迎战2011高考物理二轮复习教学案专题二十光学综合

1、做好题，得高分，精选习题，真给力！专题二十 光学综合 【2011考纲解读】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。 【2011高考预测】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

2、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。 【专题解读】考点1光的直线传播 (1)光的传播：光在同一种均匀介质中沿直线传播小孔成像、影子、日食、月食等光现象都是光沿直线传播的结果光在真空中的速度c=3108m/s，在其他介质中的速度都小于c (2)本影和半影：点光源在物体背后形成的影区是完全黑暗的，属于本影区如果不是点光源，则在物体背后形成的影区将有所不同如图13321所示，a区域中日光灯发的光完全射不到，属于本影区b、c、d区域只能受到部分光线的照射，属于半影区日食和月食的成因就可利用上图加以简单的说明：若日光灯相当于太阳，遮光板相当于月

3、亮，则当地球上的人位于a区域时看到的就是日全食；位于b、d区域时看到的就是日偏食；位于c区域时看到的则是日环食考点2反射定律 (1)反射光线跟入射光线和法线在同一平面内 (2)反射光线和入射光线分居法线两侧 (3)反射角等于入射角 注意：光的反射现象中，光路可逆；镜面反射和漫反射都遵循反射定律考点3利用平面镜成像规律作图(拓展考点) (1)平面镜成像的特点： 平面镜成正立、等大、虚像，像到镜的距离等于物到镜的距离，物点与对应的像点的连线与平面镜垂直物、像关于镜面对称虚像不是实际光线相交而成的，而是反射光线反向延长线的交点，只能用眼观察到，不能成在光屏上，也不能使照相机底片感光 (2)根据平面镜

4、成像规律准确作图 (3)有障碍物确定观察范围时，确定边界光线是关键作图时一般要应用对称法确定出像的位置，而后再完成光路考点4平面镜改变光路的应用(实际应用考点) (1)若光线的人射角为，则经平面镜反射后光的传播方向改变=180o-2(如图133212) (2)在人射光线方向不变时，平面镜转过角，反射光线同方向转过2(如图133213) (3)两平面镜夹角小于90o时，第二次反射光线与第一次入射光线的夹角妒等于平面镜夹角的2倍，即92(如图133214)(请自己证明) 推论一：当=90o时，第2次反射的光与第1次入射的光平行(如图133215) 推论二：当=60o时，若第一次入射的光与一平面镜平

5、行，则第二次反射光平行于另一平面镜(如图133216) 推论三：当=oo时，即两平行的平面镜，可以将入射光线交替地平行反射出(如图133217) 考点5折射定律 当光从一种介质射向另一种介质时，传播方向一般要发生改变，入射角的正弦与折射角的正弦的比值为一常数，即 (1)折射率是用光线从真空斜射入介质，入射角正弦与折射角正弦之比定义的，由于光路可逆，入射角、折射角随光路可逆而“换位”，因此，在应用时折射率可记忆为(真空角为真空中光线与法线夹角，介质角为介质中的光线与法线夹角) (2)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小(3)折射率与光速及波长的关系：光从真空进

6、入介质时，频率不变，速度减小，波长变短由分别为光在真空中和介质中的波长)可知，在同一种介质中，频率较高的光，速率较小，波长较短考点6.光的全反射和临界角 (1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，在界面处一部分光被反射回原介质中，一部分光被折射到另一种介质中，随着入射角的增大，折射角逐渐增大，且折射光线越来越弱，反射光线越来越强，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90o，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射 (2)全反射的条件：光从光密介质进入光疏介质；入射角大于或等于i临界角 (3)临界角：折射角等于90o时的入射角，某种介质的临界角用 计算(4)分析光的全反射的方法：画出

