2021届高考物理二轮复习课件：1.8 振动和波 光学

——把薄弱环节内 容容 内查说 容出明 说内明来
内容
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课堂·重点攻坚
——把高考短板补起来/释疑3大考点
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考点一 机械振动和机械波
(一)理清知识体系
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(二)弄明三个问题 1．波的传播问题 (1)沿波的传播方向上各质点的起振方向与波源的起振方 向一致。 (2)介质中各质点随波振动，但并不随波迁移。 (3)沿波的传播方向上波每个周期传播一个波长的距离。 (4)在波的传播过程中，同一时刻如果一个质点处于波峰， 而另一质点处于波谷，则这两个质点一定是反相点。
镜，故：γ＝β＝60°。
光在棱镜中的传播速度为：v＝nc
故：t＝
OD
＋
CD v
cos
γ
解12/8得/202：1 t＝94ac。
[答案]
(1) 3
(2)94ac
题点全练
1．(2018·淄博二模)如图所示，一个三棱镜的 截面为等腰直角三角形ABC，腰长为a， ∠A＝90°。一束细光线沿此截面所在平 面且平行于BC边的方向射到AB边上的中点，光进入棱 镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射。已知真 空中的光速为c，试求： (1)该棱镜材料的折射率n； (2)光从AB边到AC边的传播时间t。
Q 点在平衡位置，且将向下振动，由位置关系可知：
d＝n＋34λ(n＝0,1,2，…) 波长 λ＝4n1＋2 3 m
由图像知，T＝4 s，波速 v＝Tλ＝4n3＋3 m/s(n＝0,1,2，…)。
答案：(1)y＝0.4cos 0.5πt(m)
3 (2)4n＋3
m/s(n＝0,1,2，…)
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二、光及光的本性
1．折射率公式
sinθ1
(1)光从真空进入介质时：n＝__s_in_θ_2___.
(2)决定式：n＝___c_/v____.
2．全反射 (1) 条 件 ： ① 光 从 __光__密____ 介 质 进 入 __光__疏____ 介 质 ． ② 入 射 角 __大__于____或__等__于____临界角． (2)临界角：sinC＝___1_____.
A．h＝1.7 m B．简谐运动的周期是 0.8 s C．0.6 s 内物块运动的路程是 0.2 m D．t＝0.4 s 时，物块与小球运动方向相反
解析：t＝0.6 s 时，物块的位移为 y＝0.1sin(2.5π×0.6)m＝－0.1 m； 则对小球 h＋|y|＝12gt2，解得 h＝1.7 m ，选项 A 正确；简谐运动的周 期是 T＝2ωπ＝22.5ππ s＝0.8 s，选项 B 正确；0.6 s 内物块运动的路程是 3 A＝0.3 m，选项 C 错误；t＝0.4 s＝T2，此时物块在平衡位置向下振动， 则此时物块与小球运振片后成为_偏__振__光___，两偏振片平行时透过的光 __最__强____，垂直时光__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＝0.6 s 时，小球恰好与物块处于同一高度．取 g＝10 m/s2. 以下判断正确的是( )
答案：AB
2.2015·北京理综周期为 2.0 s 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( )

第一讲 振动与波
目录索引
1 通览 主干知识
2 研学 核心考点
考点一
机械振动
分层突破——明要点
命题角度1简谐运动的规律
(1)位移:x=Asin(ωt+φ0)。
(2)回复力:F=-kx。
(3)单摆周期:T=2π

。

命题角度2简谐运动图像的理解和应用
(1)简谐运动图像是对一个质点离开平衡位置的位移随时间变化的“录像”;
运动特征
都增大,v减小
振幅越大,能量越大;在运动过程中,系统的动能和势能相互转化,
能量特征
机械能守恒
质点的位移、回复力、加速度和速度随时间做周期性变化,变化
周期性
周期就是简谐运动的周期T;动能和势能也随时间做周期性变化,
特征
T
其变化周期为 2
对称性
关于平衡位置O对称的两点,速度的大小、动能、势能相等,相对
C.do和sol在空气中传播的波长之比约
为3∶2
D.do和sol在空气中传播的速度大小之比约为2∶3
解析 由图像可知,do 和 sol 的周期分别为
1
s,所以周期之比
2
=
800
525
=
32
,约为
21
0.01
T1=5.25
1
s=525
1
3∶2,频率之比
2
=
0.005
s、T2= 4
2
,约为
1
特征
平衡位置的位移大小相等
典例剖析
例1 (命题角度1、2)(多选)(2023海南海口模拟)甲、乙两个理想单摆在同
一地点的振动图像如图所示,纵轴表示摆球偏离平衡位置的位移。下列说

