高考物理一轮复习 专题十五 光学课件.ppt

专题十五光学 高考物理 北京市专用 1 2017北京理综 14 6分 如图所示 一束可见光穿过平行玻璃砖后 变为a b两束单色光 如果光束b是蓝光 则光束a可能是 a 红光b 黄光c 绿光d 紫光 a组自主命题 北京卷题组 五年高考 答案d本题考查光的折射 色散 由题图可知 可见光穿过玻璃砖后 发生了色散 其中a光的侧移距离大于b光的侧移距离 说明玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率 同种介质对红 橙 黄 绿 青 蓝 紫的折射率依次增大 由于b光是蓝光 故只有d选项符合题意 知识归纳色光中相关物理量的变化 2 2017北京理综 18 6分 2017年年初 我国研制的 大连光源 极紫外自由电子激光装置 发出了波长在100nm 1nm 10 9m 附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲 大连光源因其光子的能量大 密度高 可在能源利用 光刻技术 雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用 一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子 但又不会把分子打碎 据此判断 能够电离一个分子的能量约为 取普朗克常量h 6 6 10 34j s 真空光速c 3 108m s a 10 21jb 10 18jc 10 15jd 10 12j 答案b本题考查光子能量 由题意知 电离一个分子的能量等于照射分子的光子能量 e h h 2 10 18j 故选项b正确 审题指导题目信息提取此题为新科技背景下的信息题 从题中提取有用信息 成为解答此题的关键 从题中应提取到如下有用信息 照射并使分子电离的激光波长为 100nm 10 7m 照射不会把分子打碎 说明光子能量几乎全部用来使分子电离 所以只要计算激光脉冲光子能量即可 3 2014北京理综 20 6分 0 83 以往 已知材料的折射率都为正值 n 0 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 n 0 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n 1 正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是 答案b折射线与入射线应位于法线的同一侧 故选项a d错误 因为材料折射率n 1 电磁波由空气进入介质时 sin sin 得 则c项错 故正确选项为b 4 2013北京理综 14 6分 0 93 如图所示 一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心o 经折射后分为两束单色光a和b 下列判断正确的是 a 玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率b a光的频率大于b光的频率c 在真空中a光的波长大于b光的波长d a光光子能量小于b光光子能量 答案b由光路图知 a光比b光的偏折程度大 说明玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率 a光的频率大于b光的频率 a选项错误 b选项正确 光在真空中的波长 故频率大的光波长短 c选项错误 光子能量e h 为光的频率 故频率越大 光子能量越大 d选项错误 考查点折射定律 折射率 色散 光的波长 频率和光子能量 思路点拨由图中的折射情况先确定玻璃对a b光的折射率关系 再确定a b光的频率关系 进而由频率确定其他量的情况 5 2013北京理综 20 6分 0 53 以往我们认识的光电效应是单光子光电效应 即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出 强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识 用强激光照射金属 由于其光子密度极大 一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能 从而形成多光子光电效应 这已被实验证实 光电效应实验装置示意如图 用频率为 的普通光源照射阴极k 没有发生光电效应 换用同样频率 的强激光照射阴极k 则发生了光电效应 此时 若加上反向电压u 即将阴极k接电源正极 阳极a接电源负极 在k a之间就形成了使光电子减速的电场 逐渐增大u 光电流会逐渐减小 当光电流恰好减小到零时 所加反向电压u可能是下列的 其中w为逸出功 h为普朗克常量 e为电子电量 a u b u c u 2h wd u 答案b同频率的光照射阴极k 普通光不能使其发生光电效应 而强激光能使其发生光电效应 说明一个电子吸收了多个光子 设吸收的光子个数为n 光电子逸出的最大初动能为ek 