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1、专题十七 光学 电磁波 相对论 高考物理高考物理 课标课标 专用专用 考点一 光的折射 全反射 色散 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 五年高考 A组 统一命题 课标卷题组 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 答案 ABD
2、 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 3 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 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 答案 60 nn sin i3 式中C是全反射临界角 满足 n
3、sin C 1 由 式知 棱镜的折射率n的取值范围应为 n 光线在玻璃砖内会发生三次全反射 最后由G点射出 如图 由反射定律和几何关系得 OG OC R 射到G点的光有一部分被反射 沿原路返回到达C点射出 解题关键 准确找出刚好发生全反射的临界光线位置是解答第 问的关键 找出从O点左侧与O点相距 R处垂直射入的光线在上表面的入射角是解答第 问的关 键 考查点 全反射 9 2014课标 34 2 10分 0 374 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
4、发光面发出的光线 不考虑反射 求平板玻 璃的折射率 答案 见解析 解析 如图 考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线 假设它斜射到玻璃上表面的A 点 折射 根据折射定律有 n sin sin 式中 n是玻璃的折射率 是入射角 是折射角 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 设AA 线段在玻璃上表面的投影长为L 由几何关系有 sin 由题意 纸片的半径应为 R L r 联立以上各式得 n 考查点 全反射 思路指导 依据题述 恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线 可知射到玻璃上表面 的光线恰好在圆纸片的边缘处发生全反射 进而作出示意图 找到几何关系从而完成求解 易错警示
5、 因为圆形发光面紧贴下表面 所以不用思考光在下表面的折射影响 考点二 光的干涉 衍射 偏振 10 2017课标 34 1 5分 多选 在双缝干涉实验中 用绿色激光照射在双缝上 在缝后的屏幕 上显示出干涉图样 若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距 可选用的方法是 A 改用红色激光 B 改用蓝色激光 C 减小双缝间距 D 将屏幕向远离双缝的位置移动 E 将光源向远离双缝的位置移动 答案 ACD 本题考查双缝干涉 由相邻两亮条纹间距 x 可知 若要增大两相邻亮条纹 的间距 应增大双缝与光屏间距离L 减小双缝间距d或增大照射光波长 而 红 绿 蓝 故选项 A C D正确 解题关键 熟记双缝干涉中相邻亮
6、条纹间距公式及各色光的波长大小关系 11 2014大纲全国 17 6分 在双缝干涉实验中 一钠灯发出的波长为589 nm的光 在距双缝1 00 m的屏上形成干涉图样 图样上相邻两明纹中心间距为0 350 cm 则双缝的间距为 A 2 06 10 7 m B 2 06 10 4 m C 1 68 10 4 m D 1 68 10 3 m 答案 C 由 x 可得双缝间距d m 1 68 10 4 m 选项C正确 考查点 双缝干涉实验 解题关键 理解公式 x 中l d的物理意义 12 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
7、光的干涉条纹间距 x1与绿光的干涉条纹间距 x2相比 x1 x2 填 或 2分 0 300 3分 解析 根据公式 x 红光波长大于绿光波长 因此 x1 x2 根据题意 条纹间距 x mm 2 1 mm 所以d 3 00 10 4 m 0 300 mm 考查点 双缝干涉 解后反思 判断双缝干涉条纹间距的大小关系 要掌握七种可见光之间的频率和波长的关 系 了解公式 x 的含义 会应用公式进行相关的计算和定性的分析 并注意单位的换算关 系 考点三 电磁波 相对论 13 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
8、场和磁场可以相互激发 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 答案 ABC 电磁波在真空中的传播速度为3 108 m 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 考点一 光的折
9、射 全反射 色散 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 B组 自主命题 省 区 市 卷题组 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安徽理综 18 6分 如图所示 一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上 经AB和AC两个面 折射后从AC面进入空
