2009屆新課標物理考點預(yù)測(14)
光 學(xué)
一、考點介紹
本考點分為光的傳播和光的波動性以及光的粒子性三部分,高考對本考點的考查一般以選項題的形式出現(xiàn),重點放在考查光學(xué)一些重要的規(guī)律和概念上,注重課本,加強理解;“考課本”、“不回避陳題”是高考對光學(xué)命題的特點。 “聯(lián)系實際、聯(lián)系生活、聯(lián)系高科技”已成為高考命題的新趨向;也是這幾年光學(xué)命題的熱點.目前高考中幾何光學(xué)已淡化了“像”的概念,側(cè)重于“光路”的考查(折射、全反射、棱鏡等),一般是考查光線的去向的定性分析和定量計算問題;同時幾何光學(xué)還常與力學(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)合命題,考查學(xué)生的分析綜合能力,估計以后高考試題不會有太大的變化,但會加強對光學(xué)的物理規(guī)律的理解和對物理現(xiàn)象、物理情景的分析能力的考查。光的波動內(nèi)容近兩年命題頻率較高,對光的波動性進行考查,主要是以干涉和衍射以及電磁波譜知識為要點,考查波動光學(xué)的一些初步理論、以及建立這些理論的實驗基礎(chǔ)和一些重要的物理現(xiàn)象;尤其是波動光學(xué)近年新增知識點有“雙縫干涉的條紋間距與波長的關(guān)系”、 “光的偏振現(xiàn)象”、“物質(zhì)波”、“激光的特性及應(yīng)用”等也在高考中有所體現(xiàn).光的粒子性主要考查光電效應(yīng)規(guī)律理解和愛因斯坦光電效應(yīng)方程的熟練應(yīng)用.
二、高考真題
1.(2007年高考江蘇卷.物理.3)光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波,下列現(xiàn)象中不能反映光的偏振特性的是
A、一束自然光相繼通過兩個偏振片,以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片,透射光的強度發(fā)生變化
B、一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上,當(dāng)反射光與折射光線之間的夾角恰好是900時,反射光是偏振光
C、日落時分,拍攝水面下的景物,在照相機鏡頭前裝上偏振光片可以使景象更清晰
D、通過手指間的縫隙觀察日光燈,可以看到秋色條紋
2.(2008年高考四川卷.理綜.21)如圖1所示,一束單色光射入一玻璃球體,入射角為60°。己知光線在玻璃球內(nèi)經(jīng)一次反射后,再次折射回到空氣中時與入射光線平行。此玻璃的折射率為 ( )
A. B.
3.(2008年高考全國1卷.理綜.21)一束由紅、藍兩單色光組成的光線從一平板玻璃磚的上表面以入射角θ射入,穿過玻璃磚自下表射出。已知該玻璃對紅光的折射率為1.5。設(shè)紅光與藍光穿過玻璃磚所用的時間分別為t1和t2,則在θ從0°逐漸增大至90°的過程中( )
A. t1始終大于t2 B. t1始終小于t2
C. t1先大于后小于t2 D. t1先小于后大于t2
4.(2008年高考上海卷.物理.12)在楊氏雙縫干涉實驗中,如果
A.用白光作為光源,屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋
B.用紅光作為光源,屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋
C.用紅光照射一條狹縫,用紫光照射另一條狹縫,屏上將呈現(xiàn)彩色條紋
D.用紫光作為光源,遮住其中一條狹縫,屏上將呈現(xiàn)間距不等的條紋
5.(2008年上海卷.物理.)用如圖所示的實驗裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象。圖2(a)是點燃酒精燈(在燈芯上灑些鹽),圖2(b)是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈。將金屬絲圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn),觀察到的現(xiàn)象是
A.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30°時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°
B.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45°時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90°