由光电效应方程知 ek nh w n 2 光电子逸出后克服电场力做功 由动能定理知ek eu 联立上述两式得u n 2 当n 2时 即为b选项 其他选项均不可能 考查点光电效应 思路点拨电子一次吸收的能量只能是一个光子能量的整数倍 本题中倍数n 2 b组统一命题 省 区 市 卷题组考点一光的折射 全反射和色散 1 2017天津理综 2 6分 明代学者方以智在 阳燧倒影 中记载 凡宝石面凸 则光成一条 有数棱则必有一面五色 表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象 如图所示 一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a b 下列说法正确的是 a 若增大入射角i 则b光先消失b 在该三棱镜中a光波长小于b光c a光能发生偏振现象 b光不能发生d 若a b光分别照射同一光电管都能发生光电效应 则a光的遏止电压低 答案d本题考查色散 全反射 偏振 光电效应 当增大入射角i时 两单色光在左侧界面的折射角增大 但在右侧界面的入射角均减小 故不会引起全反射 a错误 由图知三棱镜对a光的折射率小于对b光的折射率 而同种介质对频率越大的光折射率越大 故 a b b错误 偏振是横波所特有的现象 故a b两光都能发生偏振 c错误 由euc ek h w可知 在照射同一光电管即w相同的条件下 a光波长长 频率低 故a光的遏止电压uc也低 d正确 2 2016四川理综 5 6分 某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n 如图甲所示 o是圆心 mn是法线 ao bo分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径 该同学测得多组入射角i和折射角r 作出sini sinr图像如图乙所示 则 a 光由a经o到b n 1 5b 光由b经o到a n 1 5c 光由a经o到b n 0 67d 光由b经o到a n 0 67 答案b图像斜率k 1 故光从光密介质射入 从光疏介质射出 其折射率n 1 5 故b选项正确 3 2015安徽理综 18 6分 如图所示 一束单色光从空气入射到棱镜的ab面上 经ab和ac两个面折射后从ac面进入空气 当出射角i 和入射角i相等时 出射光线相对于入射光线偏转的角度为 已知棱镜顶角为 则计算棱镜对该色光的折射率表达式为 a b c d 答案a由图可知 当出射角与入射角相等时 ab面上的折射角与ac面上的入射角相等 设为r 由几何关系可知 180 2r 180 得 2r 而 2 i r 得i 由折射定律得n 选项a正确 4 2015四川理综 3 6分 直线p1p2过均匀玻璃球球心o 细光束a b平行且关于p1p2对称 由空气射入玻璃球的光路如图 a b光相比 a 玻璃对a光的折射率较大b 玻璃对a光的临界角较小c b光在玻璃中的传播速度较小d b光在玻璃中的传播时间较短 答案c从光路图可以看出 a b两束光的入射角相等 b光的折射角更小一些 由此可知nb na a错误 由sinc 可知 玻璃对a光的临界角较大 b错误 由n 可知 b光在玻璃中的传播速度较小 c正确 b光在玻璃中的传播速度较小 且它在玻璃中传播的距离较长 所以在玻璃中的传播时间较长 d错误 5 2014福建理综 13 6分 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 答案a光束沿玻璃砖半径射向o点 在界面处入射角大于或等于临界角时 发生全反射 小于临界角时 在空气中的折射角大于入射角 a正确 c错误 当光束由空气射向玻璃砖时 由发生全反射的条件可知b错误 在玻璃中的折射角应小于入射角 d错误 6 2013福建理综 14 6分 一束由红 紫两色光组成的复色光 从空气斜射向玻璃三棱镜 下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜折射分离成两束单色光的是 答案b光线通过玻璃三棱镜后应向底边偏折 可知c d错误 光的频率越大 折射率越大 向底边偏折程度越大 光线在进入与射出两处都会发生不同程度的偏折 所以a错误 b正确 7 2017课标 34 2 10分 一直桶状容器的高为2l 底面是边长为l的正方形 容器内装满某种透明液体 过容器中心轴dd 垂直于左右两侧面的剖面图如图所示 容器右侧内壁涂有反光材料 其他内壁涂有吸光材料 在剖面的左下角处有一点光源 已知由液体上表面的d点射出的两束光线相互垂直 求该液体的折射率 答案1 55 解析设从光源发出直接射到d点的光线的入射角为i1 折射角为r1 在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点c 连接c d 交反光壁于e点 由光源射向e点的光线 反射后沿ed射向d点 光线在d点的入射角为i2 折射角为r2 如图所示 设液体的折射率为n 由折射定律有nsini1 