高三物理第一轮总复习及高中物理易错题归纳总结及答案分析第专题振动与波光学执掌.docx
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1、精品名师归纳总结第 6 专题振动与波、光学、执掌、原子物理一振动与波、光学学问网络可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结考点猜测振动与波是历年高考的必考内容,其中命题率最高的学问点为波的图象、波长、频率、波速及其相互关系,特殊是波的图象与振动图象的关系,如2022 年高考北京理综卷第17 题、全国理综卷第20 题、福建理综卷第 17 题,一般以挑选题的形式显现, 试题信息量大、综合性强, 一道题往往考查多个概念和规律其中波的图象, 可以综合考查对波的懂得才能、推理才能和空间想象才能高考对光学部分的考查主要有:光的折射现象, 全反射。光的干涉、衍射和偏振现可编辑资料 - - - 欢迎下
2、载精品名师归纳总结象。平面镜成像的作图方法。双缝干涉试验测定光的波长。光电效应现象要点归纳一、振动与波单摆(1) 特点:单摆是抱负模型。单摆的回复力由重力沿圆弧方向的分力供应,当最大摆角 10时,单摆的振动可看做简谐运动,其振动周期T 2 Lg可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结(2) 应用:计时器。测定重力加速度g, g 二、振动图象与波动图象的区分与联系42 LT2 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结振动图象波动图象图象讨论对象一个质点全部质点可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结物理意义横轴上各点表示各个时刻, 图象表示一个质点各个时刻的位移情形横轴上
3、各点表示质点的平稳位置,图象表示某一时刻各个质点的位移情形可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图象形成的物理过程相当于次序“扫描”的结果相当一次“拍照”的结果可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结所能供应的信息直接得出振幅、周期直接得出振幅、波长据波速、波长和频率周期 可以算出频率的关系求其中一个量可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结三、机械波与电磁波可以判定出位移、加速度、回复力间的变化关系振动方向和传播方向的关系可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结机械波电磁波对象讨论力学现象讨论电磁现象可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结周期性变化
4、的物理量位移随时间和空间做周期性变化传播需要介质, 波速与介质有关, 与频率无关, 分传播横波和纵波两种, 传播机械能电场 E 和磁场 B 随时间和空间做周期性变化传播不需要介质, 在真空中波速总是 c,在介质中传播时,波速与介质及频率都有关系 电磁波都是横波,传播电磁能可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结特性vT,都会发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结产生四、平面镜成像由质点 波源 的振动产生无线电波由振荡电路产生光也是电磁波的一种,
5、 由原子能级跃迁发出可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1. 平面镜转变光的传播方向,而不转变光的性质2. 平面镜成像的特点:等大、正立、虚像,物、像关于镜面对称3. 成像作图要规范化可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结射向平面镜的入射光线和反射光线要用实线,并且要用箭头标出光的传播方向反射光线的反向延长线只能用虚线,虚线上不能标箭头镜中的虚像是物体射到平面镜上全部光线的反射光线反向延长后相交形成的在成像作图中,可以只画两条光线来确定像点法线既与界面垂直,又是入射光线与反射光线夹角的平分线平面镜转过一个微小的角度,法线也随之转过角度,当入射光线的方向不变时,反射光线就偏
6、转2五、光的折射定律1折射率: 光从真空射入某种介质发生折射时,入射角 1 的正弦与折射角 2 的正弦之比为定值 n,叫做这种介质的折射率,表示为n sin 1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结sin试验和讨论证明,某种介质的折射2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结率等于光在真空中的传播速度c 跟光在这种介质中的传播速度v 之比,即 n 2折射现象中光路是可逆的六、全反射和临界角c v可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1. 全反射的条件:1 光从光密介质射向光疏介质。2 入射角大于或等于临界角n2. 临界角:使折射角等于90时的入射角,某种介质的临界角
