1、专题十七 光学1.2015课标,34(1),5分,0.372(多选)如图,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为,经折射后射出a、b两束光线。则。A.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度B.在真空中,a光的波长小于b光的波长C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D.若改变光束的入射方向使角逐渐变大,则折射光线a首先消失E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距考点一光的折射、全反射A组 统一命题课标卷题组答案答案ABD从光路图看,入射角相同,a光的折射角较大,所以玻璃砖对a光的折射率较大,a光的频率较大,波长
2、较短,B正确,C不正确;根据n=知vaf红得n蓝n红,又因n=,2相同,故1蓝1红,蓝光在D点射出时的折射角大于60。12sinsin312sinsin答案答案大于33.2019课标,34(2),10分如图,一艘帆船静止在湖面上,帆船的竖直桅杆顶端高出水面3m。距水面4m的湖底P点发出的激光束,从水面出射后恰好照射到桅杆顶端,该出射光束与竖直方向的夹角为53(取sin53=0.8)。已知水的折射率为。()求桅杆到P点的水平距离;()船向左行驶一段距离后停止,调整由P点发出的激光束方向,当其与竖直方向夹角为45时,从水面射出后仍照射在桅杆顶端,求船行驶的距离。43解析解析()设光束从水面射出的点
3、到桅杆的水平距离为x1,到P点的水平距离为x2;桅杆高度为h1,P点处水深为h2;激光束在水中与竖直方向的夹角为。由几何关系有=tan53=tan由折射定律有sin53=nsin设桅杆到P点的水平距离为x,则x=x1+x2联立式并代入题给数据得x=7m()设激光束在水中与竖直方向的夹角为45时,从水面出射的方向与竖直方向夹角为i,由折射定律有sini=nsin4511xh22xh答案答案()7m()5.5m为x2,则x1+x2=x+x=tani=tan45联立式并代入题给数据得x=(6-3)m5.5m11xh22xh2设船向左行驶的距离为x,此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1,到P点
4、的水平距离4.2019课标,34(2),10分如图,直角三角形ABC为一棱镜的横截面,A=90,B=30。一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜,然后垂直于AC边射出。()求棱镜的折射率;()保持AB边上的入射点不变,逐渐减小入射角,直到BC边上恰好有光线射出。求此时AB边上入射角的正弦。解析解析本题考查了光的折射、全反射,突出应用数学知识处理物理问题的能力,体现了核心素养中模型建构、科学论证要素,有利于培养考生的应用与创新价值观。()光路图及相关量如图所示。光束在AB边上折射,由折射定律得=n式中n是棱镜的折射率。由几何关系可知+=60由几何关系和反射定律得sinsini答案答案()(
5、)3322=B联立式,并代入i=60得n=()设改变后的入射角为i,折射角为,由折射定律得=n依题意,光束在BC边上的入射角为全反射的临界角c,且sinc=由几何关系得c=+30由式得入射角的正弦为sini=解题关键解题关键(1)准确作出光路图,由三角形外角和公式及内角和公式,计算出对应的角度值,进一步求出折射率。(2)结合折射定律、角度关系及三角函数关系求出入射角的正弦。3sin sini1n3225.2018课标,34(2),10分如图,ABC是一直角三棱镜的横截面,A=90,B=60。一细光束从BC边的D点折射后,射到AC边的E点,发生全反射后经AB边的F点射出。EG垂直于AC交BC于G
6、,D恰好是CG的中点。不计多次反射。()求出射光相对于D点的入射光的偏角;()为实现上述光路,棱镜折射率的取值应在什么范围?解析解析本题考查光的折射和全反射、折射率。()光线在BC边上折射,由折射定律有sini1=nsinr1式中,n为棱镜的折射率,i1和r1分别是该光线在BC边上的入射角和折射角。光线在AC边上发生全反射,由反射定律有r2=i2式中i2和r2分别是该光线在AC边上的入射角和反射角。光线在AB边上发生折射,由折射定律有nsini3=sinr3答案答案()60()nnsini3式中C是全反射临界角,满足nsinC=1由式知,棱镜的折射率n的取值范围应为n绿蓝,故选项A、C、D正确