sinr1 nsini2 sinr2 由题意知r1 r2 90 联立 式得n2 由几何关系可知sini1 sini2 联立 式得n 1 55 解题关键正确画出光路图 由数学知识找出相关角的关系 8 2017课标 34 2 10分 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 答案1 43 解析本题考查几何光学 折射与反射 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sini nsinr 由正弦定理有 由几何关系 入射点的法线与oc的夹角为i 由题设条件和几何关系有sini 式中l是入射光线与oc的距离 由 式和题给数据得sinr 由 式和题给数据得n 1 43 9 2017课标 34 2 10分 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 从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值 距光轴的入射光线经球面折射后与光轴的交点到o点的距离 答案 r r 或2 74r 解析本题考查全反射 折射 折射率 折射定律 如图 从底面上a处射入的光线 在球面上发生折射时的入射角为i 当i等于全反射临界角ic时 对应入射光线到光轴的距离最大 设最大距离为l i ic 设n是玻璃的折射率 由全反射临界角的定义有nsinic 1 由几何关系有sini 联立 式并利用题给条件 得l r 设与光轴相距的光线在球面b点发生折射时的入射角和折射角分别为i1和r1 由折射定律有nsini1 sinr1 设折射光线与光轴的交点为c 在 obc中 由正弦定理有 由几何关系有 c r1 i1 sini1 联立 式及题给条件得oc r 2 74r 10 2017江苏单科 12b 3 人的眼球可简化为如图所示的模型 折射率相同 半径不同的两个球体共轴 平行光束宽度为d 对称地沿轴线方向射入半径为r的小球 会聚在轴线上的p点 取球体的折射率为 且d r 求光线的会聚角 示意图未按比例画出 答案30 解析由几何关系sini 解得i 45 则由折射定律 n 解得 30 且i 解得 30 友情提醒对折射率的理解注意 折射率n 中 入射角i是光在真空或空气中的入射角度 11 2016课标 34 2 10分 物理 选修3 4 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 0m 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 求池内的水深 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 0m 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 答案 2 6m 0 7m 解析 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 光线的折射角 90 由折射定律有nsini sin 由几何关系有sini 式中 l 3m h是池内水的深度 联立 式并代入题给数据得h m 2 6m 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 45 由折射定律有 nsini sin 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sini x l a h 式中h 2m 联立 式得x m 0 7m 解题关键几何光学一定要注意几何关系的应用 关键是要根据题意 画出正确的光路图 根据光路图找出需要的各种几何关系 比如本题中的sini sini x l a h 等 12 2014课标 34 2 9分 0 571 物理 选修3 4 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 答案 r 见解析 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 由全反射条件有sin 由几何关系有oe rsin 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 联立 式 代入已知数据得l r 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 由反射定律和几何关系得 og oc r 射到g点的光有一部分被反射 沿原路返回到达c点射出 13 2017上海单科 4 3分 用单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜 所观察到的干涉条纹为 考点二光的干涉 衍射和偏振 答案b本题考查薄膜干涉 由于在光的干涉中亮 暗条纹的位置取决于两列光波相遇时通过的路程之差 