2019年高考物理備考 中等生百日捷進(jìn)提升系列 專題17 光學(xué) 電磁波 相對(duì)論（含解析）

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1、專題17 光學(xué) 電磁波 相對(duì)論 第一部分名師綜述 綜合分析近幾年的高考物理試題發(fā)現(xiàn)，試題在考查主干知識(shí)的同時(shí)，注重考查基本概念和基本規(guī)律。 考綱要求 （1）理解折射率的概念，掌握光的折射定律；掌握全反射的條件，會(huì)進(jìn)行有關(guān)簡(jiǎn)單的計(jì)算． （2）理解光的干涉現(xiàn)象，掌握雙縫干涉中出現(xiàn)明暗條紋的條件；理解光的衍射現(xiàn)象，知道發(fā)生明顯衍射的條件；知道光的偏振現(xiàn)象，了解偏振在日常生活中的應(yīng)用 （3）知道電磁波是橫波；了解電磁波的產(chǎn)生、傳播、發(fā)射和接收，熟記電磁波譜；了解狹義相對(duì)論的基本假設(shè)和幾個(gè)重要結(jié)論． 命題規(guī)律 （1）分析幾何光學(xué)中的折射、全反射和臨界角問(wèn)題時(shí)，應(yīng)注意與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系，作

2、出正確的光路圖，可能出現(xiàn)計(jì)算題和作圖題。 （2）光的干涉、衍射和偏振部分，以考查基本概念及對(duì)規(guī)律的簡(jiǎn)單理解為主，主要是以選擇題和填空題為主 （3）電磁波和相對(duì)論部分，以考查基本概念及對(duì)規(guī)律的簡(jiǎn)單理解為主，主要是以選擇題為主 第二部分知識(shí)背一背 (1)折射現(xiàn)象 ①折射定律：． ②在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的． ③折射率：定義式：；計(jì)算公式：，因?yàn)関

3、角。 ②現(xiàn)象：折射光完全消失，只剩下反射光． ③臨界角：折射角等于90°時(shí)的入射角，用C表示， （3）光的色散 ①光的色散現(xiàn)象：含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象． ②光譜：含有多種顏色的光被分解后，各種色光按其波長(zhǎng)的有序排列． ③光的色散現(xiàn)象說(shuō)明：白光為復(fù)色光；同一介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同，頻率越大的色光折射率越大；不同色光在同一介質(zhì)中的傳播速度不同，波長(zhǎng)越短，波速越慢． （4）光的干涉 ①定義：兩列頻率相同、振動(dòng)情況相同的光波相疊加，某些區(qū)域出現(xiàn)振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域出現(xiàn)振動(dòng)減弱，并且加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域總是相互間隔的現(xiàn)象叫光的干涉現(xiàn)象。 ②相干條件：只有相干光源發(fā)出的光疊

4、加，才會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象．相干光源是指頻率相同、相位相同(振動(dòng)情況相同)的兩列光波。 ③雙縫干涉：由同一光源發(fā)出的光經(jīng)雙縫后，在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋．白光的雙縫干涉的條紋是中央為白色條紋，兩邊為彩色條紋，單色光的雙縫干涉中相鄰亮條紋間距離為。 ④薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后兩面反射的光相遇而形成的．圖樣中同一條亮(或暗)條紋上所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度相同． （5）光的衍射 ①定義：光離開(kāi)直線路徑繞到障礙物陰影區(qū)的現(xiàn)象叫光的衍射，衍射產(chǎn)生的明暗條紋或光環(huán)叫衍射圖樣． (2)發(fā)生明顯衍射的條件：只有當(dāng)障礙物的尺寸跟光的波長(zhǎng)相差不多，甚至比光的波長(zhǎng)還小的時(shí)候，衍射現(xiàn)象才會(huì)明顯． ③衍射圖

5、樣： (a)單縫衍射:明暗相間的不等距條紋，中央亮紋最寬最亮，兩側(cè)條紋具有對(duì)稱性。 (b)圓孔衍射：明暗相間的不等距圓環(huán)，圓環(huán)面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)孔的直線照明的面積。 (c)圓盤衍射：明暗相間的不等距圓環(huán)，中心有一亮斑稱為泊松亮斑。 （6）光的偏振 ①偏振：光波只沿某一特定的方向振動(dòng)，稱為光的偏振． ②自然光：太陽(yáng)、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同，這種光叫做自然光． ③偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿某個(gè)特定方向振動(dòng)的光，叫做偏振光．光的偏振證明光是橫波．自然光通過(guò)偏振片后，就得到了偏振光． （7）電磁波的

6、特性 ①電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可在真空中傳播。 ②不同頻率的電磁波，在同一介質(zhì)中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速越小，但在真空中不同頻率的電磁波傳播速度是相同的(都等于光速)。 ③電磁波的頻率f、波長(zhǎng)λ和波速v的關(guān)系：v＝λf. ④電磁波是橫波，具有波的特性，能產(chǎn)生干涉、衍射等現(xiàn)象． （8）電磁波的發(fā)射與接收 ①電磁振蕩(LC電路)的周期，頻率. ②發(fā)射電磁波的條件：振蕩電路要有足夠高的頻率；振蕩電路應(yīng)采用開(kāi)放電路。 發(fā)射電磁波需經(jīng)過(guò)調(diào)制過(guò)程，調(diào)制的方法分為調(diào)頻和調(diào)幅．接收電磁波需經(jīng)過(guò)解調(diào)過(guò)程，解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程． （9）狹義相對(duì)論 ①狹義相對(duì)論的基本假設(shè)：在不同的慣

