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1、2014年高考一輪復(fù)習(xí)之光學(xué) 一、選擇題(本題共10小題，每題4分，共40分．有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)) 1．如圖所示，一束細(xì)光線a射到Ⅰ、Ⅱ兩種介質(zhì)的界面后，反射光束只有b，折射光束只有c.下列說(shuō)法正確的是(　　) A．若a是復(fù)色光，則b、c都一定是復(fù)色光 B．若a是單色光，則b、c都一定是單色光 C．若b是復(fù)色光，則a、c都一定是復(fù)色光 D．若b是單色光，則a、c都一定是單色光 解析：光射到兩種介質(zhì)界面上，一定有反射，但不一定有折射；不同頻率的光入射角相同時(shí)，折射角一定不同．若a是復(fù)色光，b一定是復(fù)色光，而折

2、射光線只有c，c一定是單色光，而且只有這種頻率的光發(fā)生了折射，其余頻率的光都發(fā)生了全反射．若b是復(fù)色光，說(shuō)明a是復(fù)色光，但c只能是單色光．若b是單色光，說(shuō)明a一定是單色光，因此c也一定是單色光． 答案：BD 2．如圖所示，空氣中有一橫截面為半圓環(huán)的均勻透明柱體，其內(nèi)圓半徑為r，外圓半徑為R，R＝r.現(xiàn)有一束單色光垂直于水平端面A射入透明柱體，只經(jīng)過(guò)兩次全反射就垂直于水平端面B射出．設(shè)透明柱體的折射率為n，光在透明柱體內(nèi)傳播的時(shí)間為t，若真空中的光速為c，則(　　) A．n可能為 B．n可能為2 C．t可能為 D．t可能為 解析： 只經(jīng)過(guò)兩次全反射射出，可知第一次入射

3、角為45°，反射光路圖如右圖所示．根據(jù)全反射可知臨界角C≤45°，再根據(jù)n＝可知n≥；光在透明柱體中傳播距離為L(zhǎng)＝4r，傳播時(shí)間為t＝＝，則t≥選項(xiàng)C、D均錯(cuò)． 答案：AB 3．一束紅光和一束紫光以相同的角度沿半徑方向射向截面為半圓形的玻璃磚，并分別沿OA和OB方向射出，如右圖所示，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．OA是紅光，穿過(guò)玻璃磚的時(shí)間較短 B．OB是紅光，穿過(guò)玻璃磚的時(shí)間較長(zhǎng) C．OA是紫光，穿過(guò)玻璃磚的時(shí)間較短 D．OB是紫光，穿過(guò)玻璃磚的時(shí)間較長(zhǎng) 解析：由圖知，紅光和紫光的入射角相同，根據(jù)折射定律n＝，有＝nA，＝nB 因∠AOM<∠BOM，則sin∠AOM

4、n∠BOM，即nA45°，發(fā)生全反射．A錯(cuò)誤．光線經(jīng)AC面全

5、反射后射到BC面時(shí)入射角為30°<45°，在該介面上既有反射現(xiàn)象又有折射現(xiàn)象，且折射角大于入射角，B、C錯(cuò)誤． 答案：D 5．關(guān)于光在豎直的肥皂液薄膜上產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．干涉條紋的產(chǎn)生是由于光在薄膜前后兩個(gè)表面反射，形成的兩列光波疊加的結(jié)果 B．若出現(xiàn)明暗相間條紋相互平行，說(shuō)明肥皂膜的厚度是均勻的 C．用綠色光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋間距比黃光照射時(shí)的間距小 D．薄膜上的干涉條紋基本上是豎直的 解析：要想產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，必須有兩列相干光源．在皂膜干涉中，薄膜前后兩個(gè)表面反射的光正好是兩個(gè)相干光源，它們相互疊加形成干涉條紋，所以A選項(xiàng)正確．肥皂膜在重力作用下

6、，上面薄、下面厚，厚度是變化的，并且厚度均勻的薄膜是不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋的，所以B選項(xiàng)錯(cuò)誤． 波長(zhǎng)越短的光波，對(duì)同一個(gè)裝置，干涉條紋越窄．綠光的波長(zhǎng)小于黃光的波長(zhǎng)，所以綠色光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋的間距比黃光照射時(shí)的間距小，C選項(xiàng)正確． 出現(xiàn)明、暗條紋的位置與薄膜厚度有關(guān)，對(duì)于某位置，若光線疊加后加強(qiáng)，則與此等厚度的位置反射光線疊加都加強(qiáng)，從而形成亮條紋．對(duì)暗條紋也是一樣道理．豎直的肥皂膜，其厚度相等的位置在同一水平面上，因此干涉條紋基本上是水平的，所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：AC 6．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光源發(fā)射波長(zhǎng)為6.0×10－7 m的橙光時(shí)，在光屏上獲得明暗相間的橙色干涉條紋，光屏上A點(diǎn)

