湖南省新田县第一中学高三物理一轮复习 专题12 光学（含解析）.doc

湖南省新田县第一中学2015届高三物理一轮复习 专题12 光学34物理选修342014新课标全国卷 (2)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.()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？()一细束光线在o点左侧与o相距r处垂直于ab从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置(2)()r ()略 解析 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，则oe区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图所示，由全反射条件有 sin 由几何关系有oersin 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l2oe联立式，代入已知数据得lr()设光线在距o点r的c点射入后，在上表面的入射角为，由几何关系及式和已知条件得60光线在玻璃砖内会发生三次全反射最后由g点射出，如图所示，由反射定律和几何关系得 ogocr射到g点的光有一部分被反射，沿原路返回到达c点射出2014新课标卷 物理选修34 (2)一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r的圆形发光面，在玻璃板上表面放置一半径为r的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上，已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率34答案 (1)bce (2)解析 (1)由q点的振动图像可知，t0.10 s时质点q沿y轴负方向运动，a项错误；由波的图像可知，波向左传播，波的周期t0.2 s，振幅a10 cm，t0.10 s时质点p向上运动，经过0.15 st时，即在t0.25 s时，质点振动到x轴下方位置，且速度方向向上，加速度方向也沿y轴正方向，b项正确；波动速度v m/s40 m/s ，故从t0.10 s到t0.25 s，波沿x轴负方向传播的距离为xvt6 m，c项正确；由于p点不是在波峰或波谷或平衡位置，故从t0.10 s到t0.25 s的周期内，通过的路程不等于3a30 cm，d项错误；质点q做简谐振动的振动方程为yasin t0.10sin 10t(国际单位制)，e项正确(2)如图所示，考虑从圆形发光面边缘的a点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的a点折射，根据折射定律有nsin sin 式中n是玻璃的折射率，是入射角，是折射角 现假设a恰好在纸片边缘，由题意，在a点刚好发生全反射，故设aa线段在玻璃上表面的投影长为l，由几何关系有sin 由题意，纸片的半径应为rlr联立以上各式可得n20 2014北京卷 以往，已知材料的折射率都为正值(n0)现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值(n0) ，称为负折射率材料位于空气中的这类材料，入射角i与折射角r依然满足n，但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出若该材料对此电磁波的折射率n1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是( ) a b c d20b 本题考查光的折射是一道创新题，但本质上还是光的折射定律，本题给定信息“光的折射光线和入射光线位于法线的同侧”，无论是从光从空气射入介质，还是从介质射入空气，都要符合此规律，故a、d错误折射率为1，由光的折射定律可知，同侧的折射角等于入射角，c错误，b正确17 2014全国卷 在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm的光，在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm，则双缝的间距为( )a2.06107 m b2.06104 mc1.68104 m d1.68103 m17c 解析 本题考查双缝干涉条纹间距离公式双缝干涉相邻条纹间距x，则d1.68104 m，c正确13 2014福建卷 如图， 一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，o点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是( ) a b c d13a 解析 光线由空气沿半径射入玻璃砖时，传播方向不变，由玻璃砖射向空气时，在其分界面处当入射角大于或等于临界角时，会发生全反射现象，故a项正确；光线由空气射向玻璃砖时，由于光线与分界面不垂直，所以除了有反射现象之外还应发生折射现象，其折射角小于入射角，故b、d项错误；光线由空气沿半径射入玻璃砖时，传播方向不变，由玻璃砖射向空气时，折射角应大于入射角，故c项错误 2014江苏卷 选修34(1)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到题12b1(甲)图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如题12b1(乙)图所示他改变的实验条件可能是_ (题12b1图)a减小光源到单缝的距离b减小双缝之间的距离c减小双缝到光屏之间的距离d换用频率更高的单色光源(1)b 解析 根据x知，要使条纹间距变大，可减小双缝之间的距离，增大光的波长(即降低光的频率)或增大双缝到屏的距离，故只有b正确22014四川卷 电磁波已广泛运用于很多领域下列关于电磁波的说法符合实际的是( )a电磁波不能产生衍射现象b常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机c根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度d光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同2c 解析 衍射现象是波的特有现象，a错误；常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，b错误；遥远天体和地球的距离发生变化时，遥远天体的电磁波由于相对距离发生变化而出现多普勒效应，所以能测出遥远天体相对地球的运动速度，c正确；光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值是相同的，即光速不变原理，d错误32014四川卷 如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则( ) a小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球b小球所发的光能从水面任何区域射出c小球所发的光从水中进入空气后频率变大d小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大3d 解析 光从水中进入空气，只要在没有发生全反射的区域，就可以看到光线射出，所以a、b错误；光的频率是由光源决定的，与介质无关，所以c错误；由v得，光从水中进入空气后传播速度变大，所以d正确8 2014天津卷 一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图所示，则a、b两束光( ) a垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光长b从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小c分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距小d若照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大8ab 解析 本题考查了光的折射率、全反射、双缝干涉及光电效应等知识点，根据图中光线的偏转角度可以判断出三棱镜对a光的折射率比b光的大，所以a光的频率大，在玻璃中速度小，通过玻璃所用的时间长，a正确；a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角，b正确；发生双缝干涉时相邻条纹间的距离公式x ，由于b光的波长长，所以b光形成的相邻亮条纹间距大，c错误；由于a光的频率大于b光的频率，根据公式ekhw得出a光照射金属时逸出的光电子的最大初动能大，d错误 18 2014浙江卷 关于下列光学现象，说法正确的是( )a水中蓝光的传播速度比红光快b光从空气射入玻璃时可能发生全反射c在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深d分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽18cd 解析 本题考查光速、光的全反射、折射、双缝干涉等知识在同一种介质中，波长越短，波速越慢，故红光的传播速度比蓝光大，选项a错误；光从空气射向玻璃是从光疏介质射向光密介质，不能发生全反射，选项b错误；在岸边观察水中的鱼，由于光的折射，鱼的实际深度比看到的深度要深，选项c正确；在空气中红光的波长比蓝光要长，根据x可知红光的双缝干涉条纹间距大，选项d正确(1)(6分)2014重庆卷 打磨某剖面如题11图1所示的宝石时，必须将op、oq边与轴线的夹角切磨在12的范围内，才能使从mn边垂直入射的光线在op边和oq边都发生全反射(仅考虑如图所示的光线第一次射到op边并反射到oq边后射向mn边的情况)，则下列判断正确的是( ) 题11图1 a若2，光线一定在op边发生全反射b若2，光线会从oq边射出c若1，光线会从op边射出d若1，光线会在op边发生全反射11答案 (1)d解析本题第一问考查光的折射和全反射，第二问考查波的图像 2014江苏卷 (3)morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉电子显微镜下鳞片结构的示意图见题12b2图一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h.取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t. (题12b2图) (3)解析 设光在鳞片中的折射角为，根据折射定律有sin insin .在鳞片中传播的路程l1，传播速度v，传播时间t1，解得t1，同理，在空气中的传播时间t2，则tt1t2. 2014山东卷 (2)如图所示，三角形abc为某透明介质的横截面，o为bc边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自o以角i入射，第一次到达ab边恰好发生全反射已知15，bc边长为2l，该介质的折射率为.求：()入射角i；()从入射到发生第一次全反射所用的时间