2022版高考物理 3-2-1精品系列 专题17 光学

专题17光学（教师版）光的波动性以及光的粒子性三部分,高考对本考点的考查一般以选项题的形式出现，重点放在考查光学一些重要的规律和概念上，注重课本，加强理解；“考课本”、“不回避陈题”是高考对光学命题的特点。“联系实际、联系生活、联系高科技”已成为高考命题的新趋向；也是这几年光学命题的热点．目前高考中几何光学已淡化了“像”的概念，侧重于“光路”的考查（折射、全反射、棱镜等），一般是考查光线的去向的定性分析和定量计算问题；同时几何光学还常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命题，考查学生的分析综合能力，估计以后高考试题不会有太大的变化，但会加强对光学的物理规律的理解和对物理现象、物理情景的分析能力的考查。光的波动内容近两年命题频率较高，对光的波动性进行考查，主要是以干涉和衍射以及电磁波谱知识为要点,考查波动光学的一些初步理论、以及建立这些理论的实验基础和一些重要的物理现象；尤其是波动光学近年新增知识点有“双缝干涉的条纹间距与波长的关系”、“光的偏振现象”、“物质波”、“激光的特性及应用”等也在高考中有所体现．光的粒子性主要考查光电效应规律理解和爱因斯坦光电效应方程的熟练应用．预测2022年高考本考点热点内容有：光的反射、反射定律；光的折射、折射定律、折射率、全反射；色散成因及规律；双缝干涉、薄膜干涉；公式△X=λ的含义；光的干涉、衍射、偏振；红外线、紫外线、X射线、γ射线的性质及其应用；光电效应，=W+；对几何光学的考查，以定性和半定量为主，注重对物理规律的理解和对物理现象、物理情景分析能力的考查；平面镜问题和不同色光的折射率、全反射、光导纤维等问题要引起注意．光的本性考点主要是光的波动性、粒子性等知识的考查，与几何光学的综合也是考查重点内容之一，另外近代物理光学的初步理论，以及建立这些理论的实验基础和一些重要物理现象也要引起重视。【考点定位】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Ⅱ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。值得说明的，对高考试题的研究分析有以下五个目的：①对几年高考试题的整体研究——找出它们的共性；②对近年高考试题的研究——找出高考发展趋势；③相同高考试题的对比研究——找它们的变化；④不同高考题型分类研究——找出它们的差别；⑤对各省高考试题集中研究——找出新意、找出动态。考点1光的折射全反射色散【例1】假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比，则图A-14-59-5A．将提前B．将延后C．在某些地区将提前，在另一些地区将延后D．不变【解析33\n】地球周围的大气是不均匀的，离地面越高，空气越稀薄，太阳光从大气层外射到地面的光线由真空进入空气中，光要发生折射，越接近地面空气越稠密，折射率也越大，因此人们观察到的日出时刻的太阳，实际上还完全处在地平线的下方，如图A-14-59-5所示.假设地球表面不存在大气层，则太阳光将沿直线射到地面，因此只有当太阳到达图中的地平线位置时，人们才能观察到日出的太阳．由图可知，这一现象与人们所站的地理位置没有什么关系．故选项A、C、D错，只有选项B正确．考点2光的波动性【例2】线光源a发出的光波长为480nm，线光源b发出的光波长为672nm，则()A．用a做双缝实验，屏上与双缝路程差为δ1=1.68μm的P处将发现暗纹B．用b做双缝实验，P处将出现亮纹．C．用a做双缝实验，屏上与双缝路程差为δ2=1.44μm的Q处将出现亮纹D．用单缝衍射实验，用a照射时比用b照射时的中央亮条更宽【2022高考试题解析】（2022·大纲版全国卷）15.U经过m次α衰变和n次β衰变Pb,则A.m=7，n=3B.m=7，n=4C.m=14，n=9D.m=14，n=18【答案】：B【解析】：经过α衰变次数为(235-207)÷4=7，经过β衰变次数为4次，选项B正确。【考点定位】此题考查原子核衰变次数的计算。（2022·大纲版全国卷）16.在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有A.改用红光作为入射光B.改用蓝光作为入射光C.增大双缝到屏的距离D.增大双缝之间的距离【答案】：AC【解析】：根据双缝干涉实验条纹间隔公式，为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有，改用波长较长的红光作为入射光，增大双缝到屏的距离L，减小双缝之间的距离d，选项AC正确。【考点定位】此题考查双缝干涉实验。33\n（2022·天津）6．半圆形玻璃砖横截面如图，AB为直径，O点为圆心。在该截面内有a、b两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖，两入射点到O的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示，则a、b两束光A．在同种均匀介质中传播，a光的传播速度较大B．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角大C．若a光照射某金属表面能发生光电效应，b光也一定能D．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大【答案】：ACD【解析】：由图可知a光未发生全反射，b光已发生全反射，b光的临界角小，由sinC=1n，b光的折射率大，根据n=cv，可知在同种均匀介质中传播，a光的传播速度较大，A正确。由n=sinisinγ，可知以相同的入射角i从空气斜射入水中，b光的折射角γ小，B错误。b光的折射率n大，频率v高，a光照射某金属表面能发生光电效应，则b光也一定能，C正确。根据∆x=ldλ可知，a光的频率v低，波长λ长，亮条纹间距大，D正确。【考点定位】本题考查光的反射、折射、全反射，波长、频率、波速的关系，光电效应，光的双缝干涉，综合性强，有一定难度。