7、。解题关键解题关键熟记双缝干涉中相邻亮条纹间距公式x=及各色光的波长大小关系。LdLd13.2019课标,34(2),10分某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光;调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题:()若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可;A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更小的双缝()若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为l,测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为x,则单色光的波长=;()某次测量时,选用的双缝的间距为0.300mm,测得屏与双缝间的距离为1.20m,第1条暗条
8、纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm。则所测单色光的波长为nm(结果保留3位有效数字)。解析解析本题是“利用双缝干涉测光的波长”实验。考查了学生的实验能力,培养了学生实事求是的科学态度,建立了结果来源于实验的价值观。()增加目镜中观察到的条纹个数必须要减小条纹间距,由公式x=可知B正确。()由于第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为x,则相邻两条暗条纹的中心间距x=,单色光的波长=。()=m=6.3010-7m=630nm。易错警示第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为相邻两条暗条纹中心间距的n-1倍。注意单位换算,1nm=10-9m。ld1xn x dl(1)x dnl (1)x dnl
9、 337.56 100.300 10(4 1) 1.20答案答案()B()()630(1)x dnl 14.2015课标,34(1),5分,0.253在双缝干涉实验中,分别用红色和绿色的激光照射同一双缝,在双缝后的屏幕上,红光的干涉条纹间距x1与绿光的干涉条纹间距x2相比,x1x2(填“”、“=”或“x2。根据题意,相邻亮条纹间距x=mm=2.1mm,所以d=3.0010-4m=0.300mm。ld10.56 1lx答案答案(2分)0.300(3分)15.2016课标,34(1),5分(多选)关于电磁波,下列说法正确的是。A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B.周期性变化的电场和磁场
10、可以相互激发,形成电磁波C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输E.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的电磁波随即消失考点三电磁波、相对论答案答案ABC电磁波在真空中的传播速度为3108m/s,与频率无关,选项A正确;由麦克斯韦电磁场理论可知,选项B正确;变化的电场和磁场相互激发,且相互垂直,形成的电磁波的传播方向与电场和磁场均垂直,选项C正确;电磁波可以通过电缆、光缆传输,选项D错误;电磁振荡停止后,电磁波可以在空间继续传播,直到能量消耗完为止,选项E错误。易错点拨易错点拨易错
11、选E,认为波源停止振荡,波随即消失。评析评析本题考查电磁波的产生与传播的相关知识,试题难度不大,考查学生的识记能力。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.紫光考点一光的折射、全反射B组 自主命题省（区、市）卷题组答案答案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。2.(2015福
