高考物理一轮复习 第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 第3讲 光的折射 全反射课件
高三物理第一轮复习：机械振动、机械波鲁教版
高三物理第一轮复习：机械振动、机械波鲁教版【本讲教育信息】 一. 教学内容：机械振动、机械波本章的知识点： （一）机械振动 1、简谐运动（1）机械振动和回复力回复力f ：使振动物体返回平衡位置的力叫做回复力。
它时刻指向平衡位置。
回复力是以效果命名的力，它是振动物体在振动方向上的合外力，可能是几个力的合力，也可能是某一个力的分力。
并不一定是物体受的合外力。
（2）弹簧振子的振动①弹簧振子：一个物体和一根弹簧构成弹簧振子。
需要条件：物体可视为质点，弹簧为轻质弹簧，忽略一切阻力和摩擦。
②简谐振动：物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的力作用下的振动。
受力特征：f =－kx 。
可以由回复力f =－kx 证明一种运动为简谐运动。
2、振动的描述①简谐运动的振幅、周期和频率：振幅A ：物体偏离平衡位置的最大距离。
标量，反映振动的强弱和振动的空间范围。
周期T 和频率f ：描述振动快慢的物理量。
其大小由振动系统本身的性质决定，所以也叫固有周期和固有频率。
②简谐运动的振动图像：物理意义：表示振动物体的位移随时间变化的规律。
横轴表示时间，纵轴表示质点在不同时刻偏离平衡位置的位移。
需要注意的是振动图像不是质点的运动轨迹。
简谐运动的振动图像为正（余）弦函数曲线。
振动图像的应用：①可读取A 、T 及各时刻的位移；②判断v 、x 、f 、a 、的方向及变化情况和E k 、E p 的变化情况。
③简谐运动的公式表达；t TA x π2sin= 3、单摆①单摆，在小振幅条件下单摆作简谐振动在一条不可伸长的轻质细线下端拴一质点，上端固定，这样的装置就叫单摆。
单摆振动在偏角很小（θ＜5°）的情况下，才可以看成是简谐运动。
单摆做简谐运动的回复力为重力在垂直于摆线方向上的分力。
等效摆长：单摆的摆长是悬点到球心的距离。
图1单摆模型中的摆长为圆的半径减去球的半径，图2中的摆长不断的在变化，它先以摆长l 1摆动半个周期，再以摆长l 2摆动半个周期。
2018年高考物理第一轮知识点梳理复习教案27 专题十四 机械振动、机械波、光学、电磁波、相对论 考点三光学
考点三 光学基础点知识点1 光的折射定律 折射率1．折射现象：光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变的现象。
2．折射定律(1)内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。
(2)表达式：sin θ1sin θ2＝n 12，式中n 12是比例常数。
(3)在光的折射现象中，光路是可逆的。
3．折射率(1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦的比值。
(2)定义式：n ＝sin θ1sin θ2。
不能说n 与sin θ1成正比，与sin θ2成反比。
折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定。
(3)物理意义：折射率仅反映介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时偏折大，反之偏折小。
(4)计算公式：n＝cv，因v＜c，故任何介质的折射率总大于(选填“大于”或“小于”)1。
知识点2全反射、光导纤维1．全反射(1)条件①光从光密介质射入光疏介质。
②入射角大于或等于临界角。
(2)现象：折射光完全消失，只剩下反射光。
(3)临界角：折射角等于90°时的入射角，用C表示，sin C＝1n。
2．光导纤维原理：利用光的全反射。
知识点3光的干涉1．产生条件：两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样。
2．杨氏双缝干涉(1)原理如图所示。
(2)明、暗条纹的条件①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为明条纹。
a．光的路程差Δr＝r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出现明条纹。
b．光的路程差Δr＝r2－r1＝(2k＋1)λ2(k＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹。
②白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)。
(3)条纹间距公式：Δx＝ldλ。
3．薄膜干涉(1)相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波。
(2)图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)纹对应薄膜的厚度相等。
高考物理一轮复习第十四章机械震动机械波光电磁波相对
高考专项突破(十四) 选做题
教师备选题库
[真题 1] (2014·高考新课标全国卷Ⅰ)(1)图(a)为一列简谐横波在 t＝2 s 时的 波形图，图(b)为媒质中平衡位置在 x＝1.5 m 处的质点的振动图象，P 是平 衡位置为 x＝2 m 的质点．下列说法正确的是( ) A．波速为 0.5 m/s B．波的传播方向向右 C．0～2 s 时间内，P 运动的路程为 8 cm D．0～2 s 时间内，P 向 y 轴正方向运动 E．当 t＝7 s 时，P 恰好回到平衡位置