考波动 光及光的本性
考 点 二
体系重组
核心检索
1.振动和波． (1)振动的周期性、对称性：x＝ Asinωt ．
λ (2)波的产生和传播：v＝ T ．
2．光的折射和全反射．
(1)折射定律：光从真空进入介质时：ssiinn ri＝n. (2)全反射条件：光从光密介质射入光疏介质；入射角等于或大于临界角 C，sin
②
x2＝50＋k2λ2，k2＝0，±1，±2，…
③
由①②③式得，介质中偏离平衡位置位移为 16 cm 的所有质点的 x 坐标为
x＝(50＋300n)cm n＝0，±1，±2，…
④
(2)只有两列波的波谷相遇处的质点的位移为
－16 cm.t＝0 时，两列波波谷间的 x 坐标之差为
Δx′＝50＋（2m2＋1）λ22－50＋（2m1＋1）λ21
【关键信息】 1.图(a)显示 λ＝8 m，振幅 A＝10 cm. 2．图(b)显示 T＝0.2 s，0.1 s 时刻质点 Q 通过平衡位置向 y 负向运动．
【解析】 由 y-t 图象可知，t＝0.10 s 时质点 Q 沿 y 轴负方向运动，选项 A 错误；由 y-t 图象可知，波的振动周期 T＝0.2 s，由 y-x 图象可知 λ＝8 m，故波 速 v＝Tλ＝40 m/s，根据振动与波动的关系知波沿 x 轴负方向传播，则波在 0.10 s 到 0.25 s 内传播的距离Δx＝vΔt＝6 m，选项 C 正确；t＝0.25 s 时的波形图如图 所示，此时质点 P 的位移沿 y 轴负方向，而回复力、加速度方向沿 y 轴正方向， 选项 B 正确；Δt＝0.15 s＝34T，质点 P 在其中的12T 内路程为 20 cm，在剩下的14
⑤
式中，m1 和 m2 均为整数将①式代入⑤式得

sin i′＝nsin 45°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′＋x⑦ xh1′1 ＝tan i′⑧
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xh2′2 ＝tan 45°⑨ 联立⑤⑥⑦⑧⑨式并代入题给数据得 x′＝(6 2－3) m≈5.5 m。
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图 9－2－3
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图 9－2－4
第十六页，共七十七页。
(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：
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图 9－2－5
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(4)振动图象与波动图象的综合应用 命题 除上述四个考点外，光的色散、偏振及多普勒效应也可能 预测 会涉及
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第三十页，共七十七页。
细研·高频考点
考点 一 (kǎo diǎn) 机械振动和机械波
1．简谐运动具有对称性和周期性 位移 x、回复力 F、加速度 a、速度 v 都随时间按 “正弦”或“余弦”规律变化，它们的周期均相同； 振动质点来回通过相同的两点间所用时间相等；振动 质点关于平衡位置对称的两点，x、F、a、v、动能 Ek， 势能 Ep 的大小均相等，其中 F、a 与 x 方向相反，v 与 x 12/9/2021 的方向可能相同也可能相反。
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hx11＝tan 53°① hx22＝tan θ② 由折射定律有 sin 53°＝nsin θபைடு நூலகம் 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＝7 m。

T>0.20 s。下列说法正确的是(
)
A.波速为0.40 m/s
B.波长为0.08 m
C.x=0.08 m的质点在t=0.70 s时位于波谷
D.x=0.08 m的质点在t=0.12 s时位于波谷
E.若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s,则它在该介质中
的波长为0.32 m
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行驶的距离。
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7பைடு நூலகம்
考点定位:机械振动、机械波、折射定律
解题思路与方法:(2)画出完整的光路图,找到几何关系,利用折射
定律分析。
(1)答案: CDE
解析:

在2时刻质点
Q 向上振动,而图(b)中质点在该时刻是向下

振动,A 错误。图(a)是在2时刻的波形,t=0 时刻质点 P 在波谷,速
的路程差为
m,两列波引起的点B(4,1)处质点的振动
相互
(选填“加强”或“减弱”),点C(0,0.5)处质点的振动相互
(选填“加强”或“减弱”)。
甲
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乙
丙
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(2)如图,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、高为2R的圆柱体,圆柱体底面镀有反射膜。有一
答案: (1)2 减弱 加强 (2)1.43
解析: (1)1 =
(6)2 + (8 )2 =10 m,S2 =8 m,故路程差为
1 − 2 =2 m。
1

