近6年高考物理真题分项版精解精析专题11《光学》

【2014高考真题精选】1.【物理——选修34]【2014·新课标全国卷Ⅰ】(2)一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示．玻璃的折射率为n＝.(ⅰ)一束平行光垂直射向玻璃砖的下面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？3(ⅱ)一细束光线在O点左侧与O相距2R处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置．射到G点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C点射出．2.【2014·新课标Ⅱ卷】【物理——选修3－4】(2)一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r的圆形发光面，在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上，已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率．π现假设A′恰好在纸片边缘，由题意，在A′点刚好发生全反射，故α＝2②L设AA′线段在玻璃上表面的投影长为L，由几何关系有sinθ＝L2＋h2③由题意，纸片的半径应为R＝L＋r④h联立以上各式可得n＝2⑤3.【2014·北京卷】以往，已知材料的折射率都为正值(n>0)．现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值(n<0)，称为负折射率材料．位于空气中的这类材料，sini入射角i与折射角r依然满足sinr＝n，但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)．现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出．若该材料对此电磁波的折射率n＝－1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是()ABCD4.【2014·全国卷】在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589nm的光，在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350cm，则双缝的间距为()A．2.06×10－7mB．2.06×10－4mC．1.68×10－4mD．1.68×10－3m【答案】Cll【解析】本题考查双缝干涉条纹间距离公式．双缝干涉相邻条纹间距Δx＝dλ，则d＝Δxλ＝1.68×10－4m，C正确．5.【2014·福建卷Ⅰ】如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是()ABCD6.【2014·江苏卷】【选修3－4](1)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到题12B1(甲)图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如题12B1(乙)图所示．他改变的实验条件可能是______．(题12B1图)A．减小光源到单缝的距离B．减小双缝之间的距离C．减小双缝到光屏之间的距离D．换用频率更高的单色光源【答案】(1)Bl【解析】根据Δx＝dλ知，要使条纹间距变大，可减小双缝之间的距离，增大光的波长(即降低光的频率)或增大双缝到屏的距离，故只有B正确．7.【2014·四川卷】电磁波已广泛运用于很多领域．下列关于电磁波的说法符合实际的是()A．电磁波不能产生衍射现象B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同【答案】C【解析】衍射现象是波的特有现象，A错误；常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，B错误；遥远天体和地球的距离发生变化时，遥远天体的电磁波由于相对距离发生变化而出现多普勒效应，所以能测出遥远天体相对地球的运动速度，C正确；光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值是相同的，即光速不变原理，D错误．8.【2014·四川卷】如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则()A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B．小球所发的光能从水面任何区域射出C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大9.【2014·天津卷】一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图所示，则a、b两束光()A．垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光长B．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小C．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距小D．若照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大【答案】AB【解析】本题考查了光的折射率、全反射、双缝干涉及光电效应等知识点，根据图中光线的偏转角度可以判断出三棱镜对a光的折射率比b光的大，所以a光的频率大，在玻璃中速度小，通过玻璃所用的时间长，A正确；a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界l角，B正确；发生双缝干涉时相邻条纹间的距离公式Δx＝dλ，由于b光的波长长，所以光形成的相邻亮条纹间距大，错误；由于光的频率大于光的频率，根据公式＝hνbCabEk－W得出a光照射金属时逸出的光电子的最大初动能大，D错误．