7、恰好是距中心條紋的第二條亮紋．其他條件不變，現(xiàn)改用其他顏色的可見(jiàn)光做實(shí)驗(yàn)，光屏上A點(diǎn)是暗條紋位置，可見(jiàn)光的頻率范圍是3.9×1014～7.5×1014Hz，則入射光的波長(zhǎng)可能是(　　) A．8.0×10－7m B．4.8×10－7m C．4.0×10－7m D．3.4×10－7m 解析：可見(jiàn)光的頻率范圍是 3．9×1014～7.5×1014Hz 依據(jù)公式c＝λf，可知其波長(zhǎng)范圍是 4．0×10－7～7.69×10－7m. A、D選項(xiàng)在此范圍之外，應(yīng)首先排除掉． 根據(jù)公式δ＝(n為整數(shù))可知，n為偶數(shù)的地方出現(xiàn)亮條紋，n為奇數(shù)的地方出現(xiàn)暗條紋．因此n＝4時(shí)，出現(xiàn)距中心條紋

8、的第二條亮紋，所以A點(diǎn)到兩條縫的光程差 δ＝4×m＝12×10－7m 要想出現(xiàn)暗條紋，n需取奇數(shù)才行． 當(dāng)入射光波長(zhǎng)為4.8×10－7m時(shí)， 12×10－7m＝nm，n＝5為奇數(shù)， 所以A點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋，B選項(xiàng)正確． 當(dāng)入射光波長(zhǎng)為4.0×10－7m時(shí)， 12×10－7m＝nm，n＝6為偶數(shù)， 所以A點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋，C選項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：B 7．如圖所示，A、B、C為等腰棱鏡，a、b兩束不同頻率的單色光垂直AB邊射入棱鏡，兩束光在AB面上的入射點(diǎn)到OC的距離相等，兩束光折射后相交于圖中的P點(diǎn)，以下判斷正確的是(　　) A．在真空中，a光光速大于b光光速 B．在真空中，a光

9、波長(zhǎng)大于b光波長(zhǎng) C．a(chǎn)光通過(guò)棱鏡的時(shí)間大于b光通過(guò)棱鏡的時(shí)間 D．a(chǎn)、b兩束光從同一介質(zhì)射入真空過(guò)程中，a光發(fā)生全反射的臨界角大于b光發(fā)生全反射的臨界角 解析：因?yàn)閮墒庹凵浜笙嘟挥趫D中的P點(diǎn)，根據(jù)折射定律可知a光的折射率na>nb，a光的頻率νa>νb，光在真空中的傳播速度相等，A錯(cuò)誤；由λ＝得B錯(cuò)誤；由v＝和t＝得C正確；根據(jù)sinC＝得D錯(cuò)誤． 答案：C 8．用激光做單縫衍射實(shí)驗(yàn)和雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，比普通光源效果更好，圖象更清晰．如果將感光元件置于光屏上，則不僅能在光屏上看到彩色條紋，還能通過(guò)感光元件中的信號(hào)轉(zhuǎn)換，在電腦上看到光強(qiáng)的分布情況．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．當(dāng)

10、做單縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如乙所示 B．當(dāng)做單縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如丙所示 C．當(dāng)做雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如乙所示 D．當(dāng)做雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如丙所示 解析：當(dāng)做單縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，中間是亮條紋，往兩側(cè)條紋亮度逐漸降低，且亮條紋的寬度不等，所以其光強(qiáng)分布圖如乙所示，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)做雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，在屏上呈現(xiàn)的是寬度相等的亮條紋，所以其光強(qiáng)分布圖如丙所示，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確． 答案：AD 9．DVD光盤(pán)由塑料保護(hù)層和信息記錄層組成．如下圖所示，激光束以入射角θ從空氣入射到厚度為d、折射率為n的塑料保護(hù)層后，聚焦到信息記錄層的光斑寬度為a，才能有效獲取信息．在保證a不變的前提下，減小激光

