《2020高中物理 第十三章 光 高考真題集訓(xùn)（含解析）新人教版選修3-4》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020高中物理 第十三章 光 高考真題集訓(xùn)（含解析）新人教版選修3-4（14頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第十三章高考真題集訓(xùn)一、選擇題1(2019北京高考)利用圖1所示的裝置(示意圖)，觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象，在光屏上得到如圖2中甲和乙兩種圖樣。下列關(guān)于P處放置的光學(xué)元件說法正確的是()A甲對應(yīng)單縫，乙對應(yīng)雙縫B甲對應(yīng)雙縫，乙對應(yīng)單縫C都是單縫，甲對應(yīng)的縫寬較大D都是雙縫，甲對應(yīng)的雙縫間距較大答案A解析單縫衍射圖樣的中央條紋亮且寬，相鄰條紋間距不等；雙縫干涉圖樣中相鄰條紋間距相等。根據(jù)題目中給出的甲、乙兩種圖樣可知，甲是單縫衍射的圖樣，乙是雙縫干涉的圖樣，A正確。2(2018北京高考)用雙縫干涉實驗裝置得到白光的干涉條紋，在光源與單縫之間加上紅色濾光片后()A干涉條紋消失B彩色條紋中的紅色條紋消

2、失C中央條紋變成暗條紋D中央條紋變成紅色答案D解析當(dāng)用白光做干涉實驗時，頻率相同的色光，相互疊加干涉，在光屏上形成彩色條紋，中央為白色的亮條紋；當(dāng)在光源與單縫之間加上紅色濾光片后，只有紅光能通過單縫，然后通過雙縫后相互疊加干涉，在光屏上形成紅、黑相間的干涉條紋，光屏中央為加強點，所以中央條紋變成紅色亮條紋，A、B、C錯誤，D正確。3(2017全國卷)(多選)在雙縫干涉實驗中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距，可選用的方法是()A改用紅色激光 B改用藍色激光C減小雙縫間距 D將屏幕向遠離雙縫的位置移動E將光源向遠離雙縫的位置移動答案ACD

3、解析在雙縫干涉實驗中兩相鄰亮條紋的間距x，因此要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距可減小雙縫間的距離，增大屏幕與雙縫的距離，換用波長更長或頻率更小的光做光源，故選A、C、D。4(2017北京高考) 如圖所示，一束可見光穿過平行玻璃磚后，變?yōu)閍、b兩束單色光。如果光束b是藍光，則光束a可能是()A紅光 B黃光C綠光 D紫光答案D解析解法一：光的偏折程度越大，則折射率越大，光的頻率越大。題中a光的偏折程度大于b光的偏折程度，則玻璃對a光的折射率大于對b光的折射率，a光的頻率大于b光的頻率，只有D正確。解法二：本題是單項選擇，題中A、B、C光的頻率均比藍光的小，只有D光的頻率比藍光的大，可以直接判定D

4、正確。二、填空題5(2018全國卷) 如圖，ABC為一玻璃三棱鏡的橫截面，A30。一束紅光垂直AB邊射入，從AC邊上的D點射出，其折射角為60，則玻璃對紅光的折射率為_。若改用藍光沿同一路徑入射，則光線在D點射出時的折射角_(填“小于”“等于”或“大于”)60。答案大于解析由光路可逆性，根據(jù)題述和圖示可知，i60，r30，由折射定律，玻璃對紅光的折射率n。若改用藍光沿同一路徑入射，由于玻璃對藍光的折射率大于玻璃對紅光的折射率，則光線在D點射出時的折射角大于60。6(2019江蘇高考)將兩支鉛筆并排放在一起，中間留一條狹縫，通過這條狹縫去看與其平行的日光燈，能觀察到彩色條紋，這是由于光的_(選填