C.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60°時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30° 圖2
D.干涉條紋保持原來狀態(tài)不變
6.(2008年高考江蘇卷.物理.7)現(xiàn)代物理學(xué)認為,光和實物粒子都具有波粒二象性。下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是( )
A.一定頻率的光照射到鋅板上,光的強度越大,單位時間內(nèi)鋅板上發(fā)射的光電子就越多
B.肥皂液是無色的,吹出的肥皂泡卻是彩色的
C.質(zhì)量為10
D.人們常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu),因為熱中子的德布羅意波長與晶體中原子間距大致相同
7.(2008年高考江蘇卷.物理.8).2006年度諾貝爾物理學(xué)獎授予了兩名美國科學(xué)家,以表彰他們發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀及其溫度在不同方向上的微小變化。他們的出色工作被譽為是宇宙學(xué)研究進入精密科學(xué)時代的起點。下列與宇宙微波背景輻射黑體譜相關(guān)的說法中正確的是( )
A.微波是指波長在10
B.微波和聲波一樣都只能在介質(zhì)中傳播
C.黑體的熱輻射實際上是電磁輻射
D.普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說
8.(2008年 廣東卷.物理.14)(2)光纖通信中,光導(dǎo)纖維傳遞光信號的物理原理是利用光的 現(xiàn)象。要發(fā)生這種現(xiàn)象,必須滿足的條件是:光從光密介質(zhì)射向 ,且入射角等于或大于 。
9.(2008年高考寧夏卷. 理綜.37②))一半徑為R的1/4球體放置在水平面上,球體由折射率為的透明材料制成,F(xiàn)有一束位于過球心O的豎直平面內(nèi)的光線,平行于桌面射到球體表面上,折射入球體后再從豎直表面射出,如圖3所示。已知入射光線與桌面的距離為。求出射角q。 圖3
10.(2008年高考山東卷.理綜.37)麥克斯韋在1865年發(fā)表的《電磁場的動力學(xué)理論》一文中揭示了電、磁現(xiàn)象與光的內(nèi)在聯(lián)系及統(tǒng)一性,即光是電磁波。
(1)一單色光波在折射率為1.5的介質(zhì)中傳播,某時刻電場橫波圖象如圖4上所示,求該光波的頻率。
(2)圖5表示兩面平行玻璃磚的截面圖,一束平行于CD邊的單色光入射到AC界面上,a、b是其中的兩條平行光線。光線a在玻璃磚中的光路已給出。畫出光線B從玻璃磚中管次出射的光路圖,并標出出射光線與界面法線夾角的度數(shù)。
圖4
圖5
11.(2007年高考海南卷.理綜.27)如圖6所示,置于空氣中的一不透明容器中盛滿某種透明液體。容器底部靠近器壁處有一豎直放置的
三、名校試題
1.(海南省民族中學(xué)2009屆高三階段考試卷.物理.9)如圖7所示,一細束紅藍復(fù)色光垂直與AB邊射入直角三棱鏡,在AC面上反射和折射分成兩束細光束,其中一束細光束為單色光束。若用V1和V2分別表示紅、藍光在三棱鏡內(nèi)的速度,下列判斷正確的是( )
A.V1<V2 單色光束為紅色 B.V1<V2 單色光束為藍色
C.V1>V2 單色光束為紅色 D.V1>V2 單色光束為藍色 圖7
2.(2009年安徽高考信息交流試卷.理綜.17)如圖8所示,P、Q是兩種透明材料制成的兩塊相同的直角梯形棱鏡,疊合在一起組成一個長方體,一單色光從P的上表面射入,折射光線正好垂直通過兩棱鏡的界面,已知材料的折射率nP<nQ,射到P上表面的光線與P的上表面的夾角為θ,下列判斷正確的是( 。
A.光線一定從Q的下表面射出
B.光線若從Q的下表面射出時,出射光線與下表面的夾角一定等于θ
C.光線若從Q的下表面射出時,出射光線與下表面的夾角一定大于θ
D.光線若從Q的下表面射出時,出射光線與下表面的夾角一定小于θ
3.(河北省衡水中學(xué)2009屆高三調(diào)研卷.物理.8)金屬中存在著大量的價電子(可理解為原子的最外層電子),價電子在原子核和核外的其他電子產(chǎn)生的電場中運動,電子在金屬外部時的電勢能比它在金屬內(nèi)部作為價電子時的電勢能大,前后兩者的電勢能差值稱為勢壘,用符號V表示,價電子就像被關(guān)在深度為V的方箱里的粒子,這個方箱叫做勢阱,價電子在勢阱內(nèi)運動具有動能,但動能的取值是連續(xù)的,價電子處于最高能級時的動能稱為費米能,用Ef表示。用紅寶石激光器向金屬發(fā)射頻率為ν的光子,具有費米能的電子如果吸收了一個頻率為ν的光子而跳出勢阱,則 ( 。