7、恰好发生全反射的光路；利用几何知识分析线、角关系，找出临界角；以刚好发生全反射的光线为比较对象来判断光路是否发生全反射，从而画出其他光线的光路图考点7三棱镜 光的色散 (1)三棱镜：横截面为三角形的三棱柱透明体为三棱镜玻璃棱镜有使光线向底部偏折的作用 等腰直角三棱镜为全反射三棱镜 (2)光的色散：白光通过三棱镜后，出射光束变为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光的光束由七色光组成的光带称光谱这种现象叫光的色散 说明：光的色散现象产生的原因是同一介质对不同色光的折射率不同而引起的，折射率大的，偏折角大，在七种色光中，紫光的折射率最大，故紫光向三棱镜底部偏折程度最大 (3)用折射定律分析光的色散现象

8、分析、计算时，要掌握好n的应用及有关数学知识，着重理解两点：其一，光的频率(颜色)由光源决定，与介质无关；其二，同一介质中，频率越大的光折射率越大再应用n等知识，就能准确而迅速地判断有关色光在介质中的传播速度、波长、入射线与折射线偏折程度等问题考点8光的本性学说的发展史上的五个学说 (1)牛顿的微粒说：认为光是高速粒子流它能解释光的直进现象，光的反射现象 (2)惠更斯的波动说：认为光是某种振动，以波的形成向周围传播它能解释光的干涉和衍射现象 (3)麦克斯韦的电磁说：认为光是电磁波实验依据是赫兹实验证明了光与电磁波在真空中传播速度相等且均为横波 (4)爱因斯坦的光子说：认为光的传播是一份一份的，

9、每一份叫一个光子，其能量与它的频率成正比，即e=hv，光子说能成功地解释光电效应现象 (5)德布罗意的波粒二象性学说：认为光是既有粒子性，又有波动性个别光子表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性；频率大的光子粒子性明显，而频率小的光子波动性明显考点9光的干涉 (1)现象：一定条件的相干光在相遇的区域出现了稳定相间的加强区域和减弱区域 (2)条件：产生干涉现象的两列光波必须具有相同的频率、相同的振动方向和恒定的相差(即步调差恒定) (3)双缝干涉和薄膜干涉：双缝干涉(杨氏双缝干涉实验)： 让两束具备干涉条件的光通过相距很近的两条狭缝，则在狭缝另一侧的光屏上，就会出现明暗相间的条纹，这种干涉图样

10、称为双缝干涉，如图1334 1所示a单色光的双缝干涉图样特点：符合r=r2-r1=n，亮条纹；符合，暗条纹，(n=o，1，2，3，)相邻两条明(或暗)条纹间距公式：。其中l表示挡板到光屏的距离，d表示双缝s1、s2之间的距离，表示该单色光的波长 中央为明条纹，两边等间距对称分布着明暗相间条纹，红光明暗条纹最宽，紫光明暗条纹最窄 b白光的双缝干涉图样特点：光屏上中央位置是白色明条纹，两侧出现彩色条纹，且关于中央明条纹对称 薄膜干涉：当光照射到厚度不均匀的透明薄膜上时，从薄膜的前后表面上反射出来的两列光波相叠加产生的干涉现象，称为薄膜干涉 a薄膜干涉的图样特点：单色光入射时形成明暗相间的条纹，白光

11、入射时形成彩色条纹b应用：检查工件平整度，增透膜(其厚度为透射光在薄膜中波长的倍)考点10光的衍射 (1)光的衍射现象：光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的途径而绕到障碍物或小孔后面传播的现象 (2)常见的光的衍射现象光通过狭缝的衍射现象：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央为亮条纹；中央条纹较宽，其余亮纹依次变窄白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白条纹光通过小孔的衍射现象：光通过小孔时(孔很小)在屏上会出现明暗相间的圆环，中间很亮光照到小圆板上的衍射现象：光照到不透明的小圆板上，在屏上圆板的阴影中心，出现亮斑泊松亮斑 (3)衍射的条件：在障碍物或小孔的