[命题情报] 本专题是选修 3－4 中的重点内容之一，分析近几年的高考试题，可以发现 考查的重点是简谐运动的规律和图象，机械振动与机械波的有关概念；波 的形成与传播规律，波长、波速和频率的关系；振动图象与波动图象的综 合运用，波与振动图象相结合考查；利用单摆测重力加速度等．其中命题 率最高的知识点是波的图象，波长、波速与频率的关系，振动图象和波动 图象的结合．命题的方式是选择题、实验题或计算题．
联立①②③式，代入已知数据得 l＝ 2R④ ②设光线在距 O 点 23R 的 C 点射入后，在上表面 的入射角为 α，由几何关系及①式和已知条件得 α＝60°>θ⑤ 光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由 G 点 射出，如图．由反射定律和几何关系得
OG＝OC＝ 23R⑥ 射到 G 点的光有一部分被反射，沿原路返回到达 C 点射出．
(2)机械横波某时刻的波形图如图所示，波沿 x 轴正方 向传播．质点 P 的横坐标 x＝0.32 m．从此时刻开始 计时． ①若 P 点经 0.4 s 第一次达到正向最大位移，求波速的 大小； ②若 P 点经 0.4 s 到达平衡位置，求波速的大小．
线从玻璃砖射出点的位置．
高考物理一轮总复习 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 第3讲 光的折射 全反射课件(选修3-4)
(4)公式 n＝ssiinnθθ12中，不论是光从真空射入介质，还是从 介质射入真空，θ1 总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2 总 是介质中的光线与法线间的夹角．
2．各种光具对光路的改变规律
类别 平行玻璃砖
项目
三棱镜
结构
横截面为三 玻璃砖上下表
角形的三棱 面是平行的
镜
圆柱体(球) 横截面是圆
对光线 的作用
(2)表达式：__s_i_n_θ_2__＝n12，式中 n12 是比例常数． (3)在光的折射现象中，光路是可逆 的．
3．折射率 (1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时， 入射角的 正弦与 折射角 的正弦的比值，叫做这种介质的绝对折射 率，简称折射率． (2)定义式：n＝__ss_iinn_θθ_12_.不能说 n 与 sinθ1 成正比，与 sinθ2 成反比．折射率由介质本身的光学性质和 光的频率 决定．
知识点二 全反射、光导纤维
1．全反射 (1)条件 ①光从光密介质射入 光疏介质 ． ②入射角 大于或等于 临界角． (2)现象：折射光完全消失，只剩下 反射光 ． (3)临界角：折射角等于 90°时的入射角，用 C 表示，sinC 1 ＝__n_.
2．光导纤维 原理：利用 光的全反射 ．
1．光的传播方向发生改变的现象叫光的折射( ) [答案] ×
解得 t1＝c
2n2d n2－sin2i
同理，在空气中的传播时间 t2＝cc2ohsi 则 t＝t1＋t2＝c n22n－2dsin2i＋cc2ohsi
[答案] c n22n－2dsin2i＋cc2ohsi
解决光的折射问题的一般步骤 (1)根据题意画出正确的光路图． (2)利用几何关系确定光路中的边角关系，确定入射角和 折射角． (3)利用折射定律建立方程进行求解．
【1】高三物理一轮复习,知识点提要(选修3-1,3-2,3-3,3-4,3-5)
第五章：交变电流
5.4变压器（理想） 5.5电能的输送
U1 n1 I2
U2
n2
I1
P入 P出
I1n1 I2n2 I3n3 ...
P损
I
2 线
R线
（ P2 U2
）2 R线
U2 R线
P1 P4
P1=P2
P3=P4
P2=P损+P3
U1 n1 U 2 n2
I1 n2
I2
n1
U3 n3 U 4 n4 I3 n4 I4 n3
tan
vy
at
qU偏 md
L v0
vy 2tan 2 y
v0
L
y侧
1 at2 2
1 qE t2 2m
1 qU偏 2 md
t2
qU偏L2 2mdv02
U偏L2 4U加d
第二章：恒定电流
2.1电源和电流 2.2电动势 2.3欧姆定律 2.4串联电路和并联电路（重） 2.5焦耳定律 2.6导体的电阻
v
qB
E km
1 2
mv
2 m
q 2B2R 2 2m
⑥回旋加速器
F安 左手定则
F洛
B
I
①速度选择器
②磁流体发电机
③电磁流量计
④霍尔效应（见第六章）
同向电流相吸， 反向电流相斥
组合场 复合场 临界、极值、几何知识
第四章：电磁感应
4.1划时代的发现 4.2探究感应电流的条件 4.3楞次定律 4.4法拉第电磁感应定律
q
q It Ι
E W非
t
q
I nqSv
I U R
电势差=电压
RU I
2023年高考物理一轮复习提升核心素养14
14.5光电磁波与相对论综合练一、单选题1．（2022·北京大兴精华学校三模）我们知道光从一种介质进入另一种介质时会发生折射，理论和实验证明机械波也可以。
一列水波在深度不同的水域传播时，在交界面处将发生折射，如图所示。
生活中，我们发现海边的波涛，总是沿着与海岸垂直的方向袭来，就是由于波的折射，改变了方向所致。
而机械波的折射原理跟光的折射类似，入射角和折射角之间的关系跟波的速度有关。
现在有一列水波从浅水区进入深水区，水速变大了。
请类比光的折射，分析这列水波折射示意图（选项中-------为法线）合理的是（）A．B．C．D．2．（2022·山东师范大学附中模拟预测）如图所示为双缝干涉部分示意图，双缝间距为d，双缝至屏的距离为l，整个装置处于折射率为n的均匀透明介质中。
若单色光在真空中波长为λ，∆为（）则相邻条纹间距yA．ldλB．nldλC．lndλD．2n ldλ3．（2022·北京市十一学校三模）超材料是一种人造材料，其性质不仅取决于组成成分，还取决于其基本单元结构。
通过在关键物理尺度上单元结构的有序设计，超材料能实现自然材料所无法达到的超常电磁特性。
人工电磁黑洞由谐振和非谐振的超材料组成，能够螺旋式地吸收电磁波。