33\n【答案】：C【解析】：光的干涉现象不能说明光是横波，光的偏振现象说明光是横波，所以A错误。由n=sinθ1sinθ2及图可知na>nb，则频率va>vb，a光照射某金属时恰能逸出光电子，可见b光频率小于金属极限频率，则b光照射金属时不能逸出光电子，B错误。由sinC=1n，可知a光的临界角小于b光的临界角，当从同一介质以相同方向射向空气，a光先发生全反射。若b光不能进入空气，即b光发生全反射，则a光早已经发生全反射了，所以也不能进入空气，C正确。根据光的反射定律，反射角等于入射角，a光的反射角等于b光的反射角，D错误。【考点定位】本题考查光的反射，光的折射，全反射，光的干涉，光电效应，光是横波。（2022·北京）14.一束单色光经由空气射入玻璃，这束光的A．速度变慢，波长变短B．速度不变，波长变短C．频率增高，波长变长D．频率不变，波长变长（2022·全国新课标卷）（2）（9分）一玻璃立方体中心有一点状光源。今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜，以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体。已知该玻璃的折射率为，求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值。33\n【考点定位】本考点主要考查光的折射、全反射并与几何知识相联系（2022·江苏）B.[选修3-4](12分)(1)如题12B-1图所示,白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q,A点位于P、Q之间,B点位于Q右侧.旋转偏振片P,A、B两点光的强度变化情况是________.(A)A、B均不变(B)A、B均有变化(C)A不变,B有变化(D)A有变化,B不变33\n(2)“测定玻璃的折射率冶实验中,在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B,在另一侧再竖直插两个大头针C、D.在插入第四个大头针D时,要使它_____________.题12B-2图是在白纸上留下的实验痕迹,其中直线a、是描在纸上的玻璃砖的两个边.根据该图可算得玻璃的折射率n=_____________.(计算结果保留两位有效数字)(3)地震时,震源会同时产生两种波,一种是传播速度约为3.5km/s的S波,另一种是传播速度约为7.0km/s的P波.一次地震发生时,某地震监测点记录到首次到达的P波比首次到达的S波早3min.假定地震波沿直线传播,震源的振动周期为1.2s,求震源与监测点之间的距离x和S波的波长.【解析】12B。（1）C(2)挡住C及A、B的像；1.8(1.6~1.9都算对)（3）设P波的传波时间为t，则，解得，代入数据得到x=1260km由，解得λ=4.2km【2022高考试题解析】33\n2.（全国）雨后太阳光入射到水中发生色散而形成彩虹。设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是A．紫光、黄光、蓝光和红光B．紫光、蓝光、黄光和红光C．红光、蓝光、黄光和紫光D．红光、黄光、蓝光和紫光【答案】B【解析】由于太阳光经过小水滴时，受到两次折射，一次反射，在进入小水滴后就被分解成七色光，这七色光再经过水滴内表面反射进入我们的视角，形成七彩的虹，通过比较第一次折射可以看出，入射角均相同，a光的折射角r最小而d光的折射角r最大，根据其折射率n=知水对a光的折射率最大，而对d光的折射率最小，再由在同种介质中，紫光折射率最大而红光折射率最小可判断只有B选项正确。3．（北京）如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹。要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以A．增大S1与S2的间距B．减小双缝屏到光屏的距离C．将绿光换为红光D．将绿光换为紫光答案：C解析：由于双缝干涉中，相邻条纹间距离，增大S1与S2的间距d，相邻条纹间距离Δx减小，A错误；减小双缝屏到光屏的距离L，相邻条纹间距离Δx减小，B错误；将绿光换为红光，使波长λ增大，相邻条纹间距离Δx增大，C正确；将绿光换为紫光，使波长λ减小，相邻条纹间距离Δx减小，D错误。33\n4．（福建）如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方。一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光在白光屏上呈现七色光带。若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，观察到各色光在光屏上陆续消失。在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是A.减弱，紫光B.减弱，红光C.增强，紫光D.增强，,红光答案：C解析：此题考查光的反射、光的折射、全反射等知识点。入射点由A向B缓慢移动，入射角增大，折射角增大，反射光强度增强，光屏上最先消失的光是折射率较大的紫光，选项C正确。5.（重庆）在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，b在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大。关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断？”有同学回答如下：①c光的频率最大②a光的传播速度最小③b光的折射率最大④a光的波长比b光的短根据老师的假定，以上回答正确的是A.①②B.①③C.②④D.③④6．（浙江）“B超”可用于探测人体内脏的病变状况。下图是超声波从肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意图。