2022年高三物理一輪復(fù)習(xí) 專題12 光學(xué)（含解析）

2022年高三物理一輪復(fù)習(xí) 專題12 光學(xué)（含解析）34物理選修34xx·新課標(biāo)全國卷 (2)一個半圓柱形玻璃磚，其橫截面是半徑為R的半圓，AB為半圓的直徑，O為圓心，如圖所示玻璃的折射率為n.()一束平行光垂直射向玻璃磚的下表面，若光線到達(dá)上表面后，都能從該表面射出，則入射光束在AB上的最大寬度為多少？()一細(xì)束光線在O點(diǎn)左側(cè)與O相距2(3)R處垂直于AB從下方入射，求此光線從玻璃磚射出點(diǎn)的位置(2)()R ()略 解析 在O點(diǎn)左側(cè)，設(shè)從E點(diǎn)射入的光線進(jìn)入玻璃磚后在上表面的入射角恰好等于全反射的臨界角，則OE區(qū)域的入射光線經(jīng)上表面折射后都能從玻璃磚射出，如圖所示，由全反射條件有 sin n(1)由幾何關(guān)系有OERsin 由對稱性可知，若光線都能從上表面射出，光束的寬度最大為l2OE聯(lián)立式，代入已知數(shù)據(jù)得lR()設(shè)光線在距O點(diǎn)2(3)R的C點(diǎn)射入后，在上表面的入射角為，由幾何關(guān)系及式和已知條件得60°>光線在玻璃磚內(nèi)會發(fā)生三次全反射最后由G點(diǎn)射出，如圖所示，由反射定律和幾何關(guān)系得 OGOC2(3)R射到G點(diǎn)的光有一部分被反射，沿原路返回到達(dá)C點(diǎn)射出xx·新課標(biāo)卷 物理選修34 (2)一厚度為h的大平板玻璃水平放置，其下表面貼有一半徑為r的圓形發(fā)光面，在玻璃板上表面放置一半徑為R的圓紙片，圓紙片與圓形發(fā)光面的中心在同一豎直線上，已知圓紙片恰好能完全遮擋住從圓形發(fā)光面發(fā)出的光線(不考慮反射)，求平板玻璃的折射率34答案 (1)BCE (2)2(h)解析 (1)由Q點(diǎn)的振動圖像可知，t0.10 s時質(zhì)點(diǎn)Q沿y軸負(fù)方向運(yùn)動，A項(xiàng)錯誤；由波的圖像可知，波向左傳播，波的周期T0.2 s，振幅A10 cm，t0.10 s時質(zhì)點(diǎn)P向上運(yùn)動，經(jīng)過0.15 s4(3)T時，即在t0.25 s時，質(zhì)點(diǎn)振動到x軸下方位置，且速度方向向上，加速度方向也沿y軸正方向，B項(xiàng)正確；波動速度vT()0.2(8) m/s40 m/s ，故從t0.10 s到t0.25 s，波沿x軸負(fù)方向傳播的距離為xvt6 m，C項(xiàng)正確；由于P點(diǎn)不是在波峰或波谷或平衡位置，故從t0.10 s到t0.25 s的4(3)周期內(nèi)，通過的路程不等于3A30 cm，D項(xiàng)錯誤；質(zhì)點(diǎn)Q做簡諧振動的振動方程為yAsin T(2)t0.10sin 10t(國際單位制)，E項(xiàng)正確(2)如圖所示，考慮從圓形發(fā)光面邊緣的A點(diǎn)發(fā)出的一條光線，假設(shè)它斜射到玻璃上表面的A點(diǎn)折射，根據(jù)折射定律有nsin sin 式中n是玻璃的折射率，是入射角，是折射角 現(xiàn)假設(shè)A恰好在紙片邊緣，由題意，在A點(diǎn)剛好發(fā)生全反射，故2()設(shè)AA線段在玻璃上表面的投影長為L，由幾何關(guān)系有sin L2h2(L)由題意，紙片的半徑應(yīng)為RLr聯(lián)立以上各式可得n2(h)20 xx·北京卷 以往，已知材料的折射率都為正值(n>0)現(xiàn)已有針對某些電磁波設(shè)計(jì)制作的人工材料，其折射率可以為負(fù)值(n<0) ，稱為負(fù)折射率材料位于空氣中的這類材料，入射角i與折射角r依然滿足sin r(sin i)n，但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)(此時折射角取負(fù)值)現(xiàn)空氣中有一上下表面平行的負(fù)折射率材料，一束電磁波從其上表面射入，下表面射出若該材料對此電磁波的折射率n1，正確反映電磁波穿過該材料的傳播路徑的示意圖是( ) A B C D20B 本題考查光的折射是一道創(chuàng)新題，但本質(zhì)上還是光的折射定律，本題給定信息“光的折射光線和入射光線位于法線的同側(cè)”，無論是從光從空氣射入介質(zhì)，還是從介質(zhì)射入空氣，都要符合此規(guī)律，故A、D錯誤折射率為1，由光的折射定律可知，同側(cè)的折射角等于入射角，C錯誤，B正確17 xx·全國卷 