12、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.ab,nanbC.ab,nab,nanb答案答案B由图可知b光偏折程度大,则nab,B项正确。3.2019天津理综,9(2)某小组做测定玻璃的折射率实验,所用器材有:玻璃砖,大头针,刻度尺,圆规,笔,白纸。下列哪些措施能够提高实验准确程度。A.选用两光学表面间距大的玻璃砖B.选用两光学表面平行的玻璃砖C.选用粗的大头针完成实验D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些该小组用同一套器材完成了四次实验,记录的玻璃砖界线和四枚大头针扎下的孔
13、洞如下图所示,其中实验操作正确的是。该小组选取了操作正确的实验记录,在白纸上画出光线的径迹,以入射点O为圆心作圆,与入射光线、折射光线分别交于A、B点,再过A、B点作法线NN的垂线,垂足分别为C、D点,如图所示,则玻璃的折射率n=。(用图中线段的字母表示)解析解析本实验考查光学中测定玻璃折射率的操作方法、误差分析、数据处理,培养考生的实验能力,体现实验探究中证据、解释的素养要素。所用玻璃砖两表面是否平行,与提高实验精确度无关,故B错。选用细的大头针有利于提高精确度,故C错。所用玻璃砖两表面及插在玻璃砖同侧的两枚大头针的间距尽量大些,可以减小测量的相对误差,故A、D均正确。利用平行玻璃砖做本实验
14、时,入射光线进入玻璃砖后折射光线靠近法线,而穿出玻璃砖的光线与入射光线平行,故根据孔洞作出的两条光线应平行且下面的光线应向左错开一小段距离。故A、B、C错误,D正确。由折射率的定义式可知,n=。sinsinAOCBODACAOBDBOACBD答案答案ADDACBD4.2019江苏单科,13B(3)如图所示,某L形透明材料的折射率n=2。现沿AB方向切去一角,AB与水平方向的夹角为。为使水平方向的光线射到AB面时不会射入空气,求的最大值。解析解析本题考查了光的折射和全反射等知识及学生综合分析能力,体现了科学探究中问题和证据的素养要素。为使光射到AB面时不射入空气,故光在AB面发生全反射,由sin
15、C=,且C+=90,得=601n答案答案605.(2019北京理综,14,6分)利用图1所示的装置(示意图),观察光的干涉、衍射现象,在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是()图2A.甲对应单缝,乙对应双缝B.甲对应双缝,乙对应单缝C.都是单缝,甲对应的缝宽较大D.都是双缝,甲对应的双缝间距较大考点二光的干涉、衍射、偏振答案答案A本题考查光的干涉和衍射现象,体现了科学推理的素养。单缝衍射图样中心亮纹较宽,两侧亮纹宽度逐渐变窄,故甲图样为单缝衍射图样;双缝干涉图样相邻两条亮纹的宽度相同,对应乙图样。故A正确,B、C、D均错。6.(2019浙江4月选考,14,2
16、分)波长为1和2的两束可见光入射到双缝,在光屏上观察到干涉条纹,其中波长为1的光的条纹间距大于波长为2的条纹间距。则(下列表述中,脚标“1”和“2”分别代表波长为1和2的光所对应的物理量)()A.这两束光的光子的动量p1p2B.这两束光从玻璃射向真空时,其临界角C1C2C.这两束光都能使某种金属发生光电效应,则遏止电压U1U2D.这两束光由氢原子从不同激发态跃迁到n=2能级时产生,则相应激发态的电离能E1E2答案答案BD根据双峰干涉的条纹间距的表达式x=可知12,由P=可知p1C2,选项B正确;光1的频率f1小于光2的频率f2,则这两束光都能使某种金属发生光电效应,则根据Ue=m=hf-W逸出
17、功可知,遏止电压U1E2,选项D正确。1dh122mv7.(2018北京理综,15,6分)用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹,在光源与单缝之间加上红色滤光片后()A.干涉条纹消失B.彩色条纹中的红色条纹消失C.中央条纹变成暗条纹D.中央条纹变成红色答案答案D本题考查双缝干涉实验。用白光做双缝干涉实验时,屏上呈现彩色条纹,在光源与单缝间加红色滤光片,光源发出的白光照射滤光片后,仅有红光透过滤光片,故射到双缝上的光为红光,屏上呈现出的是红色干涉条纹,中央条纹为红色,选项D正确。易错点拨易错点拨双缝干涉实验中滤光片的作用不要把红色滤光片误认为是“滤掉”红光的滤光片。8.(2017上海单科,4,3分
