1、考点2 机械振动与机械波光学（选考）,高考定位 1考查内容 (1)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。 (2)光的折射、折射率、反全射、光导纤维。 (3)光的干涉和衍射。 (4)电磁波。,2题型、难度 高考试题形式为一选择(5分)计算(10分)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。,(1)(多选)如图81所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t0时的波形图，虚线为t0.5 s时的波形图。已知该简谐波的周期大于0.5 s。关于该简谐波，下列说法正确的是,图81,A波长为2 m B波速
2、为6 m/s C频率为1.5 Hz Dt1 s时，x1 m处的质点处于波峰 Et2 s时，x2 m处的质点经过平衡位置,(2)如图82所示，一半径为R玻璃半球，O点是半球的球心，虚线OO表示光轴(过球心O与半球底面垂直的直线)。已知玻璃的折射率为1.5。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(不考虑被半球的内表面反射后的光线)。求：,图82,2(1)如图83(a)，在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S2(0，2)。两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示，两列波的波速均为1.00 m/s。两列波从波源传播到点A(8，2)的路程差为_m，两列波引
3、起的点B(4,1)处质点的振动相互_(填“加强”或“减弱”)，点C(0,0.5)上质点的振动相互_(填“加强”或“减弱”)。,图83,(2)如图84所示，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高位2R的圆柱体，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OC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行(不考虑多次反射)。求该玻璃的折射率。,图84,答案 (1)2 减弱 加强 (2)1.43,3(1)(多选)在双缝干涉实验中，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。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可
4、选用的方法是 A改用红色激光 B改用蓝色激光 C减小双缝间距 D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,(2)一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD、垂直于左右两侧面的剖面图如图85所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率。,图85,答案 (1)ACD (2)1.55,例1 如图86所示，弹簧振子在M、N之间做简谐运动。以平衡位置O为原点，建立Ox轴。向右为x轴正方向。若振子位于N点时开始计时，则其振动图象为,考点一 简谐运
5、动的规律及应用,图86,解析 振子在N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A正确。 答案 A,【题组训练】 1(多选)(简谐运动的图象)(2018洛阳模拟)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,图87,At0时，质点的速度为零 Bt0.1 s时，质点具有沿y轴正向最大加速度 C在0.20.3 s内质点沿y轴负方向做加速度增大的加速运动 D在0.50.6 s内质点沿y轴负方向做加速减小的加速运动 E在00.4 s内质点通过的路程为8 cm，位移为0,答案 DE,2(多选)(单摆的振动问题)如图88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,图
6、88,A甲、乙两单摆的摆长相等 B甲摆的振幅比乙摆大 C甲摆的机械能比乙摆大 D在t0.5 s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,答案 ABD,3(多选)(弹簧振子的振动分析)如图89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谐运动。以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为y0.1 sin(2.5t)m。t0时刻，一小球从距物块h高处自由落下；t0.6 s时，小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度的大小g10 m/s2。以下判断正确的是,图89,Ah1.7 m B简谐运动的周期是0.8 s C0.6 s内物块运动的路程是0.2 m Dt0.4 s时
7、，物块与小球运动方向相反,答案 AB,考点二 波的传播规律及应用,(1)简谐波的周期、波速和波长； (2)质点O的位移随时间变化的关系式。,规律总结 1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(特殊点法) 如图甲所示为一沿x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点，可判断质点的振动方向。在质点P附近靠近波源一方的图线上另找一点P，若P在P上方，P带动P向上运动，则P向上运动；若P在下方，P带动P向下运动，则P向下运动。,方法二：微平移法(波形移动法) 作出经微小时间t(tT/4)后的波形(如图乙所示)，就知道了各质点经过t时间达到的位置，运
8、动方向就知道了。,方法三：上下坡法 沿波的传播速度的正方向看，“上坡”的点向下振动，“下坡”的点向上振动，简称“上坡下，下坡上”。(如图甲所示),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示质点振动方向，并设想在同一点沿x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侧。(如图乙所示),2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“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，尤其要注意单位前的数量级。 (