11、束照到塑料保護(hù)層的寬度(l＝a＋2b)，則(　　) A．須滿(mǎn)足sinθ＝ B．須滿(mǎn)足sinθ＝ C．在θ和n不變時(shí)，須減小d D．在θ和d不變時(shí)，須減小n 解析：設(shè)激光束入射角為θ時(shí)其折射角為r，則由折射率公式有n＝，由sinr＝，聯(lián)立可得sinθ＝，故A正確，B錯(cuò)誤；由l＝a＋2b，而b＝dtanr，所以l＝a＋2dtanr.在θ和n不變時(shí)，r不變，tanr不變，欲減小l，則必須減小d，選項(xiàng)C正確；在θ和d不變時(shí)，欲減小l，則必須減小tanr，減小r，sinr減小，又sinr＝，必須增大n，故D錯(cuò)誤． 答案：AC 10.如圖所示，兩束單色光a、b從水面下射向A點(diǎn)，光線經(jīng)折射

12、后合成一束光c，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．用同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置分別以a、b光做實(shí)驗(yàn)，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距 B．用a、b光分別做單縫衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)它們的衍射條紋寬度都是均勻的 C．在水中a光的速度比b光的速度小 D．在水中a光的臨界角大于b光的臨界角 解析：由圖可知a光的折射率較小，所以a的波長(zhǎng)大，在介質(zhì)中傳播速度快，C錯(cuò)誤；干涉條紋間距Δx＝λ，所以a光間距大，A正確；衍射條紋間距不等，B錯(cuò)誤；根據(jù)sinC＝知a光臨界角大，D正確． 答案：AD 第Ⅱ卷(非選擇題，共60分) 二、填空題(本題共2小題，每題8分，共16分) 11．(2012·重慶理綜

13、)如下圖甲所示為光學(xué)實(shí)驗(yàn)用的長(zhǎng)方體玻璃磚，它的________面不能用手直接接觸．在用插針?lè)y(cè)定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，兩位同學(xué)繪出的玻璃磚和三個(gè)針孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的針正好擋住插在a、b位置的針的像，但最后一個(gè)針孔的位置不同，分別為d、e兩點(diǎn)，如下圖乙所示．計(jì)算折射率時(shí)，用________(填“d”或“e”)點(diǎn)得到的值較小，用________(填“d”或“e”)點(diǎn)得到的值誤差較?。? 解析：光學(xué)面若被手接觸污染，會(huì)影響觀察效果，增加實(shí)驗(yàn)誤差；分別連接cd和ce并延長(zhǎng)到界面，與界面分別交于f、g兩點(diǎn)，由n＝不難得出用d點(diǎn)得到的折射率值較小，過(guò)c點(diǎn)的出射光線應(yīng)平行于ab，利用

14、直尺比對(duì)并仔細(xì)觀察，可知ec∥ab，故用e點(diǎn)得到的折射率值誤差較小． 答案：光學(xué)　d　e 12．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)定激光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置如下圖(a)所示，激光器發(fā)出的一束直徑很小的紅色激光進(jìn)入一個(gè)一端裝有雙縫、另一端裝有感光片的遮光筒，感光片的位置上出現(xiàn)一排等距的亮點(diǎn)，下圖(b)中的黑點(diǎn)代表亮點(diǎn)的中心位置． (1)這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明激光具有________________性． (2)通過(guò)測(cè)量相鄰光點(diǎn)的距離可算出激光的波長(zhǎng)，據(jù)資料介紹，如果雙縫的縫間距離為a，雙縫到感光片的距離為L(zhǎng)，感光片上相鄰兩光點(diǎn)間的距離為b，則激光的波長(zhǎng)λ＝.該同學(xué)測(cè)得L＝1.0000 m、縫間距a＝0.220

15、mm，用帶十分度游標(biāo)的卡尺測(cè)感光片上的點(diǎn)的距離時(shí)，尺與點(diǎn)的中心位置如上圖(b)所示． 上圖(b)圖中第1到第4個(gè)光點(diǎn)的距離是________ mm.實(shí)驗(yàn)中激光的波長(zhǎng)λ＝________ m．(保留兩位有效數(shù)字) (3)如果實(shí)驗(yàn)時(shí)將紅激光換成藍(lán)激光，屏上相鄰兩光點(diǎn)間的距離將________． 解析：(1)這個(gè)現(xiàn)象是光的干涉現(xiàn)象．干涉現(xiàn)象是波獨(dú)有的特征，所以說(shuō)明激光具有波動(dòng)性． (2)由游標(biāo)卡尺的讀數(shù)原理知第1到第4個(gè)光點(diǎn)的距離是8.5 mm. 由題意知b＝ mm，a＝0.220 mm，L＝1.0000 m， 所以波長(zhǎng)λ＝＝6.2×10－7 m. (3)藍(lán)光波長(zhǎng)小于紅光波長(zhǎng)，由λ＝知

