山东省高考物理三轮冲刺专题能力提升光学(含解析

1、光学只有波源与观察才间距变化时，才有多普勒效应，从而即可求解.考查光的全反射、干涉与衍射原理及其区别，注意多普勒效应的发生条件，理解解调与调制的区别.一、单选题（本大题共 5小题，共20.0分）1. 在杨氏双缝干涉实验中，如果A. 用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间、间距相等的条纹B. 用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间、间距不等的条纹C. 用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹D. 用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹【答案】D【解析】解：A、由于白光是复合光，故当光程差为紫光波长的整数倍的位置表现为紫色亮条纹，当光程差 为红光波长的整数倍位置表现

2、红色亮条纹，故屏上呈现明暗相间的彩色条纹故A错误.B、用红光作为光源，当光程差为红光波长的整数倍是时表现红色亮条纹，当光程差为红光半个波长的奇数 倍时，呈现暗条纹，屏上将呈现红黑相间、间距相等的条纹，故B错误.C两狭缝用不同的光照射，由于两列光的频率不同，所以是非相干光，故不会发生干涉现象，故C错误.D用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，不能发生干涉现象而会发生单缝衍射现象，屏上出现中间宽，两 侧窄，间距越来越大的衍射条纹 |故D正确.故选：D.当光程差为相干光波长的整数倍是时表现亮条纹，当光程差为相干光半个波长的奇数倍时，呈现暗条纹|两列光频率相同才能发生干涉现象.掌握了干涉和衍射现象发生的机

3、理和具体的现象就能顺利解决此类题目，注意干涉的条件，及干涉与衍射 条纹的区别.2. 用单色光通过小圆盘和小圆孔做衍射实验时，在光屏上得到衍射图形，它们的特征是A. 中央均为亮点的同心圆形条纹B. 中央均为暗点的同心圆形条纹C. 用小圆盘时中央是暗的，用小圆孔时中央是亮的D. 用小圆盘时中央是亮的，用小圆孔时中央是暗的【答案】A【解析】 解：圆孔衍射实验图样，与单色光通过小圆盘得到的泊松亮斑，它们中央均为亮点的同心圆形条 纹I故A正确，BCD错误故选：A.单色光通过小圆盘得到衍射图形，称为泊松亮斑，小圆孔做衍射实验，衍射图样，它们中央均为亮点的同 心圆形条纹，从而即可求解.著名的泊松亮斑，是光照

4、在小圆盘上却在屏上中央出现亮斑，说明光具有波动性.3. 下列说法正确的是A. 光导纤维利用率光的干涉现象B. 从接收到的高频信号中还原出所携带的声音或图象信号的过程称为解调C. 泊松亮斑有力地支持了光的微粒说，杨氏干涉实验有力地支持了光的波动说D. 只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应【答案】B【解析】 解：A、光导纤维利用光的全反射现象，故A错误；B、从接收到的高频信号中还原出所携带的声音或图象信号的过程称为解调，而将信号放入电磁波过程称这调制，故B正确；C泊松亮斑与干涉实验均支持光的波动说，故C错误；D只有波源与观察者间距变化时，才能观察到多普勒效应，故D错误；故选：B.光导纤维利用光

5、的全反射现象；无线电波中接收过程称为解调；泊松亮斑与干涉实验均支持光的波动说；4.如图所示，两种单色光，平行地射到平板玻璃上，经平板玻璃后射出的光线分别为八光线穿过玻璃板侧移量较大，下列说法正确的是A. 光线a进入玻璃后的传播速度小于光线b进入玻璃后的传播速度B. 光线a的折射率比光线b的折射率小，光线 a的波长比光线b的波长大C. 若光线b能使某金属产生光电效应，光线a也一定能使该金属产生光电效应D.光线a的频率的比光线b的频率高，光线a光子电量比光线b光线光子能量大【答案】Bf【解析】 解：A、真空中两束光的速度相同，都是c,由公式.得知，光线an进入玻璃后的传播速度大于光线b进入玻璃后的

6、传播速度故A错误.B作出光路图如图，由图看出，两束光第一次折射时光线a的折射角大于光线b的折射角，入射角i相同，由折射定律2二上得知，光线a的折射率比光线banr的折射率小，光线 a的波长比光线b的波长长|故B正确.C由波速公式：得知，光线a的频率小于光线 b的频率，则光线 b能使某金属产生光电效应，光线 a不一定能使该金属产生光电效应 |故C错误.D光线a的频率的比光线b的频率低，而光子的能量与频率成正比，则光线a光子电量比光线b光线光子能量小I故D错误.故选：Br作出光路图，根据两光线通过玻璃砖后侧移大小，判断折射率的大小由公式.确定光线在玻璃中传播速fl度的大小根据折射率的大小分析频率的

