高中物理选修3－4 第十三章光 高考真题探究
文档属性
| 名称 | 高中物理选修3－4 第十三章光 高考真题探究 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 699.7KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2014-03-02 10:11:36 | ||
图片预览
文档简介
第十三章 光
高考真题探究
典例剖析
【例1】 (2011·浙江理综)关于波动，下列说法正确的是( )．
A. 各种波均会发生偏振现象
B. 用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可看到彩色条纹
C. 声波传播过程中，介质中质点的运动速度等于声波的传播速度
D. 已知地震波的纵波速度大于横波速度，此性质可用于横波的预警
【解析】 只有横波才能发生偏振现象，故A错误；用白光做单缝衍射与双缝衍射，都可以观察到彩色条纹，故B正确；声波在传播过程中，介质中质点的速度并不等于声波的传播速度，故C错误；已知地震波的纵波波速大于横波波速，此性质可用于横波的预警，故D正确．
【答案】 B、D21*cnjy*com
【例2】（2012海南）一玻璃三棱镜，其横截面为等腰三角形，顶角为锐角，折射率为。现在横截面内有一光线从其左侧面上半部射入棱镜.不考虑棱镜内部的反射.若保持入射线在过入射点的法线的下方一侧（如图），且要求入射角为任何值的光线都会从棱镜的右侧面射出，则顶角可在什么范围内取值？
【解析】设入射光线经玻璃折射时，入射角为i,折射角为，射到棱镜右侧面的入射角为.根据折射定律阴
①
由几何关系得
②
当i=0时，由①式知=0，有最大值（如图），由②式得
③
同时应小于玻璃对空所的全反射临界角，即
④
由①②③④式和题给条件可得，棱镜顶角的取值范围为
⑤
【例3】 (2011·全国新课标·34(2)，9分)一半圆柱形透明物体横截面如图所示，地面AOB镀银，O表示半圆截面的圆心，一束光线在横截面内从M点的入射角为30°，角MOA＝60°，角NOB＝30°.求：
(1)光线在M点的折射角；21*cnjy*com
(2)透明物体的折射率．
【解析】 (1)如图，透明物体内部的光路为折线MPN，Q、M点相对于底面EF对称，Q、P和N三点共线．
设在M点处，光的入射角为i，折射角的r，∠OMQ＝a，∠PNF＝β.根据题意有
α＝300①
由几何关系得，∠PNO＝∠PQO＝r，于是β＋r＝30°.②
且a＋r＝β.③
由①②③式得r＝15°.④
(2)根据折射率公式有
n＝.⑤
由④⑤式得n＝.⑥
【答案】 15°
冲刺高分
1.(2013·四川卷)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 21*cnjy*com
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
2.（2013·福建卷理综）一束由红、紫两色组成的复色光，从空气斜射向玻璃三棱镜。下面四幅途中能正确表示该复色光经三棱镜分离成两束单色光的是
3. (2010·重庆理综)如图所示，空气中有一折射率为的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°、半径为R的扇形OAB一束平行光平行于横截面，以45°入射角射到OA上，OB不透光，若考虑首次入射到圆弧AB上的光，则AB上有光透出的部分的弧长为( )．
A. B. 21*cnjy*com
C. D.
4. (2010·全国新课标)如图，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC，∠A为直角．此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射．该棱镜材料的折射率为________．(填入正确选项前的字母)
A. B.
C. D.
5. (2009·福建理综)光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是( )．
A. 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
B. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
C. 在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象
D. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
6. (2010·全国卷Ⅱ)频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是( )．
A. 单色光1的波长小于单色光2的波长
B. 在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度
C. 单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间
D. 单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角
7．(2013·海南)下列选项与多普勒效应有关的是 （填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得3分.选对3个得4分;每选错I个扣2分，最低得分为0分）
A．科学家用激光测量月球与地球间的距离
B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速
C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡
D．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度
E．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度
8. (2011·上海)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，这一实验支持了光的________(填“波动说”“微粒说”或“光子说”)．
9. (2010·江苏)如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10－7m，屏上P点距双缝和的路程差为7.95×10－7m.则在这里出现的应是________(填“明条纹”或“暗条纹”)．现改用波长为6.30×10－7m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将________(填“变宽”“变窄”或“不变”)．
10．如图所示，一截面为正三角形的棱镜，其折射率为。今有一束单色光射到它的一个侧面，经折射后与底边平行，则入射光线与水平方向的夹角是________。
11. (2010·江苏)如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10－7 m，屏上P点距双缝和的路程差为7.95×10－7 m．则在这里出现的应是________(填“明条纹”或“暗条纹”)．现改用波长为6.30×10－7 m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将________(填“变宽”“变窄”或“不变”)．
12. (2009·上海·)如图为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹的间距变大可改用长更________(填“长”或“短”)的单色光，或是使双缝与光屏间的距离________(填“增大”或“减小”)．21*cnjy*com
13.（2012·江苏）“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D，在插入第四个大头针D时，要使它_________题12B-2图在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a、aˊ是描在纸上的玻璃砖的两个边，根据该图可算得玻璃砖的折射率n=_____________（计算结果保留两位有效数字）
14.（2012· 浙江）在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示。
（1）在答题纸上相应的图中画出完整的光路图；
（2）对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n=____________（保留3位有效数字）；
（3）为了观察光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了二次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图乙所示。图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和_____________（填“A”和“B”）
15. (2011·天津理综)某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率．开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖直径边一侧观察P1、P2的像，且P2的像挡住P1的像．如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失．此时只需测量出________即可计算出玻璃砖的折射率．请用你的测量量表示出折射率________．
16. (2010·江苏)如图所示，一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上面的A点射出．已知入射角为i ，A与O 相距l，介质的折射率为n，试求介质的厚度d.