9、3)找准波动图象对应的时刻。 (4)找准振动图象对应的质点。,【题组训练】 1(多选)(机械波的传播)(2016全国卷)由波源S形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20 Hz，波速为16 m/s。已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S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,AP、Q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 C当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过平衡位置 D当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰 E当S恰好通过平衡位置向下运动
10、时，Q在波峰,图810,A此后再经6 s该波传播到x24 m处 BM点在此后第3 s末的振动方向沿y轴正方向 C波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向 D此后M点第一次到达y3 m处所需时间是2 s,答案 AB,3(多选)(振动图象与波动图象的综合)图811(a)为一列简谐横波t2 s时的波形图，图(b)为媒质中平衡位置在x1.5 m处的质点的振动图象，P是平衡位置为x2 m的质点，下列说法正确的是,1图811,A波速为0.5 m/s B波的传播方向向右 C02 s时间内，P运动的路程为8 cm D02 s时间内，P向y轴正方向运动 E当t7 s时，P恰好回到平衡位置,答案 ACE,4(多选)(
11、波的叠加)如图812是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线)，S1的振幅A14 cm，S2的振幅A23 cm，则下列说法正确的是,图812,A质点D是振动减弱点 B质点A、D在该时刻的高度差为14 cm C再过半个周期，质点B、C是振动加强点 D质点C的振幅为1 cm E质点C此刻以后将向下振动 答案 BDE,考点三 光的折射和全反射,图813,(1)求池内的水深； (2)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2.0 m。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
12、恰好为45。求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)。,答案 (1)2.6 m (2)0.7 m,规律总结 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，还有可能是反射光线或折射光线。 2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。 (1)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。 (2)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。 4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。,【题组训练】 1(测定玻璃的折射率)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
13、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O点为圆心，15.00 cm为半径画圆，分别交入射光线于A点，交直线OO于C点，分别过A、C点作法线NN的垂线交NN于B、D点，如图814所示。用刻度尺测得AB9.00 cm，CD6.00 cm，则玻璃的折射率n_。(请用已知线段表示)，代入数据求得n_。若玻璃砖前后两面并不平行，按正确实验操作，则他测出的折射率_(填“会”或“不会”)受到影响。,图814,图815,(1)要使该单色光不能直接射到BC面上，求的最大值？ (2)若该单色光能够直接射到BC面上，试通过计算说明能否发生全反射？,答案 (1)60 (2)见解析,图816,考点四
14、光的波动性,2单缝衍射和圆盘衍射现象 (1)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，两侧是窄且渐暗的彩色条纹。,(2)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亮班(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。 (3)产生明显衍射现象的条件：障碍物(或孔)的尺寸跟波长相差不多，甚至比波长还小。,【题组训练】 1(光的干涉)如图817所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P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,图817,A增大S1与S2的间距 B减小双缝屏到
15、光屏的距离 C将绿光换为红光 D将绿光换为紫光,答案 C,2(多选)(光的衍射)抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图818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,图818,A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 C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,解析 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，从而监测抽制的细丝的情况，激光的一个波长很短，条纹变宽，说明衍射现象明显，抽制的丝变细。选A、D。 答案 AD,3(光的偏振)如图819所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振
16、片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧。旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是,图819,AA、B均不变 BA、B均有变化 CA不变，B有变化 DA有变化，B不变,解析 白炽灯发出的光包含着沿垂直于传播方向上一切方向振动的光，偏振片P旋转后，对A点光强无任何影响。由于P、Q间光线的振动方向与偏振片P的透振方向一致，再次经过偏振片Q时，B点光强将会受到影响，C正确。选C。 答案 C,4(多选)(光的色散)如图820所示，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为，经折射后射出a、b两束光线，则,图820,A在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度 B在真空中，a光的波长小于b光的波长 C玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 D若改变光束的入射方向使角逐渐变大，则折射光线a首先消失 E分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距,答案 ABD,
