高考物理考前30天沖刺押題專題14光的反射和折射

【備戰(zhàn)2022】高考物理考前30天沖刺押題專題14光的反射和折射【2022高考考綱解讀】內(nèi)容要求1．光的直線傳播。本影和半影2．光的反射，反射定律。平面鏡成像作圖法3．光的折射，折射定律，折射率。全反射和臨界角4．光導(dǎo)纖維5．棱鏡。光的色散6．光本性學(xué)說的發(fā)展簡史7．光的干涉現(xiàn)象，雙縫干涉，薄膜干涉。雙縫干涉的條紋間距與波長的關(guān)系8．光的衍射9．光的偏振現(xiàn)象10．光譜和光譜分析。紅外線、紫外線、X射線、γ射線以及它們的應(yīng)用。光的電磁本性。電磁波譜11．光電效應(yīng)。光子。愛因斯坦光電效應(yīng)方程12．光的波粒二象性。物質(zhì)波13．激光的特性及應(yīng)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現(xiàn)的內(nèi)容之一。題目類型多為選擇題，偶爾也有計算題或?qū)嶒烆}。反射定律、折射定律、折射率、全反射和臨界角、光的色散是重點考查的內(nèi)容，其中折射率、全反射、色散命題頻率較高。這部分知識還可能與力學(xué)中的直線運動、平拋運動、圓周運動、萬有引力定律等相結(jié)合來命題。復(fù)習(xí)中除掌握以上重要知識外，對光的直線傳播、本影和半影、光速等也要理解。光的波動性和微粒性為近年高考命題熱點之一。題目類型多為選擇題。其中考查較多的是光的干涉、光電效應(yīng)，其次是波長、波速和頻率的關(guān)系，有時還與幾何光學(xué)中的部分知識（如折射、棱鏡、色散等）、原子物理中的玻爾理論相結(jié)合進(jìn)行考查。復(fù)習(xí)時要以記憶、理解為主，以對光的本性的認(rèn)識為線索，來掌握近代物理光學(xué)的初步知識，掌握建立這些理論的實驗基礎(chǔ)和一些重要物理現(xiàn)象。此外，對于“激光的特點和應(yīng)用”也要引起重視。【題型示例】【示例1】如圖13－1甲所示為一塊透明的光學(xué)材料的剖面圖，在其上建立直角坐標(biāo)系xOy，設(shè)該光學(xué)材料的折射率沿y軸正方向發(fā)生變化?，F(xiàn)有一單色光a從原點O以某一入射角由空氣射入該材料內(nèi)部，且單色光a在該材料內(nèi)部的傳播路徑如圖13－1乙所示。則折射率沿y軸正方向可能發(fā)生的變化是A．折射率沿y軸正方向均勻減小B．折射率沿y軸正方向均勻增大C．折射率沿y軸正方向先均勻減小后均勻增大圖13－1D．折射率沿y軸正方向先均勻增大后均勻減小圖13－1【解析】單色光a進(jìn)入光學(xué)材料后，在沿y軸正方向傳播過程中，折射光線越來越偏分析”的能力要求。有些考生只看到光從左側(cè)進(jìn)入光學(xué)材料，而不分析折射率沿y軸正方向的變化情況造成錯選?！臼纠?】據(jù)報道，2022年北京奧運會，光纖通信網(wǎng)將覆蓋所有奧運場館，為各項比賽提供安全可靠的通信服務(wù)。光纖通信利用光的全反射將大量信息高速傳輸。如圖13－2所示，一條圓柱形的光導(dǎo)纖維，長為L，它的玻璃芯的折射率為n1，外層材料的折射率為n2，光在空氣中的傳播速度為c，若光從它的一端射入經(jīng)全反射后從另一端射出所需的最長時間【示例3】卡文迪許扭秤是用來測定萬有引力恒量的重要儀器，為了觀察懸掛的石英絲發(fā)生的微小扭轉(zhuǎn)形變，卡文迪許采用了光放大的原理，如圖13－3所示，圖中懸掛在石英絲下端的T形架的豎直桿上裝一塊小平面鏡M，M可將由光源S射來的光線反射到弧形的刻度尺上（圓弧的圓心即在M處）。已知尺子距離M為2m，若反射光斑在尺子上移動2cm，則平面鏡M轉(zhuǎn)過的角度是________rad。圖13－3圖13－3【解析】由數(shù)學(xué)關(guān)系，反射光線轉(zhuǎn)過的角度rad，根據(jù)光的反射定律，平面鏡M轉(zhuǎn)過的角度為rad?！敬鸢浮俊久麕熃庾x】本題涉及到光的反射、反射定律、卡文迪許扭秤等知識點，考查理解能力和推理能力，體現(xiàn)了《考試大綱》中對“理解物理概念、物理規(guī)律的確切含義，理解物理規(guī)律的適用條件，以及它們在簡單情況下的應(yīng)用”和“能夠根據(jù)已知的知識和物理事實、條件，對物理問題進(jìn)行邏輯推理和論證，得出正確的結(jié)論或作出正確的判斷”的能力要求。