5、“折射”“干涉”或“衍射”)。當(dāng)縫的寬度_(選填“遠大于”或“接近”)光波的波長時，這種現(xiàn)象十分明顯。答案衍射接近解析將兩支鉛筆并排放在一起，中間留一條狹縫，通過這條狹縫去看與其平行的日光燈，能觀察到彩色條紋，這是由于光的衍射產(chǎn)生的；當(dāng)縫的寬度與光波的波長接近或比光波的波長更小時，衍射現(xiàn)象很明顯。7(2018江蘇高考)兩束單色光A、B的波長分別為A、B，且AB，則_(選填“A”或“B”)在水中發(fā)生全反射時的臨界角較大。用同一裝置進行楊氏雙縫干涉實驗時，可以觀察到_(選填“A”或“B”)產(chǎn)生的條紋間距較大。答案AA解析波長越長，頻率越小，折射率越小，根據(jù)臨界角的正弦sinC，可知波長越長臨界角越

6、大，所以A光在水中發(fā)生全反射時的臨界角較大；雙縫干涉條紋的間距x，因為A光的波長較長，所以A光產(chǎn)生的條紋間距較大。三、實驗題8(2019全國卷)某同學(xué)利用圖示裝置測量某種單色光的波長。實驗時，接通電源使光源正常發(fā)光；調(diào)整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋?；卮鹣铝袉栴}：(1)若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)，該同學(xué)可_。A將單縫向雙縫靠近B將屏向靠近雙縫的方向移動C將屏向遠離雙縫的方向移動D使用間距更小的雙縫(2)若雙縫的間距為d，屏與雙縫間的距離為l，測得第1條暗條紋到第n條暗條紋之間的距離為x，則單色光的波長_。(3)某次測量時，選用的雙縫的間距為0.300 mm，測得屏與雙縫間的距離為

7、1.20 m，第1條暗條紋到第4條暗條紋之間的距離為7.56 mm。則所測單色光的波長為_ nm(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。答案(1)B(2)(3)630解析(1)相鄰明(暗)干涉條紋的間距x，要增加觀察到的條紋個數(shù)，即減小x，需增大d或減小l，因此應(yīng)將屏向靠近雙縫的方向移動，或使用間距更大的雙縫，故A、C、D錯誤，B正確。(2)第1條暗條紋到第n條暗條紋間的距離為x，則相鄰暗條紋間的距離x，又x，解得。(3)由，代入數(shù)據(jù)解得630 nm。9(2019天津高考)某小組做測定玻璃的折射率實驗，所用器材有：玻璃磚，大頭針，刻度尺，圓規(guī)，筆，白紙。(1)下列哪些措施能夠提高實驗準(zhǔn)確程度_。A選用兩光學(xué)

8、表面間距大的玻璃磚B選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚C選用粗的大頭針完成實驗D插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些(2)該小組用同一套器材完成了四次實驗，記錄的玻璃磚界線和四個大頭針扎下的孔洞如下圖所示，其中實驗操作正確的是_。(3)該小組選取了操作正確的實驗記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點O為圓心作圓，與入射光線、折射光線分別交于A、B點，再過A、B點作法線NN的垂線，垂足分別為C、D點，如圖所示，則玻璃的折射率n_。(用圖中線段的字母表示)答案(1)AD(2)D(3)解析(1)測定玻璃折射率的關(guān)鍵是根據(jù)入射光線和出射光線確定在玻璃中的傳播光線，因此選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚以及使同

9、側(cè)兩枚大頭針間的距離盡量大些都有利于提高實驗的準(zhǔn)確程度，A、D正確；兩光學(xué)表面是否平行不影響折射率的測量，為減小誤差，應(yīng)選用細長的大頭針，故B、C錯誤。(2)兩光學(xué)表面平行的玻璃磚的入射光線與出射光線平行，在空氣中的入射角大于玻璃中的折射角，在題圖中，根據(jù)玻璃磚界線及四個孔洞位置分別作出光路圖及法線如圖1所示，分析可知實驗操作正確的是D。(3)如圖2所示，玻璃的折射率n，又sini，sinr，故n。四、計算題10(2019江蘇高考)如圖所示，某L形透明材料的折射率n2?，F(xiàn)沿AB方向切去一角，AB與水平方向的夾角為。為使水平方向的光線射到AB面時不會射入空氣，求的最大值。答案60解析光線射到AB