12、尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还要小的时候，就会产生明显的衍射现象考点11光的偏振 (1)自然光：从光源直接发出的光，包含垂直于光的传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫自然光 (2)偏振光：自然光通过偏振片后，只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通过，这时的光只沿着一个特定的方向振动，这种光叫偏振光 (3)光的偏振现象证明光是横波 (4)应用：利用偏振滤光片摄影、观看立体电影等考点12光谱和光谱分析 (1)发射光谱：由发光物体直接产生的光谱，可分为连续光谱与明线光谱连续光谱由炽热固体、液体及高压气体发光产生，其特点为由连续分布的包含一切波

13、长的色光组成明线光谱(即原子光谱)，由稀薄气体或金属蒸气(即激发态的原子)发光产生其特点为由一些不连续的明线组成 (2)吸收光谱：高温物体发出的白光通过物质时，某些波长的光被物质吸收而形成的其特点是在连续光谱的背景上，由一些不连续的暗线组成 (3)光谱分析：利用元素的特征谱线(明线光谱或吸收光谱)分析和确定物质的化学成分即光谱分析考点13光电效应 (1)光电效应规律 每种金属都有发生光电效应的极限频率 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光的频率增大而增大 光电效应的产生几乎是瞬间的 饱和光电流与入射光强度成正比(2)光子说对光电效应的理解 光子照射到金属上时，某个电子吸收光子的能量后

14、动能变大，若电子的动能增大到足以克服原子核的引力时，便飞出金属表面，成为光电子 光子的能量和频率有关，金属的逸出功是一定的，光子的能量必须大于逸出功才能发生光电效应，这就是每一种金属都存在一个极限频率的原因 光照射到金属上时，电子吸收光子能量不需积累，吸收能量立刻增大动能，并逸出金属表面成为光电子 爱因斯坦光电效应方程是根据能量守恒定律推导出来的描述的是光电子的最大初动能ek跟入射光子的能量hv和逸出功 w之间的关系：e。=hvw若入射光子的能量恰等于金属的逸出功，则光电子的初动能为零，入射光的频率就是该金属的极限频率，此时有whvo，可求出极限频率，或反过来从实验中测出金属的极限频率v0，也

15、可求出逸出功 注意：并非所有的光电子都具有最大初动能 光电效应规律“饱和光电流强度与入射光的强度成正比”中“饱和光电流强度”指的是光电流的最大值(亦称饱和值)，因为光电流未达到最大值之前，其值大小，不仅与入射光的强度有光，还与光电管两极间的电压有关只有在光电流达到最大值以后才和入射光的强度成正比 “入射光的强度”，指的是单位时间内入射到金属表面单位面积上的光子的能量，在入射光频率不变的情况下，光强正比于单位时间内照射到金属表面上单位面积的光子数但若换不同频率的光照射，即使光强相同，单位时间内照射到金属表面单位面积的光子数也不相同，因而从金属表面逸出的光电子数也不相同，形成的光电流也不同考点14

16、物质波 (1)定义：任何运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它对应，这种波叫做物质波，也叫德布罗意波 (2)特点：宏观物体的德布罗意波长比微观粒子的波长小得多(3)公式： ，其中h=66310-34js，户是运动物体的动量 (4)物质波也是概率波在光的衍射图样中，光子落到亮条纹处的概率较大，落到暗条纹处的概率较小光波和物质波是概率波，说的是光子和实物粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的考点15光的电磁说 (1)光的电磁说：麦克斯韦根据光波和电磁波的相似性指出：光波是一种电磁波光和电磁波一样具有波的性质光和电磁波在真空中的传播速度相同光和电磁波都是横波，赫兹用实验证明了麦

17、克斯韦的电磁说的正确性 。 (2)电磁波谱见下表：种类无线电波 红外线 可见光 紫外线伦琴射线 射线频率 由 低 到 高产生机理振荡电路中自由电子的周期性运动 原子外层电子受到激发原子内层电子受到激发原子核受到激发特性波动性强热作用使人类产 生视觉化学作用、荧光效应、杀菌、消毒穿透能力强穿透能力最强种类无线电波 红外线 可见光 紫外线伦琴射线 y射线应用通讯、广播、导航等加热、烘干、医疗、红外摄影、红外遥感等照明、照相、加热等感光技术、黑光灯、杀菌消毒、医疗等工业探伤、医学透视等工业探伤、医学治疗等(3)电磁波能量与电磁波频率有关，每一份为hv考点16光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射等现象

