(全國通用)2018年高考物理二輪復(fù)習(xí) 考前第2天 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 光 電磁波學(xué)案 選修3-4

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1、 考前第2天 選修3-4 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 光 電磁波 考 點(diǎn) 提 煉 1.機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 2.光的折射、全反射 (1)折射率:n= n= (2)全反射:sin C= 3.正確分析、處理光的折射和全反射問題的關(guān)鍵點(diǎn) (1)掌握發(fā)生全反射的條件,理解n=和sin C=等公式中各量的物理意義。 (2)正確地畫圖,找準(zhǔn)反射角、折射角或臨界角,會(huì)熟練應(yīng)用一些幾何知識(shí)。 4.電磁波 (1)電磁波譜的順序(按頻率升高):無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。 (2)光的偏振不僅證明光是一種波,而且是橫波。 (3)激光的特點(diǎn):①強(qiáng)度大;②方向性好;③單色性好;④相

2、干性好;⑤覆蓋波段寬而且可調(diào)諧。 (4)經(jīng)典時(shí)空觀:時(shí)間與空間、物質(zhì)、慣性系無關(guān)。相對(duì)論時(shí)空觀:有物質(zhì)才有時(shí)間和空間,空間和時(shí)間與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。 臨 考 必 做 1.(1)如圖1所示為一半圓柱形玻璃磚的橫截面,O點(diǎn)為圓心,半徑為R。頻率相同的單色光a、b垂直于直徑方向從A、B兩點(diǎn)射入玻璃磚。單色光a經(jīng)折射后過M點(diǎn),OM與單色光的入射方向平行。已知A到O的距離為R,B到O的距離為R,M到O的距離為R,則玻璃磚對(duì)單色光的折射率為________,單色光b在第一次到達(dá)玻璃磚圓弧面上________(填“能”或“不能”)發(fā)生全反射。 圖1 (2)如圖2所示為一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻

3、的波形圖,簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播。從t=0到t=1.7 s時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)P共五次振動(dòng)到波谷位置,且在t=1.7 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P剛好在波谷位置。求: 圖2 (ⅰ)該簡(jiǎn)諧橫波的周期; (ⅱ)這列簡(jiǎn)諧橫波從t=1.7 s開始經(jīng)過多長時(shí)間傳到平衡位置在x=24 cm的質(zhì)點(diǎn)Q處。 解析 (1)根據(jù)幾何關(guān)系可得,單色光a的從半圓柱形玻璃磚射出時(shí),入射角為30°,折射角為60°,根據(jù)光的折射定律有n==,即玻璃磚對(duì)單色光的折射率為。由sin C=可得全反射臨界角的正弦值為,小于單色光b的入射角的正弦值,所以可以發(fā)生全反射。 (2)(ⅰ)簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,由題圖可知,在圖示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)方

4、向沿y軸負(fù)方向,則該波的周期為T,質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)過4T時(shí)間第五次達(dá)到波谷位置,即 4T=1.7 s 解得T=0.4 s (ⅱ)由題圖得波長λ=2 cm 則波速v==5 cm/s 波由題圖所示位置傳到質(zhì)點(diǎn)Q處的位移為 x=24 cm-2.5 cm=21.5 cm 所需時(shí)間Δt=-1.7 s=2.6 s 答案 (1) 能 (2)(ⅰ)0.4 s (ⅱ)2.6 s 2.在圖3中坐標(biāo)系的原點(diǎn)處有一波源,圖中a、b、c、d、e五點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為5 cm、15 cm、18 cm、21 cm、27 cm。該波源在介質(zhì)中形成了一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波,從該簡(jiǎn)諧波第一次傳到c點(diǎn)開始計(jì)時(shí),此時(shí)c