7、性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的；真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的。 ②時(shí)間間隔的相對(duì)性. ③長(zhǎng)度的相對(duì)性 ④相對(duì)論的速度變換公式 ⑤相對(duì)論質(zhì)量 ⑥質(zhì)能方程E＝mc2 第三部分技能+方法 一、確定光線的方法 ①先確定光線在界面上的入射點(diǎn)，然后再找光線通過(guò)的另外一個(gè)點(diǎn)，通過(guò)兩點(diǎn)確定光線。 ②根據(jù)折射定律計(jì)算折射角，確定折射光線．當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，應(yīng)注意是否發(fā)生全反射。 二、解決光的折射問(wèn)題的一般方法： ①根據(jù)題意畫出正確的光路圖：準(zhǔn)確、規(guī)范地畫出光路圖是解決幾何光學(xué)問(wèn)題的前提和關(guān)鍵。 (2) ②利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系，確定入射角和折射

8、角：從光路圖上找準(zhǔn)入射角和折射角。 ③利用折射定律建立方程進(jìn)行求解：應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)求出它們的正弦值．必要時(shí)可利用光路可逆原理輔助解題。 三、全反射現(xiàn)象的理解與應(yīng)用 ①在光的反射和全反射現(xiàn)象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的。 ②當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，往往同時(shí)發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射．當(dāng)折射角等于90°時(shí)，實(shí)際上就已經(jīng)沒(méi)有折射光了。 ③全反射現(xiàn)象可以從能量的角度去理解：當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，在入射角逐漸增大的過(guò)程中，反射光的能量逐漸增強(qiáng)，折射光的能量逐漸減弱，當(dāng)入射角等于臨界角時(shí)，折射光的能量已經(jīng)減弱為零，這時(shí)就發(fā)生了全反射。

9、④解答這一類問(wèn)題要抓住折射定律和發(fā)生全反射的條件這個(gè)關(guān)鍵．在分析、研究光路時(shí)，常要假設(shè)某一條光線恰能符合題意要求，再據(jù)此畫出其反射、折射或全反射的光路圖，作出推斷或求解。 四、兩束振動(dòng)情況相同的光源產(chǎn)生的光相互疊加時(shí)： 雙縫干涉中出現(xiàn)象、暗條紋是由屏上某點(diǎn)P到兩縫的光程差來(lái)決定的，而條紋間距則由雙縫到屏的距離、雙縫之間的距離和光的波長(zhǎng)共同決定．明確雙縫干涉中條紋特點(diǎn)和分布情況、掌握出現(xiàn)明條紋和暗條紋的條件是解決這類問(wèn)題的關(guān)鍵。 ①出現(xiàn)明條紋的條件是屏上某點(diǎn)P到兩個(gè)相干光源S1和S2的路程差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍或半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍，即（(k＝0,1,2,3…)；當(dāng)k＝0時(shí)，即PS1＝PS2，此時(shí)P

10、點(diǎn)處的明條紋叫做中央亮條紋。 ②出現(xiàn)暗條紋的條件是屏上某點(diǎn)P到兩個(gè)相干光源S1和S2的路程差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，即 （(k＝0,1,2,3…)； 五、衍射與干涉的比較 兩種現(xiàn)象 比較項(xiàng)目 單縫衍射 雙縫干涉 不同點(diǎn) 條紋寬度 條紋寬度不等，中央最寬 條紋寬度相等 條紋間距 各相鄰條紋間距不等 各相鄰條紋等間距 亮度情況 中央條紋最亮，兩邊變暗 條紋清晰，亮度基本相等 相同點(diǎn) 干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋 六、偏振光的產(chǎn)生方式 ①自然光通過(guò)起偏器：通過(guò)兩個(gè)共軸的偏振片觀察自然光，第一個(gè)偏振片的作用是把自然光變成偏

11、振光，叫起偏器．第二個(gè)偏振片的作用是檢驗(yàn)光是否為偏振光，叫檢偏器． ②自然光射到兩種介質(zhì)的交界面上，如果光入射的方向合適，使反射光和折射光之間的夾角恰好是90°時(shí)，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直． 特別提醒　不能認(rèn)為偏振片就是刻有狹縫的薄片，偏振片并非刻有狹縫，而是具有一種特征，即存在一個(gè)偏振方向，只讓平行于該方向振動(dòng)的光通過(guò)，其他振動(dòng)方向的光被吸收了． 七、偏振光的理論意義及應(yīng)用 ①理論意義：光的干涉和衍射現(xiàn)象充分說(shuō)明了光是波，但不能確定光波是橫波還是縱波．光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明了光波是橫波． ②應(yīng)用：照相機(jī)鏡頭、立體電影、消除車燈眩光等． 八、電磁波譜分析及電磁波的應(yīng)用

