高考物理考前30天冲刺押题专题14光的反射和折射

【备战2022】高考物理考前30天冲刺押题专题14光的反射和折射【2022高考考纲解读】内容要求1．光的直线传播。本影和半影2．光的反射，反射定律。平面镜成像作图法3．光的折射，折射定律，折射率。全反射和临界角4．光导纤维5．棱镜。光的色散6．光本性学说的发展简史7．光的干涉现象，双缝干涉，薄膜干涉。双缝干涉的条纹间距与波长的关系8．光的衍射9．光的偏振现象10．光谱和光谱分析。红外线、紫外线、X射线、γ射线以及它们的应用。光的电磁本性。电磁波谱11．光电效应。光子。爱因斯坦光电效应方程12．光的波粒二象性。物质波13．激光的特性及应用=1\*ROMANI=2\*ROMANII=2\*ROMANII=1\*ROMANI=1\*ROMANI=1\*ROMANI=1\*ROMANI=1\*ROMANI=1\*ROMANI=1\*ROMANI=2\*ROMANII=1\*ROMANI=1\*ROMANI光的反射和折射是高考中常出现的内容之一。题目类型多为选择题，偶尔也有计算题或实验题。反射定律、折射定律、折射率、全反射和临界角、光的色散是重点考查的内容，其中折射率、全反射、色散命题频率较高。这部分知识还可能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来命题。复习中除掌握以上重要知识外，对光的直线传播、本影和半影、光速等也要理解。光的波动性和微粒性为近年高考命题热点之一。题目类型多为选择题。其中考查较多的是光的干涉、光电效应，其次是波长、波速和频率的关系，有时还与几何光学中的部分知识（如折射、棱镜、色散等）、原子物理中的玻尔理论相结合进行考查。复习时要以记忆、理解为主，以对光的本性的认识为线索，来掌握近代物理光学的初步知识，掌握建立这些理论的实验基础和一些重要物理现象。此外，对于“激光的特点和应用”也要引起重视。【题型示例】【示例1】如图13－1甲所示为一块透明的光学材料的剖面图，在其上建立直角坐标系xOy，设该光学材料的折射率沿y轴正方向发生变化。现有一单色光a从原点O以某一入射角由空气射入该材料内部，且单色光a在该材料内部的传播路径如图13－1乙所示。则折射率沿y轴正方向可能发生的变化是A．折射率沿y轴正方向均匀减小B．折射率沿y轴正方向均匀增大C．折射率沿y轴正方向先均匀减小后均匀增大图13－1D．折射率沿y轴正方向先均匀增大后均匀减小图13－1【解析】单色光a进入光学材料后，在沿y轴正方向传播过程中，折射光线越来越偏分析”的能力要求。有些考生只看到光从左侧进入光学材料，而不分析折射率沿y轴正方向的变化情况造成错选。【示例2】据报道，2022年北京奥运会，光纤通信网将覆盖所有奥运场馆，为各项比赛提供安全可靠的通信服务。光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输。如图13－2所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L，它的玻璃芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，光在空气中的传播速度为c，若光从它的一端射入经全反射后从另一端射出所需的最长时间【示例3】卡文迪许扭秤是用来测定万有引力恒量的重要仪器，为了观察悬挂的石英丝发生的微小扭转形变，卡文迪许采用了光放大的原理，如图13－3所示，图中悬挂在石英丝下端的T形架的竖直杆上装一块小平面镜M，M可将由光源S射来的光线反射到弧形的刻度尺上（圆弧的圆心即在M处）。已知尺子距离M为2m，若反射光斑在尺子上移动2cm，则平面镜M转过的角度是________rad。图13－3图13－3【解析】由数学关系，反射光线转过的角度rad，根据光的反射定律，平面镜M转过的角度为rad。【答案】【名师解读】本题涉及到光的反射、反射定律、卡文迪许扭秤等知识点，考查理解能力和推理能力，体现了《考试大纲》中对“理解物理概念、物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件，以及它们在简单情况下的应用”和“能够根据已知的知识和物理事实、条件，对物理问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断”的能力要求。本题要注意隐含条件：平面镜转过角，反射光线转过2角。APOB图13－5【样题4】如图13－5所示，空气中一块圆截异型玻璃砖，折射率为，现有一束细光束，垂直射到AO面上，经玻璃砖反射、折射后，经OB面平行返回，角AOB为135APOB图13－5A．rsin15º B．ºC．r D．rAPOB45ºAPOB45ºαθβ图13－6sinα＝sin45º解得：α＝30º根据几何关系及光的反射的知识得：θ＝15º＝2β，即β＝º，故OP＝º。【答案】B【示例5】用蓝光照射某种金属表面发生了光电效应。现将该蓝光的强度减弱，则A．从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．逸出的光电子的最大初动能将减少C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D．