2012版高考物理 3-2-1精品系列 专题17 光学.doc
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1、专题17 光学(教师版)光的波动性以及光的粒子性三部分,高考对本考点的考查一般以选项题的形式出现,重点放在考查光学一些重要的规律和概念上,注重课本,加强理解;“考课本”、“不回避陈题”是高考对光学命题的特点。 “联系实际、联系生活、联系高科技”已成为高考命题的新趋向;也是这几年光学命题的热点目前高考中几何光学已淡化了“像”的概念,侧重于“光路”的考查(折射、全反射、棱镜等),一般是考查光线的去向的定性分析和定量计算问题;同时几何光学还常与力学中的直线运动、平抛运动、圆周运动、万有引力定律等相结合命题,考查学生的分析综合能力,估计以后高考试题不会有太大的变化,但会加强对光学的物理规律的理解和对物
2、理现象、物理情景的分析能力的考查。光的波动内容近两年命题频率较高,对光的波动性进行考查,主要是以干涉和衍射以及电磁波谱知识为要点,考查波动光学的一些初步理论、以及建立这些理论的实验基础和一些重要的物理现象;尤其是波动光学近年新增知识点有“双缝干涉的条纹间距与波长的关系”、 “光的偏振现象”、“物质波”、“激光的特性及应用”等也在高考中有所体现光的粒子性主要考查光电效应规律理解和爱因斯坦光电效应方程的熟练应用预测2013年高考本考点热点内容有:光的反射、反射定律;光的折射、折射定律、折射率、全反射;色散成因及规律;双缝干涉、薄膜干涉;公式X=的含义;光的干涉、衍射、偏振;红外线、紫外线、X射线、
3、射线的性质及其应用;光电效应,=W+;对几何光学的考查,以定性和半定量为主,注重对物理规律的理解和对物理现象、物理情景分析能力的考查;平面镜问题和不同色光的折射率、全反射、光导纤维等问题要引起注意光的本性考点主要是光的波动性、粒子性等知识的考查,与几何光学的综合也是考查重点内容之一,另外近代物理光学的初步理论,以及建立这些理论的实验基础和一些重要物理现象也要引起重视。【考点定位】通过考试大纲可以知道,光学部分:由几何光学的光的反射和折射与物理光学的光的波动性和微粒性四个部分组成,其中光的反射、折射和光电效应要求属级要求(即:对所列知识要理解其确切含义及与其他知识的联系,能够进行叙述和解释,并能
4、在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用)。从试题以选择题的形式为主,复习过程中,必须注意强化基础知识记忆理解、加强高考热点的针对训练。值得说明的,对高考试题的研究分析有以下五个目的:对几年高考试题的整体研究找出它们的共性;对近年高考试题的研究找出高考发展趋势;相同高考试题的对比研究找它们的变化;不同高考题型分类研究找出它们的差别;对各省高考试题集中研究找出新意、找出动态。考点1 光的折射 全反射 色散【例1】假设地球表面不存在大气层,那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比,则 图A-14-59-5A将提前B将延后C在某些地区将提前,在另一些地区将延后D不变【解析】地球周围的
5、大气是不均匀的,离地面越高,空气越稀薄,太阳光从大气层外射到地面的光线由真空进入空气中,光要发生折射,越接近地面空气越稠密,折射率也越大,因此人们观察到的日出时刻的太阳,实际上还完全处在地平线的下方,如图A-14-59-5所示.假设地球表面不存在大气层,则太阳光将沿直线射到地面,因此只有当太阳到达图中的地平线位置时,人们才能观察到日出的太阳由图可知,这一现象与人们所站的地理位置没有什么关系故选项A、C、D错,只有选项B正确考点2 光的波动性【例2】线光源a发出的光波长为480 nm,线光源b发出的光波长为672 nm,则 ( )A用a做双缝实验,屏上与双缝路程差为1=1.68 m的P处将发现暗
6、纹B用b做双缝实验,P处将出现亮纹C用a做双缝实验,屏上与双缝路程差为2=1.44m的Q处将出现亮纹D用单缝衍射实验,用a照射时比用b照射时的中央亮条更宽【2012高考试题解析】(2012大纲版全国卷)15. U经过m次衰变和n次衰变Pb,则A.m=7,n=3 B.m=7,n=4 C.m=14,n=9 D.m=14,n=18【答案】:B【解析】:经过衰变次数为(235-207)4=7,经过衰变次数为4次,选项B正确。【考点定位】此题考查原子核衰变次数的计算。(2012大纲版全国卷)16.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A.改用红光作为入射
7、光B.改用蓝光作为入射光C.增大双缝到屏的距离D.增大双缝之间的距离【答案】:AC【解析】:根据双缝干涉实验条纹间隔公式,为了增大干涉条纹的间距,该同学可以采用的方法有,改用波长较长的红光作为入射光,增大双缝到屏的距离L,减小双缝之间的距离d,选项AC正确。【考点定位】此题考查双缝干涉实验。(2012天津)6 半圆形玻璃砖横截面如图,AB为直径,O点为圆心。在该截面内有a、b两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖,两入射点到O的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示,则a、b两束光A在同种均匀介质中传播,a光的传播速度较大B以相同的入射角从空气斜射入水中,b光的折射角大C若a光