16、： 相鄰兩光點(diǎn)間距離變?。? 答案：(1)波動(dòng)　(2)8.5　6.2×10－7　(3)變小 三、計(jì)算題(本題共4小題，13、14題各10分，15、16題各12分，共44分，計(jì)算時(shí)必須有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 13．(2011·山東卷)如圖所示，扇形AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角∠AOB＝60°.一束平行于角平分線OM的單色光由OA射入介質(zhì)，經(jīng)OA折射的光線恰平行于OB. ①求介質(zhì)的折射率． ②折射光線中恰好到M點(diǎn)的光線________(填“能”或“不能”)發(fā)生全反射． 解析：依題意作出光路圖， ①由幾何知識(shí)可知， 入射角i＝60°，折射

17、角r＝30° 根據(jù)折射定律得n＝ 代入數(shù)據(jù)解得n＝ ②不能． 答案：①　②不能 14．如圖所示，有一圓筒形容器，高H＝20 cm，筒底直徑為d＝15 cm，人眼在筒旁某點(diǎn)向筒內(nèi)壁觀察，可看到內(nèi)側(cè)深h＝11.25 cm.如果將筒內(nèi)注滿(mǎn)水，觀察者恰能看到筒壁的底部．求水的折射率． 解析：設(shè)入射角r，折射角i，則sini＝，sinr＝，n＝＝＝＝1.33. 答案：1.33 15．半徑為R的玻璃半圓柱體，橫截面如圖所示，圓心為O.兩條平行單色紅光沿截面射向圓柱面，方向與底面垂直，光線1的入射點(diǎn)A為圓柱的頂點(diǎn)，光線2的入射點(diǎn)為B，∠AOB＝60°.已知該玻璃對(duì)紅光的折射率n＝.

18、 (1)求兩條光線經(jīng)柱面和底面折射后的交點(diǎn)與O點(diǎn)的距離d. (2)若入射的是單色藍(lán)光，則距離d將比上面求得的結(jié)果大還是?。? 解析：(1)光路如右圖所示，可知i＝60° 由折射率n＝，可得r＝30° 由幾何關(guān)系及折射定律公式 n＝得i′＝30°，r′＝60°， 由以上可知△OCB為等腰三角形． 所以O(shè)C＝＝ 在△OCD中可得 d＝OD＝OCtan30°＝ (2)由于單色藍(lán)光比單色紅光波長(zhǎng)小、折射率n大，所以向O點(diǎn)偏折更明顯，d將減?。? 答案：(1)　(2)小 16.光的“逆向反射”又稱(chēng)再歸反射，俗稱(chēng)后反射，它和我們熟知的鏡面反射、漫反射不同，能使光線沿原來(lái)的路徑反射回

19、去，該現(xiàn)象在交通上有很廣泛的應(yīng)用，在山區(qū)盤(pán)山公路的路面上一般都等間距地鑲嵌一些玻璃球，當(dāng)夜間行駛的汽車(chē)車(chē)燈照上后顯得非常醒目，以提醒司機(jī)注意．若小玻璃球的半徑為R，折射率為1.73，如右上圖所示，今有一束平行光沿直徑AB方向照在小玻璃球上，試求離AB多遠(yuǎn)的入射光經(jīng)折射—反射—折射再射出后沿原方向返回，即實(shí)現(xiàn)“逆向反射”． 解析：只有入射光線折射后射到B點(diǎn)的光線經(jīng)反射再折射，射出后才能沿原方向返回，即實(shí)現(xiàn)“逆向反射”，光路如圖所示，根據(jù)折射定律得： ＝1.73 由幾何關(guān)系可知：∠i＝2∠r 由以上兩式可解得：∠r＝30°，∠i＝60° 設(shè)能沿原方向返回即實(shí)現(xiàn)“逆向反射”的入射光線距AB的距離為h，則由幾何關(guān)系可知： h＝Rsini＝0.87R. 答案：0.87R