则在薄膜干涉中取决于入射点处薄膜的厚度 因肥皂液薄膜在重力作用下形成了一个上薄下厚的楔形膜 厚度相等的位置在同一条水平线上 故同一条干涉条纹必然是水平的 由此可知只有选项b正确 解题指导干涉条纹位置与形状的判定同一条干涉条纹上各点的位置决定了干涉条纹的形状 在双缝干涉及薄膜干涉中 某点处于哪一级亮条纹或暗条纹上 取决于两光波相遇时通过的路程差 在两波源相位相同的情况下 当 r n 时处于亮条纹上 当 r 2n 1 时处于暗条纹上 14 2014大纲全国 17 6分 在双缝干涉实验中 一钠灯发出的波长为589nm的光 在距双缝1 00m的屏上形成干涉图样 图样上相邻两明纹中心间距为0 350cm 则双缝的间距为 a 2 06 10 7mb 2 06 10 4mc 1 68 10 4md 1 68 10 3m 答案c由 x 可得双缝间距d m 1 68 10 4m 选项c正确 15 2014浙江理综 18 6分 多选 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 答案cd因为频率f蓝 f红 则n蓝 n红 又因为在水中v 得到v蓝 蓝 同一装置l d相同 所以用红光时条纹间距更宽 d项正确 16 2017课标 34 1 5分 在双缝干涉实验中 用绿色激光照射在双缝上 在缝后的屏幕上显示出干涉图样 若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距 可选用的方法是 a 改用红色激光b 改用蓝色激光c 减小双缝间距d 将屏幕向远离双缝的位置移动e 将光源向远离双缝的位置移动 答案acd 解析本题考查双缝干涉 由相邻两亮条纹间距 x 可知 若要增大两相邻亮条纹的间距 应增大双缝与光屏间距离l 减小双缝间距d或增大照射光波长 而 红 绿 蓝 故选项a c d正确 解题关键熟记双缝干涉中相邻亮条纹间距公式及各色光的波长大小关系 17 2017上海单科 2 3分 光子的能量与其 a 频率成正比b 波长成正比c 速度成正比d 速度平方成正比 考点三光电效应 答案a由e h c 得e h h 可见光子的能量与其频率成正比 与其波长成反比 a正确 b错误 由于任意能量的光子在真空中传播的速度都是相同的 故c d皆错误 易错点拨关于光子的能量光子的能量不能理解为动能 不能由动能的定义式ek mv2来处理光子能量的问题 谨记爱因斯坦的光子说 质能方程是关键 18 2015天津理综 2 6分 中国古人对许多自然现象有深刻认识 唐人张志和在 玄真子 涛之灵 中写道 雨色映日而为虹 从物理学角度看 虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的 如图是彩虹成因的简化示意图 其中a b是两种不同频率的单色光 则两光 a 在同种玻璃中传播 a光的传播速度一定大于b光b 以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后 b光侧移量大c 分别照射同一光电管 若b光能引起光电效应 a光也一定能d 以相同的入射角从水中射入空气 在空气中只能看到一种光时 一定是a光 答案c根据光路图可知 a光的折射率大于b光的折射率 由n 可知 在同种玻璃中 a光的传播速度应小于b光 a项错误 以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后 由于a光的折射率大 偏折程度大 a光侧移量大 b项错误 折射率大的a光频率也高 所以分别照射同一光电管 若b光能引起光电效应 a光也一定能 c项正确 由于b光的折射率小 b光从光密介质射向光疏介质发生全反射的临界角大 当a b光以相同的入射角从水中射入空气时 若在空气中只能看到一种光 说明该光未发生全反射 所以一定是b光 d项错误 19 2014广东理综 18 6分 多选 在光电效应实验中 用频率为 的光照射光电管阴极 发生了光电效应 下列说法正确的是 a 增大入射光的强度 光电流增大b 减小入射光的强度 光电效应现象消失c 改用频率小于 的光照射 一定不发生光电效应d 改用频率大于 的光照射 光电子的最大初动能变大 答案ad增大入射光强度 使单位时间内逸出的光电子数增加 因此光电流增大 选项a正确 能否发生光电效应与入射光的频率有关 与强度无关 选项b错误 当入射光的频率小于 但仍大于极限频率时发生光电效应 选项c错误 由ekm h w0知 增大入射光的频率 光电子的最大初动能变大 选项d正确 20 2016课标 35 1 5分 现用某一光电管进行光电效应实验 当用某一频率的光入射时 有光电流产生 下列说法正确的是 a 保持入射光的频率不变 入射光的光强变大 饱和光电流变大b 入射光的频率变高 饱和光电流变大c 入射光的频率变高 光电子的最大初动能变大d 保持入射光的光强不变 不断减小入射光的频率 始终有光电流产生e 遏止电压的大小与入射光的频率有关 与入射光的光强无关 答案ace 解析保持入射光的频率不变 入射光的光强变大 