17．如图所示，一束光线以60°的入射角射到一水平放置的平面镜上，反射后在上方与平面镜平行的光屏上留下一光点P，现在将一块上下两面平行的透明体平放在平面镜上，则进入透明体的光线经平面镜反射后再从透明体的上表面射出，打在光屏上的P′点，与原来相比向左平移了3.46 cm，已知透明体对光的折射率为。求光在透明体里运动的时间。
18. (2010·海南)一光线以很小的入射角i射入一厚度为d、折射率为n的平板玻璃，求出射光线与入射光线之间的距离(θ很小时．sinθ＝θ，cosθ＝1)
高考真题探究参考答案
1.D
2.C
5. D 解析：用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象，A错；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射形成的色散现象，B错；在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象，C错；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，D对．
6. AD 解析：由折射光路知，1光线的折射率大，频率大，波长小，在介质中的传播速度小，产生全反射的临界角小，A、D对，B错．n＝，在玻璃中传播的距离为l＝，传播速度为v＝，所以光的传播事件为t＝＝＝，1光线的折射角小，所经历的时间长，C错误．
7.BDE
8. 衍射 波动说
9. 暗条纹 变宽
10.由题意可知，r＝30°，由n＝可得：i＝60°，故入射光线与水平方向夹角是30°。
11. 暗条纹 变宽
12. 长 增大 解析：依据双缝干涉条纹间距规律Δx＝λ，可知要使干涉条纹的间距变大，需要改用波长更长的单色光，应将增大双缝与屏之间的距离L.
13. 挡住C及A、B的像；1.8(1.6-1.9都算对)
解析:考查插针法测玻璃折射率，考查学生对插针法测玻璃折射率原理的掌握。插在D点的大头针必须挡住C及A、B的像；这样才保证沿A、B的光线经过C、D；作出光路图，以入射点O为圆心作圆，交入射光线与折射光线于E、F，从E、F作法线的垂线交于G、H，用刻度尺量出EG、FH的长，由公式求出折射率。
思维拓展:本题还可以通过量角器量出角度求折射率，但这样的方法误差较大；如果没有圆轨，也可以在入射光和折射光线上离O点较远处分别选一点作法线的垂线，分别量出点到O的距离和垂线的长，表示出入射角和折射角的正弦，用公式求解。
14．（1）如图
（2）1.51（说明：范围内都可） （3）A
解析：（2） 以入射点为圆心以R为半径作圆，与入射光线和折射光线相交，过交点作法线垂线，测量长度得x1、x2，由，根据测得值求出n=1.51 ，保留2为有效数字。
15. 玻璃砖直径边绕O点转过的角度 n＝
解析：由题意可知，当玻璃砖转过某一角度θ时，刚好发生全反射，在直径边一侧观察不到P1、P2的像，做出如图所示的光路图可知，当转过角度θ时有n＝.
