1、高考资源网（） 您身边的高考专家析考情明考向_考情分析_透视命题规律一、构建体系透析考情 思维导图考情分析 1.高考对本讲命题热点主要有以下特点：(1)在考查机械波的形成和传播时，往往以考查振动图像和波动图像为主，主要涉及的知识为波速、波长和频率(周期)的关系。(2)光学部分以考查光的折射定律和全反射、光的干涉、衍射等知识为主。2.2021年高考题型仍会以选择题和计算题的形式出现，选择题侧重考查机械波的传播特点、光学现象分析、电磁波的特点等，如2020年山东卷第3题、第4题和第9题；计算题主要考查光的折射、全反射的综合应用，也可能会考查振动和波动的综合应用。3.本部分内容应加强对基本概念和规律
2、的理解，抓住波的传播特点和图像分析、光的折射定律和全反射这两条主线，兼顾振动图像和光的特性(干涉、衍射、偏振)、光的本性，强化典型问题的训练，力求掌握解决本部分内容的基本方法。二、熟记规律高效突破1振动(1)物理量变化分析：以位移为桥梁，位移增大时，振动质点的回复力、加速度、势能均增大，速度、动能均减小；反之，则产生相反的变化。(2)矢量方向分析：矢量均在其值为零时改变方向。(3)振动的方程：xAsin t。(4)单摆周期公式为T2，单摆的周期与摆球的质量无关。(5)受迫振动的频率等于驱动力的频率，当驱动力的频率与系统的固有频率相等时，会发生共振现象。2波的形成与传播(1)波在传播中的两点注意
3、波从一种介质进入另一种介质，频率(周期)是不变的；波在介质中的传播速度v由介质的性质决定；波速的计算：vf，v(其中x为t时间内波沿传播方向传播的距离)。(2)波的传播问题中的四个易错点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。介质中各质点随波振动，但并不随波迁移。沿波的传播方向上波每个周期传播一个波长的距离。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。(3)波的传播方向与质点的振动方向的判断方法：“上下坡”法、“同侧”法 、“微平移”法。3光的折射和全反射(1)折射定律：光从真空进入介质时n。(2)全反射条件：光从光密介质射入光疏
4、介质；入射角等于或大于临界角C，sin C。(3)在同一介质中，不同频率的光对应的折射率不同，频率越高，对应的折射率越大。4波的干涉、衍射等现象(1)干涉、衍射是波特有的现象。干涉条件：频率相同、相位差恒定，振动方向相同；明显衍射条件：缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小。(2)两个振动情况相同的波源发生干涉时的振动加强区：rn(n0，1，2，)；振动减弱区：r(n)(n0，1，2，)。(3)光的干涉条纹特点：明暗相间，条纹间距x。研考向提能力_考向研析_掌握应试技能考向一机械振动、机械波1简谐运动的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
5、”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的方向可能相同也可能相反。2波的传播方向与质点振动方向的互判方法解读图像演示“上下坡”法沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动 “同侧”法波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧“微平移”法将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向3.波动问题多解的原因(1)波传播的周期性：在波的传播方向上相距波长整数倍的质点振动情况相同，因此质点的位移、加
6、速度、振动方向和波的形状出现了周期性的变化。(2)波传播具有双向性：当波沿x轴方向传播时，波既可以沿x轴正方向传播，也可以沿x轴负方向传播，导致多解。典例1(多选)图(a)为一列简谐横波在t0.20 s时刻的波形图，P是平衡位置在x1.0 m处的质点，Q是平衡位置在x4.0 m处的质点；图(b)为质点Q的振动图像。下列说法正确的是()A在t0.10 s时，质点Q向y轴负方向运动B从t0.10 s到t0.25 s，该波沿x轴负方向传播了6 mC从t0.10 s到t0.25 s，质点P通过的路程为30 cmD质点Q简谐运动的表达式为y0.10sin 10t m解析图(b)为质点Q的振动图像，则知在
7、t0.10 s时，质点Q正从平衡位置向波谷运动，所以质点Q向y轴负方向运动，故A正确；在t0.20 s时，质点Q沿y轴正方向运动，根据“上下坡法”可知，该波沿x轴正方向传播，由图(a)知波长8 m，由图(b)知周期T0.2 s，则波速为v m/s40 m/s，从t0.10 s到t0.25 s经过的时间为t0.15 s，则该波沿x轴正方向传播的距离为xvt400.15 m6 m，故B错误；从t0.10 s到t0.25 s经过的时间为t0.15 sT，由于t0.10 s时刻质点P不在平衡位置、波峰或波谷处，所以质点P通过的路程不是3A30 cm，故C错误；质点Q简谐运动的表达式为yAsin t0.