18、)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()答案答案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。9.2019江苏单科,13B(2)将两支铅笔并排放在一起,中间留一条狭缝,通过这条狭缝去看与其平行的日光灯,能观察到彩色条纹,这是由于光的(选填“折射”“干涉”或“衍射”)。当缝的宽度(选填“远大于”或“接近”)光波的波长时,这种现象十分明显。解析解析本题考查
19、了光发生明显衍射的条件,体现了科学探究中证据、解释的核心素养要素。两支铅笔并排放在一起,中间留有一条狭缝,光发生单缝衍射。由发生明显衍射的条件可知,当障碍物的尺寸与光的波长相接近时衍射现象十分明显。答案答案衍射接近10.2018江苏单科,12B(1)(多选)梳子在梳头后带上电荷,摇动这把梳子在空中产生电磁波。该电磁波()A.是横波B.不能在真空中传播C.只能沿着梳子摇动的方向传播D.在空气中的传播速度约为3108m/s考点三电磁波、相对论答案答案AD电磁波为横波,电磁波的传播不需要介质,可以向周围各个方向传播,真空中传播速度最大,c=3.0108m/s,在空气中的传播速度与真空中的传播速度近似
20、相等,故选A、D。11.(2016天津理综,1,6分)我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星,它标志着我国雷达研究又创新的里程碑。米波雷达发射无线电波的波长在110m范围内,则对该无线电波的判断正确的是()A.米波的频率比厘米波频率高B.和机械波一样须靠介质传播C.同光波一样会发生反射现象D.不可能产生干涉和衍射现象答案答案C无线电波与光波均为电磁波,均能发生反射、干涉、衍射现象,故C正确、D错。电磁波在真空中传播速度最快,故B错。由c=f可知,频率与波长成反比,故A错。知识归纳知识归纳所有波共有的特性:能发生反射、折射、干涉、衍射和多普勒效应。1.2016浙江自选,13(1),4
21、分如图所示的半圆形玻璃砖,圆心为O,半径为R,折射率为。光由空气从A点垂直射入玻璃砖,OA=。则()A.该玻璃的临界角为45B.光在玻璃砖中的传播速度为v=cC.光第一次射出玻璃砖的折射角为60D.玻璃的临界角随入射光线位置变化而变化32R32考点一光的折射、全反射C组 教师专用题组答案答案C由sinC=知该玻璃的临界角C45,A错误。光在玻璃砖中的传播速度为v=c,B错误。如图,sini=,由折射定律有sinr=nsini=,故r=60,C正确。由sinC=知临界角只取决于玻璃的折射率,而与光线的入射位置无关,D错误。1n33cn33OAR12321n2.2015重庆理综,11(1),6分虹
22、和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的,可用白光照射玻璃球来说明。两束平行白光照射到透明玻璃球后,在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带,光路如图所示。M、N、P、Q点的颜色分别为()A.紫、红、红、紫B.红、紫、红、紫C.红、紫、紫、红D.紫、红、紫、红答案答案A由题图可知,射到M点的光线进入玻璃球时的折射角小于射到N点的光线进入玻璃球时的折射角,所以玻璃对射到M点的光的折射率大于玻璃对射到N点的光的折射率,故M点的颜色为紫色,N点的颜色为红色;同理可得P点的颜色为红色,Q点的颜色为紫色,所以只有A项正确。3.(2017北京理综,20,6分)物理学原理在现代科技中有许
23、多重要应用。例如,利用波的干涉,可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。如图所示,两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧,它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发出波长为1和2的无线电波。飞机降落过程中,当接收到1和2的信号都保持最强时,表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是()A.天线发出的两种无线电波必须一样强B.导航利用了1与2两种无线电波之间的干涉C.两种无线电波在空间的强弱分布稳定D.两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合考点二光的干涉、衍射、偏振答案答案C波的干涉产生与否与波的强弱无关,故A错;导航利用了同频率的两列波的干涉,而波长为1和2的两列波频率不同,B错;