如图甲所示，电磁黑洞直径约22厘米，包含60个同轴环，每个同轴环都由结构复杂的电路板构成。
虚线外是由40个同轴环组成装置外壳，虚线内是由20个同轴环构成吸收器（中心核），光线在中心核里被转化成热能。
该装置只吸收微波频段（300MHz-300GHz）的电磁波，吸收效果如图乙所示。
通过电磁波在非均匀介质中的传播光路来类比光在引力场中的运动轨迹，电磁黑洞能够模拟黑洞的部分特性。
下列说法正确的是（）A．人工电磁黑洞可以吸收波长范围0.1mm～0.1m的电磁波B．进入该装置中心核的微波在内表面不断被全反射C．装置外壳越靠近轴心的位置折射率越大D．速度小于光速c的β射线无法从该装置表面逃逸出去4．（2022·山东日照·二模）物理社团的同学想测量一透明物体的折射率。
物理(新课标)高考总复习第一轮复习课件：第十四章第一节机械振动
第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
考试内容
要求
全反射、光导纤维
Ⅰ
光的干涉、衍射和偏振现象
Ⅰ
电磁波的产生
Ⅰ
电磁波的发射、传播和接收
Ⅰ
电磁波谱
Ⅰ
狭义相对论的基本假设
Ⅰ
质能关系
Ⅰ
实验：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度
实验：测定玻璃的折射率
实验：用双缝干涉测光的波长
说明：1.简谐运动只限于单摆和弹簧振子． 2．简谐运动的公式只限于回复力公式；图象只限于位移－时间图象． 3．光的干涉只限于双缝干涉、薄膜干涉
3．运动的周期性特征：相隔 T 或 nT 的两个时刻，振子处于 同一位置且振动状态相同． 4．对称性特征 (1)相隔T2或（2n2＋1）T(n 为正整数)的两个时刻，振子位置关 于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反． (2)如图所示，振子经过关于平衡位置 O 对称的两点 P、P′(OP＝OP′)时，速度的大小、动能、势能 相等，相对于平衡位置的位移大小相等．
A．h＝1.7 m B．简谐运动的周期是 0.8 s C．0.6 s 内物块运动的路程为 0.2 m D．t＝0.4 s 时，物块与小球运动方向相反
[审题指导] 由物块简谐运动的表达式可知物块运动的振幅 A、周期 T，以及 t 时刻的具体位置，再结合自由落体运动判 断两者运动的关系．
[解析] 由物块简谐运动的表达式 y＝0.1sin (2.5πt) m 知，ω ＝2.5π rad/s，T＝2ωπ＝22.5ππ s＝0.8 s，选项 B 正确；t＝0.6 s 时，y＝－0.1 m，对小球：h＋|y|＝12gt2，解得 h＝1.7 m，选 项 A 正确；物块 0.6 s 内路程为 0.3 m，t＝0.4 s 时，物块经 过平衡位置向下运动，与小球运动方向相同．故选项 C、D 错误．
2017届高三物理一轮复习 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 第3讲 光的折射 全反射课件
5．全反射棱镜 (1)特点：截面为等腰直角三角形． (2)对光路的控制作用． ①入射光线垂直入射直角面，光路改变 90° . ②入射光线垂直入射斜面，光路改变 180°，如图所示．
基础随堂训练 1．下列说法正确的是 ( )
A．甲乙在同一明亮空间，甲从平面镜中看见乙的眼睛时， 乙一定能从镜中看见甲的眼睛 B．我们能从某位置通过固定的任意透明的介质看见另一侧 的所有景物 C．可见光的传播速度总是大于电磁波的传播速度 D．在介质中光总是沿直线传播
d 81－100sin2i C. 20sini
解析
如图所示，入射角为 i，设折射角为 r，根据题意，有
d 2 sini v1 tanr＝ 、 ＝ h sinr v2
d 100－ 81sin2i 而 v2＝ 0.9v1， 解得 h＝ ，故 A、 B、C 项错误， 18sini D 项正确． 答案 D
【解析】 由图可知：玻璃砖对 a 光的折射率大于对 b 光的 折射率，故 C 项错误；在玻璃中，a 光的传播速度小于 b 光的传 播速度，故 A 项正确； a 光的频率大于 b 光的频率，在真空中， a 光的波长小于 b 光的波长，故 B 项正确；若改变光束的入射方 向使 θ 角逐渐变大，因为 a 光的折射率大，则折射光线 a 首先消
【解析】 由图知，三棱镜对 b 光的折射率较大，又因为光 的频率越大，介质对光的折射率就越大，所以 na<nb，故 b 光的 c 频率大于 a 光的频率， 根据 v＝ ， 所以 b 光的波长小于 a 光的波 λ 长，即 λa>λ b，所以 B 项正确．A、C、 D 三项错误． 【答案】 B
【考题随练 2】
高考调研二 平行玻璃砖对光路的控制作用 1．变光的传播性质：即光线方向不变；对单色光束宽度不 变；入射光线为平行光线，从玻璃砖的出射光线也是平行光线； 入射光线发散，出射光线也发散．
高考物理一轮复习 第十四章 机械动 机械波 光 电磁波 相对论简介
权掇市安稳阳光实验学校高考专项突破（十四）选修部分1．(2016·宁夏银川二中模拟)(1)下列说法正确的是( )A．用光导纤维传播信号是利用了光的全反射B．偏振光可以是横波，也可以是纵波C．光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是相同的D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象E．声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率等于声源振动的频率(2)如图所示是一列沿x轴正向传播的简谐横波在t＝0.25 s时刻的波形图，已知波的传播速度v＝4 m/s.①求x＝2.5 m处的质点在0～4.5 s内通过的路程及t＝4.5 s时的位移；②此时A点的横坐标为0.25 m，试求从图示时刻开始经过多少时间A点第三次出现波峰？