8、10sint m0.10sin 10t m，故D正确。答案AD方法技巧“一分、一看、二找”巧解波动图像与振动图像的综合问题(1)分清振动图像与波动图像。只要看清横坐标即可，横坐标为x则为波动图像，横坐标为t则为振动图像如典例中的图(a)横坐标为x，图(b)横坐标为t。(2)看清横、纵坐标的单位，尤其要注意单位前的数量级。(3)找准波动图像对应的时刻如典例中图(a)为t0.20 s时刻的波形图。找准振动图像对应的质点如典例中图(b)为质点Q的振动图像。1(2020高考山东卷)一列简谐横波在均匀介质中沿x轴负方向传播，已知x处质点的振动方程为yAcos(t)，则tT时刻的波形图正确的是()解析：由
9、题意知，t0时，x处的质点位于波峰(yA)，则x0处质点恰位于y0的平衡位置，其波形如图中实线所示。经tT时，x0处质点恰振动到最低点，其波形如图中虚线所示，比较可知选项D正确。答案：D2(2020山东泰安高三下学期二模)如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在t0时刻的波形，从此时刻开始，介质中的质点P、Q回到平衡位置的最短时间分别为0.2 s、0.8 s。下列说法正确的是()At1.5 s时刻质点P正沿y轴的负方向运动Bt1.5 s时刻质点Q加速度最大C01.5 s内质点Q发生的路程为30 cmD01.5 s内波传播的路程为9 cm解析：根据题意可知，P回到平衡位置为0.2 s小于Q回
10、到平衡位置的0.8 s，说明P直接回到平衡位置，沿y轴的负方向运动，Q要先到达最高点，再回到平衡位置，该波的周期为T2(0.20.8)s2 s，由于(1.50.2)s，所以t1.5 s时刻质点P正沿y轴的正方向运动，故A错误；由于(1.50.8)s0.7 s，所以t1.5 s时刻质点Q在波谷位置与平衡位置间，加速度不是最大，故B错误；01.5 s内，质点Q不是从平衡位置、波峰或波谷处开始运动，如果质点Q从最高点位置出发发生的路程为x410 cm30 cm，但是实际质点Q的路程要小一点的，故C错误；由图像可知，波长为12 cm，01.5 s内波传播的路程为s，解得s9 cm，故D正确。答案：D3
11、(多选)(2020山东滨州高三下学期二模)图甲是一列沿x轴方向传播的简谐横波在t0时刻的波形图，图乙是x0.5 m处质点的振动图像。下列说法正确的是() A此列波沿x轴正方向传播B此波的波速为1 m/sC此波的振幅为8 cmDx0.5 m处质点在01 s内的路程为8 cm解析：当t0时刻x0.5 m处的质点向上运动，根据“上下坡”法得波沿x轴负方向传播，故A错误；由题图可知，波长为4 m，周期为T4 s，则波速为v1 m/s，故B正确；设此波的振幅为A，x0.5 m处质点的振动方程为yAsin(t)cm，当t0时则有Asin cm4 cm，解得A8 cm，故C正确；x0.5 m处质点在01 s
12、内的路程为s2(88sin )cm168 cm，故D错误。答案：BC4如图(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”)。解析：点波源S1(0，4)的振动形式传播到点A(8，2)的路程为L110 m，点波源S2(0，2)的振动形式传播到点A(8，2)的路程为L28 m，两列波从波源传播到点A(8，2
13、)的路程差为LL1L22 m。由于两列波的波源到点B(4，1)的路程相等，路程差为零，且t0时两列波的波源的振动方向相反，所以两列波到达点B时振动方向相反，引起的点B处质点的振动相互减弱。由振动图线可知，波动周期为T2 s，波长vT2 m。由于两列波的波源到点C(0，0.5)的路程分别为3.5 m和2.5 m，路程差为1 m，而t0时两列波的波源的振动方向相反，所以两列波到达点C时振动方向相同，引起的点C处质点的振动相互加强。答案：2减弱加强考向二光的折射和全反射1光的折射和全反射三个公式(1)n(1、2分别为入射角和折射角)。(2)n(c为光速，v为光在介质中的传播速度)。(3)临界角公式：
14、sin C。2光的折射和全反射题型的分析思路(1)确定要研究的光线，有时需要根据题意分析、寻找临界光线和边界光线。(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若光疏光密：定有反射、折射光线。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。(4)根据反射定律、折射定律列出关系式，结合几何关系，具体求解。典例2如图甲所示是由某透明材料制成的横截面为正三角形的三棱镜。一细红色光束SO从空气中射向AB面，与AB成45角，经三棱镜折射后，从AC边射出，出射光线与AC边夹角也成45角，求：(1)这种透明材料的折射率；(2)若用这种材料制成如图乙所示的器具，左侧是半径为R的