24、1与1干涉,2与2干涉,两个干涉图样在空间的强弱分布稳定,故C正确;由于1与2两列波的波长不同,故两干涉图样在空间强弱分布不重合,D错。4.2017江苏单科,12B(1)(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟,飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢,下列说法正确的有。A.飞船上的人观测到飞船上的钟较快B.飞船上的人观测到飞船上的钟较慢C.地球上的人观测到地球上的钟较快D.地球上的人观测到地球上的钟较慢考点三电磁波、相对论答案答案AC由狭义相对论的“钟慢效应”原理可知,飞船上的人观测到地球上的钟较慢,地球上的人观测到飞船上的钟较慢,故A、C正确,B、D错误。知识链接钟慢效应某两个事
25、件在不同参考系中的时间间隔t=21tvc5.(2016北京理综,14,6分)下列说法正确的是()A.电磁波在真空中以光速c传播B.在空气中传播的声波是横波C.声波只能在空气中传播D.光需要介质才能传播答案答案A声波是机械波,是纵波,在气体、固体、液体中都能传播,故B、C两项均错误;电磁波的传播不需要介质,能在真空中以光速传播,A项正确,D项错误。6.2016江苏单科,12B(1)一艘太空飞船静止时的长度为30m,它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球,下列说法正确的是。A.飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30mB.地球上的观测者测得该飞船的长度小于30mC.飞船上的观测者测得地
26、球上发来的光信号速度小于cD.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c答案答案B飞船上的观测者相对飞船是静止的,测得飞船长度为静止长度30m,A错误。地球上的观测者相对飞船的速度为0.6c,测得飞船的长度l=l0=0.8l0=24m,B正确。由光速不变原理知光信号的速度与参考系无关,C、D皆错误。21 ( / )v c1.2019河南平顶山一模,34(2)平行玻璃砖底面涂有反射层,一束由a、b两种单色光组成的复合光以45入射角斜射到玻璃砖的上表面,经折射、反射再折射后的光路如图所示。不考虑光在玻璃砖上表面的反射,则玻璃砖对单色光(填“a”或“b”)的折射率大,单色光(填“a”或“b”)在
27、玻璃中传播的时间长;两束单色光从玻璃砖上表面出射后相互(填“平行”或“不平行”)。考点一光的折射、全反射A组 20172019年高考模拟考点基础题组解析解析由图可知,单色光a的折射程度大,因此玻璃砖对单色光a的折射率大;设在玻璃砖上表面入射后折射角为r,则n=,设玻璃砖的厚度为d,则光在玻璃中传播的路程s=,传播时间t=,由此可知,折射角越小,时间越长,即单色光a传播的时间长;根据光路可逆和对称性可知,两束光从玻璃砖出射后相互平行。sin45sinr2cosdrsvnscsin45sincr2cosdr4 sin45sin2dcr答案答案aa平行2.2019河南开封一模,34(2)有半径为R的
28、球体放置在水平桌面上,球体由折射率为的透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线,平行于桌面射到球体表面上,折射入球体后再从竖直表面射出,如图所示,已知入射光线与桌面的距离为R。求出射角。14332解析解析设入射光线与球体的交点为C,连接O、C,OC即入射点的法线,因此,图中的角为入射角。过C点作球体水平表面的垂线,垂足为B。由几何关系有:COB=,可知sin=设光线在C点的折射角为,由折射定律得:sin=nsin得:=30由几何关系知,光线在球体的竖直表面上的入射角(见图)为301432答案答案60由折射定律得:nsin=sin因此sin=计算得出:=60323.(2019江西红色
29、七校二模)如图所示,ABC为一直角三棱镜的截面,其顶角=30,P为垂直于直线BCD的光屏,现一宽度等于AB的单色平行光束垂直射向AB面,在屏P上形成一条宽度等于AB的光带,试作出光路图并求棱镜的折射率。23解析解析平行光束经棱镜折射后的出射光束仍是平行光束,如图所示。图中1、2分别为AC面上的入射角和折射角,根据折射定律,有nsin1=sin2设出射光线与水平方向成角,则2=1+由几何关系易得1=30由于CC2=AC=AB23答案答案见解析所以C1C2=AB而AC1=BC=ABtan所以tan=可得=30,2=60,1=30所以n=13121C CAC3321sinsin34.(2019山西百
