摆的摆角最大D.B、C、D的摆角相同

答案　C

解析　由A摆摆动从而带动其它3个单摆做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，故其它各摆振动周期跟A摆相同，频率也相等.故A、B错误；受迫振动中，当固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象，振幅达到最大，由于B摆的固有频率与A摆的相同，故B摆发生共振，振幅最大，故C正确，D错误.

3.一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图4所示（此时波恰好传播到x＝6m处）.质点a平衡位置的坐标xa＝2.5m，该质点在8s内完成了4次全振动，则该列波的波速是______________m/s；位于x＝20m处的质点再经________s将第一次经过平衡位置向y轴负方向运动.

图4

答案　2　8

解析　由题图可以知道波长λ＝4m，而且质点a在8s内完成了4次全振动，

故周期为T＝2s，

所以根据公式v＝＝m/s＝2m/s；

经过t1＝＝s＝7s.

波传播到位于x＝20m处的质点，该质点再经过t2＝T＝1s向y轴负方向运动，

故需要时间为t＝t1＋t2＝8s.

4.如图5所示，实线是某时刻的波形图象，虚线是0.2s后的波形图象，质点P位于实线波的波峰处.

图5

（1）若波向右以最小速度传播，求经过t＝4s质点P所通过的路程；

（2）若波速为35m/s，求波的传播方向.

答案　

（1）1.2m　

（2）向右传播

解析　

（1）若波向右传播：

nT＋T＝0.2s（n＝0,1,2,3，…）

由v＝可知周期最大时波速最小，

当n＝0时T最大值为s，

经过时间t＝4s，

即经过15个整周期，

故质点P通过的路程为s＝15×4A＝1.2m

（2）若波向右传播：

nT＋T＝0.2s（n＝0,1,2,3,…）

v＝，当n＝1时，

波速为35m/s，所以波可以向右传播

若波向左传播：

nT＋T＝0.2s

当n取0或其他任何正整数时，

波速都不为35m/s，

所以波不会向左传播.

考题二　光的折射和全反射

1.在解决光的折射问题时，应先根据题意分析光路，即画出光路图，找出入射角和折射角，然后应用公式来求解，找出临界光线往往是解题的关键.

2.分析全反射问题时，先确定光是否由光密介质进入光疏介质、入射角是否大于临界角，若不符合全反射的条件，则再由折射定律和反射定律确定光的传播情况.

3.在处理光的折射和全反射类型的题目时，根据折射定律及全反射的条件准确作出几何光路图是基础，利用几何关系、折射定律是关键.

4.明确两介质折射率的大小关系.

（1）若光疏→光密：

定有反射、折射光线.

（2）若光密→光疏：

如果入射角大于或等于临界角，一定发生全反射.

例2　如图6所示，玻璃棱镜ABC可以看成是由ABE、AEC两个直角三棱镜组成的，有关角度如图.一束频率为5.3×1014Hz的单色细光束从AB面入射，在棱镜中的折射光线如图中ab所示，ab与AB面的夹角α＝60°.已知光在真空中的速度c＝3×108m/s，玻璃的折射率n＝1.5.

图6

（1）求光在棱镜中的波长；

（2）该束光线能否从AC面射出，请通过计算说明.

解析　

（1）由n＝，得v＝＝m/s＝2×108m/s

由v＝λf，得λ＝＝m≈3.77×10－7m

（2）光路如图所示，ab光线在AC面的入射角为45°

设玻璃的临界角为C，

则sinC＝＝≈0.67

因sin45°>0.67，故光线ab在AC面会发生全反射，不能从AC面射出.

答案　

（1）3.77×10－7m　

（2）见解析

变式训练

5.如图7所示，一个正方体玻璃砖的边长为a，折射率n＝1.5，立方体中心有一个小气泡.为使从立方体外面各个方向都看不到小气泡，必须在每个面上都贴一张纸片，求每张纸片的最小面积.

图7

答案　

解析　设纸片的最小半径为r，玻璃砖的临界角为C，则

sinC＝

由几何关系得r＝tanC

解得r＝

则最小面积S＝πr2＝.

6.一半圆柱形透明物体横截面如图8所示，底面AOB镀银（图中粗线），O表示半圆截面的圆心.一束光线在横截面内从M点的入射角为30°，∠MOA＝60°，∠NOB＝30°.（已知sin15°＝）求：

图8

（1）光线在M点的折射角；

（2）透明物体的折射率.

答案　

（1）15°　

（2）

解析　

（1）如图，透明物体内部的光路为折线MPN，Q、M点相对于底面EF对称，Q、P和N三点共线.

设在M点处，光的入射角为i，折射角为r，∠OMQ＝α，∠PNF＝β.