有可能不发生光电效应【解析】能否发生光电效应，是由光的频率ν决定的，只要ν大于金属发生光电效应的极限频率v0，不论强度如何，总能发生光电效应，而且是瞬时发生的，不需要时间“积累”，所以光照到金属表面上，到发生光电子之间几乎是瞬时的，光强减弱，不影响发生光电效应的时间，所以A项、D项都不正确；由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W，同种金属有相同的逸出功W，逸出的光电子的最大初动能Ek由光的频率ν决定，所以改变强度，逸出的光电子的最大初动能Ek不变，B项不正确；单位时间内的光电子数目与入射光的强度成正比，所以光的经度减弱，光电子的数目将减少，C项正确。【答案】C【名师解读】本题涉及到光电效应规律、爱因斯坦光电效应方程等知识点，重点考查考生的理解能力，体现了《考试大纲》中对“理解物理概念、物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件，以及它们在简单情况下的应用，能够鉴别关于概念和规律的似是而非的说法”的能力要求。光电效应规律是实验结论，考生要熟练记忆。【示例6】现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构。为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为，其中。已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为A． B． C． D．【解析】设电子经过电压U加速获得速度v，由动能定理，，电子动量，，以上三式联立解得，D项正确。BA图14－1【示例7】在研究材料A的热膨胀特性时，可采用如图14－1所示的干涉实验法。A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个透明的平行板B，B与A上表面平行，在它们间形成一个厚度均匀的空气膜。现在用波长为λ的单色光垂直照射，同时对A缓慢加热，在B上方观察到B板的亮度发生周期性地变化．当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t2BA图14－1A．出现最亮时，B上表面反射光与A上表面反射光叠加后加强B．出现最亮时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后相抵消C．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加D．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加【解析】入射光通过透明的平行板B，在B的下表面与A的上表面都发生反射，这两束光发生干涉，出现最亮时，是这两束反射光叠加后加强，A项、B项都不正确；两束光的光程差等于A、B间距离的2倍，当温度为t1时最亮，说明此时2Δh1＝nλ，n是正整数，对A缓慢加热，当温度升到t2时，亮度再一次回到最亮，说明此时2Δh2＝（n－1）λ，这段过程中A的高度增加Δh＝Δh1－Δh2＝，C项错误，D项正确。【答案】D【名师解读】本题涉及到光的干涉现象、薄膜干涉、反射光叠加与薄膜厚度的关系等知识点，考查理解能力和推理能力，体现了《考试大纲》中对“理解物理概念、物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件，以及它们在简单情况下的应用”和“能够根据已知的知识和物理事实、条件，对物理问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断”的能力要求。光的干涉现象是高考的热点，同学们要对双缝干涉和薄膜干涉重点掌握。【专家预测】1．在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，下列四幅图片中属于光的2．太阳光照射在平坦的大沙漠上，我们在沙漠中向前看去，发现前方某处射来亮光，好像太阳光从远处水面反射来的一样，我们认为前方有水．但走到该处仍是干燥的沙漠，这现象在夏天城市中太阳光照射沥清路面时也能观察到．对这种现象正确的解释是 ()A．越靠近地面，空气的折射率越大B．这是光的干涉形成的C．越靠近地面，空气的折射率越小D．这是光的衍射形成的【答案】C【解析】由于沙漠或沥青路面温度高，空气密度小，相对于上层空气是光疏介质，折射率小，因此上面射来的光就会在上下层空气间形成全反射，会看到蜃景，C正确．3．以下说法中正确的是 ()A．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉B．对于同一障碍物，波长越大的光波，越容易绕过去C．白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象D．用光导纤维传播信号是光的全反射应用【答案】ABD【解析】用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，A正确；对于同一障碍物，波长越大的光波，越容易发生衍射，即越容易绕过去，B正确；白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种色散现象，C错误；用光导纤维传播信号是光的全反射的应用，D正确．4．如图所示，两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中，两者的AC面相互平行放置，由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入，通过两棱镜后，从a、b两点射出．对于从a、b射出的这两束光下列说法正确的是 ()A．从a、b两点射出的两束光不平行B．