18、使人们认识到光具有波动性；光电效应和光子说使人们又认识了光的粒子性只有从波粒二象性出发，才能说明光的各种行为 (2)在认识光的波粒二象性时，不可以把光看成宏观概念中的波，也不能把光子看成宏观概念中的粒子 (3)光的波动性和粒子性是统一的 大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果显示粒子性 光在传播时显示波动性，与物体发生作用时，往往显示粒子性。 按电磁波谱的排列，频率小波长大时，波动性显著，粒子性不明显；而频率大波长小时，粒子性显著，波动性不明显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

19、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9

20、0-（30+15）=45，为1/4r。22010全国卷20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a5.5m b5.0m c4.5m d4.0m【答案】b眼睛树的像树【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。【命题意图与考点定位】平面镜的反射成像，能够正确转化为三角形求解3. 2010

21、全国卷20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，其光路如右图所示，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42010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

22、 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，d错。52010江苏物理12(b)（1）激光具有相干性好，平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛。下面关于激光的叙述正确的是 （a）激光是纵波（b）频率相同的激光在不同介质中的波长相同（c）两束频率不同的激光能产生干涉现象（d）利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离（2）如图甲所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30m,屏上p点距双缝和的路程差为7.95m.则在这里出现的应是 （选填“明条纹”或“暗条纹”）。现改用波长为6.3

23、0m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 （选填“变宽”、“变窄”、或“不变”。 （3）如图乙所示，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. 答案：6. 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)72010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

24、射光线之间的距离（很小时）【答案】【解析】如图，设光线以很小的入射角入射到平板玻璃表面上的a点，折射角为，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，交于d点，则的长度就是出射光线与入射光线之间的距离，由折射定律得由几何关系得 出射光线与入射光线之间的距离为当入射角很小时，有由此及式得 1、(2009上海) 6英国科学家瑞利于1871年证明：一束光穿过大气距离后，其强度从下降为的公式为，其中叫做吸收系数，式中为光的频率，为光速，标准状况下，个/厘米，。定义，叫做衰减长度，它表示光经过距离后其强度降低到原来的。根据以上信息，结合

25、所学只是可以判断 a可见光中衰减最厉害的是红光 b可见光中衰减最厉害的是紫光c可见光中衰减最厉害的是黄绿光 d不同颜色的光衰减程序基本相同【答案】b【解析】由题意可知光的频率越大，a越小，即可见光中频率最大的紫光强度降低经过最短的距离就将为原来的，故紫光衰减最厉害。【考点定位】考查几何光学中光的颜色与频率。2、（2009全国1）15. 某物体左右两侧各有一竖直放置的平面镜，两平面镜相互平行，物体距离左镜4m，右镜8m，如图所示，物体在左镜所成的像中从右向左数的第三个像与物体的距离是a.24m b.32m c.40m d.48m【答案】b【解析】由平面镜成像特点知，物体在左镜所成的像中从面向左数

26、第三个像是物体在左镜中的第一个像在右镜中成像后又在左镜中成的像，由长度关系可知，此像距原物体的距离为32m，b项正确。【考点定位】光的反射（平面镜成像）3、（2009全国2）21. 一玻璃砖横截面如图所示，其中abc为直角三角形（ac边末画出），ab为直角边abc=45；adc为一圆弧，其圆心在bc边的中点。此玻璃的折射率为1.5。p为一贴近玻璃砖放置的、与ab垂直的光屏。若一束宽度与ab边长度相等的平行光从ab边垂直射入玻璃砖，则a. 从bc边折射出束宽度与bc边长度相等的平行光b. 屏上有一亮区，其宽度小于ab边的长度c. 屏上有一亮区，其宽度等于ac边的长度d. 当屏向远离玻璃砖的方向平