解析：(1)用光导纤维传播信号是利用了光的全反射，具有容量大、衰减小、速度快的特点，故A正确；偏振是横波是特有现象，光的偏振现象说明光的横波，故B错误；根据相对论的光速不变原理是：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故C正确；照相机镜头上的增透膜是光的干涉现象．照相机的镜头呈现淡紫色，因为可见光有“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫”七种颜色，而膜的厚度是唯一的，所以只能照顾到一种颜色的光让它完全进入镜头，一般情况下都是让绿光全部进入的，这种情况下，在可见光中看到的镜头反光其颜色就是蓝紫色，因为这反射光中已经没有了绿光，故D正确；根据多普勒效应可知，声源与观察者相对靠近，观察者所接收的频率大于声源发出的频率，故E错误．(2)①由图知，波长λ＝2 m，则该波的周期为T＝λv＝24s＝0.5 s 质点在一个周期内通过的路程是4A，则质点在0～4.5 s内通过的路程为s ＝tT×4A＝4.50.5×4×4 cm＝144 cm＝1.44 m；t＝0.25 s时，该质点的位移为x ＝4 cm，因为t＝0.25 s＝T2，所以t＝0时刻该质点的位移x＝－4 cm，所以t ＝4.5 s＝9T时质点的位移x＝－4 cm.②A点左侧第三个波峰传到A点时，A点第三次出现波峰，波所传的距离Δx＝2λ＋34λ＋0.25 m＝2×2 m＋34×2 m＋0.25 m＝5.75 m所用时间t＝Δxv＝5.754s＝1.437 5 s答案：(1)ACD (2)①1.44 m －4 cm ②1.437 5 s2．(2017·广东揭阳模拟)(1)以下说法中不正确的有( )A．做简谐运动的物体每次通过同一位置时都具有相同的加速度和速度B ．横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期C ．一束光由介质斜射向空气，界面上可能只发生反射现象而没有折射现象D ．水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象，这可以用光的波动理论来解释E ．在电场周围一定存在磁场，在磁场周围一定存在电场 (2)如图所示，一个折射率为43的三棱镜的截面为等腰直角△ABC ，∠A 为直角．此截面所在平面内的一束光线沿与AB 边成θ角(θ＜90°)的方向入射到AB 边的中点P 处，若要光线进入三棱镜后能射到AC 边上且能在AC 面上发生全反射，则cos θ应满足什么条件？解析：(1)做简谐运动的物体每次通过同一位置时都具有相同的加速度，而速度有两种方向，可能不同，故A 错误．横波在传播过程中，波峰上的质点只在自己的平衡附近振动，不向前移动，故B 错误．一束光由介质斜射向空气，界面上若发生全反射，只发生反射现象而没有折射现象，故C 正确．水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象形成的，说明了光是一种波，故D 正确．根据麦克斯韦电磁场理论可知，在变化的电场周围才存在磁场，在变化的磁场周围才存在电场，故E 错误．(2)光由空气射向三棱镜，在AB 边上发生折射，折射角为α，由折射定律得sin90°－θsin α＝n当光由三棱镜射向空气，临界角为C 时，发生全反射，所以sin C ＝1n.①要使光线能入射到AC 边上，由几何关系，sin α≥15，联立解得cos θ≥4515；②要使光线能在AC 面上发生全反射，应有β≥C ，由几何关系知α＋β＝90°，联立解得cos θ≤73综上可得4515≤cos θ≤73.答案：(1)ABE (2)4515≤cos θ≤733.(2017·河南豫南九校联盟第一次联考)(1)如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，下列说法中正确的是________．A ．甲、乙两单摆的摆长相等B ．甲摆的振幅比乙摆大C ．甲摆的机械能比乙摆大D ．在t ＝0.5 s 时有正向最大加速度的是乙摆E ．由图象可以求出当地的重力加速度(2)如图所示是一个透明圆柱的横截面，其半径为R ，折射率是3，AB 是一条直径，今有一束平行光沿AB 方向射向圆柱体，若一条光经折射后恰经过B 点，求：①这条入射光线到AB 的距离是多少？②这条入射光线在圆柱体中运动的时间是多少？解析：(1)由图看出，两单摆的周期相同，同一地点g 相同，由单摆的周期公式T ＝2πLg得知，甲、乙两单摆的摆长L 相等，故A 正确；甲摆的振幅为10 cm ，乙摆的振幅为7 cm ，则甲摆的振幅比乙摆大，故B 正确；尽管甲摆的振幅比乙摆大，两摆的摆长也相等，但由于两摆的质量未知，无法比较机械能的大小，故C 错误；在t ＝0.5 s 时，甲摆经过平衡位置，振动的加速度为零，而乙摆的位移为负的最大，则乙摆具有正向最大加速度，故D 正确；由单摆的周期公式T ＝2πL g 得g ＝4π2L T，由于单摆的摆长不知道，所以不能求得重力加速度，故E 错误．(2)①设光线P 经折射后经过B 点，光线如图所示． 根据折射定律得n ＝sin αsin β＝3在△OBC 中，sin βR ＝sin 180°－α2R cos β可得β＝30°，α＝60°， 所以CD ＝R sin α＝32R②在△DBC 中，BC ＝CDsin β＝32R 12＝3R在圆柱体中的运行时间t ＝BC v ＝3R c 3＝3Rc.答案：(1)ABD (2)①32R ②3Rc4.(2017·江西五市八校联考)(1)一列沿x 轴传播的简谐横波，t ＝0时刻的波形如图所示，此时质点P 恰在波峰，质点Q 恰在平衡位置且向上振动．再过0.2 s ，质点Q 第一次到达波峰，则下列说法正确的是( )A ．波沿x 轴负方向传播B ．波的传播速度为30 m/sC ．1 s 末质点P 的位移为零D ．