超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似，可表述为（式中是入射角，是折射角，、33\n为别是超声波在肝外和肝内的传播速度），超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同，已知入射点与出射点之间的距离是d，入射角为，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行，则肿瘤离肝脏表面的深度h为A.B.C.D.7．（天津）甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为，若，则下列说法正确的是A．甲光能发生偏振现象，则乙光不能B．真空中甲光的波长一定大于乙光的波长C．甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量D．在同一种均匀介质中甲光的传播速度大于乙光【解析】考查光的综合应用。偏振现象是横波特有的现象，甲乙都可以有偏振现象发生，A错；由，可知甲光的波长大于乙光，B正确；光子能量取决于光子的频率，而光子频率与波长成反比，C错；波速与波长之间同步变化，D正确。【答案】BD8．（四川）下列说法正确的是A甲乙在同一明亮空间，甲从平面镜中看见乙的眼睛时，乙一定能从镜中看见甲的眼睛B我们能从某位置通过固定的注意透明的介质看见另一侧的所有景物C可见光的传播速度总是大于电磁波的传播速度D在介质中光总是沿直线传播答案：A解析：由光路可逆知道A正确；由于存在光的全反射，所以不一定从介质看到另一侧的所有景物，B错误；可见光也是电磁波，他它们的速度可以相等,C错误；只有在同一均匀介质中光才能沿直线传播，D错误。【2022高考试题解析】１．（2022·重庆）如题20图所示，空气中有一折射率为33\n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.1/6RB.1/4RC..1/3RD.5/12R【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90°-（30°+15°）=45°，为1/4R。2．（2022·全国卷Ⅰ）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6.0m，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A．5.5mB．5.0mC．4.5mD．4.0m【答案】B【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33\n。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。3.2022·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。4.2022·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)A、B、C、D、答案：A解析：根据折射率定义有，，，已知∠1=450∠2+∠3=900，解得：n=5．2022·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，求出射光线与入射光线之间的距离（很小时．）33\n1.一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角θ射入，穿过玻璃砖自下表射出.已知该玻璃对红光的折射率为1.5.设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t1和t2，则在θ从0°逐渐增大至90°的过程中A.t1始终大于t2B.t1始终小于t2C.t1先大于后小于t2D.t1先小于后大于t2解析：设折射角为α，玻璃砖的厚度为h，由折射定律n=，且n=，在玻璃砖中的时间为t=，联立解得t2∝，红光频率较小，θ为零时，t1＜t2，θ为90°时，趋近渐近线，初步判定该函数为单调函数，通过带入θ为其它特殊值，仍然有t1＜t2，故B对。答案：B2.一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离。在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是A.红光以30°的入射角入射B.红光以45°的入射角入射C.紫光以30°的入射角入射D.紫光以45°的入射角入射解析：因为同种介质对紫光的折射率较大，故入射角相同时，紫光侧移距离较大，A、B项错；设入射角为i,折射角为r,则侧移距离,可见对于同一种色光,入射角越大,侧移距离越大,D项正确。答案：D3.下列说法正确的是A.用分光镜观测光谱是利用光折射时的色散现象B.用X光机透视人体是利用光电效应33\nC.光导纤维传输信号是利用光的干涉现象D.门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象解析：用X光机透视人体是利用X光的穿透性；光导纤维传输信号是利用光的全反射现象；门镜可以扩大视野是利用光的折射现象答案：A4.下列有关光现象的说法正确的是A.在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大B.以相同入射角从水中射向空气，紫光能发生全反射，红光也一定能发生全反射C.紫光照射某金属时有电子向外发射，红光照射该金属时也一定有电子向外发射D.拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度解析：根据干涉条纹的间距的公式△x=λ可知，由于紫光的波长比红光的波长短，所以改为红光后条纹间距一定增大，A正确；紫光的临界角比红光的临界角小，所以紫光发生全反射后红光不一定发生全反射，B错误；由于紫光的频率大于红光的频率，所以紫光的能量比红光的能量大，紫光发生光电效应红光不一定发生光电效应，C错误，拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振镜是为了防止玻璃的反光，所以D错误。