12、 ①波長(zhǎng)不同的電磁波，表現(xiàn)出不同的特性．其中波長(zhǎng)較長(zhǎng)的無(wú)線電波和紅外線等，易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象；波長(zhǎng)較短的紫外線、X射線、γ射線等，穿透能力較強(qiáng)。 ②電磁波譜中，相鄰兩波段的電磁波的波長(zhǎng)并沒(méi)有很明顯的界線，如紫外線和X射線、X射線和γ射線都有重疊，但它們產(chǎn)生的機(jī)理不同。 九、狹義相對(duì)論的理解 ①慣性系：如果牛頓運(yùn)動(dòng)定律在某個(gè)參考系中成立，這個(gè)參考系叫做慣性系，在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的，即對(duì)于一切物理現(xiàn)象的描述來(lái)說(shuō)，所有的慣性系都是等效的。 ②光速的大小與選取的參考系無(wú)關(guān)，，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源的運(yùn)動(dòng)和觀察者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。。 ③狹義相對(duì)

13、論認(rèn)為物體的質(zhì)量m與物體的速度v有關(guān)，其關(guān)系式為⑤相對(duì)論質(zhì)量 第四部分基礎(chǔ)練+測(cè) 1．下列說(shuō)法正確的是_______ A．當(dāng)觀察者向靜止的聲源運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的聲波的頻率高于聲源的頻率 B．通過(guò)小縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋，這是光的衍射現(xiàn)象 C．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，在鏡頭前加一個(gè)偏振片可以增加透射光的強(qiáng)度 D．用紅光代替黃光在同一裝置上做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)形成的干涉條紋中相鄰兩亮(暗)條紋間距變大 E. 兩個(gè)完全相同的日光燈發(fā)出的光相遇時(shí)，一定可以發(fā)生干涉 【答案】 ABD 【解析】 【詳解】 A：由多普勒效應(yīng)可知，當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí)，觀察者接收到的波的

14、頻率變高。故A項(xiàng)正確。 B：小縫隙的間隙與光的波長(zhǎng)相差不大，通過(guò)小縫隙觀察日關(guān)燈，光發(fā)生衍射，可以看到彩色條紋。故B項(xiàng)正確。 C：在鏡頭前加一個(gè)偏振片，可以減小反射光的影響，應(yīng)用了光的偏振現(xiàn)象；加一個(gè)偏振片不能增加透射光的強(qiáng)度。故C項(xiàng)錯(cuò)誤。 D：紅光波長(zhǎng)大于黃光波長(zhǎng)，同樣的裝置，光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，雙縫干涉實(shí)驗(yàn)形成的干涉條紋中兩相鄰亮(暗)條紋間距越大。故D項(xiàng)正確。 E：兩個(gè)完全相同的日光燈發(fā)出的光不是相干光，不能形成干涉。故E項(xiàng)錯(cuò)誤。 2．2018年央視春節(jié)晚會(huì)大量使用激光，為觀眾提供了一場(chǎng)視覺(jué)盛宴．下列關(guān)于光的應(yīng)用說(shuō)法正確的是________ A．光學(xué)鏡頭的增透膜是利用光的衍射原理

15、 B．全息照相主要是利用激光的相干性好的特點(diǎn) C．光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明了光是一種橫波 D．用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查平面的平整度是利用光的偏振 E. 光導(dǎo)纖維傳遞信息是利用了光的全反射 【答案】 BCE 【解析】 【詳解】 光學(xué)鏡頭的增透膜是利用光的干涉原理，故A錯(cuò)；激光的相干性比較好，所以全息照相主要是利用激光的相干性好的特點(diǎn)，故B對(duì)；只有橫波才有偏振現(xiàn)象，所以光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明了光是一種橫波，故C對(duì)；用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查平面的平整度是利用光的干涉原理，故D錯(cuò)；光在纖維中傳播發(fā)生全發(fā)射，由近到遠(yuǎn)傳播信號(hào)，所以光導(dǎo)纖維傳遞信息是利用了光的全反射，故E對(duì)； 故選BCE 3．（加

16、試題）波長(zhǎng)為λ1和λ2的兩束可見(jiàn)光入射到雙縫，在光屏上觀察到干涉條紋，其中波長(zhǎng)為λ1的光的條紋間距大于波長(zhǎng)為λ2的條紋間距。則（下列表述中，腳標(biāo)“1”和“2”分別代表波長(zhǎng)為λ1和λ2的光所對(duì)應(yīng)的物理量） A．這兩束光的光子的動(dòng)量p1＞p2 B．這兩束光從玻璃射向真空時(shí)，其臨界角C1＞C2 C．這兩束光都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則遏止電壓U1＞U2 D．這兩束光由氫原子從不同激發(fā)態(tài)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)產(chǎn)生，則相應(yīng)激發(fā)態(tài)的電離能△E1＞△E2 【答案】 BD 【解析】 【詳解】 A．根據(jù)雙峰干涉的條紋間距的表達(dá)式Δx=ldλ可知λ1>λ2，由P=hλ可知p1