本題要注意隱含條件：平面鏡轉(zhuǎn)過角，反射光線轉(zhuǎn)過2角。APOB圖13－5【樣題4】如圖13－5所示，空氣中一塊圓截異型玻璃磚，折射率為，現(xiàn)有一束細(xì)光束，垂直射到AO面上，經(jīng)玻璃磚反射、折射后，經(jīng)OB面平行返回，角AOB為135APOB圖13－5A．rsin15o B．oC．r D．rAPOB45oAPOB45oαθβ圖13－6sinα＝sin45o解得：α＝30o根據(jù)幾何關(guān)系及光的反射的知識得：θ＝15o＝2β，即β＝o，故OP＝o?！敬鸢浮緽【示例5】用藍(lán)光照射某種金屬表面發(fā)生了光電效應(yīng)?，F(xiàn)將該藍(lán)光的強度減弱，則A．從光照至金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時間間隔將明顯增加B．逸出的光電子的最大初動能將減少C．單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少D．有可能不發(fā)生光電效應(yīng)【解析】能否發(fā)生光電效應(yīng)，是由光的頻率ν決定的，只要ν大于金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率v0，不論強度如何，總能發(fā)生光電效應(yīng)，而且是瞬時發(fā)生的，不需要時間“積累”，所以光照到金屬表面上，到發(fā)生光電子之間幾乎是瞬時的，光強減弱，不影響發(fā)生光電效應(yīng)的時間，所以A項、D項都不正確；由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W，同種金屬有相同的逸出功W，逸出的光電子的最大初動能Ek由光的頻率ν決定，所以改變強度，逸出的光電子的最大初動能Ek不變，B項不正確；單位時間內(nèi)的光電子數(shù)目與入射光的強度成正比，所以光的經(jīng)度減弱，光電子的數(shù)目將減少，C項正確?！敬鸢浮緾【名師解讀】本題涉及到光電效應(yīng)規(guī)律、愛因斯坦光電效應(yīng)方程等知識點，重點考查考生的理解能力，體現(xiàn)了《考試大綱》中對“理解物理概念、物理規(guī)律的確切含義，理解物理規(guī)律的適用條件，以及它們在簡單情況下的應(yīng)用，能夠鑒別關(guān)于概念和規(guī)律的似是而非的說法”的能力要求。光電效應(yīng)規(guī)律是實驗結(jié)論，考生要熟練記憶。【示例6】現(xiàn)用電子顯微鏡觀測線度為d的某生物大分子的結(jié)構(gòu)。為滿足測量要求，將顯微鏡工作時電子的德布羅意波長設(shè)定為，其中。已知普朗克常量h、電子質(zhì)量m和電子電荷量e，電子的初速度不計，則顯微鏡工作時電子的加速電壓應(yīng)為A． B． C． D．【解析】設(shè)電子經(jīng)過電壓U加速獲得速度v，由動能定理，，電子動量，，以上三式聯(lián)立解得，D項正確。BA圖14－1【示例7】在研究材料A的熱膨脹特性時，可采用如圖14－1所示的干涉實驗法。A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一個透明的平行板B，B與A上表面平行，在它們間形成一個厚度均勻的空氣膜。現(xiàn)在用波長為λ的單色光垂直照射，同時對A緩慢加熱，在B上方觀察到B板的亮度發(fā)生周期性地變化．當(dāng)溫度為t1時最亮，然后亮度逐漸減弱至最暗；當(dāng)溫度升到t2BA圖14－1A．出現(xiàn)最亮?xí)r，B上表面反射光與A上表面反射光疊加后加強B．出現(xiàn)最亮?xí)r，B下表面反射光與A上表面反射光疊加后相抵消C．溫度從t1升至t2過程中，A的高度增加D．