16. 设折身角为r，折射定律＝n，几何关系l＝2dtanr
解得d＝l
所以光在透明体里运动的时间t＝＝＝2×10－10 s。
18. i 解析：如图，设光线以很小的入射角i入射到平板玻璃表面上的A点，折射角为r，从平板玻璃另一表面上的B点射出．设AC为入射光线的延长线．由折射定律和几何关系可知，它与出射光线平行．过B点作BD⊥AC，交AC于D点，则BD的长度就是出射光线与入射光线之间的距离，由折射定律得
n＝①
由几何关系得∠BAD＝i－r②
＝③
出射光线与入射光线之间的距离为
＝sin(i－r)④
当入射角很小时，有
sini＝i，sinr＝r，sin(i－r)＝i－r，cosr＝1
由此及①②③④式得＝i
高考真题探究
典例剖析
【例1】 (2011·浙江理综)关于波动，下列说法正确的是( )．
A. 各种波均会发生偏振现象
B. 用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可看到彩色条纹
C. 声波传播过程中，介质中质点的运动速度等于声波的传播速度
D. 已知地震波的纵波速度大于横波速度，此性质可用于横波的预警
【解析】 只有横波才能发生偏振现象，故A错误；用白光做单缝衍射与双缝衍射，都可以观察到彩色条纹，故B正确；声波在传播过程中，介质中质点的速度并不等于声波的传播速度，故C错误；已知地震波的纵波波速大于横波波速，此性质可用于横波的预警，故D正确．
【答案】 B、D21*cnjy*com
【例2】（2012海南）一玻璃三棱镜，其横截面为等腰三角形，顶角为锐角，折射率为。现在横截面内有一光线从其左侧面上半部射入棱镜.不考虑棱镜内部的反射.若保持入射线在过入射点的法线的下方一侧（如图），且要求入射角为任何值的光线都会从棱镜的右侧面射出，则顶角可在什么范围内取值？
【解析】设入射光线经玻璃折射时，入射角为i,折射角为，射到棱镜右侧面的入射角为.根据折射定律阴
①
由几何关系得
②
当i=0时，由①式知=0，有最大值（如图），由②式得
③
同时应小于玻璃对空所的全反射临界角，即
④
由①②③④式和题给条件可得，棱镜顶角的取值范围为
⑤
【例3】 (2011·全国新课标·34(2)，9分)一半圆柱形透明物体横截面如图所示，地面AOB镀银，O表示半圆截面的圆心，一束光线在横截面内从M点的入射角为30°，角MOA＝60°，角NOB＝30°.求：
(1)光线在M点的折射角；21*cnjy*com
(2)透明物体的折射率．
【解析】 (1)如图，透明物体内部的光路为折线MPN，Q、M点相对于底面EF对称，Q、P和N三点共线．
设在M点处，光的入射角为i，折射角的r，∠OMQ＝a，∠PNF＝β.根据题意有
α＝300①
由几何关系得，∠PNO＝∠PQO＝r，于是β＋r＝30°.②
且a＋r＝β.③
由①②③式得r＝15°.④
(2)根据折射率公式有
n＝.⑤
由④⑤式得n＝.⑥
【答案】 15°
冲刺高分
1.(2013·四川卷)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 21*cnjy*com
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
2.（2013·福建卷理综）一束由红、紫两色组成的复色光，从空气斜射向玻璃三棱镜。下面四幅途中能正确表示该复色光经三棱镜分离成两束单色光的是
3. (2010·重庆理综)如图所示，空气中有一折射率为的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°、半径为R的扇形OAB一束平行光平行于横截面，以45°入射角射到OA上，OB不透光，若考虑首次入射到圆弧AB上的光，则AB上有光透出的部分的弧长为( )．
A. B. 21*cnjy*com
C. D.
4. (2010·全国新课标)如图，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC，∠A为直角．此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射．该棱镜材料的折射率为________．(填入正确选项前的字母)
A. B.
C. D.
5. (2009·福建理综)光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是( )．
A. 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
B. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
C. 在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象
D. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
6. (2010·全国卷Ⅱ)频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是( )．
A. 单色光1的波长小于单色光2的波长
B. 在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度
C. 单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间
D. 单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角
7．(2013·海南)下列选项与多普勒效应有关的是 （填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得3分.选对3个得4分;每选错I个扣2分，最低得分为0分）
A．科学家用激光测量月球与地球间的距离
B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速
C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡
D．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度
E．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度
8. (2011·上海)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，这一实验支持了光的________(填“波动说”“微粒说”或“光子说”)．
9. (2010·江苏)如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10－7m，屏上P点距双缝和的路程差为7.95×10－7m.则在这里出现的应是________(填“明条纹”或“暗条纹”)．现改用波长为6.30×10－7m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将________(填“变宽”“变窄”或“不变”)．
10．如图所示，一截面为正三角形的棱镜，其折射率为。今有一束单色光射到它的一个侧面，经折射后与底边平行，则入射光线与水平方向的夹角是________。
11. (2010·江苏)如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10－7 m，屏上P点距双缝和的路程差为7.95×10－7 m．则在这里出现的应是________(填“明条纹”或“暗条纹”)．现改用波长为6.30×10－7 m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将________(填“变宽”“变窄”或“不变”)．
12. (2009·上海·)如图为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹的间距变大可改用长更________(填“长”或“短”)的单色光，或是使双缝与光屏间的距离________(填“增大”或“减小”)．21*cnjy*com
13.（2012·江苏）“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D，在插入第四个大头针D时，要使它_________题12B-2图在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a、aˊ是描在纸上的玻璃砖的两个边，根据该图可算得玻璃砖的折射率n=_____________（计算结果保留两位有效数字）
14.（2012· 浙江）在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示。
（1）在答题纸上相应的图中画出完整的光路图；
（2）对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n=____________（保留3位有效数字）；
（3）为了观察光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了二次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图乙所示。图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和_____________（填“A”和“B”）
15. (2011·天津理综)某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率．开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖直径边一侧观察P1、P2的像，且P2的像挡住P1的像．如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失．此时只需测量出________即可计算出玻璃砖的折射率．请用你的测量量表示出折射率________．
16. (2010·江苏)如图所示，一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上面的A点射出．已知入射角为i ，A与O 相距l，介质的折射率为n，试求介质的厚度d.