答案：A33\n7.红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外。地球大气中的水气（H2O）、二氧化碳（CO2）能强烈吸收某些波长范围的红外辐射，即地面物体发出的某些波长的电磁波，只有一部分能够通过大气层被遥感卫星接收。右图为水和二氧化碳对某一波段不同波长电磁波的吸收情况，由图可知，在该波段红外遥感大致能够接收到的波长范围为A.2.5～3.5umB.4～4.5umC.5～7umD.8～13um解析：由图可知，8～13um的波段被水和二氧化碳吸收的较少，能够接收到，选项D正确。答案:D8.在杨氏双缝干涉实验中，如果（A）用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹（B）用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹（C）用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹（D）用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹解析：白光作杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A错；用红光作光源，屏上将呈现红色两条纹与暗条纹（即黑条纹）相间，B对；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，C错；紫光作光源，遮住一条狭缝，屏上出现单缝衍射条纹，即间距不等的条纹，D对。答案：BD9.用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图（a）是点燃酒精灯（在灯芯上洒些盐），图（b）是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈。将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象33\n是（A）当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°（B）当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°（C）当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°（D）干涉条纹保持原来状态不变解析：金属丝圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，D对。答案：D11．一点光源S通过平面镜成像S'如图所示，镜面与OS夹角30°，设S不动，平面镜以速度v沿OS方向光源平移，则S的像S'将（）A.以速率v平行于OS向右移动B.以速率v垂直于OS向下移动C.以速率v沿SS'连线向S移动D.以速率沿SS'连线向S移动33\n12．某人身高1.7m，为了测试路灯的高度，他从路灯正下方沿平直公路以1m／s的速度匀速走开。某时刻他的影子长为1.3m，再经过2s，他的影子长为1.8m，路灯距地面的高度是多少？13．一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离。在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是A．红光以30°的入射角入射B．红光以45°的入射角入射C．紫光以30°的入射角入射D．紫光以45°的入射角入射【解析】因为同种介质对紫光的折射率较大，故入射角相同时，紫光侧移距离较大，A、B项错；设入射角为i,折射角为r,则侧移距离,可见对于同一种色光,入射角越大,侧移距离越大,D项正确。【答案】D14．半径为r的圆形木板浮在深H的贮水池的水面上，在木板圆心的正上方h33\n高处有一点光源s，求在水池的平底上影圈的半径R是多少？水的折射率为n。15．如图所示，一细束红蓝复色光垂直与AB边射入直角三棱镜，在AC面上反射和折射分成两束细光束，其中一束细光束为单色光束。若用V1和V2分别表示红、蓝光在三棱镜内的速度，下列判断正确的是（）A．V1<V2单色光束为红色B．V1<V2单色光束为蓝色C．V1>V2单色光束为红色D．V1>V2单色光束为蓝色【解析】红光折射率小于蓝光折射率，由折射率公式n=c/v知红光在同种介质中的速度较大，即V1>V2;由全反射公式sinc=1/n知红光折射率小临界角大;所以蓝光发生全反射时红光依然有折射现象。【答案】C133\n6．在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19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（）A．rB．1.5rC．2rD．2.5r【解析】如图35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【答案】C17．光通过各种不同的障碍物后会产生各种不同的衍射条纹，衍射条纹的图样与障碍物的形状相对应。这一现象说明（）A．光是电磁波B．光具有波动性C．光可以携带信息D．光具有波粒二象性【解析】衍射现象说明光具有波动性，利用衍射条纹的图样与障碍物的形状对应，可以让光携带不同的信息。所以选项BC正确。【答案】BC18.劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如下图20甲所示，将一块平板坡璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹如下特点：（1）任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；（2）任意相邻明条纹所对应的薄膜厚度恒定，现若在图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂入射到新的劈形空气薄膜后,从上往下观察到的干涉条纹（）A、变疏B、变密C、不变D消失图20【解析】撤去一张纸后劈形空气的薄膜的劈势减缓，相同水平距离上，劈势厚度变化减小，以致波程差变化减小，条纹变宽，条纹数量变少（变疏）故A正确。