单位时间内逸出的光电子个数增加 则饱和光电流变大 故a正确 饱和光电流的大小与入射光的频率无直接关系 故b错 由ek h w 可知c正确 当入射光的频率小于金属的极限频率时 光电效应不能发生 故d错 由eu mv2 h w得eu h w 可见 遏止电压u随 的增大而增大 与入射光的光强无关 故e正确 知识归纳关于光电效应的问题 熟练掌握以下关系式很重要 h w mv2 h 0 w eu mv2 评析本题考查了光电效应的基本规律 属于容易题 c组教师专用题组 1 2015福建理综 13 6分 如图 一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a b 波长分别为 a b 该玻璃对单色光a b的折射率分别为na nb 则 a anbb a b na b na nb 答案b由图可知b光偏折程度大 则na b b项正确 2 2014四川理综 3 6分 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 答案d设发光小球在p点 如图甲 当发光小球不在缸底中心o时 仍有光线从侧面射出 所以a错误 光从水面射入空气时 当入射角大于或等于临界角时 会发生全反射现象 如图乙 只有在入射角 小于临界角c的范围内光才能从水面射出 b错误 光从一种介质进入另一种介质时 频率保持不变 c错误 光在水中的传播速度v 光在空气中的传播速度近似等于真空中的传播速度c 所以d正确 3 2013四川理综 3 6分 光射到两种不同介质的分界面 分析其后的传播情形可知 a 折射现象的出现说明光是纵波b 光总会分为反射光和折射光c 折射光与入射光的传播方向总是不同的d 发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同 答案d折射是横波 纵波共有的现象 光是一种电磁波 而电磁波是横波 a错误 当光从光密介质射向光疏介质而且入射角不小于临界角时 就只有反射光而无折射光 b错误 当入射角等于0 时折射光与入射光传播方向相同 c错误 由惠更斯原理对折射的解释可知d正确 4 2013天津理综 8 6分 多选 固定的半圆形玻璃砖的横截面如图 o点为圆心 oo 为直径mn的垂线 足够大的光屏pq紧靠玻璃砖右侧且垂直于mn 由a b两种单色光组成的一束光沿半径方向射向o点 入射光线与oo 夹角 较小时 光屏nq区域出现两个光斑 逐渐增大 角 当 时 光屏nq区域a光的光斑消失 继续增大 角 当 时 光屏nq区域b光的光斑消失 则 a 玻璃砖对a光的折射率比对b光的大b a光在玻璃砖中传播速度比b光的大c 时 光屏上只有1个光斑d 时 光屏上只有1个光斑 答案ad因a光先消失 说明a光先发生全反射 所以玻璃对a光的折射率大于b光 a项正确 由v 可知折射率越大则速度v越小 b项错误 当 时 a光发生全反射 只有反射光斑与b光的折射光斑 共2个 c项错误 当 时 a b光均发生全反射 光屏上只剩下1个反射光斑 d项正确 5 2012北京理综 14 6分 0 77 一束单色光经由空气射入玻璃 这束光的 a 速度变慢 波长变短b 速度不变 波长变短c 频率增高 波长变长d 频率不变 波长变长 答案a单色光从空气射入玻璃 光的频率f不变 波长 其中 0为光在空气中的波长 n为玻璃对空气的折射率 n 1 故波长变短 光速v f 故光的速度变慢 所以选项a正确 6 2015课标 35 1 5分 0 445 实物粒子和光都具有波粒二象性 下列事实中突出体现波动性的是 a 电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样b 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹c 人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构d 人们利用电子显微镜观测物质的微观结构e 光电效应实验中 光电子的最大初动能与入射光的频率有关 与入射光的强度无关 答案acd 解析电子束通过双缝产生干涉图样 体现的是波动性 a正确 射线在云室中留下清晰的径迹 不能体现波动性 b错误 衍射体现的是波动性 c正确 电子显微镜利用了电子束波长短的特性 d正确 光电效应体现的是光的粒子性 e错误 7 2016课标 34 2 10分 物理 选修3 4 如图 玻璃球冠的折射率为 其底面镀银 底面的半径是球半径的倍 在过球心o且垂直于底面的平面 纸面 内 有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的m点 该光线的延长线恰好过底面边缘上的a点 求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角 答案150 解析设球半径为r 球冠底面中心为o 连接o o 则oo ab 令 oao 有cos 即 30 由题意ma ab所以 oam 60 设图中n点为光线在球冠内底面上的反射点 