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，一鈉燈發(fā)出的波長為589 nm的光，在距雙縫1.00 m的屏上形成干涉圖樣圖樣上相鄰兩明紋中心間距為0.350 cm，則雙縫的間距為( )A2.06×107 m B2.06×104 mC1.68×104 m D1.68×103 m17C 解析 本題考查雙縫干涉條紋間距離公式雙縫干涉相鄰條紋間距xd(l)，則dx(l)1.68×104 m，C正確13 xx·福建卷 如圖， 一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚，O點(diǎn)為該玻璃磚截面的圓心，下圖能正確描述其光路的是( ) A B C D13A 解析 光線由空氣沿半徑射入玻璃磚時，傳播方向不變，由玻璃磚射向空氣時，在其分界面處當(dāng)入射角大于或等于臨界角時，會發(fā)生全反射現(xiàn)象，故A項(xiàng)正確；光線由空氣射向玻璃磚時，由于光線與分界面不垂直，所以除了有反射現(xiàn)象之外還應(yīng)發(fā)生折射現(xiàn)象，其折射角小于入射角，故B、D項(xiàng)錯誤；光線由空氣沿半徑射入玻璃磚時，傳播方向不變，由玻璃磚射向空氣時，折射角應(yīng)大于入射角，故C項(xiàng)錯誤 xx·江蘇卷 選修34(1)某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在屏上觀察到題12B1(甲)圖所示的條紋，僅改變一個實(shí)驗(yàn)條件后，觀察到的條紋如題12B1(乙)圖所示他改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是_ (題12B1圖)A減小光源到單縫的距離B減小雙縫之間的距離C減小雙縫到光屏之間的距離D換用頻率更高的單色光源(1)B 解析 根據(jù)xd(l)知，要使條紋間距變大，可減小雙縫之間的距離，增大光的波長(即降低光的頻率)或增大雙縫到屏的距離，故只有B正確2xx·四川卷 電磁波已廣泛運(yùn)用于很多領(lǐng)域下列關(guān)于電磁波的說法符合實(shí)際的是( )A電磁波不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象B常用的遙控器通過發(fā)出紫外線脈沖信號來遙控電視機(jī)C根據(jù)多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對于地球的運(yùn)動速度D光在真空中運(yùn)動的速度在不同慣性系中測得的數(shù)值可能不同2C 解析 衍射現(xiàn)象是波的特有現(xiàn)象，A錯誤；常用的遙控器通過發(fā)出紅外線脈沖信號來遙控電視機(jī)，B錯誤；遙遠(yuǎn)天體和地球的距離發(fā)生變化時，遙遠(yuǎn)天體的電磁波由于相對距離發(fā)生變化而出現(xiàn)多普勒效應(yīng)，所以能測出遙遠(yuǎn)天體相對地球的運(yùn)動速度，C正確；光在真空中運(yùn)動的速度在不同慣性系中測得的數(shù)值是相同的，即光速不變原理，D錯誤3xx·四川卷 如圖所示，口徑較大、充滿水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發(fā)光小球，則( ) A小球必須位于缸底中心才能從側(cè)面看到小球B小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出C小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后頻率變大D小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后傳播速度變大3D 解析 光從水中進(jìn)入空氣，只要在沒有發(fā)生全反射的區(qū)域，就可以看到光線射出，所以A、B錯誤；光的頻率是由光源決定的，與介質(zhì)無關(guān)，所以C錯誤；由vn(c)得，光從水中進(jìn)入空氣后傳播速度變大，所以D正確8 xx·天津卷 一束由兩種頻率不同的單色光組成的復(fù)色光從空氣射入玻璃三棱鏡后，出射光分成a、b兩束，如圖所示，則a、b兩束光( ) A垂直穿過同一塊平板玻璃，a光所用的時間比b光長B從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時，a光臨界角比b光的小C分別通過同一雙縫干涉裝置，b光形成的相鄰亮條紋間距小D若照射同一金屬都能發(fā)生光電效應(yīng)，b光照射時逸出的光電子最大初動能大8AB 