2013年高考物理 考前回歸教材單元綜合突破十三 光

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1、2013年高考物理考前回歸教材之單元綜合突破十三 (光) 本試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，試卷滿分為100分． 考試時(shí)間為90分鐘． 第Ⅰ卷(選擇題，共40分) 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1所示，在A點(diǎn)有一個(gè)小球，緊靠小球的左方有一個(gè)點(diǎn)光源S.現(xiàn)將小球從A點(diǎn)正對(duì)著豎直墻平拋出，打到豎直墻之前，小球在點(diǎn)光源照射下的影子在墻上的運(yùn)動(dòng)是(　　) 圖1 A．勻速直線運(yùn)動(dòng)　　　　　 B．自由落體運(yùn)動(dòng) C．變加速直線運(yùn)動(dòng) D．勻減速直線運(yùn)動(dòng)

2、 解析：小球拋出后做平拋運(yùn)動(dòng)，時(shí)間t后水平位移是vt，豎直位移是h＝gt2，根據(jù)相似形知識(shí)可以由比例求得x＝t∝t，因此影子在墻上的運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)． 答案：A 圖2 2．如圖2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

3、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，說明a是復(fù)色光，但c只能是單色光．若b是單色光，說明a一定是單色光，因此c也一定是單色光． 答案：BD 圖3 3．如圖3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： 圖4 只經(jīng)過兩次全反射射

4、出，可知第一次入射角為45°，反射光路圖如圖4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 圖5 4．一束紅光和一束綠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，如圖5所示，下列說法正確的是(　　) A．OA是紅光，穿過玻璃磚的時(shí)間較短 B．OB是紅光，穿過玻璃磚的時(shí)間較長(zhǎng) C．OA是紫光，穿過玻璃磚的時(shí)間較短 D．OB是紫光，穿過玻璃磚的時(shí)間較長(zhǎng) 解析：由圖知，紅光和綠光的入射角相同，根據(jù)折射定律n＝，有＝nA，＝nB 因∠AOM<∠BO

5、M，則sin∠AOM

6、C面入射角為60°>45°，發(fā)生全反射．A錯(cuò)誤．光線經(jīng)AC面全反射后射到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 6．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

7、，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，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 7．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光源發(fā)射波長(zhǎng)為6.0×10－

8、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)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光做實(shí)驗(yàn)，光屏上A點(diǎn)是暗條紋位置，可見光的頻率范圍是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)

9、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 8．(2011·天津卷)甲、乙兩單色光分別通過同一雙縫干涉裝置得到各自的干涉圖樣，設(shè)相鄰兩個(gè)亮條紋的中心距離為Δx，若Δx甲>Δx乙，則下列說法正確的是(　　) A．甲光能發(fā)生偏

10、振現(xiàn)象，乙光則不能發(fā)生 B．真空中甲光的波長(zhǎng)一定大于乙光的波長(zhǎng) C．甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量 D．在同一均勻介質(zhì)中甲光的傳播速度大于乙光 解析：Δx＝λ，Δx甲>Δx乙，故λ甲>λ乙，故B正確．光都具有偏振現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤．由c＝λf可知f甲

11、) A．在真空中，a光光速大于b光光速 B．在真空中，a光波長(zhǎng)大于b光波長(zhǎng) C．a(chǎn)光通過棱鏡的時(shí)間大于b光通過棱鏡的時(shí)間 D．a(chǎn)、b兩束光從同一介質(zhì)射入真空過程中，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 10．(2012·甘肅蘭州)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，還能通過感

12、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．下列說法正確的是(　　) 圖8 A．當(dāng)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 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) 圖9 11．(20

13、10·福建高考)某同學(xué)利用“插針法”測(cè)定玻璃的折射率，所用的玻璃磚兩面平行．正確操作后，作出的光路圖及測(cè)出的相關(guān)角度如圖9所示．①此玻璃的折射率計(jì)算式為n＝________(用圖中的θ1、θ2表示)；②如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應(yīng)選用寬度________(填“大”或“小”)的玻璃磚來測(cè)量． 解析：①由折射率公式可得n＝＝；②玻璃磚的寬度越大，出射光線的側(cè)移量越大，玻璃磚中折射光線的誤差越小，所以應(yīng)選用寬度大的玻璃磚來測(cè)量． 答案：①(或)?、诖? 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)裝置如圖10(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

14、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)，圖10(b)中的黑點(diǎn)代表亮點(diǎn)的中心位置． 圖10 (1)這個(gè)現(xiàn)象說明激光具有________________性． (2)通過測(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 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)的中心位置如圖10(b)所示． 圖10(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＝_____

15、___ 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： 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

16、時(shí)必須有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 圖11 13．(2011·山東卷)如圖11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， 圖12 ①由幾何知識(shí)可知， 入射角i＝60°，折射角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?、诓荒? 圖13 14．如圖13所示，有一圓筒形容器，高H＝20 cm

17、，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14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＝. 圖14 (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??？

18、解析： 圖15 (1)光路如圖15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°， ∵＝ 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將減小． 答案：(1)　(2)小 16．(2011·蘇北五市模擬)某有線制導(dǎo)導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)，在導(dǎo)彈發(fā)射基地和地導(dǎo)彈間連一根細(xì)如蛛絲的特制光纖(像放風(fēng)箏一樣)，它雙向傳輸信號(hào)，能達(dá)到有線制導(dǎo)作用．光纖由纖芯和包層組成，其剖面如圖16所示，其中纖芯材料的折射率n1＝2，包層折射率n2＝，光

19、纖長(zhǎng)度為3×103 m．(已知當(dāng) 光從折射率為n1的介質(zhì)射入折射率為n2的介質(zhì)時(shí)，入射角θ1、折射角θ2間滿足關(guān)系：n1sinθ1＝n2sinθ2) 圖16 (1)試通過計(jì)算說明從光纖一端入射的光信號(hào)是否會(huì)通過包層“泄漏”出去； (2)若導(dǎo)彈飛行過程中，將有關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，利用光纖發(fā)回發(fā)射基地經(jīng)瞬間處理后轉(zhuǎn)化為指令光信號(hào)返回導(dǎo)彈，求信號(hào)往返需要的最長(zhǎng)時(shí)間． 解析：(1)由題意在纖芯和包層分界面上全反射臨界角C滿足：n1sinC＝n2sin 90°得：C＝60°， 當(dāng)在端面上的入射角最大(θ1m＝90°)時(shí)，折射角θ2也最大，在纖芯與包層分界面上的入射角θ1′最?。? 圖17 在端面上：θ1m＝90°時(shí)，n1＝得：θ2m＝30° 這時(shí)θ′1 min＝90°－30°＝60°＝C，所以，在所有情況中從端面入射到光纖中的信號(hào)都不會(huì)從包層中“泄漏”出去． (2)當(dāng)在端面上入射角最大時(shí)所用的時(shí)間最長(zhǎng)，這時(shí)光在纖芯中往返的總路程：s＝，光纖中光速：v＝ 信號(hào)往返需要的最長(zhǎng)時(shí)間tmax＝＝. 代入數(shù)據(jù)tmax＝8×10－5s. 答案：見解析