2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題七 物理選考 考點(diǎn)2 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光學(xué)規(guī)范答題與滿分指導(dǎo)學(xué)案.doc

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考點(diǎn)2 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 光學(xué) 規(guī)范答題與滿分指導(dǎo) 機(jī)械與波、光學(xué)問(wèn)題 【典例】　(1)由波源S形成的簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中向左、右傳播。波源振動(dòng)的頻率為20 Hz，波速為16 m/s。已知介質(zhì)中P、Q兩質(zhì)點(diǎn)位于波源S的兩側(cè)，且P、Q和S的平衡位置在一條直線上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之間的距離分別為15.8 m、14.6 m，P、Q開始振動(dòng)后，下列判斷正確的是 A．P、Q兩質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向始終相同 B．P、Q兩質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向始終相反 C．當(dāng)S恰好通過(guò)平衡位置時(shí)，P、Q兩點(diǎn)也正好通過(guò)平衡位置 D．當(dāng)S恰好通過(guò)平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，P在波峰 E．當(dāng)S恰好通過(guò)平衡位置向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，Q在波峰 (2)如圖8－21，玻璃球冠的折射率為，其底面鍍銀，底面的半徑是球半徑的倍；在過(guò)球心O且垂直于底面的平面(紙面)內(nèi)，有一與底面垂直的光線射到玻璃球冠上的M點(diǎn)，該光線的延長(zhǎng)線恰好過(guò)底面邊緣上的A點(diǎn)。求該光線從球面射出的方向相對(duì)于其初始入射方向的偏角。 圖8－21 [審題探究] 1．通讀題干，挖掘信息。 ①(1)中振源頻率f，波速ν已知。 可求波長(zhǎng)、知道兩點(diǎn)到根源距離可判斷P、Q兩點(diǎn)的振動(dòng)情況。 ②(2)中玻璃球冠的形狀是關(guān)鍵點(diǎn)與底邊長(zhǎng)與半徑關(guān)系，可求由M點(diǎn)入射光線的入射角。 ③由折射定律可求折射光線的方向，在底邊的反射點(diǎn)。 2．構(gòu)建情景還原模型。 ①(1)問(wèn)中兩點(diǎn)在振源的兩側(cè)與兩點(diǎn)在振源一側(cè)完全相同，可以按PQ在振源一側(cè)處理。 ②(2)問(wèn)中玻璃球冠M點(diǎn)為入射點(diǎn)，球面可以用過(guò)M點(diǎn)的切面，來(lái)計(jì)算入射角和折射角，其法線為球心與M的連線。 ③由幾何知識(shí)可知連線BM過(guò)球心為O、△BMA為直角三角形，∠ABM＝30 [解析]　(1)根據(jù)題意信息可得T＝s＝0.05 s，v＝16 m/s，故波長(zhǎng)為λ＝vT＝0.8 m，找P點(diǎn)關(guān)于S點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn)P′，根據(jù)對(duì)稱性可知P′和P的振動(dòng)情況完全相同，P′、Q兩點(diǎn)相距Δx＝λ＝λ，為半波長(zhǎng)的整數(shù)倍，所以兩點(diǎn)為反相點(diǎn)，故P′、Q兩點(diǎn)振動(dòng)方向始終相反，即P、Q兩點(diǎn)振動(dòng)方向始終相反，A錯(cuò)誤B正確；P點(diǎn)距離S點(diǎn)x＝19λ，當(dāng)S恰好通過(guò)平衡位置向上振動(dòng)時(shí)，P點(diǎn)在波峰，同理Q點(diǎn)相距S點(diǎn)x′＝18λ，當(dāng)S恰好通過(guò)平衡位置向下振動(dòng)時(shí)，Q點(diǎn)在波峰，DE正確。 (2)設(shè)球半徑為R，球冠底面中心為O′，連接OO′，則OO′⊥AB，令∠OAO′＝α 則cos α＝＝， ① 即α＝30 ② 根據(jù)題意MA⊥AB 所以∠OAM＝60 ③ 設(shè)圖中N點(diǎn)為光線在球冠內(nèi)底面上的反射點(diǎn)，所考慮的光線的光路圖如圖所示，設(shè)光線在M點(diǎn)的入射角為i，折射角為r，在N點(diǎn)的入射角為i′，反射角為i″，玻璃折射率為n，由于△OAM為等邊三角形，有 ④ i＝60 根據(jù)折射定律可得sin i＝nsin r ⑤ 代入題給條件n＝可得r＝30 ⑥ 作底面在N點(diǎn)的法線NE，由于NE∥AM，有i′＝30⑦ 根據(jù)反射定律可得i″＝30 ⑧ 連接ON，由幾何關(guān)系可知△NAM≌△NOM，故有∠MNO＝60 故可得∠ENO＝30 ⑨ 于是∠ENO為反射角，ON為反射光線，這一反射光線經(jīng)球面再次折射后不改變方向。