所考虑的光线的光路图如图所示 设光线在m点的入射角为i 折射角为r 在n点的入射角为i 反射角为i 玻璃折射率为n 由于 oam为等边三角形 有i 60 由折射定律有sini nsinr 代入题给条件n 得r 30 作底面在n点的法线ne 由于ne am 有i 30 根据反射定律 有i 30 连接on 由几何关系知 man mon 故有 mno 60 由 式得 eno 30 于是 eno为反射角 no为反射光线 这一反射光线经球面再次折射后不改变方向 所以 经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角 为 180 eno 150 9 2014山东理综 38 2 8分 物理 物理3 4 如图 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 设光在真空中的速度为c 可能用到 sin75 或tan15 2 答案 45 l 解析 根据全反射规律可知 光线在ab面上p点的入射角等于临界角c 由折射定律得sinc 代入数据得c 45 设光线在bc面上的折射角为r 由几何关系得r 30 由折射定律得n 联立 式 代入数据得i 45 在 opb中 根据正弦定理得 设所用时间为t 光线在介质中的速度为v 得 vt v 联立 式 代入数据得t l a组2015 2017年高考模拟 基础题组 时间 40分钟分值 70分 选择题 每题5分 共70分 1 2017北京昌平二模 13 一束单色光由空气进入水中 该光先后在空气和水中传播时 a 速度相同 波长相同b 速度不同 波长相同c 速度相同 频率相同d 速度不同 频率相同 三年模拟 答案d光由一种介质进入另一种介质 频率不变 水的折射率大于空气的 v 光在水中的传播速度小于在空气中的 波长 因此光在水中的波长小于在空气中的 2 2017北京东城一模 14 如图所示 将一个半圆形玻璃砖置于空气中 当一束单色光入射到玻璃砖的圆心o时 下列情况不可能发生的是 答案b光由空气斜射入玻璃时折射角小于入射角 a正确 b错误 c d选项中 光由空气进入玻璃入射角为零 折射角为零 再由玻璃斜射入空气 折射角大于入射角 也可能发生全反射 c d正确 3 2017北京海淀一模 15 如图所示 两束单色光a b同时从空气中斜射入平行玻璃砖的上表面 进入玻璃砖中形成复合光束c 则下列说法中正确的是 a 若用a光照射某金属的表面能发生光电效应 则用b光照射也能发生b 在相同条件下进行双缝干涉实验 a光的干涉条纹间距较小c 在玻璃砖中a光的速度较小d 从水中射向空气发生全反射时 a光的临界角较小 答案a由图可知na b 由条纹间距公式 x 可知在相同条件下进行双缝干涉实验时 a光的干涉条纹间距较大 b错 又n 则va vb c错 由n 知 ca cb d错 4 2017北京朝阳一模 14 关于红 紫两束单色光 下列说法正确的是 a 在空气中红光的波长较长b 在同一玻璃中红光的速度较小c 红光的光子能量较大d 用同一装置做双缝干涉实验时 红光的干涉条纹间距较小 答案a红光的波长比紫光的长 故a正确 红光的频率比紫光的小 故红光的光子能量较小 故c错误 由n 和n红 n紫 可知在同一玻璃中红光的速度大 故b错误 由 x 可知用同一装置做双缝干涉实验时 红光的干涉条纹间距较大 故d错误 5 2017北京顺义二模 15 下列说法正确的是 a 用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象b 在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象c 电视机遥控器是利用发出紫外线脉冲信号来换频道的d 用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 答案b用三棱镜观察太阳光谱是利用光的折射现象 电视机遥控器发出的是红外线脉冲 用标准平面检查光学平面的平整程度利用的是光的干涉现象 6 2017北京顺义二模 20 二氧化碳对波长较长的电磁辐射 如红外线 有较强的吸收作用 而对波长较短的电磁辐射 如可见光 的吸收作用较弱 阳光中多种波长的电磁辐射透过大气照到地球表面 使地面升温 而地面的热辐射是波长较长的电磁辐射 它不容易透过大气中的二氧化碳 于是大气温度上升 大气中二氧化碳的作用像暖房的玻璃一样 太阳的热辐射容易进来 地面的热辐射却不易出去 这种效应叫 温室效应 二氧化碳是一种重要的 温室气体 温室效应使得大气的温度不致太低 昼夜温差不致太大 各种生物能够繁衍生息 然而 近年来由于人类的活动 大气中的二氧化碳增加 温室效应加剧 这是全球变暖的重要原因 根据上述观点及你所掌握的其他信息 判断下列说法正确的是 a 红外线具有明显的热效应是因为其光子能量大于可见光的光子能量b 温室效应是指二氧化碳对可见光吸收较弱 大量的可见光照射到地面 导致地球温度升高c 在地球形成的早期 火山活动频繁 排出大量的二氧化碳 温室效应显著 