17、 B．光1的折射率n1小于光2的折射率n2，則根據(jù)sinC=1/n可知這兩束光從玻璃射向真空時(shí)，其臨界角C1＞C2，選項(xiàng)B正確； C．光1的頻率f1小于光2的頻率f2，則這兩束光都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則根據(jù)Ue=12mvm2=hf-W逸出功可知，遏止電壓U1

18、列說(shuō)法正確的是________ A．在玻璃棱鏡中，a光由MN面射向MO面的傳播時(shí)間大于b光由MN面射向NO面的傳播時(shí)間 B．在玻璃棱鏡中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度 C．若光束從玻璃棱鏡中射向空氣，則光束b的臨界角比光束a的臨界角小 D．用同樣的裝置做“雙縫干涉”實(shí)驗(yàn)，a光的條紋間距小 E. 用a、b照射同一狹縫，a光衍射現(xiàn)象更明顯 【答案】 BCE 【解析】 【詳解】 AB：由圖可知，a、b兩單色光以相同的入射角分別射向OM、ON兩界面，b光發(fā)生全反射，而a光發(fā)生折射，所以a光的折射率小于b光的折射率，a光的傳播速度大于b光的傳播速度，a光在玻璃棱鏡中的運(yùn)動(dòng)時(shí)

19、間短。故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確。 C：由臨界角公式C＝arcsin1n知，折射率大的光臨界角小，則光束b的臨界角比光束a的臨界角小。故C項(xiàng)正確。 D：a光的折射率小，a光頻率小，波長(zhǎng)大，用同樣的裝置做“雙縫干涉”實(shí)驗(yàn)，a光的條紋間距大。故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 E：a光波長(zhǎng)大，照射同一狹縫，a光衍射現(xiàn)象更明顯。故E項(xiàng)正確。 5．在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，光盤是存儲(chǔ)信息的一種重要媒體。光盤上的信息通常是通過(guò)激光束來(lái)讀取的。若激光束不是垂直入射到盤面上，則光線在通過(guò)透明介質(zhì)層時(shí)會(huì)發(fā)生偏折而改變行進(jìn)的方向。如圖所示為一束激光（紅、藍(lán)混合）入射到光盤面上后的折射情況。則下列說(shuō)法中正確的是( ) A

20、．圖中光束①是紅光，光束②是藍(lán)光 B．光束①的光子動(dòng)量比光束②的光子動(dòng)量大 C．若光束①、②先后通過(guò)同一雙縫干涉裝置，光束① 條紋寬度比光束②的寬 D．若光束①、②都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則光束①照射下逸出的光電子的最大初動(dòng)能較大 【答案】 BD 【解析】 【詳解】 A．由圖可知①光的偏折程度較大，則折射率較大，藍(lán)光的折射率大于紅光的折射率，所以①光是藍(lán)光，②是紅光。故A錯(cuò)誤。 B．紅光波長(zhǎng)較長(zhǎng)，則根據(jù)P=hλ可知，紅光動(dòng)量較小，光束①的光子動(dòng)量比光束②的光子動(dòng)量大，選項(xiàng)B正確； C．藍(lán)光的波長(zhǎng)小于紅光的折射率波長(zhǎng)，干涉條紋的間距與波長(zhǎng)成正比，則若①光、②光先后通過(guò)同

21、一雙縫干涉裝置，前者得到的條紋比后者的窄，故C錯(cuò)誤。 D．①光是藍(lán)光，頻率大，則若光束①、②都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則光束①照射下逸出的光電子的最大初動(dòng)能較大；故D正確。 6．以下關(guān)于原子、原子核的說(shuō)法正確的是( ) A．只要空間中某區(qū)域有均勻變化的電場(chǎng)或均勻變化的磁場(chǎng)就能產(chǎn)生電磁波 B．LC 振蕩電路中，在電容器的放電過(guò)程中，振蕩電流逐漸增大 C．各種氣體原子的能級(jí)不同，躍遷時(shí)發(fā)射光子的能量各異，因此利用不同氣體可以制作五顏六色的霓虹燈 D．β衰變方程：90234Th→91234Pa+-10e，因?yàn)?0234Th和91234Pa的核子數(shù)均為234，所以這兩個(gè)原子核

22、的結(jié)合能相等. 【答案】 BC 【解析】 【詳解】 A．均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)，則如果空間中某區(qū)域有均勻變化的電場(chǎng)或均勻變化的磁場(chǎng)不能產(chǎn)生電磁波，選項(xiàng)A錯(cuò)誤； B．LC 振蕩電路中，在電容器的放電過(guò)程中，振蕩電流逐漸增大，選項(xiàng)B正確； C．根據(jù)玻爾理論，各種氣體原子的能級(jí)不同，不同的能級(jí)之間躍遷，可產(chǎn)生不同頻率的光，故C正確； D．β衰變：90234Th→91234Pa+-10e會(huì)釋放能量，雖然90234Th和91234Pa的核子數(shù)均為234，但前者比后者的結(jié)合能小，故D錯(cuò)誤。 7．下列說(shuō)法正確的是___________。 A．單擺在周