溫度從t1升至t2過程中，A的高度增加【解析】入射光通過透明的平行板B，在B的下表面與A的上表面都發(fā)生反射，這兩束光發(fā)生干涉，出現(xiàn)最亮?xí)r，是這兩束反射光疊加后加強，A項、B項都不正確；兩束光的光程差等于A、B間距離的2倍，當(dāng)溫度為t1時最亮，說明此時2Δh1＝nλ，n是正整數(shù)，對A緩慢加熱，當(dāng)溫度升到t2時，亮度再一次回到最亮，說明此時2Δh2＝（n－1）λ，這段過程中A的高度增加Δh＝Δh1－Δh2＝，C項錯誤，D項正確?！敬鸢浮緿【名師解讀】本題涉及到光的干涉現(xiàn)象、薄膜干涉、反射光疊加與薄膜厚度的關(guān)系等知識點，考查理解能力和推理能力，體現(xiàn)了《考試大綱》中對“理解物理概念、物理規(guī)律的確切含義，理解物理規(guī)律的適用條件，以及它們在簡單情況下的應(yīng)用”和“能夠根據(jù)已知的知識和物理事實、條件，對物理問題進(jìn)行邏輯推理和論證，得出正確的結(jié)論或作出正確的判斷”的能力要求。光的干涉現(xiàn)象是高考的熱點，同學(xué)們要對雙縫干涉和薄膜干涉重點掌握。【專家預(yù)測】1．在光的單縫衍射實驗中可觀察到清晰的亮暗相間的圖樣，下列四幅圖片中屬于光的2．太陽光照射在平坦的大沙漠上，我們在沙漠中向前看去，發(fā)現(xiàn)前方某處射來亮光，好像太陽光從遠(yuǎn)處水面反射來的一樣，我們認(rèn)為前方有水．但走到該處仍是干燥的沙漠，這現(xiàn)象在夏天城市中太陽光照射瀝清路面時也能觀察到．對這種現(xiàn)象正確的解釋是 ()A．越靠近地面，空氣的折射率越大B．這是光的干涉形成的C．越靠近地面，空氣的折射率越小D．這是光的衍射形成的【答案】C【解析】由于沙漠或瀝青路面溫度高，空氣密度小，相對于上層空氣是光疏介質(zhì)，折射率小，因此上面射來的光就會在上下層空氣間形成全反射，會看到蜃景，C正確．3．以下說法中正確的是 ()A．用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的干涉B．對于同一障礙物，波長越大的光波，越容易繞過去C．白光通過三棱鏡在屏上出現(xiàn)彩色條紋是光的一種干涉現(xiàn)象D．用光導(dǎo)纖維傳播信號是光的全反射應(yīng)用【答案】ABD【解析】用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的干涉，A正確；對于同一障礙物，波長越大的光波，越容易發(fā)生衍射，即越容易繞過去，B正確；白光通過三棱鏡在屏上出現(xiàn)彩色條紋是光的一種色散現(xiàn)象，C錯誤；用光導(dǎo)纖維傳播信號是光的全反射的應(yīng)用，D正確．4．如圖所示，兩塊相同的玻璃等腰三棱鏡ABC置于空氣中，兩者的AC面相互平行放置，由紅光和藍(lán)光組成的細(xì)光束平行于BC面從P點射入，通過兩棱鏡后，從a、b兩點射出．對于從a、b射出的這兩束光下列說法正確的是 ()A．從a、b兩點射出的兩束光不平行B．從a、b兩點射出的兩束光仍平行，且平行于BCC．從a點射出的為紅光，從b點射出的為藍(lán)光D．從a點射出的為藍(lán)光，從b點射出的為紅光5．如圖所示，a和b兩束光平行射入一半圓柱體玻璃磚，且入射光線與AOB面垂直，若從圓面射出時，兩光束交于P點，則下列說法中正確的是 ()A．a(chǎn)光束的光子能量大B．在同一玻璃中a光傳播速度大C．若用b光照射某一光電管能發(fā)生光電效應(yīng)，那么用a光照射光電管時一定不能發(fā)生光電效應(yīng)D．兩種色光分別通過同一雙縫干涉裝置形成的干涉條紋，相鄰亮條紋的間距a光較大【答案】BD【解析】a、b兩束光交于P點，可知b光的折射率較大，光的頻率越高，則在玻璃中的折射率越大，故νa<νb.光子能量E＝hν，可見b光光子能量大，A錯；由n＝eq\f(c,v)知玻璃中a光傳播速度大于b光傳播速度，B正確；b光頻率大于極限頻率并不能得出a光照射光電管時是否發(fā)生光電效應(yīng)，故C項錯誤；由c＝λν知，λa>λb而Δx＝eq\f(l,d)λ，故Δxa>Δxb，即D項正確．6．雅敏干涉儀可以用來測定氣體在各種溫度和壓強下的折射率，其光路如圖所示．圖中S為光源，G1、G2為兩塊完全相同的玻璃板，彼此平行放置，T1、T2為兩個等長度的玻璃管，長度均為d.測量時，先將兩管抽空，然后將氣體徐徐充入一管中，在E處觀察干涉條紋的變化，即可測得該氣體的折射率．