27、行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大4、（2009天津）7.已知某玻璃是蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光 a.在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大 b.以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大 c.从该玻璃中射入空气发生反射时，红光临界角较大 d.用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大【答案】c【解析】介质中光速为，可知在该玻璃中红光的速度大，a项错误；由可知，以相同的入射角入从空气射入该玻璃中，蓝光的折射角小，b项错误；由可知，红光临界角大，c项正确；红光波长大，故在双缝干涉实验中，红光相邻条纹间距较大，d项错误。【考点定位】考查不同色光在介质中的性质5、（20

28、09四川）21.如图所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r，外圆半径为r，rr。现有一束单色光垂直于水平端面a射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面b射出。设透明柱体的折射率为n，光在透明柱体内传播的时间为t，若真空中的光速为c，则n可能为n可能为2c.t可能为d.t可能为【答案】ab【解析】如图所示入射光经过两次全反射后从b端射出，若恰好发生全反射由rr，sinc=1/n可知此时n= ，所以当n为、2时肯定也发生全反射，则a、b两项正确。又由于，可得，将c、d代入上式，可求得n分别为、1.2，而由题意可得n应该大于等于。【考点定位】级能力性考点，虽然光学部分为级

29、知识性考点，但是本题利用光学知识来考查全反射知识点，而且是由计算得到范围再去选择，增大了难度。6、（2009浙江）efabc题18图18如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面abc的单色光从空气射向e点，并偏折到f点。已知入射方向与边ab的夹角为=，e、f分别为边bc的中点，则（ ）a该棱镜的折射率为b光在f点发生全反射c光从空气进入棱镜，波长变小d从f点出射的光束与入射到e点的光束平行ef60abc【答案】ac【解析】根据几何关系知ef平行于ac边，由于ef即棱镜中的光线，可作出光路图如右图所示，得折射角30，a正确，d错误；由对称性或光路可知，光到达f点不会发生全反射，b错误；当光从空气进入

30、玻璃，速度减小，由可知，得光在玻璃中的波长较小，c正确；【考点定位】光学命题一般覆盖面较广，涉及几何光学和光波。几何光学离不开光的折射、全反射，能根据光的折射熟练绘制光路图，熟知全反射的两个条件：光线由光密介质射入光疏介质、入射角大于或等于临界角。该情景中要避免光在空气和其他介质中的传播速度大小关系与声音在空气和其他介质中的传播速度大小关系之间的混淆。7、（2009重庆）21用a、b、c、d表示四种单色光，若a、b从同种玻璃射向空气，a的临界角小于b的临界角；用b、c和d在相同条件下分别做双缝干涉实验，c的条纹间距最大用b、d照射某金属表面，只有b能使其发射电子。则可推断a、b、c、d可能分别

31、是a.紫光、蓝光、红光、橙光 b. 蓝光、紫光、红光、橙光c. 紫光、蓝光、橙光、红光 d. 紫光、橙光、红光、蓝光【答案】a【解析】由第一句话可知a光比b光频率大，第二句说明c在bcd中频率最小。第三句话说明b的频率比d大。再看选项可得a正确【考点定位】考查光的折射。光的干涉及光电效应电磁波谱等考点。8、（2009江苏）b（选修模块34）（12分）（1）如图甲所示，强强乘电梯速度为0.9（为光速）的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为 。（填写选项前的字母）（a）0.4c (b)0.5c (c)0.9c (d)1.0c

32、 (2)在时刻，质点a开始做简谐运动，其振动图象如图乙所示。质点a振动的周期是 s；时，质点a的运动沿轴的 方向（填“正”或“负”）；质点b在波动的传播方向上与a相距16m，已知波的传播速度为2m/s，在时，质点b偏离平衡位置的位移是 cm （3）图丙是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片，照相机的镜头竖直向上。照片中，水利方运动馆的景象呈限在半径的圆型范围内，水面上的运动员手到脚的长度，若已知水的折射率为，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深，（结果保留两位有效数字）9、（2009海南）18模块34试题（12分）（）（5分）如图，透明半圆柱体折射率为，半径为r、长为l。一