7、C 用 sin C1运算七、用折射定律分析光的色散现象在分析、运算光的色散时,要把握好折射率n 的应用及有关数学学问,着重懂得两点:光的频率 颜色 由光源打算, 与介质无关。 在同一介质中, 频率越大的光的折射率越大,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结再应用 nc0等学问, 就能精确而快速的判定有关色光在介质中的传播速度、v波长、 入射可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结光线与折射光线的偏折程度等问题 八、光的波动性1. 光的干涉(1) 干涉条件:两束光的频率相同,并有稳固的相位差(2) 双缝干涉:两列光波到达某点的路程差为波长的整数倍时,该处的光相互加强,出d现亮条
8、纹。 当到达某点的路程差为半波长的奇数倍时,该处的光相互减弱,显现暗条纹相邻两条亮条纹 或暗条纹 的间距 x L(3) 薄膜干涉:从薄膜前后表面反射的两列波叠加产生的干涉应用:检查平面的平整度、增透膜等2. 光的衍射发生明显衍射的条件:障碍物的尺寸跟光的波长相近或比光的波长仍小 光的衍射条纹和干涉条纹不同泊松亮斑是光的衍射引起的 3光的电磁说麦克斯韦提出“光是一种电磁波”的假设,赫兹用试验验证了电磁说的正确性九、光的粒子性1. 光电效应(1) 现象:在光的照耀下物体发射电子光电子 的现象(2) 规律:任何金属都存在极限频率,只有用高于极限频率的光照耀金属时,才会发生光电效应 在入射光的频率大于
9、金属的极限频率的情形下,从光照耀到金属上到金属逸出光 电子的过程, 几乎是瞬时的 光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大,与光的强度无关单位时间内逸出的光电子数与入射光的强度成正比可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结12. 光电效应方程:2mvm2 h W可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3. 光子说:即空间传播的光是不连续的,而是一份一份的,每一份的能量等于h为光子的频率 ,每一份叫做一个光子4. 光的波粒二象性:光的干涉、衍射现象说明光具有波动性,光电效应说明光具有粒子性,因此光具有波粒二象性可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5. 物质波: 任何
10、一个运动的物体 小到电子大到行星都有一个波与它对应, 波长 hpp为物体的动量 热点、重点、难点一、简谐运动的动力学问题图 6 1例 1如图 6 1 所示,一个弹簧振子在光滑水平面上的A、B 两点之间做简谐运动 当振子经过最大位移处 B 点时,有块胶泥落在它的上面,并随其一起振动,那么后来的振动与原先相比较 A 振幅的大小不变B 加速度的最大值不变C速度的最大值变小D 弹性势能的最大值不变【解析】 当振子经过最大位移处B 点时,胶泥落在它的上面,在此过程中,胶泥削减的重力势能全部转变为内能,振子 含胶泥 在 B 点的速度仍为零, 就其仍以 O 点为平稳位置做简谐运动,且振幅的大小不变于是,最大
11、回复力和最大弹性势能不变由于质量增大,就其最大加速度变小,在平稳位置的速度即最大速度 变小综上可知,选项A 、C、D 正确 答案 ACD【点评】 解决此题的关键在于正确懂得简谐运动的特点,明白简谐运动中各个物理量的变化,找到 “ 振幅的大小不变 ”这一突破口,进而分析求解简谐运动具有以下规律在平稳位置: 速度最大、 动能最大、 动量最大, 位移最小、 回复力最小、 加速度最小、势能最小在位移大小等于振幅处:速度最小、动能最小、动量最小,位移最大、回复力最大、加速度最大、势能最大振动中的位移 x 都是以平稳位置为起点的,方向从平稳位置指向末位置,大小为这两位置间的直线距离加速度与回复力的变化一样
12、,在两个“端点 ” 最大,在平稳位置为零,方向总是指向平稳位置二、简谐运动的图象、波的图象例 2一列简谐横波以 1 m/s 的速度沿绳子由A 向 B 传播,质点 A、B 间的水平距离为 3 m,如图 6 2 甲所示如 t 0 时质点 A 刚从平稳位置开头向上振动,其振动图象如图6 2 乙所示,就 B 点的振动图象为图6 2 丙中的 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 6 2【解析】 由题意知, vT 4 m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结故 lAB3 4,经过t 3T43 s 时间 B 点开头振动可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结又由波的传播特性可
13、知,每点开头振动的方向与振源的起振方向相同,故知B 点的振动图象为 B 答案 B【点评】 本例虽然只要求B 的振动图象,但解析过程必需弄清晰波的传播过程,可画出 t3 s 时刻以及 t3 s t 时刻 AB 方向波的图象图 6 2 丁所示图 6 2 丁例 3 两列振幅、波长均相同的简谐横波,以相同的速率沿相反方向在同一介质中传播图 6 3 所示为某一时刻两波的波形图,其中实线为向右传播的波,虚线为向左传播的波, a、b、c、d、e 为五个等距离的质点就在两列波传播的过程中,以下说法中正确选项 图 6 3A 质点 a、b、 c、d、e 始终静止不动B质点 b、d 始终静止不动C质点 a、c、e