30、日冲刺)同一材料制成的透明体由半径为R的半球体和长度为L、半径为R的圆柱体组成,截面图如图所示,O为半球体的球心。某细束单色光沿PO方向射向半球面,在BC边恰好发生全反射,最后沿与DC夹角为的方向从CD边射出,已知光在真空中的速度大小为c。求透明体对该光的折射率n;该光在透明体中传播的时间t。解析解析该光在透明体中的光路如图所示,该光在BC边恰好发生全反射,为临界角,则有:sin=又:n=解得:n=由光的折射规律有:n=该光沿AD方向的分速度大小为:vx=vsin,且sin=1nsin(90)sin(90)21 cos cv211cos 答案答案见解析该光在透明体中传播时间为:t=解得:t=s
31、inxRLv221cos(1cos)RLc5.(2017上海杨浦调研,8)如图所示,把酒精灯放在肥皂液膜前,从薄膜上可看到明暗相间的条纹,能解释这一现象产生原因的示意图是(图中实线、虚线为光照射到液膜上时,从膜的前后表面分别反射形成的两列波)()考点二光的干涉、衍射、偏振答案答案C肥皂液膜上薄下厚,波峰与波峰、波谷与波谷叠加处,出现明条纹,波峰与波谷叠加处,出现暗条纹,故C正确。6.(2018天津河西一模)(多选)如图所示的四种明暗相间条纹,是红光、紫光分别通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和通过同一个单缝形成的衍射图样。图中黑色部分代表亮纹,下列四幅图中由红光形成的图样是()答案答案AD双缝
32、干涉的图样是明暗相间的干涉条纹,所有条纹宽度相同且等间距,根据双缝干涉相邻两亮条纹的中心间距x=,由于红光的波长较长,所以红光的双缝干涉条纹间距较大,故A为红光的双缝干涉图样;单缝衍射条纹是中间明亮且宽大,越向两侧宽度越小越暗,而波长越大,中央亮条纹越粗,由于红光的波长较长,所以中央亮条纹较粗,故D为红光的单缝衍射图样。解题关键解题关键根据双缝干涉相邻两亮条纹的中心间距x=可判定哪个图样是双缝干涉,它们的波长又有什么关系;根据单缝衍射条纹是中间亮条纹明亮且宽大,越向两侧宽度越小,而波长越大,中央亮条纹越粗进行判断。LdLd7.(2018山西五市联考)(多选)下列说法正确的是()A.日光灯是紫外
33、线的荧光效应的应用B.单摆在做受迫振动时,它的周期等于单摆的固有周期C.机械波从一种介质进入另一种介质后,它的频率保持不变D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在E.弹簧振子做简谐运动时,运动系统的势能与动能之和保持不变考点三电磁波、相对论答案答案ACE单摆在做受迫振动时,它的周期等于驱动力的周期,B项错误;赫兹第一次用实验验证了电磁波的存在,D项错误。8.2017河南百校联盟4月联考,34(1)(多选)下列说法正确的是()A.在真空中传播的电磁波,频率越大,波长越短B.让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置,绿光形成的干涉条纹间距较大C.光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原
34、理D.要确定雷达和目标的距离需要直接测出电磁波从发射到被目标接收的时间E.拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加装一个偏振片,以减弱玻璃反射光的影响答案答案ABE在真空中传播的不同频率的电磁波,传播速度均为c,由c=f可知,频率越大,波长越短,选项A正确;让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置,绿光的波长大,因此绿光形成的干涉条纹间距较大,选项B正确;全息照相不是利用光的全反射原理,用的是光的干涉原理,选项C错误;雷达测距利用了电磁波的反射原理,雷达和目标的距离s=ct,需直接测出的是电磁波从发射到接收到反射回来电磁波的时间间隔t,选项D错误;加装偏振片的作用是减弱玻璃反射光的影响,选项E正确。12