质点P 的振动位移随时间变化的关系式为x ＝0.2sin(2πt ＋π2)m210)m E ．0～0.9 s 时间内P 点通过的路程为(1.0－(2)如图所示，△ABC 为一直角棱镜，∠A ＝30°，AB 宽为d ，现一宽度等于AB 的单色平行光束垂直AB 射入棱镜内，在AC 面上恰好发生全反射，求：①棱镜的折射率；②由AC 面直接反射到AB 面或BC 面上的光束，在棱镜内部经历的最长时间．(光在真空中的速度为c )解析：(1)由题意质点Q 恰好在平衡位置且向上振动，则知波沿x 轴正方向传播，故A 错误；由题得该波的周期为T ＝0.8 s ，波长为λ＝24 m ，则波速为v ＝λT ＝30 m/s ，故B 正确；t ＝1 s ＝114T ，可知1 s 末质点P 到达平衡位置，位移为零，故C 正确；图示时刻质点P 的振动位移为y ＝0.2 m ，根据数学知识可知其振动方程是余弦方程，即y ＝0.2cos(2πT t )m ＝0.2 sin(2π0.8t ＋π2)m ＝0.2sin(2.5πt ＋π2)m ，故D 错误；t ＝0.9 s ，y ＝0.2sin(2.5πt ＋π2)m ＝0.2sin(2.5π×0.9＋π2)m ＝210 m ，n ＝t T ＝0.90.8＝118，所以0至0.9 s 时间内P点通过的路程为5A －y ＝(1.0－210)m ，故E 正确．(2)①由几何关系，入射光束在AC 面上的入射角为临界角C ＝θ1＝30° n ＝1sin C得n ＝2②当光束射向B 点时，路径最长，时间最长．根据反射定律，∠DOE ＝∠BOE ＝30°，则∠OBA ＝30° 由△AOD ≌△BOD ，得BD ＝d2光束的最长路径：x ＝BD tan 30°＋BDcos 30°＝3d2则最长时间t ＝xv又n ＝c v得t ＝3dc答案：(1)BCE (2)①2 ②3dc5.(2017·山东潍坊模拟)(1)沿x 轴正向传播的一列简谐横波在t ＝0时刻的波形如图所示，M 为介质中的一个质点，该波的传播速度为40 m/s ，则t ＝0.025 s 时，下列判断正确的是( )A ．质点M 对平衡位置的位移一定为正值B ．质点M 的速度方向与对平衡位置的位移方向相同C ．质点M 的加速度方向与速度方向一定相同D ．质点M 的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反E ．质点M 的加速度方向与对平衡位置的位移方向相同(2)如图所示，半径为R 的透明半球体的折射率为53，在离透明半球体2.8R处有一与透明半球体平面平行的光屏．某种平行光垂直透明半球体的平面射入，在光屏上形成一个圆形亮斑.①求光屏上亮斑的直径；(不考虑光线在球内的多次反射)②若入射光的频率变大，则亮斑的直径如何变化？解析：(1)由图知，λ＝4 m ，则周期T ＝λv ＝440s ＝0.1 s ，波沿x 轴正向传播，质点M 的速度方向向上，则经过t ＝0.025 s ＝14T ，质点M 位于平衡位置上方，质点M 对平衡位置的位移一定为正值，故A 正确．质点M 的速度方向向下，对平衡位置的位移方向向上，两者相反，故B 错误．质点M 的加速度方向与位移方向相反，方向向下，速度方向也向下，故C 正确．质点M 的加速度方向与对平衡位置的位移相反，故D 正确，E 错误．(2)①sin C ＝1n＝0.6C ＝37°AB ＝2R sin C ＝1.2R FM ＝AB2tan C ＝0.45R设光斑直径为D ，根据三角形相似得D AB ＝3R －FMFM解得D ＝6.8R②光斑直径变大答案：(1)ACD (2)①6.8R ②光斑直径变大6．(2017·湖北孝感高级中学调考)(1)一列自右向左传播的简谐横波，在t ＝0时刻的波形图如图所示，此时坐标为(1,0)的质点刚好开始振动，在t 1＝0.3 s 时刻，P 质点在t ＝0时刻后首次位于波峰位置，Q 点的坐标是(－3,0)，则以下说法正确的是( )A ．这列波的传播速度为0.1 m/sB ．在t ＝0时刻，质点P 向上运动C ．在t 1＝0.3 s 时刻，质点A 仍位于波谷D ．在t 2＝0.4 s 时刻，质点A 具有最大的正向加速度E ．在t 3＝0.5 s 时刻，质点Q 首次位于波峰(2)如图，将半径为R 的透明半球体放在水平桌面上方，O 为球心，直径恰好水平，轴线OO ′垂直于水平桌面．位于O 点正上方某一高度处的点光源S 发出一束与OO ′夹角θ＝60°的单色光射向半球体上的A 点，光线通过半球体后刚好垂直射到桌面上的B 点，已知O ′B ＝ 32R ，光在真空中传播速度为c ，不考虑半球体内光的反射，求：①透明半球对该单色光的折射率n ；②该光在半球体内传播的时间．解析：(1)由图可以知道波长λ＝4 cm ，t 1＝0.3 s ＝34T ，则T ＝0.4 s ，v＝λT ＝0.040.4m/s ＝0.10 m/s ，故选项A 正确；根据传播方向可以知道在t ＝0时刻P 向下运动，故选项B 错误；在t 1＝0.3 s 是经过34T ，故该时刻A 处于平衡位置，故选项C 错误；在t 2＝0.4 s ＝T ，质点A 仍处于负的最大位置，故具有最大的正向加速度，故选项D 正确；当Q 达到最大正向位移时，t ＝0.050.1 s＝0.5 s ，故在t 3＝0.5 s 时刻，质点Q 首次位于波峰，故选项E 正确．(2)①光从光源S 射出经半球体到达水平桌面的光路如图． 光由空气射向半球体，由折射定律，有n ＝sin θsin α在△OCD 中，sin ∠COD ＝32，则γ＝∠COD ＝60°光由半球体射向空气，由折射定律，有n ＝sin γsin β故α＝β0由几何知识得α＋β＝60°故α＝β＝30°因此n ＝sin γsin β＝ 3②光在半球体中传播的速度为v ＝c n ＝33c由几何知识得2AC cos 30°＝R ，得AC ＝33R光在半球体中传播的时间为t ＝AC v ＝Rc答案：(1)ADE (2)① 3 ②Rc7．