10、面時不射入空氣中，則在AB面發(fā)生全反射。當(dāng)恰好發(fā)生全反射時，入射角為臨界角C，此時最大，sinC，由幾何關(guān)系得Cm90，解得m60。11(2019全國卷)如圖，直角三角形ABC為一棱鏡的橫截面，A90，B30。一束光線平行于底邊BC射到AB邊上并進入棱鏡，然后垂直于AC邊射出。(1)求棱鏡的折射率；(2)保持AB邊上的入射點不變，逐漸減小入射角，直到BC邊上恰好有光線射出。求此時AB邊上入射角的正弦。答案(1)(2)解析(1)光路圖及相關(guān)量如圖所示。光束在AB邊上折射，由折射定律得n式中n是棱鏡的折射率，由幾何關(guān)系可知60由幾何關(guān)系和反射定律得B聯(lián)立式，并代入i60得n(2)設(shè)改變后的入射角為

11、i，折射角為，由折射定律得n依題意，光束在BC邊上的入射角為全反射的臨界角c，且sinc由幾何關(guān)系得c30由式得入射角的正弦為sini。12(2019全國卷)如圖，一艘帆船靜止在湖面上，帆船的豎直桅桿頂端高出水面3 m。距水面4 m的湖底P點發(fā)出的激光束，從水面出射后恰好照射到桅桿頂端，該出射光束與豎直方向的夾角為53(取sin530.8)。已知水的折射率為。(1)求桅桿到P點的水平距離；(2)船向左行駛一段距離后停止，調(diào)整由P點發(fā)出的激光束方向，當(dāng)其與豎直方向夾角為45時，從水面射出后仍照射在桅桿頂端，求船行駛的距離。答案(1)7 m(2)5.5 m解析(1)設(shè)光束從水面射出的點到桅桿的水平

12、距離為x1，到P點的水平距離為x2；桅桿高度為h1，P點處水深為h2；激光束在水中與豎直方向的夾角為。由幾何關(guān)系有tan53tan由折射定律有sin53nsin設(shè)桅桿到P點的水平距離為x，則xx1x2聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得x7 m(2)設(shè)激光束在水中與豎直方向的夾角為45時，從水面出射的方向與豎直方向夾角為i，由折射定律有sininsin45設(shè)船向左行駛的距離為x，此時光束從水面射出的點到桅桿的水平距離為x1，到P點的水平距離為x2，則x1x2xxtanitan45聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得x(63) m5.5 m。13(2018全國卷)如圖，ABC是一直角三棱鏡的橫截面，A90，B60，一細光束

13、從BC邊的D點折射后，射到AC邊的E點，發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點射出。EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中點。不計多次反射。(1)求出射光相對于D點的入射光的偏角；(2)為實現(xiàn)上述光路，棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍？答案(1)60(2)n2解析(1)光線在BC邊折射，由折射定律有sini1nsinr1式中，n為棱鏡的折射率，i1和r1分別是該光線在BC邊上的入射角和折射角。光線在AC邊上發(fā)生全反射，由反射定律有i2r2式中i2和r2分別是該光線在AC邊上的入射角和反射角。光線在AB邊上發(fā)生折射，由折射定律有nsini3sinr3式中i3和r3分別是該光線在AB邊上的入射角和折射角，聯(lián)立

14、式并結(jié)合幾何關(guān)系得i2r260，r1i330，i1r3F點的出射光相對于D點的入射光的偏角為(r1i1)(180i2r2)(r3i3)由式得60(2)光線在AC邊上發(fā)生全反射，光線在AB邊上不發(fā)生全反射，有i3Ci2式中C是全反射臨界角，滿足nsinC1由式知，棱鏡的折射率n的取值范圍應(yīng)為n2。14(2018全國卷)如圖，某同學(xué)在一張水平放置的白紙上畫了一個小標(biāo)記“”(圖中O點)，然后用橫截面為等邊三角形ABC的三棱鏡壓在這個標(biāo)記上，小標(biāo)記位于AC邊上。D位于AB邊上，過D點作AC邊的垂線交AC于F。該同學(xué)在D點正上方向下順著直線DF的方向觀察，恰好可以看到小標(biāo)記的像；過O點作AB邊的垂線交直