10.【2014·浙江卷】关于下列光学现象，说法正确的是()A．水中蓝光的传播速度比红光快B．光从空气射入玻璃时可能发生全反射C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽11.【2014·重庆卷】打磨某剖面如题11图1所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角θ切磨在θ＜θ＜θ的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线在OP边和OQ边都发12生全反射(仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN边的情况)，则下列判断正确的是()题11图1A．若θ＞θ，光线一定在OP边发生全反射2B．若θ＞θ，光线会从OQ边射出2C．若θ＜θ，光线会从OP边射出1D．若θ＜θ，光线会在OP边发生全反射1【答案】(1)D【解析]本题第一问考查光的折射和全反射，第二问考查波的图像．12.【2014·江苏卷】(3)Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图见题12B2图．一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射．设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h.取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t.(题12B2图)13.【2014·山东卷】(2)如图所示，三角形ABC为某透明介质的横截面，O为BC边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O以角i入射，第一次到达AB边恰好发生全反射．已知θ＝15°，BC边长为2L，该介质的折射率为.求：(ⅰ)入射角i；(ⅱ)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c，可能用到：sin75°2＝4或tan15°＝2－.2【答案】(2)(ⅰ)45°(ⅱ)2cL【解析】(2)(ⅰ)根据全反射规律可知，光线在AB面上P点的入射角等于临界角C，由折射定律得1sinC＝n①代入数据得C＝45°②【2013高考真题精选】（2013·天津卷）8、固定的半圆形玻璃砖的横截面如图，O点为圆心，OO’为直径MN的垂线，足够大的光屛PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN。由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点，入射光线与OO’夹角较小时，光屛NQ区域出现两个光斑，逐渐增大角，当=时，光屛NQ区域A光的光斑消失，继续增大角，当=时，光屛NQ区域B光的光斑消失，则（）A.玻璃砖对A光的折射率比对B光的大B.A光在玻璃砖中传播速度比B光的大C.时，光屛上只有1个光斑D.时，光屛上只有1个光斑（2013·大纲卷）14．下列现象中，属于光的衍射现象的是（）A．雨后天空出现彩虹B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C．海市蜃楼现象D．日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹（2013·四川卷）3．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【答案】D【解析】折射现象只能说明光是一种波，但不能确定是横波还是纵波，A错；如果发生全反射，则就没有折射光线，B错；当光垂直射到两种不同介质的分界面时，传播方向不变，这时折射光线与入射光的传播方向相同，C错。【考点定位】光的折射全反射（2013·上海卷）17．某半导体激光器发射波长为1.5×10-6m，功率为5.0×10-3W的连续激光。已知可见光波长的数量级为10-7m，普朗克常量h＝6.63×10-34J·s，该激光器发出的(A)是紫外线(B)是红外线(C)光子能量约为1.3×10-18J(D)光子数约为每秒3.8×1016个（2013·上海卷）3．白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的(A)传播速度不同(B)强度不同(C)振动方向不同(D)频率不同（2013·福建卷）14．一束由红、紫两色光组成的复色光，从空气斜射向玻璃三棱镜。下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜折射分离成两束单色光的是()【答案】B【解析】当光由空气斜射向三棱镜时，将发生光的折射现象，且入射角大于折射角，故选项C、D错误；由于玻璃对紫光的折射率比对红光的折射率大，因此进入玻璃时紫光的折射角比红光的折射角小，故选项A错误；选项B正确。【考点定位】本题主要考查光的折射，属于容易题。（2013·北京卷）14.如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。下列判断正确的是A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率B．a光的频率大于b光的频率C．在真空中a光的波长大于b光的波长D．a光光子能量小于b光光子能量（2013·海南卷）16．