33、平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入从部分柱面有光线射出。求该部分柱面的面积s。（）（7分）有一种示波器可以同时显示两列波形。对于这两列波，显示屏上横向每格代表的时间间隔相同。利用此种示波器可以测量液体中的声速，实验装置的一部分如图l所示：管内盛满液体，音频信号发生器所产生的脉冲信号由置于液体内的发射器发出，被接收器所接收。圈2为示波器的显示屏。屏上所显示的上、下两列波形分别为发射信号与接收信号。若已知发射的脉冲信号频率为2000 hz，发射器与接收器的矩高为m，求管内液体中的声速。（已知所测声速应在13001600m/s之间。结果保留两位有效数字。）【答案】（1）rl；（2）1.4103m/

34、s【解析】半圆柱体的横截面如图所示，为半径。设从a点入射的光线在b点处恰好满足全反射条件，由折射定律有 式中，为全反射临界角。由几何关系得 带入题给条件得 评分参考：本题5分。式2分，式各1分。（ii）设脉冲信号的周期为t，从显示的波形可以看出，图2中横向每一分度（即两条长竖线间的距离）所表示的时间间隔为其中 对比图2中上、下两列波形，可知信号在液体中从发射器传播只接受器所用的时间为 其中，液体中的声速为 联立式，代入已知条件并考虑到所测声速应在13001600之间，得 评分参考：本题7分。式2分，式1分，式2分，式各1分。得的，也同样给分。【考点定位】考查几何光学知识、折射定律以及光学信息题

35、。10、（2009上海）6光电效应的实验结论是：对于某种金属（）（a）无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应（b）无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应（c）超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小（d）超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大【答案】ad。【解析】每种金属都有它的极限频率，只有入射光子的频率大于极限频率时，才会发生光电效应，且入射光的强度越大则产生的光子数越多，光电流越强；由光电效应方程，可知入射光子的频率越大，产生的光电子的最大初动能也越大，与入射光的强度无关，所以ad正确。【考点定位】光电效应的基

36、本规律，属于中等11、（2009上海）10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、短）的单色光，或是使双缝与光屏间的距离_（填增大、减小）。【答案】长，增大【解析】依据双缝干涉条纹间距规律，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。【考点定位】本题考查了双峰干涉的条纹间距与光的波长和双缝到屏的距离的关系。属于较容易的题目。12、（2009广东）硅光电池是利用光电效应原理制成的器件下列表述正确的是 a硅光电池是把光能转变为电能的一种装置 b硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出 c逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关

37、 d任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应 【答案】a 【解析】选项b错误，一部分跃迁到高能级，但不能逸出。选项c错误。有关，如果能发生光电效应，入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大。选项d错误，只有大于等于材料极限频率的光照射，才能产生光电效应。 【考点定位】本题属于容易题，考察了光电效应相关知识，记忆正确易得分。13、（2009广东）(10分) (1)在阳光照射下，充满雾气的瀑布上方常常会出现美丽的彩虹彩虹是太阳光射入球形水珠经折射、内反射，再折射后形成的光的折射发生在两种不同介质的_上，不同的单色光在同种均匀介质中_不同 (2)图1l为声波干涉演示仪的原理图两个u形管a和b套在

38、一起，a管两侧各有一小孔声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率_的波当声波分别通过a、b传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅_；若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅_ 【答案】(1)分界面，传播速度（折射率）。(2)相同，减小到零，增大到原来声波振幅的2倍【解析】(1)光的折射、反射、全反射均发生在两种不同介质的分界面上，不同的单色光，其频率不同，在同种介质中，传播速度大小不同，折射率也不同。(2)波的干涉条件是两列波的频率必须相同，路程差为0.5个波长奇数倍时，振动减弱，路程差为1个波长整数倍时，振动加强。【考点定位】本题属于容易题，考察光与机械波干涉的问