当时地球的气温很高d 由于现代工业大量燃烧煤炭 石油等燃料 燃烧过程放出大量的热 导致地球温度升高 气候变暖 答案c光子能量e h h 红外线的波长比可见光的长 光子能量小 a项错 b项对温室效应的原因解释不完整 现代工业大量燃烧煤炭 石油等燃料 产生大量二氧化碳 使温室效应加剧 d项错误 7 2017北京海淀二模 14 下列说法中正确的是 a 水面漂浮的无色薄油膜在阳光照射下出现彩色条纹 这是光的干涉现象b 若用x射线照射某金属板能发生光电效应 则用紫外线照射该金属板也一定能发生c 在相同条件下 射线与可见光相比更容易产生明显的衍射现象d 太阳光谱中有一些清晰的暗线 这说明太阳中缺少与这些暗线对应的元素 答案a频率大的色光光子能量大 更容易发生光电效应 x 紫 b错 波长长的色光 更容易发生衍射现象 可 c错 太阳光谱是吸收光谱 太阳光谱中有一些清晰的暗线 说明太阳中具有与这些暗线对应的元素 d错 8 2017北京朝阳二模 14 如图所示 abc是一个用折射率n 的透明介质做成的棱镜 其截面为等腰直角三角形 现有一束光从图示位置垂直入射到棱镜的ab面上 则该光束 a 能从ac面射出b 能从bc面射出c 进入棱镜后速度不变d 进入棱镜后波长变长 答案b因n 故光从介质射入空气时发生全反射时的临界角 45 由题知光从ac面射向空气时入射角为45 将在ac面上发生全反射 而垂直bc面射出 故a错而b对 光从空气射入介质时 频率不变而速度变小 由v f 可知 波长变短 故c d错误 9 2017北京丰台二模 14 用某种频率的光照射锌板时 锌板能发射出光电子 为了增大光电子的最大初动能 下列办法可行的是 a 增大入射光的强度b 增加入射光的照射时间c 用波长更长的入射光照射锌板d 用频率更高的入射光照射锌板 答案d由光电效应方程h w ekm知 用频率更高的入射光照射锌板 产生的光电子的最大初动能增大 10 2016北京东城一模 14 已知单色光a的频率低于单色光b的频率 则 a 通过同一玻璃三棱镜时 单色光a的偏折程度小b 从同种玻璃射入空气发生全反射时 单色光a的临界角小c 通过同一装置发生双缝干涉 用单色光a照射时相邻亮纹间距小d 照射同一金属发生光电效应 用单色光a照射时光电子的最大初动能大 答案a单色光频率越小 折射率越小 发生折射时偏折程度越小 故a正确 折射率越小 全反射临界角越大 故b错误 频率越小 波长越长 通过同一装置发生双缝干涉时 由 x 知 相邻亮纹间距越大 故c错误 发生光电效应时 光电子的最大初动能ekm h w0 光的频率越小 光电子的最大初动能越小 故d错误 11 2016北京东城零模 16 两束不同频率的单色光a b从空气彼此平行射入水中 发生了如图所示的折射现象 下列结论中正确的是 a 光束a在水中的传播速度比光束b在水中的传播速度小b 若光束从水中射向空气 则光束b的临界角比光束a的临界角大c 若单色光a照射某金属时能发生光电效应 那么单色光b照射该金属时也一定能发生光电效应d 用单色光a和单色光b分别做双缝干涉实验 在其他条件一定的情况下 单色光a的条纹间距比单色光b的条纹间距小 答案c由图可知navb 由sinc 可知两束光发生全反射的临界角ca cb 因为 a b 故用单色光a b分别做双缝干涉实验 在其他条件一定的情况下 xa xb 由上述分析可知c正确 a b d均错误 12 2016北京西城二模 14 下列几个光现象中 属于衍射现象的是 a 水中的气泡看起来特别明亮b 白光通过三棱镜在屏上出现彩色光带c 在阳光照射下肥皂泡上出现彩色花纹d 通过两支铅笔夹成的狭缝看点亮的日光灯出现彩色条纹 答案d水中的气泡看起来特别明亮是因为光从水射向气泡表面时发生了全反射 白光通过三棱镜后出现彩色光带为色散现象 在阳光照射下的肥皂泡上出现彩色条纹是发生了干涉 只有d项描述现象属于衍射现象 13 2016北京东城二模 14 一束单色光在某种介质中的传播速度是其在真空中传播速度的一半 则 a 该介质对于这束单色光的折射率为0 5b 这束单色光由该介质射向真空发生全反射的临界角为60 c 这束单色光在该介质中的频率为其在真空中频率的一半d 这束单色光在该介质中的波长为其在真空中波长的一半 答案d该介质对于这束单色光的折射率n 2 故a项错误 由sinc 代入数据得sinc 则c 30 故b项错误 光由一种介质进入另一种介质时 频率不变 c项错误 由c 0f和v f知 故 0 d项正确 14 2015北京东城二模 15 用单色光照射某种金属表面发生光电效应 已知单色光的频率为 金属的逸出功为w 普朗克常量为h 光电子的最大初动能为ek 下列关于它们之间关系的表达式正确的是 a ek h wb ek h wc w ek h d w ek h 答案a由爱因斯坦光电效应方程可知 a正确 b组2015 2017年高考模拟 综合题组 时间 25分钟分值 50分 选择题 每题5分 共50分 1 2017北京丰台一模 14 已知一束可见光m是由a b c三种单色光组成的 光束m通过三棱镜的传播情况如图所示 