2019-2020年高三物理一輪復(fù)習(xí) 專題12 光學(xué)(含解析).doc
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2019-2020年高三物理一輪復(fù)習(xí) 專題12 光學(xué)(含解析) 34.[物理——選修34][xx新課標(biāo)全國卷Ⅰ] (2)一個(gè)半圓柱形玻璃磚,其橫截面是半徑為R的半圓,AB為半圓的直徑,O為圓心,如圖所示.玻璃的折射率為n=. (ⅰ)一束平行光垂直射向玻璃磚的下表面,若光線到達(dá)上表面后,都能從該表面射出,則入射光束在AB上的最大寬度為多少? (ⅱ)一細(xì)束光線在O點(diǎn)左側(cè)與O相距R處垂直于AB從下方入射,求此光線從玻璃磚射出點(diǎn)的位置. (2)(ⅰ)R (ⅱ)略 [解析] 在O點(diǎn)左側(cè),設(shè)從E點(diǎn)射入的光線進(jìn)入玻璃磚后在上表面的入射角恰好等于全反射的臨界角θ,則OE區(qū)域的入射光線經(jīng)上表面折射后都能從玻璃磚射出,如圖所示,由全反射條件有 sin θ=① 由幾何關(guān)系有 OE=Rsin θ② 由對稱性可知,若光線都能從上表面射出,光束的寬度最大為 l=2OE③ 聯(lián)立①②③式,代入已知數(shù)據(jù)得 l=R④ (ⅱ)設(shè)光線在距O點(diǎn)R的C點(diǎn)射入后,在上表面的入射角為α,由幾何關(guān)系及①式和已知條件得 α=60>θ⑤ 光線在玻璃磚內(nèi)會發(fā)生三次全反射.最后由G點(diǎn)射出,如圖所示,由反射定律和幾何關(guān)系得 OG=OC=R⑥ 射到G點(diǎn)的光有一部分被反射,沿原路返回到達(dá)C點(diǎn)射出. [xx新課標(biāo)Ⅱ卷] [物理——選修3-4] (2)一厚度為h的大平板玻璃水平放置,其下表面貼有一半徑為r的圓形發(fā)光面,在玻璃板上表面放置一半徑為R的圓紙片,圓紙片與圓形發(fā)光面的中心在同一豎直線上,已知圓紙片恰好能完全遮擋住從圓形發(fā)光面發(fā)出的光線(不考慮反射),求平板玻璃的折射率. 34.[答案] (1)BCE (2) [解析] (1)由Q點(diǎn)的振動(dòng)圖像可知,t=0.10 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;由波的圖像可知,波向左傳播,波的周期T=0.2 s,振幅A=10 cm,t=0.10 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P向上運(yùn)動(dòng),經(jīng)過0.15 s=T時(shí),即在t=0.25 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)到x軸下方位置,且速度方向向上,加速度方向也沿y軸正方向,B項(xiàng)正確;波動(dòng)速度v== m/s=40 m/s ,故從t=0.10 s到t=0.25 s,波沿x軸負(fù)方向傳播的距離為x=vt=6 m,C項(xiàng)正確;由于P點(diǎn)不是在波峰或波谷或平衡位置,故從t=0.10 s到t=0.25 s的周期內(nèi),通過的路程不等于3A=30 cm,D項(xiàng)錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)Q做簡諧振動(dòng)的振動(dòng)方程為y=Asin t=0.10sin 10πt(國際單位制),E項(xiàng)正確. (2)如圖所示,考慮從圓形發(fā)光面邊緣的A點(diǎn)發(fā)出的一條光線,假設(shè)它斜射到玻璃上表面的A′點(diǎn)折射,根據(jù)折射定律有 nsin θ=sin α① 式中n是玻璃的折射率,θ是入射角,α是折射角. 現(xiàn)假設(shè)A′恰好在紙片邊緣,由題意,在A′點(diǎn)剛好發(fā)生全反射,故α=② 設(shè)AA′線段在玻璃上表面的投影長為L,由幾何關(guān)系有sin θ=③ 由題意,紙片的半徑應(yīng)為 R=L+r④ 聯(lián)立以上各式可得n=⑤ 20. [xx北京卷] 以往,已知材料的折射率都為正值(n>0).現(xiàn)已有針對某些電磁波設(shè)計(jì)制作的人工材料,其折射率可以為負(fù)值(n<0) ,稱為負(fù)折射率材料.位于空氣中的這類材料,入射角i與折射角r依然滿足=n,但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)(此時(shí)折射角取負(fù)值).現(xiàn)空氣中有一上下表面平行的負(fù)折射率材料,一束電磁波從其上表面射入,下表面射出.若該材料對此電磁波的折射率n=-1,正確反映電磁波穿過該材料的傳播路徑的示意圖是( ) A B C D 20.B 本題考查光的折射.是一道創(chuàng)新題,但本質(zhì)上還是光的折射定律,本題給定信息“光的折射光線和入射光線位于法線的同側(cè)”,無論是從光從空氣射入介質(zhì),還是從介質(zhì)射入空氣,都要符合此規(guī)律,故A、D錯(cuò)誤.