39、题。记忆准确易得分。【1】水的折射率为n，距水面深h处有一个点光源，岸上的人看到水面被该光源照亮的圆形区域的直径为（ ）a. b. c. d. 【答案】 a【解析】如图所示：由知在直角三角形中有：直径d2h=2 h tan(arc sin)【易错点点睛】本题考查了光的折射，折射定律，折射率，全反射和临界角等知识点，部分考生对于临界角的公式容易混淆其字母的物理意义。【2】一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示，设玻璃对a、b的折射率分别为na、nb，a、b在玻璃中的传播速度分别为va、vb，则（ ）ab空气玻璃a.nanb b.nanbc.vavb d.va

40、vb【答案】ad 【解析】 由图中可知，光从空气中射向玻璃时入射角相等，而折射角a的大于b的，由折射定律可知，a的折射率较大，nanb，再由n=c/v可知，vavb，因此ad选项正确。【易错点点睛】本题主要考查考生对光学知识中光在介质中折射率中光在介质中传播速度等物理规律的认识。部分考生对折射定律中的入射角和折射角区分不清楚，导致解答错误。【3】关于光的性质，下列说法正确的是（ ） a.光在介质中的速度大于光在真空中的速度b.双缝干涉说明光具有波动性c.光在同种介质种沿直线传播d.光的偏振现象说明光是纵波【答案】 b【解析】真空中光速最大，选项a错误。干涉现象、衍射现象、偏振现象都是波的特有属

41、性，选项b正确。光在透明的同种均匀介质中沿直线传播，选项c错误（没有透明的条件是不行的）。偏振现象说明光是横波，选项d错误。【易错点点睛】本题考查光学的基础知识，只要记住就能做出来。【4】从桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示，有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为（ ）ar b1.5rc2r d2.5r【答案】 c【解析】如图所示,光线射到a或b时,入射角大于临界角,发生全反射,而后由几何关系得到第二次到达界面的时候垂

42、直打出.o点为abc的重心,设ec=x,则由几何关系得到: .解得光斑半径x=2r【易错点点睛】解答本题时，不能正确作出光路图导致很多考生出错。而要正确作出光路图，需要对光的全反射知识有深刻的理解，部分考生在此题中不能正确判断是否发生全反射而导致出错。【5】如图所示，巡查员站立于一空的贮液池边，检查池角处出液口的安全情况。已知池宽为，照明灯到池底的距离为。若保持照明光束方向不变，向贮液池中注入某种液体，当液面高为时，池底的光斑距离出液口。（）试求当液面高为时，池底的光斑到出液口的距离x。（）控制出液口缓慢地排出液体，使液面以的速率匀速下降，试求池底的光斑移动的速率v x 。【解析】 根据题意作

43、出光路图如右所示（1）解法一：由几何关系知由折射定律代入得 解得解法二：由几何关系知液面高度变化，折射角不变，由得 ，解得（2）液面匀速下降，光斑也匀速向左运动。则有，整理得【易错点点睛】 这是一道几何光学计算题，近几年高考中基本以选择题的形式出现，但是江苏高考却出现了计算题，本题虽然比较基础，但在解答过程中常有以下错误出现：第一就是解题不规范，缺少光路图或者用到的物理量没有交待清楚，让阅卷老师看不懂。第二利用数学知识解答出现运算错误。【6】两种单色光a和b，a光照射某金属时有光电子逸出，b光照射该金属时没有光电子逸出，则（ ）a在真空中，a光的传播速度较大 b在水中，a光的波长较小c在真空中