15、線DF于E；DE2 cm，EF1 cm。求三棱鏡的折射率。(不考慮光線在三棱鏡中的反射)答案解析過D點作AB邊的垂線NN交BC于N，連接OD，則ODN為來自O(shè)點的光線在D點的入射角；設(shè)該光線在D點的折射角為，如圖所示。根據(jù)折射定律有nsinsin式中n為三棱鏡的折射率由幾何關(guān)系可知60EOF30在OEF中有EFOEsinEOF由式和題給條件得OE2 cm根據(jù)式和題給條件可知，OED為等腰三角形，有30由式得n。15(2017全國卷)如圖，一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體，O點為球心；下半部是半徑為R、高為2R的圓柱體，圓柱體底面鍍有反射膜。有一平行于中心軸OC的光線從半球面射入，該光線與O

16、C之間的距離為0.6R。已知最后從半球面射出的光線恰好與入射光線平行(不考慮多次反射)。求該玻璃的折射率。答案1.43解析如圖，根據(jù)光路的對稱性和光路可逆性，與入射光線平行的出射光線一定與入射光線相對于OC軸對稱，這樣，從半球面射入的折射光線，將從圓柱體底面中心C點反射。設(shè)入射光線在半球面的入射角為i，折射角為r，由折射定律有sininsinr由正弦定理有由幾何關(guān)系，入射點的法線與OC的夾角為i，由題設(shè)條件和幾何關(guān)系有sini式中L是入射光線與OC的距離。由式和題給數(shù)據(jù)得sinr由式和題給數(shù)據(jù)得n1.43。16(2017江蘇高考)人的眼球可簡化為如圖所示的模型。折射率相同、半徑不同的兩個球體共

17、軸。平行光束寬度為D，對稱地沿軸線方向射入半徑為R的小球，會聚在軸線上的P點。取球體的折射率為，且DR。求光線的會聚角。(示意圖未按比例畫出)答案30解析如圖所示，由幾何關(guān)系sini，解得i45則由折射定律n，解得r30且ir，解得會聚角30。17(2017全國卷) 如圖，一半徑為R的玻璃半球，O點是半球的球心，虛線OO表示光軸(過球心O與半球底面垂直的直線)。已知玻璃的折射率為1.5?，F(xiàn)有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光線能從球面射出(不考慮被半球的內(nèi)表面反射后的光線)。求：(1)從球面射出的光線對應(yīng)的入射光線到光軸距離的最大值；(2)距光軸的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點到O點的

18、距離。答案(1)R(2)2.74R解析(1)如圖，從底面上A處射入的光線，在球面上發(fā)生折射時的入射角為i，當(dāng)i等于全反射臨界角ic時，對應(yīng)入射光線到光軸的距離最大，設(shè)最大距離為l。iic設(shè)n是玻璃的折射率，由全反射臨界角的定義有nsinic1由幾何關(guān)系有sini聯(lián)立式并利用題給條件，得lR(2)設(shè)與光軸相距的光線在球面B點發(fā)生折射時的入射角和折射角分別為i1和r1，由折射定律有nsini1sinr1設(shè)折射光線與光軸的交點為C，在OBC中，由正弦定理有由幾何關(guān)系有Cr1i1sini1聯(lián)立式及題給條件得OCR2.74R。18(2017全國卷) 一直桶狀容器的高為2l，底面是邊長為l的正方形；容器內(nèi)

19、裝滿某種透明液體，過容器中心軸DD、垂直于左右兩側(cè)面的剖面圖如圖所示。容器右側(cè)內(nèi)壁涂有反光材料，其他內(nèi)壁涂有吸光材料。在剖面的左下角處有一點光源，已知由液體上表面的D點射出的兩束光線相互垂直，求該液體的折射率。答案1.55解析設(shè)從光源發(fā)出直接射到D點的光線的入射角為i1，折射角為r1。在剖面內(nèi)作光源相對于反光壁的鏡像對稱點C，連接C、D，交反光壁于E點，由光源射向E點的光線，反射后沿ED射向D點，設(shè)此反射光線在D點的入射角為i2，折射角為r2，如圖所示。設(shè)該液體的折射率為n，由折射定律有nsini1sinr1nsini2sinr2由題意知r1r290聯(lián)立式得n2由幾何關(guān)系可知sini1sini2聯(lián)立式得n1.55。- 14 -