解析 本題考查了光的折射率、全反射、雙縫干涉及光電效應(yīng)等知識點(diǎn)，根據(jù)圖中光線的偏轉(zhuǎn)角度可以判斷出三棱鏡對a光的折射率比b光的大，所以a光的頻率大，在玻璃中速度小，通過玻璃所用的時間長，A正確；a光發(fā)生全反射的臨界角小于b光發(fā)生全反射的臨界角，B正確；發(fā)生雙縫干涉時相鄰條紋間的距離公式x d(l) ，由于b光的波長長，所以b光形成的相鄰亮條紋間距大，C錯誤；由于a光的頻率大于b光的頻率，根據(jù)公式EkhW得出a光照射金屬時逸出的光電子的最大初動能大，D錯誤 18 xx·浙江卷 關(guān)于下列光學(xué)現(xiàn)象，說法正確的是( )A水中藍(lán)光的傳播速度比紅光快B光從空氣射入玻璃時可能發(fā)生全反射C在岸邊觀察前方水中的一條魚，魚的實(shí)際深度比看到的要深D分別用藍(lán)光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用紅光時得到的條紋間距更寬18CD 解析 本題考查光速、光的全反射、折射、雙縫干涉等知識在同一種介質(zhì)中，波長越短，波速越慢，故紅光的傳播速度比藍(lán)光大，選項(xiàng)A錯誤；光從空氣射向玻璃是從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)，不能發(fā)生全反射，選項(xiàng)B錯誤；在岸邊觀察水中的魚，由于光的折射，魚的實(shí)際深度比看到的深度要深，選項(xiàng)C正確；在空氣中紅光的波長比藍(lán)光要長，根據(jù)xd(l)可知紅光的雙縫干涉條紋間距大，選項(xiàng)D正確(1)(6分)xx·重慶卷 打磨某剖面如題11圖1所示的寶石時，必須將OP、OQ邊與軸線的夾角切磨在12的范圍內(nèi)，才能使從MN邊垂直入射的光線在OP邊和OQ邊都發(fā)生全反射(僅考慮如圖所示的光線第一次射到OP邊并反射到OQ邊后射向MN邊的情況)，則下列判斷正確的是( ) 題11圖1 A若2，光線一定在OP邊發(fā)生全反射B若2，光線會從OQ邊射出C若1，光線會從OP邊射出D若1，光線會在OP邊發(fā)生全反射11答案 (1)D解析本題第一問考查光的折射和全反射，第二問考查波的圖像 xx·江蘇卷 (3)Morpho蝴蝶的翅膀在陽光的照射下呈現(xiàn)出閃亮耀眼的藍(lán)色光芒，這是因?yàn)楣庹丈涞匠岚虻镊[片上發(fā)生了干涉電子顯微鏡下鱗片結(jié)構(gòu)的示意圖見題12B2圖一束光以入射角i從a點(diǎn)入射，經(jīng)過折射和反射后從b點(diǎn)出射設(shè)鱗片的折射率為n，厚度為d，兩片之間空氣層厚度為h.取光在空氣中的速度為c，求光從a到b所需的時間t. (題12B2圖) (3)n2sin2i(2n2d)ccos i(2h)解析 設(shè)光在鱗片中的折射角為，根據(jù)折射定律有sin insin .在鱗片中傳播的路程l1cos (2d)，傳播速度vn(c)，傳播時間t1v(l1)，解得t1n2sin2i(2n2d)，同理，在空氣中的傳播時間t2ccos i(2h)，則tt1t2n2sin2i(2n2d)ccos i(2h). xx·山東卷 (2)如圖所示，三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面，O為BC邊的中點(diǎn)，位于截面所在平面內(nèi)的一束光線自O(shè)以角i入射，第一次到達(dá)AB邊恰好發(fā)生全反射已知15°，BC邊長為2L，該介質(zhì)的折射率為.求：()入射角i；()從入射到發(fā)生第一次全反射所用的時間(設(shè)光在真空中的速度為c，可能用到：sin 75°4(2)或tan 15°2. 38 答案 (2)()45° ()2c(2)L 解析 (2)()根據(jù)全反射規(guī)律可知，光線在AB面上P點(diǎn)的入射角等于臨界角C，由折射定律得 sin Cn(1)代入數(shù)據(jù)得C45°設(shè)光線在BC面上的折射角為r，由幾何關(guān)系得r30°由折射定律得nsin r(sin i)聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得i45°()在OPB中，根據(jù)正弦定理得sin 75°(OP)sin 45°(L)設(shè)所用時間為t，光線在介質(zhì)中的速度為v，得OPvtvn(c)聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得t2c(2)L