折射率為-1,由光的折射定律可知,同側(cè)的折射角等于入射角,C錯(cuò)誤,B正確. 17. [xx全國卷] 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,一鈉燈發(fā)出的波長為589 nm的光,在距雙縫1.00 m的屏上形成干涉圖樣.圖樣上相鄰兩明紋中心間距為0.350 cm,則雙縫的間距為( ) A.2.0610-7 m B.2.0610-4 m C.1.6810-4 m D.1.6810-3 m 17.C [解析] 本題考查雙縫干涉條紋間距離公式.雙縫干涉相鄰條紋間距Δx=λ,則d=λ=1.6810-4 m,C正確. 13. [xx福建卷Ⅰ] 如圖, 一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚,O點(diǎn)為該玻璃磚截面的圓心,下圖能正確描述其光路的是( ) A B C D 13.A [解析] 光線由空氣沿半徑射入玻璃磚時(shí),傳播方向不變,由玻璃磚射向空氣時(shí),在其分界面處當(dāng)入射角大于或等于臨界角時(shí),會發(fā)生全反射現(xiàn)象,故A項(xiàng)正確;光線由空氣射向玻璃磚時(shí),由于光線與分界面不垂直,所以除了有反射現(xiàn)象之外還應(yīng)發(fā)生折射現(xiàn)象,其折射角小于入射角,故B、D項(xiàng)錯(cuò)誤;光線由空氣沿半徑射入玻璃磚時(shí),傳播方向不變,由玻璃磚射向空氣時(shí),折射角應(yīng)大于入射角,故C項(xiàng)錯(cuò)誤. [xx江蘇卷] [選修3-4] (1)某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn),在屏上觀察到題12B1(甲)圖所示的條紋,僅改變一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后,觀察到的條紋如題12B1(乙)圖所示.他改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是______. (題12B1圖) A.減小光源到單縫的距離 B.減小雙縫之間的距離 C.減小雙縫到光屏之間的距離 D.換用頻率更高的單色光源 (1)B [解析] 根據(jù)Δx=λ知,要使條紋間距變大,可減小雙縫之間的距離,增大光的波長(即降低光的頻率)或增大雙縫到屏的距離,故只有B正確. 2.[xx四川卷] 電磁波已廣泛運(yùn)用于很多領(lǐng)域.下列關(guān)于電磁波的說法符合實(shí)際的是( ) A.電磁波不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象 B.常用的遙控器通過發(fā)出紫外線脈沖信號來遙控電視機(jī) C.根據(jù)多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對于地球的運(yùn)動(dòng)速度 D.光在真空中運(yùn)動(dòng)的速度在不同慣性系中測得的數(shù)值可能不同 2.C [解析] 衍射現(xiàn)象是波的特有現(xiàn)象,A錯(cuò)誤;常用的遙控器通過發(fā)出紅外線脈沖信號來遙控電視機(jī),B錯(cuò)誤;遙遠(yuǎn)天體和地球的距離發(fā)生變化時(shí),遙遠(yuǎn)天體的電磁波由于相對距離發(fā)生變化而出現(xiàn)多普勒效應(yīng),所以能測出遙遠(yuǎn)天體相對地球的運(yùn)動(dòng)速度,C正確;光在真空中運(yùn)動(dòng)的速度在不同慣性系中測得的數(shù)值是相同的,即光速不變原理,D錯(cuò)誤. 3.[xx四川卷] 如圖所示,口徑較大、充滿水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發(fā)光小球,則( ) A.小球必須位于缸底中心才能從側(cè)面看到小球 B.小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出 C.小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后頻率變大 D.小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后傳播速度變大 3.D [解析] 光從水中進(jìn)入空氣,只要在沒有發(fā)生全反射的區(qū)域,就可以看到光線射出,所以A、B錯(cuò)誤;光的頻率是由光源決定的,與介質(zhì)無關(guān),所以C錯(cuò)誤;由v=得,光從水中進(jìn)入空氣后傳播速度變大,所以D正確. 8. [xx天津卷] 一束由兩種頻率不同的單色光組成的復(fù)色光從空氣射入玻璃三棱鏡后,出射光分成a、b兩束,如圖所示,則a、b兩束光( ) A.垂直穿過同一塊平板玻璃,a光所用的時(shí)間比b光長 B.從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時(shí),a光臨界角比b光的小 C.分別通過同一雙縫干涉裝置,b光形成的相鄰亮條紋間距小 D.