根据题意有α＝30°

由几何关系得，∠PNO＝∠PQO＝r，则有：

β＋r＝60°

且α＋r＝β

联立式得：

r＝15°

（2）根据折射率公式有sini＝nsinr

得n＝.

7.如图9所示，AOB是截面为圆形、半径为R的玻璃砖，现让一束单色光在横截面内从OA靠近O点处平行OB射入玻璃砖，光线可从OB面射出；保持光束平行OB不变，逐渐增大入射点与O的距离，当入射点到达OA的中点E时，一部分光线经AB面反射后恰好未从OB面射出.不考虑多次反射，求玻璃的折射率n及OB上有光射出的范围.

图9

答案　2　R

解析　设光线经E点射到AB面时入射角为α，因E点为OA的中点

由几何知识可知入射角：

α＝30°

设临界角为C，则有C＝30°

因恰好发生全反射，则：

sinC＝

解得：

n＝2

由题意可知，光从OE间入射时，可从OB上射出，则从E点入射时出射点距O最远，设为F，

则：

OF＝

得OF＝R.

考题三　光的几种特性

1.光的干涉现象和衍射现象证明了光的波动性，光的偏振现象说明光波为横波.相邻两亮条纹（或暗条纹）间的距离与波长成正比，即Δx＝λ，利用双缝干涉实验可测量光的波长.

2.干涉和衍射的产生条件

（1）双缝干涉产生亮、暗条纹的条件：

屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍时，该点干涉加强，出现亮条纹；当光程差等于半波长的奇数倍时，该点干涉减弱，出现暗条纹.

（2）发生明显衍射的条件：

障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多或比光的波长小.

例3　2016年，科学家利用激光干涉方法探测到由于引力波引起的干涉条纹的变化，这是引力波存在的直接证据.关于激光，下列说法中正确的是（　　）

A.激光是自然界中某种物质直接发光产生的，不是偏振光

B.激光相干性好，任何两束激光都能发生干涉

C.用激光照射不透明挡板上小圆孔时，光屏上能观测到等间距的光环

D.激光全息照片是利用光的干涉记录下物体三维图象的信息

答案　D

解析　激光是人造光，也是偏振光，故A错误；激光相干性好，只有频率相同的两束激光才会发生干涉，故B错误；用激光照射不透明挡板上小圆孔时，光屏上能观测到衍射条纹，间距不等，故C错误；激光全息照片是利用光的干涉记录下物体三维图象的信息，故D正确.故选D.

变式训练

8.如图10所示，光源S从水面下向真空斜射一束由红光和蓝光组成的复色光，在A点分成a、b两束，则下列说法正确的是（　　）

图10

A.a光是蓝光

B.射出水面前a光的传播速度大，射出水面后二者传播速度一样大

C.逐渐增大入射角，a光最先发生全反射

D.b光比a光更容易发生衍射现象

答案　B

解析　由图知，两光束的入射角i相同，折射角的关系为ra＜rb，根据折射定律n＝得：

折射率关系为na＜nb，由于蓝光的折射率比红光的大.则知a光是红光，b光是蓝光，故A错误；射出水面前a光的传播速度大，射出水面后，所有色光在真空传播速度都相同，都为c＝3×108m/s，故B正确；a光的折射率小，根据临界角公式sinC＝，可知，b光的临界角较小，则逐渐增大入射角时，b光的入射光先达到其临界角，最先发生全反射，故C错误；b光的折射率比a光的大，则b光的频率比a光的大，波长比a光的小，则a光比b光更容易发生衍射现象，故D错误.故选B.

9.下列说法中正确的是（　　）

A.雷达是利用声波的反射来测定物体的位置

B.照相机镜头表面的镀膜是光的干涉现象的应用

C.在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变窄

D.天空出现彩虹是由光的干涉产生的

答案　B

10.下列说法中正确的是________.

A.眼镜镜片的表面上镀有增透膜，利用了光的干涉原理

B.用照相机拍摄较小物体时，物体的边缘轮廓模糊，这是光的衍射现象

C.戴3D眼镜看立体电影，利用了光的折射现象

D.为了更有效地发射电磁波，应该采用波长较长的电磁波发射

答案　AB

解析　戴3D眼镜看立体电影，利用了光的偏振现象，故选项C错误；如果发射电磁波的目的是使能量更大，不至于被损失殆尽，应采用频率高、波长较短的电磁波发射，如果是为了能够传输得更远，应采用波长更长的电磁波发射，即发射电磁波根据不同的用途采取不同的波段，故选项D错误；选项A、B说法正确.

11.如图11所示，A、B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图样，其中图A是光的__________（填“干涉”或“衍射”）图样.由此可以判断出图A所对应的圆孔的孔径__________（填“大于”或“小于”）图B所对应的圆孔的孔径.

图11

答案　衍射　小于