所以，經(jīng)一次反射后射出玻璃球冠的光線相對(duì)于入射光線的偏角β為β＝180－∠ENO＝150。 ⑩ [答案]　(1)BDE (2)150(說(shuō)明①～⑩每式1分) [滿分指導(dǎo)] ①第(1)問(wèn)為選擇題5選3選對(duì)一個(gè)得2分，錯(cuò)一個(gè)扣3分，如兩對(duì)一錯(cuò)得1分，一對(duì)一錯(cuò)。得0分。一對(duì)得2分。兩對(duì)得4分。故對(duì)不把握的選項(xiàng)盡量不選。 ②突出公式簡(jiǎn)化文字 公式應(yīng)為與本題相關(guān)的公式，如果只寫出折射定律公式，不指明入射角和折射角一般不得分。文字?jǐn)⑹鲆?jiǎn)明扼要。 ③字母表達(dá)要規(guī)范 本題中有折射和反射各種角度的標(biāo)注要用常用的字母加上合理的角標(biāo)，加以區(qū)分。 ④光路圖，幾何輔助線分別為實(shí)線和虛線，且光路要帶上箭頭。 ⑤關(guān)鍵的幾何關(guān)系是主要得分點(diǎn)。 幾何關(guān)系是確定入射角和折射角的重要依據(jù)。 幾何關(guān)系的推導(dǎo)要簡(jiǎn)明、但不能跳躍，條理分明清晰。 【規(guī)范訓(xùn)練】 (1)(2018襄陽(yáng)調(diào)研)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸的正向傳播，振幅為2 cm，周期為T，已知在t＝0時(shí)刻波上相距40 cm的兩質(zhì)點(diǎn)a、b的位移都是1 cm，但運(yùn)動(dòng)方向相反，其中質(zhì)點(diǎn)a沿y軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)。如圖8－22所示，下列說(shuō)法正確的是 圖8－22 A．該列簡(jiǎn)諧橫波波長(zhǎng)可能為150 cm B．該列簡(jiǎn)諧橫波波長(zhǎng)可能為12 cm C．當(dāng)質(zhì)點(diǎn)b的位移為＋2 cm時(shí)，質(zhì)點(diǎn)α的位移為負(fù) D．在t＝時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)b速度最大 E．質(zhì)點(diǎn)a、質(zhì)點(diǎn)b的速度始終大小相等，方向相反 (2)如圖8－23所示，過(guò)中心線的截面為矩形的圓柱形棒是用折射率n＝的透明材料制成的，圓柱形棒的直徑為D＝6 cm。一束光從左側(cè)端點(diǎn)中心射入圓柱形棒，在柱體內(nèi)發(fā)生多次全反射最終由棒的右側(cè)－端面中心射出。若要使折射光在上下側(cè)邊恰好發(fā)生全反射，sin 53＝0.8，cos 53＝0.6。則 圖8－23 ①這束光在左側(cè)端面的入射角的正弦值應(yīng)為多少？ ②若要使出射光與入射光平行，棒的長(zhǎng)度應(yīng)滿足什么條件？ 解析　(1)根據(jù)題意，質(zhì)點(diǎn)a、b在波的圖象中的位置可能情況如圖所示。有＝0.4 m，可得λ＝ m其中k為大于等于0的整數(shù)，波長(zhǎng)最長(zhǎng)為1.2 m，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)k＝3時(shí)，λ＝12 cm，選項(xiàng)B正確；質(zhì)點(diǎn)b再經(jīng)過(guò)T時(shí)間位移為＋2 cm(波峰位置)，質(zhì)點(diǎn)a再經(jīng)過(guò)T到平衡位置，之后再經(jīng)過(guò)T到波谷位置，選項(xiàng)C正確；再經(jīng)過(guò)T質(zhì)點(diǎn)b經(jīng)過(guò)平衡位置，速度最大，選項(xiàng)D正確；兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離等于半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)才會(huì)總是速度等大反向，而a、b兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離不等于半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。 (2)①光在柱面上恰好發(fā)生全反射時(shí)，設(shè)臨界角為C，則： sin C＝＝ 解得：C＝53 設(shè)光從圓柱棒的左側(cè)端面中心射入時(shí)入射角為i，折射角為r，由折射定律有：＝n 由幾何關(guān)系知：r＋C＝90 解得：sin i＝nsin (90－C)＝ncos 53＝0.75 ②由答圖可知，要想出射光與入射光平行，光必須在上下側(cè)邊全反射的總次數(shù)為偶數(shù)次，設(shè)全反射總次數(shù)為2k(k＝1,2,3…) 則s＝tan C＝4 cm 棒的長(zhǎng)度L＝2k2s＝16k cm(k＝1,2,3，…)。 答案　(1)BCD (2)①0.75?、谝娊馕?