两列波周期均为 T=2 s,故 f= =0.5 Hz,由 v=fλ 故 λ=2 m。
两列波频率相同,振动情况完全相反,由于1 = 2 ,故 B 点振动

A．T＝2πr
GM l
C．T＝2rπ
GM l
B．T＝2πr
l GM
D．T＝2πl
r GM
解析：选B
由
GMm r2
＝mg得：g＝
GM r2
，由T＝2π
l g
得：T＝2πr GlM，B正确。
2．[多选](2015·山东高考)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 距物块h高处自由落下；t＝0.6 s时，小球恰好与物块处于同一高 度。取重力加速度的大小g＝10 m/s2。以下判断正确的是( )
[解析] 由振动图象可知，在t＝0.10 s时，质点Q向y轴负方向 运动，A错误；结合波形图及质点运动方向与波的传播方向的 “上坡下、下坡上”规律可知，波沿x轴负方向传播，
题图(a)中质点P经Δt＝0.25 s－0.10 s＝0.15 s＝34T时间，位
移变为负值，即此时质点P的加速度方向沿y轴正方向，B正
以4 s<t<6 s时，c质点由负向最大位移处向正向最大位移处运
动，D正确；b、d距离为10
m，波长λ＝vT＝8
m，所以bd＝
5 4
λ，当d向下运动时b可能向下运动，也可能向上运动，E错误。
[答案] ACD
3.某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验 中：
(1)用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图所示， 则该摆球的直径为________ cm。
2.[多选]如图所示，空间同一平面内有A、B、C三点，AB ＝5 m，BC＝4 m，AC＝3 m。A、C两点处有完全相同的波源 做简谐振动，振动频率为1 360 Hz，波速为340 m/s。下列说法 正确的是( )

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A．在真空中，a 光的传播速度比 b 光的大 B．棱镜对 a 光的折射率较小 C．在棱镜内，a 光的传播速度比 b 光的小 D．以相同的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射角变小 E．分别通过同一双缝干涉装置，a 光的相邻亮条纹间距大
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解析：所有光在真空中有相同的速度，故选项 A 错误；由 题图知，光线在 CD 界面上，以相同入射角入射时 a 光发生了折 射，b 光发生了全反射，说明 b 光比 a 光折射率大，由公式 v＝ nc，知同种介质中 a 光速度大，故选项 B 正确，C 错误；由折射 率 n＝ssiinnγi介空质气，可知以相同的入射角从空气斜射入水中，b 光的 折射角较小，故选项 D 正确；折射率小的光的波长大，通过同 一双缝干涉装置，由 Δx＝dl λ 可知 a 光的相邻亮条纹间距大，故 选项 E 正确．
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三、命题规律 光的折射与全反射为每年高考中的常考内容，分析近几年 高考命题，命题规律主要有以下几点： (1)光在不同介质中传播时对折射定律与反射定律应用的 考查． (2)光在不同介质中传播时有关全反射的考查． (3)光在介质中传播时临界光线的考查．
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题组冲关调研
2 (2)3d
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解析：(1)光线从 AC 面折射入棱镜后，传播方向变为水平， 设光线在 AC 面的入射角为 i，折射角为 θ1，由折射定律有：n ＝ sini
sinθ1 由几何关系有：θ1＝θ 代入数据可得：i＝60° 故由几何关系，入射光线与 AC 面夹角为 α＝90°－i 得：α＝30°.
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(2)光路如图，由几何关系：BC＝dtan30°
C2C1＝BCtan30°；CC1＝C2C－C2C1 联立解得入射光带竖直宽度为：h＝23d.

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三、光的折射和全反射 1．对折射率的理解 (1)折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传 播速度的大小，v＝nc。 (2)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。同一种介质中， 频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。 (3)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。
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第二部分 基本规律和方法考前回扣
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2．全反射现象的理解和综合分析
(1)分析综合问题的基本思路
①判断光是从光疏介质进入光密介质还是从光密介质进入光疏介质。
②应用 sin C＝n1确定临界角。 ③判断入射角是否大于等于临界角，明确是否发生全反射现象。
④画出反射、折射或全反射的光路图，必要时还可应用光路的可逆原理画
动质点在一段时间内 况。能直观表示一列波
的运动情况
在某时刻的波形
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第二部分 基本规律和方法考前回扣
4
图象名称 对比内容
振动图象
波的图象
等于质点振动的周期，
两个相邻最高点沿
等于一个波长，显示出
显示出振动时间的周
横轴的距离
振动传播的周期性
期性
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第二部分 基本规律和方法考前回扣
5
图象名称 对比内容
三、体会课文的写作特色，提高鉴别欣赏能力。 这个姑娘美在何处?她长什麽模样,穿什麽衣服?(生安静) B。通过教师的分析赏析，学会从诗歌的意象及形式等方面入手赏析诗歌。
c．只给出波速不指明波的传播方向，应考虑沿两个方向传播的可能，即沿 三、体会课文的写作特色，提高鉴别欣赏能力。
[地图事此处仅一语带过，便不再提，而奥秘尽在其中，至“图穷而匕首见”，真象乃白。如此章法，妙！而“得樊将军首”，难啊！更何况太子又不忍伤长者。] 三、小结：今天，我们一起学习了这首诗，理请了诗人由现实到回忆，再到现实的抒情结构，体会诗人起伏跌宕的感情旋律。三十年代末的上海，一位著名诗人见到了艾青，曾激 动的说，德国有莱茵河，法国有塞那河，埃及有尼罗河，那么，我可以骄傲的说，中国有大堰河。是的，如果把诗人半个世纪的创作看成是一条巨大的河流的话，那么，大堰河就