35、1.(2018河北石家庄二模)(多选)下列说法中正确的是()A.如图甲所示,小球在倾角很小的光滑斜面上来回运动,小球做简谐运动B.如图乙所示,a是一束白光,射向半圆玻璃砖的圆心O,经折射后发生色散,最左侧为紫光,最右侧为红光C.如图丙所示为双缝干涉示意图,双缝间距d越大,相邻亮条纹的中心间距越大D.如图丁所示为光导纤维示意图,内芯的折射率比外套的折射率大一、选择题一、选择题(每小题每小题6分分,共共24分分)B组 20172019年高考模拟专题综合题组E.如图戊所示为单色光单缝衍射示意图,如果换成白光,屏上得到的条纹是彩色的答案答案BDE小球在两个斜面上来回滚动时,小球受到的力与位移不成正比,
36、不属于简谐运动,故A错误;a是一束白光,射向半圆玻璃砖的圆心O,经折射后发生色散,因为紫光的折射率大于红光,因此最左侧为紫光,最右侧为红光,所以B正确;根据双缝干涉相邻两亮条纹的中心间距公式x=,双缝间距d越大,相邻亮条纹间距越小,故C错误;根据光的全反射条件可以知道,内芯的折射率比外套的折射率大,所以D正确;如果换成白光,因白光是各种色光组合而成的,波长不同,导致屏上得到的条纹间距不同,因此是彩色的,故E正确。解题关键解题关键做简谐运动的物体的回复力与物体的位移成正比,方向总是指向平衡位置;紫光的折射率大于红光;学会运用双缝干涉相邻两亮条纹的中心间距公式x=;明确全反射条件(光从光密介质进入
37、光疏介质,且入射角不小于临界角);白光的衍射条纹是彩色的。LdLd2.(2018辽宁鞍山质检)(多选)下列说法正确的是()A.光导纤维传递光信号是利用了光的全反射原理B.树荫下的圆形光斑形成的原因是光的衍射C.泊松亮斑是光的干涉现象D.增透膜的厚度应为入射光在增透膜中波长的14答案答案AD光导纤维传递光信号是利用了光的全反射原理,所以A正确;树荫下的圆形光斑形成的原因是光的直线传播,故B错误;泊松亮斑,光偏离原来的直线方向传播,是光的衍射现象,故C错误;增透膜是利用光的干涉原理,当光程差为入射光在膜中波长的一半时,出现光的减弱,从而增加光的透射,则膜的厚度为光程差的一半,因此膜的厚度应为入射光
38、在增透膜中波长的,所以D正确。规律总结规律总结光导纤维是利用光的全反射原理;树荫下光斑形成的原因是光的直线传播;泊松亮斑是光的衍射现象;增透膜是利用光的干涉现象。143.2019江西盟校一联,34(1)(多选)如图所示,一由玻璃制成的直角三棱镜ABC,其中AB=AC,该三棱镜对红光的折射率大于。一束平行于BC边的白光射到AB面上,光束先在AB面折射后射到BC面上,接着又从AC面射出。下列说法正确的是()A.各色光在AB面的折射角都小于30B.各色光在BC面的入射角都大于45C.有的色光可能不在BC面发生全反射D.从AC面射出的有色光束中红光在最上方E.从AC面射出的光束一定平行于BC边2答案答
39、案ABE设光在AB面的折射角为,由折射定律知,解得sin,即各色光在AB面的折射角都小于30,选项A正确。由几何关系知,各色光射向BC面时,入射角都大于45,选项B正确。由临界角公式sinC=知,各色光全反射的临界角都小于45,各色光都在BC面发生全反射,选项C错误。从AC面射出的光束一定平行于BC边,由于红光射向BC面时的入射角最大,故红光射到AC面时处于最下方,选项E正确,D错误。sin45sin2121n4.2019山西晋城一模,16(1)(多选)下列说法正确的是()A.光由空气进入水中,颜色不变,波长变短B.电磁波必须依赖介质才能向远处传播C.两列波在介质中叠加,不一定会产生稳定的干涉
40、现象D.介质折射率越大,光发生全反射时的临界角越大E.介质对某单色光的临界角为,此单色光在该介质中的波长是真空中波长的sin倍答案答案ACE波的频率由波源决定,光从空气进入水中时,频率f不变,波速v变小,由v=f知,波长变小,选项A正确;电磁波的传播不需要介质,选项B错误;两列频率相等、相位差恒定的波叠加才会出现稳定的干涉现象,选项C正确;光从光密介质射入光疏介质时,可发生全反射,由sinC=可知,折射率n越大,临界角C越小,选项D错误;在折射过程中光的频率不变,由n=得=0sin,选项E正确。1n0 ff0n5.(2019湖南永州二模,20)(10分)如图所示为一个透明球体的横截面,其半径为