8、照射某金属表面能发生光电效应,b光也一定能D分别通过同一双缝干涉装置,a光的相邻亮条纹间距大【答案】:ACD【解析】:由图可知a光未发生全反射,b光已发生全反射,b光的临界角小,由sinC = ,b光的折射率大,根据n = ,可知在同种均匀介质中传播,a光的传播速度较大,A正确。由n = ,可知以相同的入射角i从空气斜射入水中,b光的折射角小,B错误。b光的折射率n大,频率v高,a光照射某金属表面能发生光电效应,则b光也一定能,C正确。根据可知,a光的频率v低,波长长,亮条纹间距大,D正确。【考点定位】本题考查光的反射、折射、全反射,波长、频率、波速的关系,光电效应,光的双缝干涉,综合性强,有
9、一定难度。【答案】:C【解析】:光的干涉现象不能说明光是横波,光的偏振现象说明光是横波,所以A错误。由n = 及图可知na nb,则频率va vb,a光照射某金属时恰能逸出光电子,可见b光频率小于金属极限频率,则b光照射金属时不能逸出光电子,B错误。由sinC = ,可知a光的临界角小于b光的临界角,当从同一介质以相同方向射向空气, a光先发生全反射。若b光不能进入空气,即b光发生全反射,则a光早已经发生全反射了,所以也不能进入空气,C正确。根据光的反射定律,反射角等于入射角,a光的反射角等于b光的反射角,D错误。【考点定位】本题考查光的反射,光的折射,全反射,光的干涉,光电效应,光是横波。(
10、2012北京)14. 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(2012全国新课标卷)(2)(9分)一玻璃立方体中心有一点状光源。今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜,以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体。已知该玻璃的折射率为,求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值。【考点定位】本考点主要考查光的折射、全反射并与几何知识相联系(2012江苏) B. 选修3-4(12 分) (1)如题12B-1 图所示,白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P 和Q,A 点位于P、Q 之间,B 点位于Q 右侧. 旋转偏振片P, A、B
11、 两点光的强度变化情况是_ .(A) A、B 均不变 (B) A、B 均有变化(C) A 不变,B 有 变 化 (D) A 有变化,B 不变 (2)“测定玻璃的折射率冶实验中,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 图是在白纸上留下的实验痕迹,其中直线a、是描在纸上的玻璃砖的两个边. 根据该图可算得玻璃的折射率n = _. (计算结果保留两位有效数字)(3)地震时,震源会同时产生两种波,一种是传播速度约为3. 5 km/ s 的S 波,另一种是传播速度约为7. 0 km/ s 的P 波. 一次地震发生时,某
12、地震监测点记录到首次到达的P波比首次到达的S 波早3 min. 假定地震波沿直线传播,震源的振动周期为1. 2 s, 求震源与监测点之间的距离x 和S 波的波长.【解析】12B。(1)C (2)挡住C及A、B的像;1.8(1.61.9都算对)(3)设P波的传波时间为t,则,解得,代入数据得到x=1260km由,解得=4.2km【2011高考试题解析】2.(全国)雨后太阳光入射到水中发生色散而形成彩虹。设水滴是球形的,图中的圆代表水滴过球心的截面 ,入射光线在过此截面的平面内,a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线,则它们可能依次是A紫光、黄光、蓝光和红光B紫光、蓝光、黄光和红光C红光、蓝光、
13、黄光和紫光D红光、黄光、蓝光和紫光【答案】B【解析】由于太阳光经过小水滴时,受到两次折射,一次反射,在进入小水滴后就被分解成七色光,这七色光再经过水滴内表面反射进入我们的视角,形成七彩的虹,通过比较第一次折射可以看出,入射角均相同,a光的折射角r最小而d光的折射角r最大,根据其折射率n=知水对a光的折射率最大,而对d光的折射率最小,再由在同种介质中,紫光折射率最大而红光折射率最小可判断只有B选项正确。3(北京)如图所示的双缝干涉实验,用绿光照射单缝S时,在光屏P上观察到干涉条纹。要得到相邻条纹间距更大的干涉图样,可以A增大S1与S2的间距B减小双缝屏到光屏的距离C将绿光换为红光D将绿光换为紫光
14、答案:C解析:由于双缝干涉中,相邻条纹间距离,增大S1与S2的间距d,相邻条纹间距离x减小,A错误;减小双缝屏到光屏的距离L,相邻条纹间距离x减小,B错误;将绿光换为红光,使波长增大,相邻条纹间距离x增大,C正确;将绿光换为紫光,使波长减小,相邻条纹间距离x减小,D错误。4(福建)如图,半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方。一束白光沿半径方向从A 点射入玻璃砖,在O点发生反射和折射,折射光在白光屏上呈现七色光带。若入射点由A向B缓慢移动,并保持白光沿半径方向入射到O点,观察到各色光在光屏上陆续消失。在光带未完全消失之前,反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是A.减弱,紫光 B.减弱,红光 C