15、半圆，右侧是长为4R、高为2R的长方体，一束红色光从左侧P点沿半径方向射入器具。要使光全部从器具的右端面射出，则光在器具中传播所需最长时间是多少？已知光在空气中的传播速度为c。解析 (1)作出光路图，如图所示，由几何关系可知，光在三棱镜中的折射角r为30，根据光的折射定律有n得n。(2)要使光从器具的右端面出射必须以全反射的方式传播，每次的入射角都大于或等于临界角，但等于临界角时路程最大，时间最长，如图所示。第一次发生全反射，由几何关系知sin C得s1nl1设光经N次全反射从另一个端面射出，则在长方体内的总路程为s1s1s1s2s3snnl1nl24Rn光在材料内传播的总路程ss1s24Rn
16、R光在材料内的传播速度v所以光在材料中最长传播的时间t。答案(1)(2)规律总结几何光学临界问题的分析(1)画出正确的光路图，从图中找出各种几何关系；利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的临界条件。(2)充分考虑三角形、圆的特点，运用几何图形中的边角关系、三角函数、相似三角形等，仔细分析光传播过程中产生的几何关系。(3)在全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化，即v，利用t求解光的传播时间。5(多选)(2020高考山东卷)截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE为嵌在三棱镜内部紧贴BBCC面的线状单色可见光光源，DE与三棱镜的ABC面垂直，D位于线段BC的中点
17、。图乙为图甲中ABC面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率为，只考虑由DE直接射向侧面AACC的光线。下列说法正确的是()A光从AACC面出射的区域占该侧面总面积的B光从AACC面出射的区域占该侧面总面积的C若DE发出的单色光频率变小，AACC面有光出射的区域面积将增大D若DE发出的单色光频率变小，AACC面有光出射的区域面积将减小解析：根据sin C，得光线在AC面上发生全反射的临界角C45，如图所示。从AC面上射出的光线为射到FC区域的光线，由几何关系得FCAC，即有光线射出的区域占总面积的一半，A正确，B错误；当单色光的频率变小时，折射率n变小，根据sin C知，临界角C变大，图中的F点向
18、A点移动，故有光射出的区域的面积变大，C正确，D错误。答案：AC6(2020福建南平高三第一次质检)如图，一长方体透明玻璃砖在底部挖去半径为R的半圆柱，玻璃砖长为L。一束单色光垂直于玻璃砖上表面射入玻璃砖，且覆盖玻璃砖整个上表面，已知该单色光在玻璃砖中的折射率为n，在真空中的传播速度c3.0108 m/s，求：(1)单色光在玻璃砖中的传播速度；(2)半圆柱面上有光线射出的表面积。 解析：(1)由n得v2.12108 m/s。(2)光线经过玻璃砖上表面到达下方的半圆柱面出射时可能发生全反射，如图，设恰好发生全反射时的临界角为C，由折射定律n得C则有光线射出的部分圆柱面的面积为S2CRL得SRL。
19、答案：(1)2.12108 m/s(2)RL7.如图所示，甲、乙两块透明介质，折射率不同，截面为圆周，半径均为R，对接成半圆。一光束从A点垂直射入甲中，OAR，在B点恰好发生全反射，从乙介质D点(图中未画出)射出时，出射光线与BD连线间夹角为15。已知光在真空中的速度为c，求：(1)乙介质的折射率；(2)光由B到D传播的时间。解析：(1)如图，由几何关系知，甲介质中，临界角为C甲45甲介质折射率n甲解得n甲 乙介质中，光束在D点发生折射，入射角i45，折射角r60得乙介质折射率n乙(2)光在甲介质中的传播速度为v甲c光在甲介质中的传播距离为x甲R光在甲介质中的传播时间为t甲解得t甲光在乙介质中
20、的传播速度为v乙c光在乙介质中的传播距离为x乙R光在乙介质中的传播时间为t乙解得t乙因此光由B到D传播的总时间为tt甲t乙答案：(1)(2)考向三波特有的几种现象1光波和机械波都能发生的干涉、衍射、多普勒效应等现象，是波特有的现象。偏振现象是横波的特有现象。要观察到稳定的干涉现象和明显的衍射现象需要满足一定的条件。2光的色散问题(1)在同一介质中，不同频率的光的折射率不同，频率越高，折射率越大。(2)由n，n可知，光的频率越高，在介质中的波速越小，波长越小。3对光的双缝干涉的理解(1)由干涉条纹间距公式x知，当l、d相同时，x，可见光中的红光条纹间距最大，紫光最小。(2)干涉图样的间隔均匀，亮