23、期性外力作用下做受迫振動(dòng)，其振動(dòng)周期與單擺的擺長(zhǎng)無(wú)關(guān) B．在干涉現(xiàn)象中，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位移總比減弱點(diǎn)的位移要大 C．火車?guó)Q笛向我們駛來(lái)，我們聽(tīng)到的笛聲頻率比聲源發(fā)聲的頻率高 D．用兩東單色光A、B，分別在同一套裝置上做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，若A光的條紋間距比B光的大，則說(shuō)明A光波長(zhǎng)大于B光波長(zhǎng) E. 當(dāng)水波通過(guò)障礙物時(shí)，若障礙物的尺寸與波長(zhǎng)差不多，或比波長(zhǎng)大的多時(shí)，將發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 【答案】 ACD 【解析】 【詳解】 A．單擺在周期性外力作用下做受迫振動(dòng)，單擺的周期與驅(qū)動(dòng)力的周期相等，與固有周期無(wú)關(guān)，與單擺的擺長(zhǎng)無(wú)關(guān)，故A正確 B．在干涉現(xiàn)象中，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)振幅最大，位移在變化

24、，所以振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位移不是總比減弱點(diǎn)的位移大，故B錯(cuò)誤； C．火車?guó)Q笛向我們駛來(lái)時(shí)，根據(jù)多普勒效應(yīng)知，我們聽(tīng)到的笛聲頻率大于聲源發(fā)出的頻率，故C正確； D．根據(jù)Δx=Ldλ知，A光的條紋間距比B光的條紋間距大，則A光的波長(zhǎng)大于B光的波長(zhǎng)，故D正確； E．當(dāng)水波通過(guò)障礙物時(shí)，若障礙的尺寸與波長(zhǎng)差不多，或比波長(zhǎng)小的多時(shí)，將發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故E錯(cuò)誤； 8．光是人出生第一眼見(jiàn)到的物質(zhì)，可是迄今為止人們還不能說(shuō)對(duì)光有了深入的了解。下列對(duì)光的認(rèn)為正確的是________。 A．光垂直界面射入另一種介質(zhì)時(shí)仍沿直線傳播，因此其傳播速度也不變 B．海市蜃樓等現(xiàn)象使人們有時(shí)眼見(jiàn)也不為實(shí) C．由于

25、同種介質(zhì)對(duì)不同顏色的光的折射率不同，導(dǎo)致復(fù)色光通過(guò)三棱鏡時(shí)發(fā)生色散現(xiàn)象 D．光的干涉說(shuō)明光具有波動(dòng)性 E. 材料的折射率越大，全反射的臨界角越大 【答案】 BCD 【解析】 【詳解】 光垂直界面射入另一種介質(zhì)時(shí)雖然仍沿直線傳播，但其傳播速度一定發(fā)生變化，且變化遵循折射規(guī)律，選項(xiàng)A錯(cuò)；海市蜃樓是由于光的折射引起的，不是實(shí)際情景，B正確；由于同種介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同。導(dǎo)致復(fù)色光通過(guò)三棱鏡時(shí)，不同色光的折射角不同而分離發(fā)生色散，選項(xiàng)C正確；干涉是波的特性，因此光的干涉說(shuō)明光具有波動(dòng)性，選項(xiàng)D正確；由n=1sinC可知材料的折射率越大，全反射的臨界角越小，E錯(cuò)誤。 9．下列說(shuō)法

26、正確的是 A．當(dāng)聲源相對(duì)于觀察者遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者聽(tīng)到的聲音頻率會(huì)變低 B．光導(dǎo)纖維中內(nèi)層的折射率小于外層的折射率 C．泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，玻璃中的氣泡特別明亮是光的全反射現(xiàn)象 D．雷達(dá)是利用電磁波中的長(zhǎng)波來(lái)測(cè)定物體位置的無(wú)線電設(shè)備 E. 真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源的運(yùn)動(dòng)和觀察者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān) 【答案】 ACE 【解析】 【分析】 根據(jù)觀察者與聲源間距離變化，分析多普勒效應(yīng)，對(duì)照全反射條件分析光導(dǎo)纖維中內(nèi)層和外層的折射率關(guān)系；泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，玻璃中的氣泡特別明亮是光的全反射現(xiàn)象，雷達(dá)是利用電磁波中的微波來(lái)測(cè)定物體位置的無(wú)線電設(shè)備； 【詳解】

27、 A、當(dāng)聲源相對(duì)于觀察者遠(yuǎn)離時(shí)，產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，觀察者聽(tīng)到的聲音頻率會(huì)降低，故A正確； B、光導(dǎo)纖維利用的是全反射原理，對(duì)照全反射條件知，光導(dǎo)纖維中內(nèi)層的折射率大于外層的折射率，故B錯(cuò)誤； C、泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，玻璃中的氣泡特別明亮是光的全反射現(xiàn)象，故C正確； D、雷達(dá)是利用電磁波中的微波來(lái)測(cè)定物體位置的無(wú)線電設(shè)備，故D錯(cuò)誤； E、根據(jù)相對(duì)論的基本原理知，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源的運(yùn)動(dòng)和觀察者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，故E正確； 故選ACE。 10．下列說(shuō)法正確的是( )（填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分；每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最