15、.增强,紫光 D.增强,,红光答案:C解析:此题考查光的反射、光的折射、全反射等知识点。入射点由A向B缓慢移动,入射角增大,折射角增大,反射光强度增强,光屏上最先消失的光是折射率较大的紫光,选项C正确。5.(重庆)在一次讨论中,老师问道:“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源,有人在水面上方同等条件下观测发现,b 在水下的像最深,c照亮水面的面积比a的大。关于这三种光在水中的性质,同学们能做出什么判断?”有同学回答如下:c光的频率最大 a光的传播速度最小b光的折射率最大 a光的波长比b光的短根据老师的假定,以上回答正确的是A. B. C. D. 6(浙江) “B超”可用于探测
16、人体内脏的病变状况。下图是超声波从肝脏表面入射,经折射与反射,最后从肝脏表面射出的示意图。超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似,可表述为(式中是入射角,是折射角,、为别是超声波在肝外和肝内的传播速度),超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同,已知入射点与出射点之间的距离是d,入射角为,肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行,则肿瘤离肝脏表面的深度h为A. B. C. D. 7(天津)甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样,设相邻两个亮条纹的中心距离为,若,则下列说法正确的是A甲光能发生偏振现象,则乙光不能B真空中甲光的波长一定大于乙光的波长C甲光的光
17、子能量一定大于乙光的光子能量D在同一种均匀介质中甲光的传播速度大于乙光【解析】考查光的综合应用。偏振现象是横波特有的现象,甲乙都可以有偏振现象发生,A错;由,可知甲光的波长大于乙光,B正确;光子能量取决于光子的频率,而光子频率与波长成反比,C错;波速与波长之间同步变化,D正确。【答案】BD8(四川)下列说法正确的是A 甲乙在同一明亮空间,甲从平面镜中看见乙的眼睛时,乙一定能从镜中看见甲的眼睛B 我们能从某位置通过固定的注意透明的介质看见另一侧的所有景物C 可见光的传播速度总是大于电磁波的传播速度D 在介质中光总是沿直线传播答案:A 解析:由光路可逆知道A正确;由于存在光的全反射,所以不一定从介
18、质看到另一侧的所有景物,B错误;可见光也是电磁波,他它们的速度可以相等,C错误;只有在同一均匀介质中光才能沿直线传播,D错误。【2010高考试题解析】(2010重庆)如题20图所示,空气中有一折射率为的玻璃柱体,其横截而是圆心角为90o,、半径为R的扇形OAB、一束平行光平行于横截面,以45o入射角射到OA上,OB不透光,若考虑首次入射到圆弧上的光,则 上有光透出的部分的弧长为A. 1/6 R B. 1/4RC. .1/3 R D. 5/12 R 【答案】B【解析】根据折射定律,可得光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为30。过O的光线垂直入射到AB界面上点C射出,C到B之间没有光线射出;越接近A
19、的光线入射到AB界面上时的入射角越大,发生全反射的可能性越大,根据临界角公式得临界角为45,如果AB界面上的临界点为D,此光线在AO界面上点E入射,在三角形ODE中可求得OD与水平方向的夹角为180-(120+45)=15,所以A到D之间没有光线射出。 由此可得没有光线射出的圆弧对应圆心角为90-(30+15)=45,为1/4R。2(2010全国卷)某人手持边长为6cm的正方形平面镜测量身后一棵树的高度。测量时保持镜面与地面垂直,镜子与眼睛的距离为0.4m。在某位置时,他在镜中恰好能够看到整棵树的像;然后他向前走了6.0 m,发现用这个镜子长度的5/6就能看到整棵树的像,这棵树的高度约为A5.
20、5m B5.0m C4.5m D4.0m【答案】B【解析】如图是恰好看到树时的反射光路,由图中的三角形可得,即。人离树越远,视野越大,看到树所需镜面越小,同理有,以上两式解得L=29.6m,H=4.5m。 3.2010北京14对于红、黄、绿、蓝四种单色光,下列表述正确的是A.在相同介质中,绿光的折射率最大B.红光的频率最高C.在相同介质中,蓝光的波长最短D.黄光光子的能量最小【答案】C【解析】红、黄、绿、蓝四种单色光的频率依次增大,光从真空进入介质频率不变,B 错。由色散现象同一介质对频率大的光有大的折射率,A错。频率大的光在真空中和介质中的波长都小,蓝光的波长最短,C正确。频率大,光子能量大
21、,D错。4.2010新课标33(1)如图,一个三棱镜的截面为等腰直角ABC,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、答案:A解析:根据折射率定义有,已知1=4502+3=900,解得:n=52010海南物理18(1)一光线以很小的入射角射入一厚度为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(很小时)1.一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角射入,穿过玻璃砖自下表射出.已知该玻璃对红光的折射率为1.5.设红光与蓝光穿过玻
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