若照射同一金屬都能發(fā)生光電效應(yīng),b光照射時(shí)逸出的光電子最大初動(dòng)能大 8.AB [解析] 本題考查了光的折射率、全反射、雙縫干涉及光電效應(yīng)等知識點(diǎn),根據(jù)圖中光線的偏轉(zhuǎn)角度可以判斷出三棱鏡對a光的折射率比b光的大,所以a光的頻率大,在玻璃中速度小,通過玻璃所用的時(shí)間長,A正確;a光發(fā)生全反射的臨界角小于b光發(fā)生全反射的臨界角,B正確;發(fā)生雙縫干涉時(shí)相鄰條紋間的距離公式Δx= λ,由于b光的波長長,所以b光形成的相鄰亮條紋間距大,C錯(cuò)誤;由于a光的頻率大于b光的頻率,根據(jù)公式Ek=hν-W得出a光照射金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能大,D錯(cuò)誤. 18. [xx浙江卷] 關(guān)于下列光學(xué)現(xiàn)象,說法正確的是( ) A.水中藍(lán)光的傳播速度比紅光快 B.光從空氣射入玻璃時(shí)可能發(fā)生全反射 C.在岸邊觀察前方水中的一條魚,魚的實(shí)際深度比看到的要深 D.分別用藍(lán)光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),用紅光時(shí)得到的條紋間距更寬 18.CD [解析] 本題考查光速、光的全反射、折射、雙縫干涉等知識.在同一種介質(zhì)中,波長越短,波速越慢,故紅光的傳播速度比藍(lán)光大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;光從空氣射向玻璃是從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì),不能發(fā)生全反射,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在岸邊觀察水中的魚,由于光的折射,魚的實(shí)際深度比看到的深度要深,選項(xiàng)C正確;在空氣中紅光的波長比藍(lán)光要長,根據(jù)Δx=λ可知紅光的雙縫干涉條紋間距大,選項(xiàng)D正確. (1)(6分)[xx重慶卷] 打磨某剖面如題11圖1所示的寶石時(shí),必須將OP、OQ邊與軸線的夾角θ切磨在θ1<θ<θ2的范圍內(nèi),才能使從MN邊垂直入射的光線在OP邊和OQ邊都發(fā)生全反射(僅考慮如圖所示的光線第一次射到OP邊并反射到OQ邊后射向MN邊的情況),則下列判斷正確的是( ) 題11圖1 A.若θ>θ2,光線一定在OP邊發(fā)生全反射 B.若θ>θ2,光線會從OQ邊射出 C.若θ<θ1,光線會從OP邊射出 D.若θ<θ1,光線會在OP邊發(fā)生全反射 11.[答案] (1)D [解析]本題第一問考查光的折射和全反射,第二問考查波的圖像. [xx江蘇卷] (3)Morpho蝴蝶的翅膀在陽光的照射下呈現(xiàn)出閃亮耀眼的藍(lán)色光芒,這是因?yàn)楣庹丈涞匠岚虻镊[片上發(fā)生了干涉.電子顯微鏡下鱗片結(jié)構(gòu)的示意圖見題12B2圖.一束光以入射角i從a點(diǎn)入射,經(jīng)過折射和反射后從b點(diǎn)出射.設(shè)鱗片的折射率為n,厚度為d,兩片之間空氣層厚度為h.取光在空氣中的速度為c,求光從a到b所需的時(shí)間t. (題12B2圖) (3)+ [解析] 設(shè)光在鱗片中的折射角為γ,根據(jù)折射定律有sin i=nsin γ.在鱗片中傳播的路程l1=,傳播速度v=,傳播時(shí)間t1=,解得t1=,同理,在空氣中的傳播時(shí)間t2=,則t=t1+t2=+. [xx山東卷] (2)如圖所示,三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面,O為BC邊的中點(diǎn),位于截面所在平面內(nèi)的一束光線自O(shè)以角i入射,第一次到達(dá)AB邊恰好發(fā)生全反射.已知θ=15,BC邊長為2L,該介質(zhì)的折射率為.求: (ⅰ)入射角i; (ⅱ)從入射到發(fā)生第一次全反射所用的時(shí)間(設(shè)光在真空中的速度為c,可能用到:sin 75=或tan 15=2-. 38. [答案] (2)(ⅰ)45 (ⅱ)L [解析] (2)(ⅰ)根據(jù)全反射規(guī)律可知,光線在AB面上P點(diǎn)的入射角等于臨界角C,由折射定律得 sin C=① 代入數(shù)據(jù)得 C=45② 設(shè)光線在BC面上的折射角為r,由幾何關(guān)系得 r=30③ 由折射定律得 n=④ 聯(lián)立③④式,代入數(shù)據(jù)得 i=45⑤ (ⅱ)在△OPB中,根據(jù)正弦定理得 =⑥ 設(shè)所用時(shí)間為t,光線在介質(zhì)中的速度為v,得 OP=vt⑦ v=⑧ 聯(lián)立⑥⑦⑧式,代入數(shù)據(jù)得 t=L⑨- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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