28、低得分為O分） A．做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，其振動(dòng)能量與振幅無(wú)關(guān) B．肥皂泡呈現(xiàn)的彩色是光的干涉現(xiàn)象，通過(guò)狹縫看太陽(yáng)光呈現(xiàn)的彩色是光的衍射現(xiàn)象 C．照相機(jī)鏡頭上會(huì)鍍一層增透膜，是為了增強(qiáng)光的透射，利用光的干涉原理 D．波長(zhǎng)越短的電磁波，越容易繞過(guò)障礙物，便于遠(yuǎn)距離傳播 E. 在真空中傳播的電磁渡，當(dāng)它的頻率增加時(shí)，它的傳播速度不變，波長(zhǎng)變短 【答案】 BCE 【解析】 【分析】 根據(jù)光的干涉產(chǎn)生原理；結(jié)合相對(duì)論原理：在運(yùn)動(dòng)方向，長(zhǎng)度變短；根據(jù)公式v=λT=λf，確定波長(zhǎng)與波速的關(guān)系，從而即可求解； 【詳解】 A、做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，其振動(dòng)能量與振幅有關(guān)，即最大勢(shì)能，故A錯(cuò)誤；

29、 B、肥皂泡呈現(xiàn)的彩色是光的等厚干涉現(xiàn)象，通過(guò)狹縫看太陽(yáng)光呈現(xiàn)的彩色是光的衍射現(xiàn)象，故B正確； C、照相機(jī)鏡頭上會(huì)鍍一層膜，為增透膜，這是為了增強(qiáng)光的透射程度，故C正確； D、波長(zhǎng)越短的電磁波，衍射本領(lǐng)越弱，越不容易繞過(guò)障礙物，不便于遠(yuǎn)距離傳播，故D錯(cuò)誤； E、在真空中傳播的電磁波，波速不變，根據(jù)v=λf可知，當(dāng)它的頻率增加時(shí)，波長(zhǎng)變短，故E正確； 故選BCE。 11．有一截面為正方形物體ABCD靜止浮在水面上，剛好在一半在水下，正方形邊長(zhǎng)l=1.2m，AB側(cè)前方s1=0.8m處有一障礙物。一潛水員在障礙物前方s2=3.0m處下潛到深度為h1的P處時(shí)，看到A點(diǎn)剛好被障礙物擋住。已知

30、水的折射率n=43。求： （1）深度h1； （2）繼續(xù)下潛h2恰好能看見(jiàn)CD右側(cè)水面上方的景物，則h2為多少？ 【答案】①h1=4m?；②h2≈1.0m 【解析】 【詳解】 解：①設(shè)過(guò)A點(diǎn)光線，恰好障礙物擋住時(shí)，入射角、折射角分別為α、β，則：s sinα=s1s12+l24① sinβ=s2s22+h12② n=sinαsinβ③ 由①②③解得：h1=4m ②潛水員和C點(diǎn)連線與水平方向夾角剛好為臨界角C，則：sinC=1n=34④ tanC=s1+s2+lh1+h2-l2=53.4+h2⑤ 由④⑤解得：h2≈1.0m 12．如圖所示一半徑為R、由透明介質(zhì)制成

31、的球體，左側(cè)有一沿豎直方向且與球體相切的墻面，圖中過(guò)圓心的水平線段為球體的直徑，在該直徑的最右側(cè)S點(diǎn)沿不同的方向發(fā)射出兩束光，其中射到A點(diǎn)的光經(jīng)折射后垂直于墻面到達(dá)M點(diǎn)，而射到B點(diǎn)的光恰好在球體的表面發(fā)生全反射，∠OSA=30°。求: (1)該透明介質(zhì)的折射率; (2)S點(diǎn)發(fā)出的光在傳播過(guò)程中，經(jīng)過(guò)SA與AM所用的時(shí)間的比值; (3)B點(diǎn)到SO的距離。 【答案】（1）n=sinrsini=3；（2）t1t2=6；（3）d=223R 【解析】 【詳解】 (1)已知∠OSA=30°，由幾何關(guān)系知光在A點(diǎn)的入射角i=30°，折射角r=60° 則該透明介質(zhì)的折射率n=sinrsin

32、i=3 (2)光在球體中的傳播速度v=cn 光由S點(diǎn)傳到A點(diǎn)的時(shí)間t1=SAv=2Rcos30°v=3Rc 光由A點(diǎn)傳到M點(diǎn)的時(shí)間t2=AMc=R-Rcos60°c=R2c 解得t1t2=6 (3)由題意可知臨界角C=∠OBS， 又sinC=1n=33，則cosC=63 B點(diǎn)到SO的距離d=SB×sinC=2RcosC×sinC=223R 13．如圖，玻璃柱的橫截面為半徑R=20.0 cm的半圓，O點(diǎn)為圓心。光屏CD緊靠在玻璃柱的右側(cè)，且與截面底邊MN垂直。一光束沿中半徑方向射向O點(diǎn)，光束和MN的夾角為θ，在光屏CD上出現(xiàn)兩個(gè)光斑。己知玻璃的折射率為n=3。 （i）若θ=