7、大小，对照光电效应的条件：入射光的频率大于等于金属的极限频 率，分析光电效应现象I由-分析光子能量的大小.本题是两种单色光各个物理量的比较，可用红光与紫光进行类比，根据光的色散、干涉等实验结果记住七种色光各量的关系，可提高解题速度.5.如图所示，实线为空气和水的分界面，一束绿光从水中的 点在分界面上，图中未画出 射向空气|折射后通过空气中的 A、B连线与分界面的交点|下列说法正确的是.A. 一点在0点的右侧B. 若增大入射角，可能在空气中的任何位置都看不到此绿光C. 绿光从水中射入空气中时波长不变D. 若沿方向射出一束紫光，则折射光线有可能通过【答案】B【解析】解：A、绿光从水射入空气中入射角

8、小于折射角，则知A点沿丄方向乩B点，图中0点为B点正上方的C点点在0点的左侧，故A错误.B若增大入射角，入射角大于或等于临界角时，绿光在水面发生全反射，在空气中的任何位置都看不到此 绿光，故B正确.C绿光从水中射入空气中时频率不变，波速变大，由波速公式- 2；知波长变长，故 c错误.D若沿方向射出一束紫光，由于水对紫光的折射率大于对绿光的折射率，根据折射定律可知，紫光的 偏折程度大于绿光的偏折程度，所以折射光线有可能通过B点正下方的C点，故D错误.故选：B光从水射入空气中入射角小于折射角，由折射规律确定一点的位置|光从水中射入空气时，增大入射角，可能发生全反射|光从水中射入空气中时频率不变，波

9、速变大，由波速公式-分析波长的变化|水对紫光的7太阳光解决本题的关键掌握双缝干涉条纹的间距公式，并能灵活运用.根据光线进入水珠折射时折射角的大小关系，可分析折射率的大小，可确定出光的频率关系,7.光学是物理学中一门古老科学，又是现代科学领域中最活跃的前沿科学之一，在现代生产、生活中有量 -:，可知，光子的能量与光的频率成正比|由.分析光在雨滴中传播速度的大小就可判断出光干涉条纹间距大小 |根据产生光电效应的条件分析光电效应现象.由光子的能I确定出波长的关系，着广泛的应用|下列有关其应用的说法中，正确的是B. 在图乙中，内窥镜利用了光的折射原理C. 在丙图中，利用光的偏振原理实现电影的3D效果D

10、. 在丁图中，超声波测速仪利用波的衍射原理测汽车速度【答案】AC【解析】解：A、要检查玻璃板上表面是否平整所以干涉形成的条纹是标准样板的下表面和被检查平面板的解决本题的突破口在于根据光的偏折程度比较出折射率的大小，掌握折射率、频率、临界角、 关系，并记住这些关系.波长等大小9.下列说法不正确的是A. 只有横波才能产生干涉现象和多普勒效应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上表面的反射光干涉产生的，故A正确；B、图乙中，内窥镜利用了光的全反射原理，故B错误；C在丙图中，利用光的偏振原理实现电影的3D效果，故C正确；D声和光一样能进行反射，反射到测速仪，测速仪接收，利用回声

11、测距的原理来工作的 故选：ACI故D错误;C. 泊松亮斑支持了光的波动说，而光电效应支持了光的粒子说D. 由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是绿光【答案】AB【解析】解：A、所有的波均能产生干涉和多普勒效应，故A错误；B只有周期性变化的磁场才能产生周期性变化的电场，从而形成电磁波；故B错误；超声波由测速仪向网球发出，遇到网球，反射回来，测速仪接收，利用回声测距的原理来工作的.C光具有波粒二象性，泊松亮斑支持了光的波动说，而光电效应支持了光的粒子说；故C正确;折射率大于对绿光的折射率，根据折射定律分析折射光线的传播方向.解决本题的关键是掌握不同色光折射率

12、关系，以及折射规律：光从水射入空气中入射角小于折射角，并能 来用分析实际问题I要知道在七种色光中，紫光的折射率最大，红光的折射率最小.二、多选题（本大题共 4小题，共16.0分）6.图甲、图乙为两次用单色光做双缝干涉实验时，屏幕上显示的图样图甲条纹间距明显大于图乙，比较两次实验A. 若光屏到双缝的距离相等，则图甲对应的波长较大B. 若光源、双缝间隙相同，则图甲光屏到双缝的距离较大C. 若光源、光屏到双缝的距离相同，则图甲双缝间隙较小D. 图甲的光更容易产生明显的衍射现象【答案】BC【解析】 解：A、甲光的条纹间距大，光屏到双缝的距离相等，由于双缝间的距离未知，故无法比较波长的 大小I故A错误.