模块3-4试题（12分）（1）（4分）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【答案】BDE【解析】多普勒效应是指波源或观察者发生移动，而使两者间的位置发生变化，使观察者接收到的频率发生了变化，根据此定义可判断选项BDE正确。【考点定位】考查多普勒效应。（2）（8分）如图，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A=300，AC平行于光屏MN，与光屏的距离为L，棱镜对红光的折射率为n，对紫光的折射率为n。一束很细的白光由棱12镜的侧面AB垂直射入，直接到达AC面并射出。画出光路示意图，并标出红光和紫光射在光屏上的位置，求红光和紫光在光屏上的位置之间的距离。MBCANnn【答案】光路图见答案ddL(21）214-n24-n221【解析】【考点定位】考查光的折射定律。（2013·江苏卷）B.[选修3-4](12分)(题12B-1图)(1)如题12B-1图所示的装置,弹簧振子的固有频率是4Hz.现匀速转动把手,给弹簧振子以周期性的驱动力,测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz,则把手转动的频率为.(A)1Hz(B)3Hz(C)4Hz(D)5Hz(2)如题12B-2图所示,两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行,相对地面的速度均为v(v接近光速c).地面上测得它们相距为L,则A测得两飞船间的距离(选填“大于”、“等于”或“小于”)L.当B向A发出一光信号,A测得该信号的速度为.(3)题12B-3图为单反照相机取景器的示意图,ABCDE为五棱镜的一个截面,ABBC.光线垂直AB射入,分别在CD和EA上发生反射,且两次反射的入射角相等,最后光线垂直BC射出.若两次反射都为全反射,则该五棱镜折射率的最小值是多少?(计算结果可用三角函数表示)(题12B-3图)1【答案】（1）A(2)大于C（或光速）(3)nsin22.50【解析】（1）弹簧振子是把手转动使其做受迫振动，而受迫振动的频率等于驱动力的频率，则把手转动的频率就是1Hz，故A项正确。答案为:A。（2）飞船相对地面在高速行驶，从地面测量两飞船间的间距已经发生了“尺缩效应”而变短，则A测得两飞船间的距离就可理解是不发生“尺缩效应”效应的实际距离，故A测得的距离应大于L。易。（2013·山东卷）37.（8分）（物理选修3-4）（1）如图甲所示，在某一均匀介质中，A、B是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为x=0.1sin(20πt)m，介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4m和5m，两波源形成的简谐波分别沿AP、BP方向传播，波速都是10m/s。○1求简谐横波的波长。○2P点的振动（填“加强”或“减弱”）。（2）如图乙所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入。已知棱镜的折射率n=2，AB=BC=8cm，OA=2cm，∠OAB=60°。○1求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向。○2第一次的出射点距Ccm。43【答案】（1）①1m②加强（2）①与CD边成45°角斜向下②32【解析】（1）①由简谐运动的表达式可知=20，则周期T=0.1s，波长=vT1m.②P点距离两波源的路程差为PBPA1m=,P点是振动加强点。（2013·新课标II卷）34.[物理——选修3-4]（15分）（1）（5分）如图，一轻弹簧一端固定，另一端连接一物块构成弹簧振子，该物块是由a、b两个小物块粘在一起组成的。物块在光滑水平面上左右振动，振幅为A0，周期为T0。当物块向右通过平衡位置时，a、b之间的粘胶脱开；以后小物块a震动的振幅和周期分别为A和T，则AA0(填“>”“<”“=”),TT0(填“>”“<”“=”).【答案】<(3分)<(2分)【解析】当粘胶脱开后，振子经过平衡位置时的动能减小，所以振幅减小；弹簧振子的周期mT2，由于振子质量减小导致周期减小。k【考点定位】机械振动(2)(10分)如图，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A=30°，∠B=30°。一束平行于AC边的光线自AB边的p点摄入三棱镜，在AC边发生反射后从BC边的M点射出，若光线在P店的入射角和在M店的折射角相等。（i）求三棱镜的折射率（ii）在三棱镜的AC边是否有光线逸出，写出分析过程。（不考虑多次反射）【答案】见解析。【解析】解：(ⅰ)光路图如图所示，图中N点为光线在AC边发生反射的入射点。设光线在P点的入射角为i、折射角为r，在M点的入射角为r、折射角依题意也为i。有i=60°①(ⅱ)设在N点的入射角为i，由几何关系得i60⑩此三棱镜的全反射临界角满足nsin1（11）C由⑨⑩（11）式得i（12）C此光线在N点发生全反射，三棱镜的AC边没有光线透出。【考点定位】光学（2013·新课标Ⅰ卷）34.[物理—选修3-4](15分)(1)(6分)如图，a.、b、c.、d是均匀媒质中x轴上的四个质点.相邻两点的间距依次为2m、4m和6m一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播，在t=0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，r=3s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是(填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)A．在t=6s时刻波恰好传到质点d处B．在t=5s时刻质点c恰好到达最高点C.质点b开始振动后，其振动周期为4sD.在4s