44、，b光光子的能量较大 d在水中，b光的折射率较小【答案】 bd【解析】 a光照射某金属时有光电子逸出，b光照射该金属时没有光电子逸出，说明。光在真空中的速度均为，选项a错误。在水中，而，可知，选项b正确。折射率为，选项d正确。光子的能量，故，选项c错误。【易错点点睛】本题属于中档难度试题，但是考查的物理知识较多，部分考生不清楚光的频率与折射率、光子的能量以及波长的关系，导致出错。【7】夏天，海面上的下层空气的温度比上层低，我们设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，以至发生全反射，人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图所示，下列

45、说法中正确的是（ ）a海面上，上层空气的折射率比下层空的折射率要小b海面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要大ca是蜃景，b是景物db是蜃景，a是景物【答案】 ac【解析】海面上的的下层空气的温度比上层低，则下层空气的密度比上层要大，故下层空气的折射率比上层空气的折射率要大，选项b正确。由于人眼认为光线是沿直线传播的，故a是蜃景，b是景物，选项c正确。【易错点点睛】空气的折射率跟空气的密度有关，而该题中的密度又跟空气的温度有关，部分考生不清楚这一点，导致错选。【8】已知介质对单色光的临界角为，则（ ）a.该介质对单色光的折射率为b.此单色光在介质中的传播速度是真空中光速的sin倍c.此单色

46、光在该介质中的波长是真空中波长的sin倍d.此单色光在该介质中的频率是真空中频率的【答案】 abc【解析】据临界角公式可知该介质对单色光的折射率为n，选项a正确。而，据此可知选项b、c正确。而光传播时频率是不变的，选项d错误。【易错点点睛】本题比较基础，但部分考生不清楚折射率与速度、波长的关系，导致漏选选项。 【9】点光源s通过带有圆孔的挡板n，照射到屏m上，形成直径为d的亮圆如果在挡板靠近光屏一侧放上一块厚玻璃砖，如图所示，这时点光源通过圆孔和玻璃，在屏上形成直径为d的亮圆则直径d和d的大小关系为（ ）add bd=d cd n2 bn1 n2 c光从它的一端射入到从另一端射出所需要的时间等

47、于l/c d光从它的一端射入到从另一端射出所需要的时间等于n1l/ n2c 【答案】 a【解析】根据全反射的条件可知：玻璃芯的折射率n1要大于外层材料的折射率n2，选项a正确。据题意有；而；在玻璃芯中传播时；联立解得【易错点点睛】本题考查光的全反射运用的问题，部分考生认为光传播的快，发生一些偏折可以忽略。如果经过长距离的光导纤维，就不能不考虑了。部分考生还容易讲折线近似看成直线或把光在折射率为的玻璃芯中的速度当成c。【14】 为玻璃等腰三棱镜的横截面。a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面mn，在棱镜侧面om、on上反射和折射的情况如图所示。由此可知（ ）a棱镜内a光的传播速度比b光的小b

48、棱镜内a光的传播速度比b光的大ca光的频率比b光的高da光的波长比b光的长 【15】一束复色光从玻璃界面mn射向空气时分成a，b，c三束，如图所示，已知b束光照射某金属恰好发生光电效应。三束光相比较可以判定bda在玻璃中c光束的速度最大b在空气中a光束的波长最大ca光束的光子能量最大d若c光束照射该金属时也一定能发生光电效应【答案】bd 【解析】由光路图可知，而，故选项a错误，选项b正确。由折射率的关系可知，故选项c错误，选项d正确。【易错点点睛】本题主要考查折射率以及波速、波长和频率之间的关系。部分考生对不熟悉导致出错。例1 6、光从玻璃射入空气里时传播方向如图13l所示，请在图中标出入射角和折射角。【错解分析】错解：如图132所示，为入射角，为折射角。错解原因一是受思维定势的影响，不加分析地认定玻璃与空气总是上下接触的；二是对光的折射及其规律未吃透，将题设文字条件与图形条件结合起来的分析能力差。根据光的折射规律，光从水或玻璃等透明物质射入空气里时，折射角大于入射角，题设文字条件是“从玻璃射入空气”，因此折射角大于入射角，再结合题设所给图形，可知cd为界面，ab为法线。【正确解答】如图 133