13、fB、 若光源、双缝间隙相同，根据双缝干涉条纹的间距公式 二.?二二）知d以及波长相等，图甲的条纹间距大, 则图甲光屏到双缝的距离大 故B正确.TC、 若光源、光屏到双缝的距离相同，根据双缝干涉条纹的间距公式.-.知L以及波长相等，图甲的条d纹间距大，则图甲双缝的间距小|故C正确.D因为波长大小未知，故无法比较哪个光发生明显的衍射|故D错误.故选：BCF根据双缝干涉条纹的间距公式.二.进行判断.本题考查了光现象以及声现象的应用，在体育比赛中应用超声波测量网球的速度，体现了物理和人们生活 的密切关系.8.“不经历风雨怎么见彩虹”，彩虹的产生原因是光的色散，如图所示为太阳光射到空气中的小水珠发生色

14、散形成彩虹的光路示意图，a、b为两种折射出的单色光I以下说法正确的是A. a光光子能量大于 b光光子能量B. 在水珠中a光的传播速度大于b光的传播速度C. 用同一双缝干清装置看到的a光干涉条纹间距比b光宽D. 如果b光能使某金属发生光电效应，则a光也一定能使该金属发生光电效应【答案】BC【解析】解：A、根据光路图知，太阳光进入水珠时b光的偏折程度大，则 b光的折射率大于a光的折射率-光的频率也大|光子的能量，可知，光子的能量与光的频率成正比，所以光线a的光子能量较小|故A错误.B a光的折射率较小，由.分析可知，在水珠中光线 a的传播速度较大，故 B正确.n FC折射率小，则频率小，波长大，知

15、a光的波长大于b光的波长，根据干涉条纹的间距公式- .知，da光干涉条纹的间距大于 b光干涉条纹的间距|故C正确.D产生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，故可知若b光能使金属发生光电效应，则 a光不一定能使该金属发生光电效应，故D错误.故选：BCD由于红光的频率比绿光的小， 所以红光的折射率小， 即绿光全反射的临界角小， 所以最先消失的为绿光， 故D正确；本题选错误的；故选： AB根据波的性质明确 A项，根据电磁波的产生原理即可解得B项；由光的波粒二象性即可分析C项；由利用光的频率、折射率和临界角等可判断D选项本题考查了电磁波及波的性质，要注意所有的波都具有干涉、衍射及多普勒效应

16、等性质，明确电磁波的产 生原理.三、填空题（本大题共1小题，共4.0分）10. 如图所示，阳光与水平面的夹角为；现修建一个截面为梯形的鱼塘，欲使它在贮满水的情况下阳光可以照射到整个底部，己知水的折射率为n,鱼塘右侧坡面的倾角的余弦co$a应满足的条件是Qjq .【答案】【解析】解：欲使鱼塘注满水的情况下，阳光可以照射到整个底部，则折射光线与底部的夹角大于等于 故折射角 -.，又入射角根据折射定律有:所以-sinrsjn= sinrcnsSnwB一，所以:CO站_故答案为:抓住阳光可以照射到整个底部，则折射光线与底部的夹角大于等于，根据几何关系，结合折射定律求出鱼塘右侧坡面的倾角口应满足的条件.

17、本题关键牢记和理解折射定律，并能灵活运用数学知识进行求解.四、实验题探究题（本大题共2小题，共18.0分）11. 在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光|为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有 厂-A改用红光作为入射光_改用蓝光作为入射光C增大双缝到屏的距离R增大双缝之间的距离如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的 动量关系. 实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的|但是，可以通过仅测量 （填选项前的序号，间接地解决这个问题.A小球开始释放高度 hB小球抛出点距地面的高度 HC小球做平抛运动的射程 若两球相碰前后的动量守恒，其表达

18、式可表示为 （尬1、用2、OMI OP ON表示）.【答案】AC C；- - ，:- _ -【解析】解：解：光的干涉现象中，条纹间距公式-.，即干涉条纹间距与入射光的波长成正比，与双缝到屏的距离成正比，与双缝间距离成反比.A、红光波长大于黄光波长，则条纹间距增大，故A正确；B蓝光波长小于黄光波长，则条纹间距减小，故B错误；C增大双缝到屏的距离，条纹间距增大，故C正确；D增大双缝之间的距离，条纹间距减小|故D错误.故选AC验证动量守恒定律实验中，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是通过落地高度不变情况下水平射程来体现速度故选C.亠QP OH