A.具有費米能的電子跳出勢阱時的動能為Ek=hν-V+Ef
B.具有費米能的電子跳出勢阱時的動能為Ek=hν-V-Ef
C.若增大激光器的強度,具有費米能的電子跳出勢阱時的動能增大
D.若增大激光器的強度,具有費米能的電子跳出勢阱時的動能不變
4.(上海市閘北區(qū)2008年4月模擬卷.物理.12)在白熾燈的照射下從兩塊捏緊的玻璃板表面看到彩色條紋,通過狹縫觀察發(fā)光的白熾燈也會看到彩色條紋,這兩種現(xiàn)象 ( )
(A)都是光的衍射現(xiàn)象;
(B)都是光的干涉現(xiàn)象;
(C)前者是光的干涉現(xiàn)象,后者是光的衍射現(xiàn)象 ;
(D)前者是光的衍射現(xiàn)象,后者是光的干涉現(xiàn)象。
5.(上海市寶山區(qū)2008年4月模擬卷.物理.15)在光的單縫衍射實驗中可觀察到清晰的亮暗相間的圖樣,圖9中四幅圖片中屬于光的單縫衍射圖樣的是( )
圖9
A.a(chǎn)、c B.b、c C.a(chǎn)、d D.b、d
6.(蘇北四市2009屆高三調(diào)研卷.物理.37)
(1)下列說法中正確的是 ( )
A.在地面附近有一高速飛過的火箭 ,地面上的人觀察到火箭變短了,火箭上的時間進程變慢了;火箭上的人觀察到火箭的長度和時間進程均無變化
B.托馬斯•楊通過光的單縫衍射實驗,證明了光是一種波
C.在太陽光照射下,水面上油膜出現(xiàn)彩色花紋是光的色散現(xiàn)象
D.在光的雙縫干涉實驗中,若僅將入射光由綠光改為紅光,則干涉條紋間距變寬
E.光異纖維絲內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大
F.麥克斯韋提出電磁場理論并預(yù)言電磁波存在,后來由他又用實驗證實電磁波的存在
G.次聲波是頻率低于20 Hz的聲波,它比超聲波更易發(fā)生衍射
(2)如圖10所示,有一截面是直角三角形的棱鏡ABC,∠A=
30º.它對紅光的折射率為n1.對紫光的折射率為n2.在距AC邊d處
有一與AC平行的光屏,F(xiàn)有由以上兩種色光組成的很細的光束垂
直AB邊射入棱鏡。 若兩種光都能從AC面射出,求在光屏MN
上兩光點間的距離。
7.(廣東省汕頭市2008年普通高校招生模擬考試卷.物理.32)如圖11所示,一玻璃柱體的橫截面為半圓形,細的單色光束從空氣射向柱體的O點(半圓的圓心),產(chǎn)生反射光束1和透射光束2,已知玻璃折射率為,當(dāng)入射角時,求反射光束1和透射光束2之間的夾角多大?
8.(常州市2008~2009學(xué)年度第二學(xué)期期中質(zhì)量調(diào)研卷.物
理.26)如圖12所示,一透明球體置于空氣中,球半徑R=
光束AB平行于MN射向球體,B為入射點, AB與MN間距
為
圖11
①補全光路并求出光從B點傳到C點的時間;
②求CD與MN所成的角α.(需寫出求解過程)
9.(海口市2008年高考調(diào)研測試卷.物理.36) 某
校開展研究性學(xué)習(xí),某研究小組根據(jù)光學(xué)知識,設(shè)計
了一個測液體折射率的儀器。如圖13所示,在一個圓 圖12
盤上,過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF。在
半徑OA上,垂直盤面插上兩枚大頭針P1、P2并保持位
置不變。每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進入液體中,
而且總使得液面與直徑BC相平,EF作為界面的法線,
而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2。同學(xué)們通過計算,
預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值,這樣只要根據(jù)
P3所插的位置,就可以直接讀出液體折射率的值。
①若∠AOF=30°,OP3與OC之間的夾角為45°,
則在P3處刻的折射率應(yīng)多大? 圖13
②若在同一液體中沿AO方向射入一束白光,最靠近0C邊的是哪種顏色的光?增大入射角度,哪種顏色的光在刻度盤上先消失?
10.(江蘇省南京市2008屆高三質(zhì)量檢測卷.物理.32)如圖14所示,玻璃棱鏡ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三個直角三棱鏡組成。一束頻率5.3×1014Hz的單色細光束從AD面入射,在棱鏡中的折射光線如圖中ab所示,ab與AD面的夾角。已知光在真空中的速度c=3×108m/s,玻璃的折射率n=1.5,求:
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