某次測量時，將待測氣體充入T2管中，從開始進(jìn)氣至到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的過程中，在E處看到共移過N條干涉亮紋．待測光在空氣中的波長為λ，7．如圖所示，甲、乙兩圖是單色光分別入射到兩圓孔形成的圖像，由圖判斷甲是光的________(選填“干涉”或“衍射”)圖像．圖甲所對應(yīng)的圓孔孔徑________(選填“大于”、“小于”或“等于”)圖乙所對應(yīng)的圓孔孔徑．【答案】衍射小于【解析】如圖甲所示，單色光通過小孔出現(xiàn)明暗相間且寬度不等的條紋，這是光的衍射現(xiàn)象．圖乙是個圓亮斑，說明光沿直線傳播，沒有發(fā)生衍射，圖乙所對應(yīng)的圓孔孔徑遠(yuǎn)大于單色光的波長，也大于發(fā)生衍射現(xiàn)象的圖甲所對應(yīng)的圓孔孔徑．8．為了減少玻璃表面光的反射損失，在玻璃表面上涂一層折射率為n＝5/4的增透膜，設(shè)入射光波長λ＝700nm，為了使這種波長的反射光能最大限度地被減弱，所涂薄膜的最小厚度是________nm.9．光纖通信利用光的全反射將大量信息高速傳輸．如圖所示，一條圓柱形的光導(dǎo)纖維，長為L，它的玻璃芯折射率為n1，外層材料的折射率為n2，光從一端射入經(jīng)全反射后從另一端射出所需的最長時間為t，請?zhí)骄糠治鲆韵聠栴}：(1)n1和n2的大小關(guān)系．(2)最長時間t的大?。?圖中標(biāo)的C為全反射的臨界角，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的界面上發(fā)生全反射，需有n1>n2.(2)光在介質(zhì)n1中的傳播最長路程為x＝eq\f(L,sinc)傳播速度為v＝eq\f(c,n1)故最長時間t＝eq\f(x,v)＝eq\f(n1L,csinC)＝eq\f(n\o\al(2,1)L,n2c)10．如圖所示，一個橫截面為直角三角形的三棱鏡，∠A＝30°，∠O＝90°.三棱鏡材料的折射率是n＝eq\r(3).一束與BO面成θ＝30°角的光線射向OB面，試通過計算判斷這束光通過BO面后的折射光線在AO面上能否發(fā)生全反射．11．用氦氖激光器進(jìn)行雙縫干涉實驗，已知使用的雙縫間距離d＝0.1mm，雙縫到屏的距離l＝6.0m，測得屏上干涉條紋中亮紋的間距是3.8cm，氦氖激光器發(fā)出的紅光的波長λ是多少？假如把整個裝置放入折射率是4/3的水中，這時屏上的條紋間距是多少？【答案】×10－7m×10－【解析】由Δx＝eq\f(l,d)λ可以得出紅光的波長λλ＝eq\f(d,l)Δx＝eq\f×10－3××10－2,m≈×10－7m激光器發(fā)出的紅光的波長是×10－7如果整個裝置放入水中，激光器發(fā)出的紅光在水中的波長為λ′λ′＝eq\f(λ,n)＝eq\f×10－7×3,4)m≈×10－7m這時屏上條紋的間距是：Δx′＝eq\f(l,d)λ′＝eq\f××10－7,×10－3)m≈×10－2m.12．一個圓柱形筒，直徑12cm，高16cm.人眼在筒側(cè)上方某處觀察，所見筒側(cè)的深度為9cm，當(dāng)筒中裝滿液體時，則恰能看到筒側(cè)的最低點．求：(1)此液體的折射率；(2)光在此液體中的傳播速度．【答案】(1)eq\f(4,3)(2)×108m/s13．光線從空氣射向玻璃磚，當(dāng)入射角為60°時，折射光線與反射光線恰好垂直．求：(1)該玻璃磚的折射率是多少？(2)光在該玻璃磚中的傳播速度是多大？【答案】(1)eq\r(3)(2)eq\r(3)×108m/s【解析】(1)由圖可知，光在玻璃中的折射角γ＝180°－90°－60°＝30°，所以，玻璃磚的折射率n＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3).(2)光在玻璃磚中的傳播速度為v＝eq\f(c,n)＝eq\f×108,\r(3))m/s＝eq\r(3)×108m/s.14．如圖13所示，有一圓筒形容器，高H＝20cm，筒底直徑為d＝15cm，人眼在筒旁某點向筒內(nèi)壁觀察，可看到內(nèi)側(cè)深h＝11.25cm.如果將筒內(nèi)注滿水，觀察者