(2017·湖北沙市中学模拟)(1)下列说法中正确的是( ) A ．机械波的频率等于波源的振动频率，与介质无关B ．爱因斯坦相对论指出，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的C ．微波炉中使用的微波的波长为微米数量级D ．物体做受迫振动时，驱动力的频率越高，受迫振动的物体振幅越大E ．宇宙红移现象表示宇宙正在膨胀，这可以用多普勒效应来解释，说明我们接收到的遥远恒星发出的光比恒星实际发光频率偏小(2)如图所示，等腰三角形ABD 为折射率n ＝3的某透明介质的横截面，AD ＝2L ，∠A ＝∠B ＝30°，P 为AD 边的中点．在ABD 平面内有一细束光线以入射角i ＝60°从P 点射入介质中．已知光在真空中的速度为c .求：①请问AD 面的折射光线能否在AB 面发生全反射．(写出必要的过程) ②光从P 点入射到第一次从介质中射出所用的时间t .解析：(1)机械波的频率等于波源的振动频率，与介质无关，选项A 正确；爱因斯坦相对论指出，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，即光速不变原理，选项B 正确；微波炉中使用的微波的波长不是微米数量级，故C 错误．物体做受迫振动时，若驱动力的频率高于物体的固有频率，驱动力的频率越高，受迫振动的物体振幅越小，故D 错误．宇宙红移现象表示宇宙正在膨胀，这可以用多普勒效应来解释，说明我们接收到的遥远恒星发出的光比恒星实际发光频率偏小，波长偏大，故E 正确．(2)①由n ＝sin isin r 得r ＝30°光水平入射在M 点射出的情况下θ＝2r ＝60°由于sin θ＝32＞sin C ＝1n ＝33所以光在斜射到AB 面时能发生全反射②在菱形POMD 中，OP ＝OM ＝PD ＝L ，则t ＝OP ＋OM v ＝2Lv由n ＝c v 得光在该介质中的速度为v ＝c3解得t ＝23L c答案：(1)ABE (2)①见解析 ②23L c。
高考物理一轮复习 专题十四 机械振动、机械波、光学、电磁波、相对论 考点4 电磁波 相对论教案(选修34)
考点四电磁波相对论基础点知识点1 电磁场、电磁波1．麦克斯韦电磁场理论变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场。
2．电磁场变化电场在周围空间产生磁场，变化磁场在周围空间产生电场，变化的电场和磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场。
3．电磁波(1)电磁场在空间由近及远的传播，形成电磁波。
(2)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速)。
(3)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小。
(4)v＝λf，f是电磁波的频率。
4．电磁波的发射(1)发射条件：开放电路和高频振荡信号，所以要对传输信号进行调制(包括调幅和调频)。
(2)调制方式①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变。
调幅广播(AM)一般使用中波和短波波段。
②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变。
调频广播(FM)和电视广播都采用调频的方法调制。
5．无线电波的接收(1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象。
(2)使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐。
能够调谐的接收电路叫做调谐电路。
(3)从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做检波。
检波是调制的逆过程，也叫做解调。
知识点2 相对论1．狭义相对论的两个基本假设(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。
(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系。
2．相对论的质速关系(1)物体的质量随物体速度的增加而增大，物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间有如下关系：m ＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2。
(2)物体运动时的质量总要大于静止时的质量m 0。
3．相对论质能关系用m 表示物体的质量，E 表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为：E ＝mc 2。
高考物理大一轮复习第十四章振动和波光相对论第38讲机械波课件
波的传播方向与质点振动方向的互判方法
内容 “上下坡” 沿波的传播方向，“上坡”时质 点向下振动，“下坡”时质点向 法 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 图象
“微平移” 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 法 形曲线上的点来判断振动方向
34(1) 2016·全国卷Ⅱ， 34(2) 2016·全国卷Ⅲ， 34(1)
合综合考查简谐运动的特点及波
速、波长和频率的关系．学习中要 注意理解两种图象、波速、波长和
频率的关系以及相关计算，特别注
意计算结果的多解性
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板 板 块 块 一 二
板
块
三