17．如图所示，一束光线以60°的入射角射到一水平放置的平面镜上，反射后在上方与平面镜平行的光屏上留下一光点P，现在将一块上下两面平行的透明体平放在平面镜上，则进入透明体的光线经平面镜反射后再从透明体的上表面射出，打在光屏上的P′点，与原来相比向左平移了3.46 cm，已知透明体对光的折射率为。求光在透明体里运动的时间。
18. (2010·海南)一光线以很小的入射角i射入一厚度为d、折射率为n的平板玻璃，求出射光线与入射光线之间的距离(θ很小时．sinθ＝θ，cosθ＝1)
高考真题探究参考答案
1.D
2.C
5. D 解析：用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象，A错；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射形成的色散现象，B错；在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象，C错；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，D对．
6. AD 解析：由折射光路知，1光线的折射率大，频率大，波长小，在介质中的传播速度小，产生全反射的临界角小，A、D对，B错．n＝，在玻璃中传播的距离为l＝，传播速度为v＝，所以光的传播事件为t＝＝＝，1光线的折射角小，所经历的时间长，C错误．
7.BDE
8. 衍射 波动说
9. 暗条纹 变宽
10.由题意可知，r＝30°，由n＝可得：i＝60°，故入射光线与水平方向夹角是30°。
11. 暗条纹 变宽
12. 长 增大 解析：依据双缝干涉条纹间距规律Δx＝λ，可知要使干涉条纹的间距变大，需要改用波长更长的单色光，应将增大双缝与屏之间的距离L.
13. 挡住C及A、B的像；1.8(1.6-1.9都算对)
解析:考查插针法测玻璃折射率，考查学生对插针法测玻璃折射率原理的掌握。插在D点的大头针必须挡住C及A、B的像；这样才保证沿A、B的光线经过C、D；作出光路图，以入射点O为圆心作圆，交入射光线与折射光线于E、F，从E、F作法线的垂线交于G、H，用刻度尺量出EG、FH的长，由公式求出折射率。
思维拓展:本题还可以通过量角器量出角度求折射率，但这样的方法误差较大；如果没有圆轨，也可以在入射光和折射光线上离O点较远处分别选一点作法线的垂线，分别量出点到O的距离和垂线的长，表示出入射角和折射角的正弦，用公式求解。
14．（1）如图
（2）1.51（说明：范围内都可） （3）A
解析：（2） 以入射点为圆心以R为半径作圆，与入射光线和折射光线相交，过交点作法线垂线，测量长度得x1、x2，由，根据测得值求出n=1.51 ，保留2为有效数字。
15. 玻璃砖直径边绕O点转过的角度 n＝
解析：由题意可知，当玻璃砖转过某一角度θ时，刚好发生全反射，在直径边一侧观察不到P1、P2的像，做出如图所示的光路图可知，当转过角度θ时有n＝.
16. 设折身角为r，折射定律＝n，几何关系l＝2dtanr
解得d＝l
所以光在透明体里运动的时间t＝＝＝2×10－10 s。
18. i 解析：如图，设光线以很小的入射角i入射到平板玻璃表面上的A点，折射角为r，从平板玻璃另一表面上的B点射出．设AC为入射光线的延长线．由折射定律和几何关系可知，它与出射光线平行．过B点作BD⊥AC，交AC于D点，则BD的长度就是出射光线与入射光线之间的距离，由折射定律得
n＝①
由几何关系得∠BAD＝i－r②
＝③
出射光线与入射光线之间的距离为
＝sin(i－r)④
当入射角很小时，有
sini＝i，sinr＝r，sin(i－r)＝i－r，cosr＝1
由此及①②③④式得＝i