21、度均匀，中央为亮条纹。(3)如用白光做实验，中间亮条纹为白色，亮条纹两边为由紫到红的彩色。典例3(多选)以下物理学知识的相关叙述中，正确的是()A交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应B用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振C通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，说明光具有波动性D红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线解析交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应，从汽车上反射回的超声波的频率发生了变化，故A正确；用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，故B错误；通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，是波的衍射
22、现象，说明光具有波动性，故C正确；红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体也能辐射红外线，故D错误。答案AC8(2019高考北京卷)利用图1所示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是() A甲对应单缝，乙对应双缝B甲对应双缝，乙对应单缝C都是单缝，甲对应的缝宽较大D都是双缝，甲对应的双缝间距较大解析：单缝衍射图样的中央条纹亮且宽，相邻条纹间距不等；双缝干涉图样中相邻条纹间距相等。根据题目中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干涉的图样，选项A正确。答案：A9(2020高考山东卷)双缝干涉实验装置的截
23、面图如图所示。光源S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的波长为的光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，由S1到O点与由S2到O点，光传播的时间差为t。玻璃片厚度为10，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是()AtBtCt Dt解析：无玻璃片时，光传播10所用时间为t1有玻璃片时，光传播10所用时间为t2且v联立式得tt2t1，选项A正确。答案：A10(多选)光是人出生第一眼见到的物质，可是迄今为止人们还不能说对光有了深入的了解。下列对光的认识正确的是()A光垂直界面射入另
24、一种介质时仍沿直线传播，因此其传播速度也不变B海市蜃楼等现象说明有时眼见也不为实C由于同种介质对不同颜色的光的折射率不同，导致复色光通过三棱镜时发生色散现象D光的干涉说明光具有波动性解析：光垂直界面射入另一种介质时虽然仍沿直线传播，但其传播速度一定发生变化，且变化遵循折射规律，A错误；海市蜃楼是由于光的折射引起的，不是实际情景，B正确；由于同种介质对不同色光的折射率不同，导致复色光通过三棱镜时，不同色光的折射角不同而分离发生色散，C正确；干涉是波的特性，因此光的干涉说明光具有波动性，D正确。答案：BCD11(多选)下列说法正确的是()A只有横波才能产生干涉、衍射现象B均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播就形成了电磁波C泊松亮斑支持了光的波动说，牛顿环是光的干涉产生的D用同一实验装置观察双缝干涉现象，光的波长越大，光的双缝干涉条纹间距就越大解析：任意波，只要频率相同，均能产生干涉现象，A错误；均匀变化的磁场产生稳定的电场，稳定的电场不能再产生磁场，故不能激发电磁波，B错误；泊松亮斑是衍射现象，支持了光的波动说，牛顿环是光的干涉产生的，C正确；根据干涉条纹间距公式x，用同一实验装置观察，光的波长越大，光的双缝干涉条纹间距就越大，D正确。答案：CD- 12 - 版权所有高考资源网