板
块
四
1．机械波的形成和传播 (1)产生条件 波源 ②有________ 介质 ，如空气、水、绳子等． ①有________. (2)传播特点 振动形式 、能量和信息． ①传播____________ 随波迁移 ． ②质点不____________ 波源 相同． ③介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与________ 2．机械波的分类
解析
λ 由图象可知波的振幅为 2 cm，选项 A 错误；由 T＝ 处的质点向上运动，加速度为零，选项 C 错误，D 5 正确；t＝ T 时，质点振动方向相反，故 x＝4 m 处的质点沿 y 轴负方向运动，选项 2 E 正确．
二
振动图象和波动图象的综合应用
3．如图所示，是一列沿着x轴正方向传播的横波在t＝0时刻的波形图，已知这
列波的周期T＝2.0 s．下列说法正确的是( D ) A．这列波的波速v＝2.0 m/s
B．在t＝0时，x＝0.5 m处的质点速度为零
C．经过2.0 s，这列波沿x轴正方向传播0.8 m D．在t＝0.3 s时，x＝0.5 m处的质点的运动方向为y轴正方向
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二、全反射
1．条件 (1)光从_光__密___介质射入_光__疏___介质． (2)入射角_≥______临界角．
2．临界角：折射角等于 90°时的入射角，用 C 表示，sin C 1
＝ ___n_______．
三、光的色散、棱镜 1．光的色散 (1)色散现象：白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成 的彩色光谱，如图．
2．(1)一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射 分成两束单色光 a、b.已知 a 光的频率小于 b 光的频率．下 面光路图可能正确的是________．
(2)如图所示，含有两种单色光的一细光束，以入射角 θ 射入 厚度为 d 的平行玻璃砖中，该玻璃砖对两种单色光的折射率 分别为 n1 和 n2，且 n1＞n2.求两束单色光从下表面射出时出 射点之间的距离．
由几何关系有 OE＝Rsin θ
②
由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大
为 l＝2OE
③
联立①②③式，代入已知数据得 l＝ 2R.
④
(2)设光线在距 O 点 23R 的 C 点射入后，在上表面的入射角 为 α，由几何关系及①式和已知条件得 α＝60°>θ 光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由 G 点射出，如图，由反射定律和几何关系得 OG＝OC＝ 23R 射到 G 点的光有一部分被反射，沿原路返回到达 C 点射出． 答案：(1) 2R (2)光线从 G 点射出时，OG＝OC＝ 23R，射 到 G 点的光有一部分被反射，沿原路返回到达 C 点射出
2．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制
平行玻璃砖
三棱镜
圆柱体(球)
结 玻璃砖上下表 横截面为三角形 横截面
构 面是平行的
的三棱镜
是圆
平行玻璃砖
三棱镜
圆柱体(球)
对
光
线
通过三棱镜的
的 通过平行玻璃 光线经两次折
作 砖的光线不改 射后，出射光
用 变传播方向，但 线向棱镜底边
要发生侧移
偏折
圆界面的法线是 过圆心的直线， 经过两次折射后 向圆心偏折
平行玻璃砖
三棱镜
圆柱体(球)
应 测定玻璃的折 全反射棱镜，改变光 改变光的传
用
射率
的传播方向
播方向
【跟进题组】 1.(2017·高考全国卷Ⅰ)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．有一平行于中心轴 OC 的光线 从半球面射入，该光线与 OC 之间的距离为 0.6R.已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不 考虑多次反射)．求该玻璃的折射率．
解析：如图，根据光路的对称性和光路可逆性，
与入射光线相对于 OC 轴对称的出射光线一定
与入射光线平行．这样，从半球面射入的折射
光线，将从圆柱体底面中心 C 点反射．设光线
在半球面的入射角为 i，折射角为 r.由折射定
律有
sin i＝nsin r
①
由正弦定理有
s2inRr＝sin（Ri－r）
②
由几何关系，入射点的法线与 OC 的夹角为 i.由题设条件和
解析：(1)由于 a 光的频率小于 b 光的频率，可知 a 光的折射 率小于 b 光的折射率．在上表面 a、b 两束单色光的入射角 相同，由折射定律可判断出 a 光的折射角大于 b 光的折射 角．在下表面，光线由玻璃射向空气，光线折射率为折射角 正弦比入射角正弦，故下表面的折射角应与上表面的入射角 相同，即通过玻璃砖后的出射光线应与原入射光线平行．
第十四章
机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 第3讲 光的折射 全反射
【基础梳理】
一、光的折射与折射率
1．折射定律 (1) 内 容 ： 如 图 所 示 ， 折 射 光 线 与 入 射 光 线 、 法 线 处 在
__同__一__平__面___内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧； 入射角的正弦与折射角的正弦成____正___比．
nsin i′＝sin θ′
④
式中，i′是光线在水面的入射角．设池底点光源 A 到水面入
射点的水平距离为 a.由几何关系有
sin i′＝
a a2＋h2
⑤
x＋l＝a＋h′
⑥
式中 h′＝3.0 m.