【答案】A19．光热转换是将太阳能转换成其他物质内能的过程，太阳能热水器就是一种光热转换装置，它的主要转换器件是真空玻璃管，这些玻璃管将太阳能转换成水的内能。如图21所示，真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光，使尽可能多的太阳能转换成热能，这种镀膜技术的物理依据是（）A．光的直线传播B．光的粒子性33\nA．C．光的干涉D．光的衍射【解析】真空玻璃管上采用镀膜技术，利用的是从镀膜前后表面反射回的相互叠加，增加光的强度，该技术对镀膜的厚度有要求，即镀膜厚度应为自然光中主要色光的半波长的整数倍，故该技术运用了光的干涉原理【答案】C2．某人身高1.7m，为了测试路灯的高度，他从路灯正下方沿平直公路以1m／s的速度匀速走开。某时刻他的影子长为1.3m，再经过2s，他的影子长为1.8m，路灯距地面的高度是多少？【解析】根据光的直线传播，可以作出人影形成的图像，由图中的几何关系，可以求出路灯距地面的高度。如图33所示，设图中A点为路灯位置，AB为由路灯向地面引的垂线，GE为题述某时刻人的位置，ED为此刻地面上他的影子；再过2s，人位于HF，其对应影子则位于FC．则由题意有：EF＝vt＝2m33\n由于△ABD∽△GED，故有即----------①由于△ABC∽△HFC，故有即-----------②以GE＝HF＝1.7m，ED＝1.3m，EC＝EF十FC＝2m＋1.8m＝3.8m分别代入①②两式联立解之可得路灯距地面的高度为AB＝8.5m【答案】8.5m4．半径为r的圆形木板浮在深H的贮水池的水面上，在木板圆心的正上方h高处有一点光源s，求在水池的平底上影圈的半径R是多少？水的折射率为n。【解析】点光源s射向圆形木板边缘的光线进入水中后折向水底，在水底以O为圆心，以R为半径的圆形区域是点光源s发射的光线照射不到的影区33\n由，得【答案】5．如图所示，一细束红蓝复色光垂直与AB边射入直角三棱镜，在AC面上反射和折射分成两束细光束，其中一束细光束为单色光束。若用V1和V2分别表示红、蓝光在三棱镜内的速度，下列判断正确的是（）A．V1<V2单色光束为红色B．V1<V2单色光束为蓝色C．V1>V2单色光束为红色D．V1>V2单色光束为蓝色【解析】红光折射率小于蓝光折射率，由折射率公式n=c/v知红光在同种介质中的速度较大，即V1>V2;由全反射公式sinc=1/n知红光折射率小临界角大;所以蓝光发生全反射时红光依然有折射现象。【答案】C6．在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19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（）A．rB．1.5rC．2rD．2.5r33\n【解析】如图35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【答案】C7、用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图（a）是点燃酒精灯（在灯芯上洒些盐），图（b）是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈。将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是（A）当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°（B）当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°（C）当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°（D）干涉条纹保持原来状态不变解析：金属丝圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，D对。答案：D8、(1)一列简谐横波沿x轴传播，图甲是t=3s时的波形图，图乙是波上x＝2m处质点的振动图线.则该横波的速度为m/s，传播方向为.33\n9、如图，一透明球体置于空气中，球半径R=10cm，折射率n＝.MN是一条通过球心的直线，单色细光束AB平行于MN射向球体，B为入射点，AB与MN间距为5cm，CD为出射光线.①补全光路并求出光从B点传到C点的时间；②求CD与MN所成的角α.（需写出求解过程）10、（1）下列说法正确的是33\nA.考虑相对论效应，长度、时间的测量结果都随物体与观察者相对运动状态而改变B.一切物理规律在不同的惯性系中是平权的C.圆屏阴影中心的亮斑(泊松亮斑)是光波叠加造成的D.在光的双缝干涉实验中，条纹间距与缝的宽度成正比（2）如图所示，某种折射率较大的透光物质制成直角三棱镜ABC，在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧通过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像被P2的像挡住，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，记下P3、P4和三棱镜的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4作直线与AB面交于D，量出该直线与AB面的夹角为450，则透光物质的折射率n=.11、(1)如图所示，一列简谐横波沿+x方向传播.已知在t=0时，波传播到x轴上的B质点，在它左边的A质点位于负最大位移处；在t=0.6s时，质点A第二次出现在正的最大位移处.①这列简谐波的周期是s，波速是m/s.②t=0.6s时，质点D已运动的路程是m.(2)在水面上放置一个足够大的遮光板，板上有一个半径为r的圆孔，圆心的正上方h处放一个点光源S，在水面下深H处的底部形成半径为R的圆形光亮区域(图中未画出).