从a、b两点射出的两束光仍平行，且平行于BCC．从a点射出的为红光，从b点射出的为蓝光D．从a点射出的为蓝光，从b点射出的为红光5．如图所示，a和b两束光平行射入一半圆柱体玻璃砖，且入射光线与AOB面垂直，若从圆面射出时，两光束交于P点，则下列说法中正确的是 ()A．a光束的光子能量大B．在同一玻璃中a光传播速度大C．若用b光照射某一光电管能发生光电效应，那么用a光照射光电管时一定不能发生光电效应D．两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻亮条纹的间距a光较大【答案】BD【解析】a、b两束光交于P点，可知b光的折射率较大，光的频率越高，则在玻璃中的折射率越大，故νa<νb.光子能量E＝hν，可见b光光子能量大，A错；由n＝eq\f(c,v)知玻璃中a光传播速度大于b光传播速度，B正确；b光频率大于极限频率并不能得出a光照射光电管时是否发生光电效应，故C项错误；由c＝λν知，λa>λb而Δx＝eq\f(l,d)λ，故Δxa>Δxb，即D项正确．6．雅敏干涉仪可以用来测定气体在各种温度和压强下的折射率，其光路如图所示．图中S为光源，G1、G2为两块完全相同的玻璃板，彼此平行放置，T1、T2为两个等长度的玻璃管，长度均为d.测量时，先将两管抽空，然后将气体徐徐充入一管中，在E处观察干涉条纹的变化，即可测得该气体的折射率．某次测量时，将待测气体充入T2管中，从开始进气至到达标准状态的过程中，在E处看到共移过N条干涉亮纹．待测光在空气中的波长为λ，7．如图所示，甲、乙两图是单色光分别入射到两圆孔形成的图像，由图判断甲是光的________(选填“干涉”或“衍射”)图像．图甲所对应的圆孔孔径________(选填“大于”、“小于”或“等于”)图乙所对应的圆孔孔径．【答案】衍射小于【解析】如图甲所示，单色光通过小孔出现明暗相间且宽度不等的条纹，这是光的衍射现象．图乙是个圆亮斑，说明光沿直线传播，没有发生衍射，图乙所对应的圆孔孔径远大于单色光的波长，也大于发生衍射现象的图甲所对应的圆孔孔径．8．为了减少玻璃表面光的反射损失，在玻璃表面上涂一层折射率为n＝5/4的增透膜，设入射光波长λ＝700nm，为了使这种波长的反射光能最大限度地被减弱，所涂薄膜的最小厚度是________nm.9．光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输．如图所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L，它的玻璃芯折射率为n1，外层材料的折射率为n2，光从一端射入经全反射后从另一端射出所需的最长时间为t，请探究分析以下问题：(1)n1和n2的大小关系．(2)最长时间t的大小．(图中标的C为全反射的临界角，其中sinC＝eq\f(n2,n1))【答案】(1)n1>n2(2)eq\f(n\o\al(2,1)L,n2c)【解析】(1)欲使光在n1和n2的界面上发生全反射，需有n1>n2.(2)光在介质n1中的传播最长路程为x＝eq\f(L,sinc)传播速度为v＝eq\f(c,n1)故最长时间t＝eq\f(x,v)＝eq\f(n1L,csinC)＝eq\f(n\o\al(2,1)L,n2c)10．如图所示，一个横截面为直角三角形的三棱镜，∠A＝30°，∠O＝90°.三棱镜材料的折射率是n＝eq\r(3).一束与BO面成θ＝30°角的光线射向OB面，试通过计算判断这束光通过BO面后的折射光线在AO面上能否发生全反射．11．用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离d＝0.1mm，双缝到屏的距离l＝6.0m，测得屏上干涉条纹中亮纹的间距是3.8cm，氦氖激光器发出的红光的波长λ是多少？假如把整个装置放入折射率是4/3的水中，这时屏上的条纹间距是多少？【答案】×10－7m×10－【解析】由Δx＝eq\f(l,d)λ可以得出红光的波长λλ＝eq\f(d,l)Δx＝eq\f×10－3××10－2,m≈×10－7m激光器发出的红光的波长是×10－7如果整个装置放入水中，激光器发出的红光在水中的波长为λ′λ′＝eq\f(λ,n)＝eq\f×10－7×3,4)m≈×10－7m这时屏上条纹的间距是：Δx′＝eq\f(l,d)λ′＝eq\f××10－7,×10－3)m≈×10－2m.12．一个圆柱形筒，直径12cm，高16cm.人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为9cm，当筒中装满液体时，则恰能看到筒侧的最低点．求：(1)此液体的折射率；(2)光在此液体中的传播速度．【答案】(1)eq\f(4,3)(2)×108m/s13．光线从空气射向玻璃砖，当入射角为60°时，折射光线与反射光线恰好垂直．求：(1)该玻璃砖的折射率是多少？(2)光在该玻璃砖中的传播速度是多大？【答案】(1)eq\r(3)(2)eq\r(3)×108m/s【解析】(1)由图可知，光在玻璃中的折射角γ＝180°－90°－60°＝30°，所以，玻璃砖的折射率n＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3).(2)光在玻璃砖中的传播速度为v＝eq\f(c,n)＝eq\f×108,\r(3))m/s＝eq\r(3)×108m/s.14．如图13所示，有一圆筒形容器，高H＝20cm，筒底直径为d＝15cm，人眼在筒旁某点向筒内壁观察，可看到内侧深h＝11.25cm.如果将筒内注满水，观察者