联立③④⑤⑥式得 x＝3
273－1m≈0.7 m.
答案：(1)2.6 m (2)0.7 m
对全反射现象的理解和应用 【知识提炼】 1．分析综合问题的基本思路 (1)判断光线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)判断入射角是否大于临界角，明确是否发生全反射现象． (3)画出反射、折射或全反射的光路图，必要时还可应用光路 的可逆原理画出光路图，然后结合几何知识进行推断和求解 相关问题．
(2)表达式：ssiinn θθ12＝n. (3)在光的折射现象中，光路是_可__逆____的．
2．折射率
(1)折射率是一个反映介质的_光__学__特__性__的物理量．
(2)定义式：n＝ssiinn
θ1. θ2
(3)计算公式：n＝vc，因为 v<c，所以任何介质的折射率都大 于 __1___ . (4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角； 当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角．
光的色散现象 【知识提炼】 1．光线射到介质的界面上时，要注意对产生的现象进行分 析： (1)若光线从光疏介质射入光密介质，不会发生全反射，而同 时发生反射和折射现象，不同色光偏折角不同． (2)若光线从光密介质射向光疏介质，是否发生全反射，要根 据计算判断，要注意不同色光临界角不同．
2．作图时要找出具有代表性的光线，如符合边界条件或全 反射临界条件的光线． 3．解答时注意利用光路可逆性、对称性和几何知识．
A．屏上 c 处是紫光 C．屏上 b 处是紫光 E．屏上 d 处是紫光
B．屏上 d 处是红光 D．屏上a 处是红光
解析：选 DE.白色光经过三棱镜后产生色散现象，在光屏由 上至下依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫．由于紫光的折
射率最大，所以偏折最大；红光的折射率最小，则偏折程度
最小．故屏上 a 处为红光，屏上 d 处为紫光，D、E 正确．
(1)求池内的水深； (2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的 高度为 2.0 m．当他看到正前下方的点光源 A 时，他的眼睛 所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为 45°.求救生员的眼 睛到池边的水平距离(结果保留 1 位有效数字)．
解析：(1)如图，设到达池边的光线
的入射角为 i.依题意，水的折射率 n
【跟进题组】 1. (2017·高考全国卷Ⅲ)如图，一半径为 R 的玻璃半球，O 点是半球的球心，虚线 OO′表示光轴(过球心 O 与半球底面垂直 的直线)．已知玻璃的折射率为 1.5.现有 一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射 出(不考虑被半球的内表面反射后的光线)．求：
(1)从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值； (2)距光轴R3的入射光线经球面折射后与光轴的交点到 O 点 的距离．
(2)一细束光线在
O
点左侧与
O
相距
3 2R
处垂直于
AB
从下
方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置．
解析：(1)在 O 点左侧，设从 E 点射入的光线
进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全
反射的临界角 θ，则 OE 区域的入射光线经上表面折射后都
能从玻璃砖射出，如图，由全反射条件有 sin θ＝n1 ①
(4)折射率 n 是讨论折射和全反射问题的重要物理量，是联 系各物理量的桥梁，对跟折射率有关的所有关系式应熟练掌 握．
2．求光的传播时间的一般思路 (1)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＝nc. (2)全反射现象中，光的传播路程应结合光路图与几何关系进 行确定． (3)利用 t＝vl 求解光的传播时间．
几何关系有 sin i＝RL
③
式中 L 是入射光线与 OC 的距离．由②③式和题给数据得
sin r＝
6 205
④
由①③④式和题给数据得
n＝ 2.05≈1.43
⑤
答案：见解析
2.(2016·高考全国卷Ⅰ)如图，在注满 水的游泳池的池底有一点光源 A，它 到池边的水平距离为 3.0 m．从点光 源 A 射向池边的光线 AB 与竖直方向 的夹角恰好等于全反射的临界角，水 的折射率为43.
OC＝3（2
2＋ 5
3）R≈2.74R.
答案：见解析
2．(高考全国卷Ⅰ)一个半圆柱形玻璃砖， 其横截面是半径为 R 的半圆，AB 为半圆 的直径，O 为圆心，如图所示．玻璃的折 射率为 n＝ 2. (1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面 后，都能从该表面射出，则入射光束在 AB 上的最大宽度为 多少？
＝43，光线的折射角 θ＝90°.由折射
定律有
nsin i＝sin θ
①
由几何关系有 sin i＝
l l2＋h2
②
式中，l＝3.0 m，h 是池内水的深度．联立①②式并代入题
给数据得 h＝ 7 m≈2.6 m．③
(2)设此时救生员的眼睛到池边的水平距离为 x.依题意，救
生员的视线与竖直方向的夹角为 θ′＝45°.由折射定律有
折射定律的应用 【知识提炼】 1．对折射率的理解 (1)公式 n＝ssiinn θθ12中，不论是光从真空射入介质，还是从介 质射入真空，θ1 总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2 总是 介质中的光线与法线间的夹角． (2)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关．
(3)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的 介质，光疏介质不是指密度小的介质． (4) 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． (5)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率 相同． (6)折射率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.