测得r=8cm，h=6cm，H=24cm，R=26cm，求水的折射率.33\n13．夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照射得睁不开眼，严重影响行车安全．若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光；同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透偏方向正好与灯光的振动方向垂直，但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体．假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，如下措施中可行的是（）33\nA．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的B．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是竖直的C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°D．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°14．现有a、b、c三束单色光，其波长关系为a＞b＞c，用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应，若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定（）A.a光束照射时，不能发生光电效应B.c光束照射时，不能发生光电效应C.a光束照射时，释放出的光电子数目最多D.c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小【解析】因光子的频率为=，又a、b、c三束单色光波长关系a＞b＞c，得a＜b＜d，已知用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应，则c光束照射能发生光电效应，a光不能，故B、C错，由光电效应方程Ek=h－W，则c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最大，D错，所以只有A正确。【答案】A1、(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。33\n2、（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.24mB.32mC.40mD.48m3、（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行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大4、（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、（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，R＝r。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33\nA.n可能为B.n可能为2C.t可能为D.t可能为6、（浙江）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33\n7、（重庆）21．用a、b、c、d表示四种单色光，若①a、b从同种玻璃射向空气，a的临界角小于b的临界角；②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③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、（江苏）B．（选修模块3—4）（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(2)在时刻，质点A开始做简谐运动，其振动图象如图乙所示。33\n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、（海南）18．模块3－4试题（12分）（Ⅰ）（5分）如图，—透明半圆柱体折射率为，半径为R、长为L。一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。（Ⅱ）（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2000Hz，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1300～1600m/s之间。结果保留两位有效数字。）33\n（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①②③④式，代入已知条件并考虑到所测声速应在1300～1600之间，得【考点定位】考查几何光学知识、折射定律以及光学信息题。9、（上海）6．光电效应的实验结论是：对于某种金属（）33\n（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】光电效应的基本规律，属于中等10、（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、（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】A33\n【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、（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___________．33