33、60°，求兩個(gè)光斑間的距離； （ii）屏上兩個(gè)光斑間的距離會(huì)隨θ大小的變化而改變，求兩光斑間的最短距離。 【答案】（i）8033cm；（ii）202cm 【解析】 【詳解】 （i）光束在MN界面上一部分反射，設(shè)反射光與光屏CD的交點(diǎn)為C，另一部分折射，設(shè)折射光與光屏的交點(diǎn)為D，入射角為r，折射角為i，光路圖如圖所示，由幾何關(guān)系得：r=90°-θ=30° 得：LCN=Rtanr=3R 根據(jù)折射定律得n=sinisinr 可得，i=60° 則LDN=Rtani=33R 所以兩個(gè)光斑間的距離LCD=LCN+LDN=433R=8033cm （ii）屏上兩個(gè)光斑間的距離會(huì)隨θ的

34、減小而變短，當(dāng)光線在MN就要發(fā)生全反射時(shí)，兩光斑間距離最短，由臨界角公式sinC=1n得：sinC=33 所以兩光斑間的最短距離Lmin=RtanC 聯(lián)立解得? Lmin=202cm 14．一個(gè)儲(chǔ)油桶的底面半徑與高均為d。如圖a所示，當(dāng)桶內(nèi)沒(méi)有油時(shí)，從A點(diǎn)恰能看到桶底邊緣B點(diǎn)；如圖b所示，當(dāng)桶內(nèi)油的深度等于桶高的一半時(shí)，仍沿AB方向看去，恰能看到桶底上的C點(diǎn)。C、B兩點(diǎn)相距d2，光在真空中的傳播速率為c。求： （1）油的折射率； （2）光在油中傳播的速度 【答案】（1）油的折射率2105；（2）光在油中傳播的速度是104c。 【解析】 【詳解】 （1）由題意知，底面半徑與

35、桶高相等，圖中入射角i，折射角為r 由幾何關(guān)系得： sinr=dd2+(12d)2=255 sini=12d2?12d=22 所以油的折射率為：n=sinrsini 解得：n=2105 （2）由n=cv得光在油中傳播的速度為：v=cn=104c 15．如圖所示，一透明玻璃磚橫截面的上半部分是半徑為R的半圓，下半部分是邊長(zhǎng)為2R的正方形，在玻璃磚的左側(cè)距離為R處，有一和玻璃磚側(cè)面平行的足夠大的光屏。一束單色光沿圖示方向從光屏上的P點(diǎn)射出，從M點(diǎn)射入玻璃磚，恰好經(jīng)過(guò)半圓部分的圓心O，且∠MOA=45°，已知玻璃磚對(duì)該單色光的折射率n=53，光在真空中的傳播速度為c。 ①求該

36、單色光在玻璃磚中發(fā)生全反射的臨界角的正弦值。 ②從M點(diǎn)射入玻璃磚到第一次射出玻璃磚，求該單色光在玻璃磚內(nèi)傳播的時(shí)間。 【答案】(1)35；(2)(202+10)R3c 【解析】 【詳解】 （1）設(shè)單色光在玻璃磚中發(fā)生全反射的臨界角為C，則有n=1sinC 解得：sinC=35； （2）單色光射到玻璃磚的平面上時(shí)的入射角均為i=45o sin45o>sinC則單色光在玻璃磚內(nèi)射到平面上時(shí)會(huì)發(fā)生全反射，其光路圖如圖所示 單色光在玻璃磚內(nèi)傳播的距離為：x2=42R+2R 傳播速度為v=cn=35c 傳播時(shí)間為t2=(202+10)R3c。 16．如圖所示，某透明介質(zhì)的橫截

37、面由半徑為R的14的圓和一銳角為30°的直角三角形構(gòu)成，一細(xì)束激光從圓弧上的A點(diǎn)平行于MP邊射入透明介質(zhì)，且入射點(diǎn)A與MP的距離h=32R，已知該透明介質(zhì)對(duì)激光的折射率n=62．sin75°=6+24。 ①激光第一次射到NP邊時(shí)能否射出透明介質(zhì)？請(qǐng)說(shuō)明理由。 ②第一次從MP邊射出的激光與MP邊所成的夾角(銳角)為多大？ 【答案】①第一次射到NP的光束不能射出透明介質(zhì)； ②第一次有MP射出的光線與MP的夾角應(yīng)為30°。 【解析】 【詳解】 ①畫出光路圖如圖。由幾何知識(shí)得：i=∠AOM 由sin∠AOM=hR，解得：∠AOM=60° 在A點(diǎn)，由折射定律得n=sinisin

38、r 解得：r=45° 根據(jù)幾何知識(shí)可得光線第一次射到NP上時(shí)入射角∠1=75°； 設(shè)介質(zhì)全反射臨界角為C，則sinC=1n 而sin75°=6+24，可得∠1>C 所以光線NP上發(fā)生全反射，不能射出透明介質(zhì)； ②光線射到MP上時(shí)入射角∠2=45°