41、R,AB是一竖直直径,现有一束半径为R的圆环形平行细光沿AB方向射向球体(AB直径为圆环中心轴线),所有光线经折射后恰好经过B点而在水平光屏上形成一圆亮环,水平光屏到B点的距离为L=R,光在真空中的传播速度为c,求:()透明球体的折射率;()光从入射点传播到光屏所用时间。32二、非选择题二、非选择题(共共31分分)解析解析()光路图如图所示,由几何关系可知,Rsin=R,即=60由图可知,=2,得=30由折射定律有n=()光在透明球体中的速度为v=光在透明球体中的传播时间t1=由折射定律知光线从B点出射后与竖直方向的夹角为=60所以光从透明球体出射后到光屏所用的时间t2=则光从入射点传播到光屏
42、所用的时间为t=t1+t2=32sinsin3cn2 cosRv3Rc2Lc2Rc5Rc答案答案()()35Rc思路分析思路分析解决几何光学问题的关键是画出光路图,结合折射定律和几何关系进行求解。()作出光路图,由几何关系求出入射角和折射角,根据折射定律求解折射率;()由v=求出光在透明球体中的速度,结合几何关系求出光在透明球体中运行的位移,从而求出运动的时间。cn6.(2019安徽六校二联)(10分)如图所示,一玻璃砖的横截面为直角三角形ABC,其中A=60,AB=6cm。现有两细束平行且相同的单色光a、b,分别从AC边上的D点、E点以45角入射,且均能从AB边上的F点射出。已知AD=AF=
43、2cm。求:()玻璃砖的折射率;()D、E两点之间的距离。解析解析()光路如图n=(3分)()由sinC=得C=45(2分)由图可知,b光线在G点发生全反射(1分)由几何知识知四边形DEGF是平行四边形BF=AB-AFFG=DE解得DE=8cm(4分)sin45sin3021ncos60BF答案答案见解析7.(2019安徽黄山质检一)(11分)有一个横截面为直角三角形的玻璃棱镜,截面如图,A=30,D点是AC边的中点,AC边长为L。一条光线从D点沿平行于AB方向射入棱镜,光线在AB面发生全反射后垂直BC从F点射出。求玻璃的折射率n;若光在真空中的速度为c,光线从D点到F点经过的时间t。解析解析
44、光路图如图所示,设在AC面入射角为i,折射角为r,在AB面,入射光线与AB的夹角为,反射光线与AB的夹角为,光线垂直BC射出(2分)由几何知识可得=30,i=60,+r=60,r=30(1分)折射率n=(2分)由于=A,所以ADE为等腰三角形,所以DE=AD=,EF=CD-DEcos(90-r)(2分)设光线从D点到F点经过的距离为x,x=DE+EFsinsinirsin60sin3032L答案答案33 34Lc光线在玻璃中传播的速度为v=(1分)则t=(1分)解得t=(2分)cnxv3 34Lc1.(2019安徽A10联盟2月联考)如图是某种玻璃材料制成的空心圆柱体的截面图,玻璃圆柱体的半径
45、为2R,空心部分是半径为R的圆,两圆同心。一束单色光(平行于截面)从圆柱体外表面上的A点以入射角i射入玻璃材料中,光束经折射后恰好与内圆面相切于B点,已知该玻璃材料对此单色光的折射率为。()求入射角i;()欲使该光束从A点入射后,恰好在内圆面上发生全反射,则入射角i是多少?2C组 20172019年高考模拟应用创新题组解析解析()由题意知,设折射角为r,由几何关系得:sinr=0.5根据折射定律:n=解得:i=45()设在A点的入射角为i时,光束经折射后到达内圆面上C点,并在C点恰发生全反射,则光束在内圆面上的入射角ACD恰等于临界角,如图所示则sin=解得:ACD=45BOAO2RRsins
46、inir1n答案答案()45()30根据正弦定理得:=解得:sinCAO=根据折射定律:n=解得i=30sinACDAOsinCAOCO24sin siniCAO2.(2019安徽江南十校联考)为了研究某种透明新材料的光学性质,将其压制成半圆柱体,其截面如图(a)所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O点的法线成角射入,CD为光学传感器,可以探测光的强度。从AB面反射回来的光强随角变化的情况如图(b)所示。现在将这种新材料制成的一根光导纤维束弯成半圆形,暴露于空气中(假设空气中的折射率与真空相同),设半圆形外半径为R,光导纤维束的半径为r。求:()这种新材料的折射率;()用同种激光垂直于光导纤维束端面EF射入,若该束激光不从光导纤维束侧面外泄,则弯成的半圆形半径R与纤维束半径r应满足的关系。解析解析()由图(b)可知,当=53时发生全反射n=1.25()如图所示,临界条件为入射光在光导纤维外侧面发生全反射,则sinC=解得R=10r1sinC1sin532RrR答案答案见解析