14、始终静止不动D质点 a、c、 e 以振幅 2A 做简谐运动【解析】 由波的叠加原理可知,图示时刻质点a、b、c、d、e 的位移都为零其中两列波在 a、c、e 上引起的振动方向相同,在b、d 两点引起的振动方向总是相反,故b、d 始终静止不动, a、c、e 以振幅 2A 做简谐运动 答案 BD【点评】 两列波传播至某点时,两列波引起的振动“ 步调”相同时,干涉加强。引起的振动 “ 步调” 相反时,干涉减弱,不应仅考虑波峰、波谷的相遇可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结振动加强的点与振动减弱的点有规律的相互间隔注:干涉图样不是固定不动的,加强的点在做更大振幅的振动 三、平面镜成像问题例
15、 4某物体左右两侧各有一竖直放置的平面镜,两平面镜相互平行,物体距离左镜4 m,右镜 8 m,如图 6 4 甲所示物体在左镜所成的像中从右向左数的第三个像与物体的距离是 2022 年高考 全国理综卷图 6 4 甲A 24 mB 32 mC 40 mD 48 m【解析】 物体在左镜中所成的各像如图 6 4 乙所示,可知左镜中从右向左的第三个像是第一个像在右镜中的像再在左镜中成的像, 即观察像时为光线在左镜反射一次后在右镜反射一次再在左镜反射一次进入眼睛,由平面镜成像的对称性可得: d32 m图 6 4 乙 答案 B【点评】 光线经过平面镜反射进入眼睛,眼睛逆着光线确定光源,感觉光是从“ 虚像”发
16、出四、光的折射与全反射光学器材是由透亮介质制成的,当光线从空气照耀到这些透亮体的表面时,折射进入透亮体,然后再发生其他的光学现象解这类问题用到的光学学问主要是反射定律、折射定律、全反射学问和数学中的几何学问1. 视深问题例 5某水池的实际深度为h,如某人垂直水面往下看时,水池的视深为多少? 设水的折射率为 n【解析】 如下列图, 作两条从水底 S 发出的折射光线,一条垂直射出水面,另一条入射角很小 眼睛对光点的张角很小,这两条折射光线反向延长线的交点S就是看到的 S 的像在ASO 中, tan AOhAO在ASO 中, tan h就tan h可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结ta
17、n h可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由于 、很小,所以 sin tan, sin tansin hn得: h sinh 答案 h n【点评】 此题考查光的折射定律在实际中的应用正确画出光路图, 并运用近似理论是可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结求解此类问题的关键2. 奇妙运用光路图解题和光学作图问题(1) 解决几何光学的基本方法是: 画出光路图, 懂得有关概念, 敏捷运用数学学问求解在反射和折射现象中, “光路可逆”是解决较复杂问题常用的思想方法留意:光路图的作法必需遵循反射和折射定律(2) 由于同一介质对不同色光的折射率不同,导致光的色散现象利用光的折射定律解
18、决的问题主要有“视深”和棱镜等正确画出光路图是求解此类问题的关键(3) 作图法是解决几何光学问题的主要方法之一完成光路图的依据是光的传播规律,作图经常常要运用逆向思维 先由像确定反射光线, 再确定入射光线 解题中常常要巧用光路可逆规律分析问题, 在实像的位置换上物点, 必定在原先物点处成像, 即像、物互换 另外,涉及有关范畴的问题,确定有关边界光线是解决问题的关键例 6图 6 5 甲所示为一个储油圆柱桶,其底面直径与桶高相等当桶中无油时,贴着桶的上边缘上的A 点恰能看到桶底边缘上的B 处。当桶内油的深度等于桶高的一半时, 眼所处的位置不变,在桶外沿AB 方向看去,恰能看到桶底上的C 点,且 B
19、C 的距离是桶底直径的四分之一 A、B、C 三点在同一竖直平面内,且BC 在同一条直径线上据此可估算出该油的折射率n 和光在这种油中的传播速度v 分别为 已知真空中的光速c 3 108 m/s可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结8A 1.6、1.9 10图 6 5 甲8m/sB 2.0、1.6 10m/s可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结C2.2、2.2108 m/sD 1.6、1.6 108 m/s【解析】 当油的深度为桶高的一半时,眼睛观察 C 点的光路图如图 6 5 乙所示, 可得:图 6 5 乙sin i nsin r 1.6c又由于 n v可得 v 1.9
20、108 m/s 答案 A【点评】 精确的画出光路图是解决几何光学问题的关键例 7一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上,经两次折射后从玻璃板另一个表面射出, 出射光线相对于入射光线侧移了一段距离在以下情形下, 出射光线侧移距离最大的是 2022 年高考 全国理综卷 A 红光以 30的入射角入射 B红光以 45的入射角入射 C紫光以 30的入射角入射可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结D紫光以 45的入射角入射【解析】 如下列图,由题意可知,O2A 为偏移距离 x,有:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 xdcos rsin i nsin rsini r可编辑资料 -
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