39、圖； ②若棱鏡的折射率為3，求入射光線與AB面的夾角θ。 【答案】①光路圖如圖所示：；（2）θ=30° 【解析】 【詳解】 解：①光路圖如圖甲所示。 ②由乙可知sinαsinβ=n， 又n=3，解得γ=30° 由圖中幾何關(guān)系可知β=30° 同理sinαsinβ=n，解得α=60° 則θ=30° 18．如圖所示，O是半球形玻璃磚的球心，MN是其中心軸，玻璃磚半徑為R．兩束與中心軸平行的同種單色光a、b分居在中心軸的兩側(cè)，當(dāng)a光與中心軸MN的距離是R/2時(shí)．單色光a從玻璃磚上C點(diǎn)射出，出射光線與中心軸MN交于F點(diǎn)．當(dāng)b光與中心軸MN距離為33R時(shí)，b光在玻璃磚右側(cè)的出

40、射光線恰好消失；求： （1）這種單色光對(duì)玻璃磚的折射率n； （2）C點(diǎn)與F點(diǎn)間的距離． 【答案】（1）3（2）R 【解析】 【詳解】 （1）由題意當(dāng)b光移至與中心軸MN距離33R時(shí)，在球面處發(fā)生全反射,光路如圖所示: sinCb=33 解得:nb=1sinCb=3 （2）由題意，單色光a從球面的C點(diǎn)射出，其入射角為i=30° 由na=sinrasini 解得折射角:ra=60° 在?CEF中∠CFE=300，CE=12R 又因sin30°=CECF 解得:CF=R 19．為了研究某種透明新材料的光學(xué)性質(zhì)，將其壓制成半圓柱形，如圖（a）所示。一束激光由真

41、空沿半圓柱體的徑向與其底面過(guò)O的法線成角射入。CD為光學(xué)傳感器用以探測(cè)光的強(qiáng)度。從AB面反射回來(lái)的光強(qiáng)隨角變化的情況如圖（b）所示?，F(xiàn)在將這種新材料制成的一根光導(dǎo)纖維束彎成半圓形，如圖（c）所示，暴露于空氣中（假設(shè)空氣中的折射率與真空相同），設(shè)半圓形外半徑為R, 光導(dǎo)纖維束的半徑為r. 求： (i)這種新材料的折射率； (ii)用同種激光垂直于光導(dǎo)纖維的端面EF射入，若該束激光不從光導(dǎo)纖維的側(cè)面外泄，則彎成的半圓形的半徑R與光導(dǎo)纖維半徑r應(yīng)滿足的關(guān)系。 【答案】（1）n=1.25 ; （2）R=10r 【解析】 【分析】 根據(jù)題中“反射回來(lái)的光強(qiáng)隨角θ變化的情況如圖(b)所

42、示”“激光不從光導(dǎo)纖維束側(cè)面外泄”本題考察全反射問(wèn)題，應(yīng)用折射率、臨界條件等知識(shí)列式求解。 【詳解】 (i)由圖知，當(dāng)θ=53°時(shí)發(fā)生全反射，則： n=1sinC=1sin53°=1.25 (ii)激光不從光導(dǎo)纖維束側(cè)面外泄的臨界條件是入射光在外側(cè)面處發(fā)生全反射，臨界光路如圖： sinC=R-2rR，解得：R=10r 20．光纖公司規(guī)定光纖內(nèi)芯玻璃材料的折射率大于等于2，在抽制光纖時(shí)為檢測(cè)材料是否合格，將樣品材料用模具制成半徑為R的半圓柱體，如圖所示。再用一束可以轉(zhuǎn)動(dòng)的光束OC沿截面半徑射向材料的O點(diǎn)，當(dāng)θ≤45°時(shí)屏上只有一個(gè)光點(diǎn)，就說(shuō)明材料合格。 (1)寫出質(zhì)檢人員推

43、斷的原理； (2)寫出公司規(guī)定“光纖內(nèi)芯的玻璃材料折射率大于等于2”的原因。 【答案】見(jiàn)解析。 【解析】 【詳解】 （1）光束CO射向O點(diǎn)后，同時(shí)發(fā)生折射和反射，在屏上出現(xiàn)P和Q兩個(gè)光斑，減小θ時(shí)，r角逐漸變大，由n=sinisinr可知i角也增大；當(dāng)r角增大到大于臨界角時(shí)折射光線消失，屏上只有光斑P；由n=1sin450，因此在θ≤450時(shí)，屏上只有一個(gè)光斑，就說(shuō)明材料是合格的； （2）取一段光纖，若任意一束光DE從端面中心E點(diǎn)以α角入射，經(jīng)端面折射后射向F點(diǎn)，若能在F點(diǎn)發(fā)生全反射，就可實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的傳輸； 由n=sinαsinβ知F點(diǎn)剛好發(fā)生全反射時(shí)n=1sinγ 由：sin2β+sin2γ=1可得n=1+sin2α； 當(dāng)α角接近900時(shí)折射光還能在F點(diǎn)發(fā)生全反射，需要n≥2 21