5、點(diǎn)的振動(dòng)方向沿y軸的正方向,經(jīng)時(shí)間Δt=0.6 s時(shí)該簡(jiǎn)諧波第一次傳到e點(diǎn),此時(shí)c點(diǎn)第一次到達(dá)x軸下方的最大位移處,已知該簡(jiǎn)諧波的振幅為A。則以下說法正確的是________。(填正確答案標(biāo)號(hào)) 圖3 A.該簡(jiǎn)諧波的速度大小為20 cm/s B.該簡(jiǎn)諧波的周期為0.8 s C.在Δt=0.6 s時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)d通過的路程為3A D.在t= s時(shí)質(zhì)點(diǎn)a應(yīng)處于平衡位置且沿y軸的負(fù)方向振動(dòng) E.在t=0.5 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)b、c的位移相同 (2)一三棱柱形玻璃磚的橫截面如圖4所示,∠A=90°、∠C=60°,已知AC=l,玻璃磚的折射率為n=。一細(xì)光束從AB邊的中點(diǎn)沿與AB邊成45°角的

6、方向射入玻璃磚。已知光在真空中的速度為c。 圖4 (ⅰ)分析光能否從BC邊射出,并說明理由; (ⅱ)不考慮原路返回的光線,光通過玻璃磚所用時(shí)間為多少? 解析 (1)設(shè)該簡(jiǎn)諧波的波長為λ,由題中的條件可知c、e兩點(diǎn)之間的距離為λ,即λ=9 cm,λ=12 cm,周期為T,則Δt=T,所以T=0.8 s,因此該簡(jiǎn)諧波的波速大小為v== cm/s=15 cm/s,A錯(cuò)誤,B正確;該簡(jiǎn)諧波的振動(dòng)形式由c傳到d所需要的時(shí)間為t1== s=0.2 s,在Δt=0.6 s的時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)d振動(dòng)的時(shí)間為t2=Δt-t1=0.4 s=,則質(zhì)點(diǎn)d通過的路程為振幅的2倍,即2A,C錯(cuò)誤;由題中的條件描繪出t

7、=0時(shí)的波形圖,如圖所示,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)a處于x軸上方且向上振動(dòng),原點(diǎn)的振動(dòng)形式從原點(diǎn)傳播到a點(diǎn)所需的時(shí)間為t3== s= s,故t= s時(shí),a點(diǎn)處于平衡位置,振動(dòng)方向沿y軸的 負(fù)方向,D正確;0.5 s=T,則在0~0.5 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)b先由x軸上方最大位移處向下運(yùn)動(dòng)到達(dá)x軸下方最大位移處,再向上運(yùn)動(dòng)到達(dá)位移為-A處,質(zhì)點(diǎn)c先由平衡位置向上運(yùn)動(dòng)到達(dá)x軸上方最大位移處,再向下運(yùn)動(dòng)經(jīng)過平衡位置,到達(dá)位移為-A處,E正確。 (2)(ⅰ)作出光路圖如圖所示 設(shè)折射光線與BC的交點(diǎn)為E,光束在D點(diǎn)發(fā)生折射時(shí),入射角為i,折射角為r,由折射定律有n= 代入數(shù)據(jù)解得r=30° 由幾何關(guān)系可知,光在E點(diǎn)的入射角θ=60° 設(shè)全反射的臨界角為C,則sin C= 根據(jù)已知條件得C=45°,因?yàn)棣?C,所以光在E點(diǎn)發(fā)生全反射,不能從BC邊射出。 (ⅱ)設(shè)光線的出射點(diǎn)為F,由幾何關(guān)系可知光線垂直AC邊射出玻璃磚 過D點(diǎn)作BC邊的垂線且垂足為G, 由幾何關(guān)系得BC=2l,AB=l CE=2l-2BG,BG=ABcos 30° 解得CE=,DE=BD 光在玻璃磚中的行程為 x=DE+EF=BD+CEcos 30°=l 光在玻璃磚中的速度為v==c 則光通過玻璃磚的時(shí)間為t==。 答案 (1)BDE (2)(ⅰ)見解析 (ⅱ) - 5 -

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