19、OjVm设落地时间为t- 一 -.” F丄 t t而动量守恒的表达式是若两球相碰前后的动量守恒，则二； . 成立.故答案为：；-；f根据双缝干涉条纹的间距公式八.一二判断如何增大干涉条纹的间距； d验证动量守恒定律实验中，质量可测而瞬时速度较难|因此采用了落地高度不变的情况下，水平射程来反映平抛的初速度大小，所以仅测量小球抛出的水平射程来间接测出速度|过程中小球释放高度不需要，小球抛出高度也不要求|最后可通过质量与水平射程乘积来验证动量是否守恒.T解决本题的关键掌握双缝干涉条纹的间距公式-验证动量守恒定律中，会在相同高度下，用水平射程来间接测出速度，将复杂问题简单化.12. 杨氏干涉实验证明光

20、的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的相同如图所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如 果放置光屏，在 （选填“ A、“ B或“ C）点会出现暗条纹.在上述杨氏干涉试验中，若单色光的波长；-】母、；、j，双缝间的距离11个亮条纹的中心间距.A，双缝到屏的距离i -冶 求第1个亮光条纹到第【答案】频率C第1个亮光条纹到第11个亮条纹的中心间距为 1178x10 【解析】 产生稳定干涉图样的必要条件是两束光的频率相同 的点，是振动加强点，出现明条纹，-2W1、B两点是波峰与波峰、波谷与波谷相遇 C

21、点波峰与波谷相遇，振动减弱，出现暗条纹.1 ）相邻干涉条纹的间距为一.:八I-i-.d0.D01则第1个亮光条纹到第11个亮条纹的中心间距为 五、计算题（本大题共 4小题，共40.0 分）13. 在观察光的干涉和衍射的实验中，如图1,当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑这是光的（填“干涉”、“衍射”或“直线传播”）现象.（2如图甲，让一束红色的激光通过双缝，在光屏上观察到的图案应该是图【答案】衍射；乙【解析】解：当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑，亮斑的周围是明暗相间的环状衍射条纹|这就是泊松亮斑，是激光绕过

22、不透光的圆盘发生衍射形成的|泊松最初做本实验的目的是推翻光的波动性，而实验结果却证明了光的波动性.让一束红色的激光通过双缝，在光屏上观察到的图案应该是间距相等的条纹图象，即乙图是正确的.故答案为：厂衍射乙当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑，可见是光绕过障碍物传到了障碍物的后面，即光发生了衍射现象.根据干涉条纹与衍射条纹的区别：干涉条纹在光屏上观察到的图案是间距相等的条纹图象，而衍射条纹中，中间的亮纹的宽度最大.掌握了光照亮不透明圆盘的后面的实质，就能顺利解决此题，所以我们在解题时要善于从题目中挖掘隐含 条件.14. 如图，足够宽的液槽中水的折射率，一

23、是可绕轴转动的平面镜，M3与水平面的夹角为，光线从液槽的侧壁水平射入水中.若 求经平面镜反射后的光线从水面射出时折射角的正弦值； 若经平面镜反射后的光线能从水面射出，求的取值范围.【答案】 解：1 ）作出光线经平面镜反射后从水面射出的光路如图1所示.【解析】作出光线经平面镜反射后从水面射出的光路，由几何关系和光的反射定律求得在水面发生折射的入射角，再由折射定律求出折射角正弦.经平面镜反射后的光线能从水面射出，不能在水面发生全反射，根据一 1求临界角分别作出光在n右侧恰好发生全反射时的光路和光在左侧恰好发生全反射时的光路，结合几何关系求解.画出光路图是解决几何光学问题的基础，本题要充分运用平面镜

24、的光学特征和几何知识研究出入射角和折射角，作出光线恰好发生全反射时的光路，就能轻松解答.15. 如图所示，有一四棱镜,辽用切某同学想测量其折射率，他用激光笔从 BC面上的P点射入一束激光，从 Q点射出时与 AD面的 夹角为1：?. V1点到BC面垂线的垂足为J、Q两点到E点的距离分别为a、 .，已知真空中光束为 c,求： _1该棱镜材料的折射率 n；激光从P点传播到Q点所需的时间t.【答案】解：由题意，根据得lPQE= 30由几何关系可知，激光在 AD面上的入射角厂厝，折射角光从介质射向真空，由折射定律得：该棱镜材料的折射率22H1 2亠C-激光在棱镜中传播速度.，-fl2i激光从P点传播到Q点所需的时间-_ubr解得_一c答:AD面上的入射角和折射角，再由折射定律求该棱镜材料的折射率n；I再由运动学公式求激光从P点传播到Q点所需的时间t .在水面发生折射的入射角：:- ：了 -siny*由折射定律，有：邮代入数据，得：折射角的正弦值：- -_二f叮设光线在水中反生全反射的临界角为c,y： - -，也即： C=