10、气 当出射角i 和入射角i相等时 出射光线相对于入射光线偏转的角度 为 已知棱镜顶角为 则计算棱镜对该色光的折射率表达式为 A B C D 答案 A 由图可知 当出射角与入射角相等时 AB面上的折射角与AC面上的入射角相等 设 为r 由几何关系可知 180 2r 180 得 2r 而 2 i r 得i 由折射定律得n 选项A正确 3 2015福建理综 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 anb B a b na nb C a b na b na nb 答案 B 由图可知b光偏折程度大 则na
11、b B项正确 4 2015四川理综 3 6分 直线P1P2过均匀玻璃球球心O 细光束a b平行且关于P1P2对称 由空气 射入玻璃球的光路如图 a b光相比 A 玻璃对a光的折射率较大 B 玻璃对a光的临界角较小 C b光在玻璃中的传播速度较小 D b光在玻璃中的传播时间较短 答案 C 从光路图可以看出 a b两束光的入射角相等 b光的折射角更小一些 由此可知nb na A错误 由sin C 可知 玻璃对a光的临界角较大 B错误 由n 可知 b光在玻璃中的传播速 度较小 C正确 b光在玻璃中的传播速度较小 且它在玻璃中传播的距离较长 所以在玻璃中的 传播时间较长 D错误 5 2015天津理综
12、2 6分 中国古人对许多自然现象有深刻认识 唐人张志和在 玄真子 涛之 灵 中写道 雨色映日而为虹 从物理学角度看 虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次 反射形成的 如图是彩虹成因的简化示意图 其中a b是两种不同频率的单色光 则两光 A 在同种玻璃中传播 a光的传播速度一定大于b光 B 以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后 b光侧移量大 C 分别照射同一光电管 若b光能引起光电效应 a光也一定能 D 以相同的入射角从水中射入空气 在空气中只能看到一种光时 一定是a光 答案 C 根据光路图可知 a光的折射率大于b光的折射率 由n 可知 在同种玻璃中 a光的 传播速度应小于b光 A项错误 以相
13、同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后 由于a光的折射 率大 偏折程度大 a光侧移量大 B项错误 折射率大的a光频率也高 所以分别照射同一光电管 若b光能引起光电效应 a光也一定能 C项正确 由于b光的折射率小 b光从光密介质射向光疏介 质发生全反射的临界角大 当a b光以相同的入射角从水中射入空气时 若在空气中只能看到 一种光 说明该光未发生全反射 所以一定是b光 D项错误 6 2014北京理综 20 6分 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 入射角i与折射角r依然满足 n 但是折
14、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 答案 B 折射线与入射线应位于法线的同一侧 故选项A D错误 因为材料折射率n 1 电 磁波由空气进入介质时 sin sin 得 则C项错 故正确选项为B 7 2014重庆理综 11 1 6分 打磨某剖面如图所示的宝石时 必须将OP OQ边与轴线的夹角 切磨在 1 2 光线一定在OP边发生全反射 B 若 2 光线会从OQ边射出 C 若 1 光线会从OP边射出 D 若 1 光线会在OP边发
15、生全反射 答案 D 作出 1 2时的光路如图所示 由图中几何关系有i1 90 2 90 i1 90 i2 180 即i1 i2 2 则有i2 3 90 可见 越大时i2越大 i1越小 要使光线在OP上发生全反射 应有i1 C 即 90 C 要使光线在OQ上发生全反射 应有i2 C 即 30 可见在OP边和OQ边 都发生全反射时应满足 1 30 90 C 2时一定有 90 C 光线一定不会 在OP边上发生全反射 同时也一定有 30 即光线若能射在OQ边上 一定会发生全反射 故 A B皆错误 当 1时 一定有 90 C 即光线一定在OP边发生全反射 C错误D正确 8 2014福建理综 13 6分
16、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 答案 A 光束沿玻璃砖半径射向O点 在界面处入射角大于或等于临界角时 发生全反射 小 于临界角时 在空气中的折射角大于入射角 A正确 C错误 当光束由空气射向玻璃砖时 由发生 全反射的条件可知B错误 在玻璃中的折射角应小于入射角 D错误 9 2017江苏单科 12B 3 人的眼球可简化为如图所示的模型 折射率相同 半径不同的两个 球体共轴 平行光束宽度为D 对称地沿轴线方向射入半径为R的小球 会聚在轴线上的P点 取球体的折射率为 且D R 求光线的会聚角 示意图未按比例画出 答案 见解析 解析 由几何关系sin i 解得i 45 则由折射定律 n 解得 30 且i 解得 30 10 2015海南单科 16 2 8分 一半径为R的半圆柱形玻璃砖 横截面如图所示 已知玻璃的全 反射临界角为 与玻璃砖的底平面成 角度且与玻璃砖横截面平行的平行光射到 玻璃砖的半圆柱面上 经柱面折射后 有部分光 包括与柱面相切的入射光 能直接从玻璃砖 底面射出 若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光 求底面透光部分的宽度 答