则比较a b c三种单色光 下列说法正确的是 a a色光的折射率最大b c色光的频率最小c b色光在玻璃中的传播速度最大d c色光发生全反射的临界角最小 答案d由白光通过玻璃三棱镜后形成色散现象可知a相当于红光 b相当于绿光 而c相当于紫光 易知b项错误 由折射率的定义易知a项错误 由n 可知c项错误 由sinc 可知d项正确 2 2017北京石景山一模 13 下列说法正确的是 a 光电效应表明光具有波动性b 光的衍射现象表明光具有粒子性c 光从水中进入空气后传播速度变大d 光从水中进入空气后频率变大 答案c光电效应表明光具有粒子性 a错 干涉 衍射现象说明光具有波动性 b错 光从水中进入空气后频率不变 速度变大 c正确 d错误 3 2017北京东城二模 19 如图所示 把一块不带电的锌板连接在验电器上 当用紫外线照射锌板时 发现验电器指针偏转一定角度 则 a 锌板带正电 验电器带负电b 若改用强度更小的紫外线照射锌板 验电器的指针也会偏转c 若改用红外线照射锌板 验电器的指针仍然会发生偏转d 这个现象可以说明光具有波动性 答案b紫外线使锌板发生光电效应 锌板失去电子而带正电 则与之连接的验电器也带正电 红外线的频率小于锌的截止频率 不发生光电效应 验电器的指针不偏转 该现象说明光具有粒子性 考查点光电效应 易错提示锌板中电子飞出 但不是转移到验电器上 注意与静电感应现象的区别 4 2017北京海淀一模 20 实验表明 光子与速度不太大的电子碰撞发生散射时 光的波长会变长或者不变 这种现象叫康普顿散射 该过程遵循能量守恒定律和动量守恒定律 如果电子具有足够大的初速度 以至于在散射过程中有能量从电子转移到光子 则该散射被称为逆康普顿散射 这一现象已被实验证实 关于上述逆康普顿散射 下列说法中正确的是 a 该过程不遵循能量守恒定律b 该过程不遵循动量守恒定律c 散射光中存在波长变长的成分d 散射光中存在频率变大的成分 答案d光子获得能量 由e光 h 可知 散射光中存在频率变大的成分 该过程仍遵循动量守恒定律和能量守恒定律 5 2017北京西城二模 19 研究光电效应的电路如图甲所示 用蓝光 较强的黄光和较弱的黄光分别照射密封真空管中的金属极板k 极板发射出的光电子在电路中形成的光电流i与a k之间的电压u的关系图像如图乙所示 关于1 2 3三条曲线 下列说法正确的是 a 2 3为用黄光照射时得到的曲线 曲线2对应的黄光较强b 2 3为用黄光照射时得到的曲线 曲线3对应的黄光较强 c 1 3为用黄光照射时得到的曲线 曲线1对应的黄光较强d 1 3为用黄光照射时得到的曲线 曲线3对应的黄光较强 答案c由爱因斯坦光电效应方程h w m及遏止电压与最大初动能的关系quc m知 因为蓝光h 大 同一金属逸出功相同 光电子最大初动能大 对应的遏止电压大 即2对应蓝光 1 3为黄光照射时得到的曲线 当电压为零时 1对应的电流更大 说明光电子数目更多 即光强较大 c正确 6 2016北京朝阳一模 14 a b两种单色光以相同的入射角从半圆形玻璃砖的圆心o射向空气 其光路如图所示 下列说法正确的是 a a光由玻璃射向空气发生全反射时的临界角较小b 该玻璃对a光的折射率较小c b光的光子能量较小d b光在该玻璃中传播的速度较大 答案ba b光入射角相同 在分界面上a光发生反射及折射 而b光发生全反射 因此a光的折射率小于b光的折射率 故b正确 a光折射率小 因此a光发生全反射的临界角大 故a错误 b光折射率大 则b光在该玻璃中的传播速度小 b光的波长小 b光的光子能量大 故c d均错误 7 2016北京西城一模 20 光导纤维按沿径向折射率的变化可分为阶跃型和连续型两种 阶跃型的光导纤维分为内芯和外套两层 内芯的折射率比外套的大 连续型光导纤维的折射率中心最高 沿径向逐渐减小 外表面附近的折射率最低 关于光在连续型光导纤维中的传播 下列四个图中能正确表示传播路径的是 答案c光由空气斜射入光导纤维时 根据折射定律 入射角大于折射角 因此光路应向下偏折 由题可知 连续型光导纤维的折射率中心最高 沿径向逐渐减小 可以将光导纤维看成多层折射率依次减小的材料 光由内芯向外表面传播过程中 在每两层介质的分界面上发生折射时 入射角都小于折射角 因此光路继续向下偏折 如图所示 当达到某分界面时 发生全反射 之后的光路将与全反射之前对称 可知 只有c选项满足要求 8 2016北京朝阳一模 19 从1907年起 密立根就开始测量金属的遏止电压uc 即图甲所示的电路中电流表g的读数减小到零时加在电极k a之间的反向电压 与入射光的频率 由此算出普朗克常量h 并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较 以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性 按照密立根的方法我们利用图示装置进行实验 得到了某金属的uc 图像如图乙所示 下列说法正确的是 甲 a 该金属的截止频率约为4 27 1014hzb 该金属的截止频率约为5 50 1