2013年高考物理 考前回归教材单元综合突破十三 光

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1、2013年高考物理考前回归教材之单元综合突破十三 (光) 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，试卷满分为100分． 考试时间为90分钟． 第Ⅰ卷(选择题，共40分) 一、选择题(本题共10小题，每题4分，共40分．有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内) 1．如图1所示，在A点有一个小球，紧靠小球的左方有一个点光源S.现将小球从A点正对着竖直墙平抛出，打到竖直墙之前，小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是(　　) 图1 A．匀速直线运动　　　　　 B．自由落体运动 C．变加速直线运动 D．匀减速直线运动

2、 解析：小球抛出后做平抛运动，时间t后水平位移是vt，竖直位移是h＝gt2，根据相似形知识可以由比例求得x＝t∝t，因此影子在墙上的运动是匀速运动． 答案：A 图2 2．如图2所示，一束细光线a射到Ⅰ、Ⅱ两种介质的界面后，反射光束只有b，折射光束只有c.下列说法正确的是(　　) A．若a是复色光，则b、c都一定是复色光 B．若a是单色光，则b、c都一定是单色光 C．若b是复色光，则a、c都一定是复色光 D．若b是单色光，则a、c都一定是单色光 解析：光射到两种介质界面上，一定有反射，但不一定有折射；不同频率的光入射角相同时，折射角一定不同．若a是复色光，b一定是复色光，而折

3、射光线只有c，c一定是单色光，而且只有这种频率的光发生了折射，其余频率的光都发生了全反射．若b是复色光，说明a是复色光，但c只能是单色光．若b是单色光，说明a一定是单色光，因此c也一定是单色光． 答案：BD 图3 3．如图3所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r，外圆半径为R，R＝r.现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出．设透明柱体的折射率为n，光在透明柱体内传播的时间为t，若真空中的光速为c，则(　　) A．n可能为 B．n可能为2 C．t可能为 D．t可能为 解析： 图4 只经过两次全反射射

4、出，可知第一次入射角为45°，反射光路图如图4所示．根据全反射可知临界角C≤45°，再根据n＝可知n≥；光在透明柱体中传播距离为L＝4r，传播时间为t＝＝，则t≥选项C、D均错． 答案：AB 图5 4．一束红光和一束绿光以相同的角度沿半径方向射向截面为半圆形的玻璃砖，并分别沿OA和OB方向射出，如图5所示，下列说法正确的是(　　) A．OA是红光，穿过玻璃砖的时间较短 B．OB是红光，穿过玻璃砖的时间较长 C．OA是紫光，穿过玻璃砖的时间较短 D．OB是紫光，穿过玻璃砖的时间较长 解析：由图知，红光和绿光的入射角相同，根据折射定律n＝，有＝nA，＝nB 因∠AOM<∠BO

5、M，则sin∠AOM

6、C面入射角为60°>45°，发生全反射．A错误．光线经AC面全反射后射到BC面时入射角为30°<45°，在该介面上既有反射现象又有折射现象，且折射角大于入射角，B、C错误． 答案：D 6．关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生的干涉现象，下列说法正确的是(　　) A．干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两个表面反射，形成的两列光波叠加的结果 B．若出现明暗相间条纹相互平行，说明肥皂膜的厚度是均匀的 C．用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射时的间距小 D．薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的 解析：要想产生干涉现象，必须有两列相干光源．在皂膜干涉中，薄膜前后两个表面反射的光正好是两个相干光源

7、，它们相互叠加形成干涉条纹，所以A选项正确．肥皂膜在重力作用下，上面薄、下面厚，厚度是变化的，并且厚度均匀的薄膜是不会出现干涉条纹的，所以B选项错误． 波长越短的光波，对同一个装置，干涉条纹越窄．绿光的波长小于黄光的波长，所以绿色光照射薄膜产生的干涉条纹的间距比黄光照射时的间距小，C选项正确． 出现明、暗条纹的位置与薄膜厚度有关，对于某位置，若光线叠加后加强，则与此等厚度的位置反射光线叠加都加强，从而形成亮条纹．对暗条纹也是一样道理．竖直的肥皂膜，其厚度相等的位置在同一水平面上，因此干涉条纹基本上是水平的，所以D选项错误． 答案：AC 7．在双缝干涉实验中，光源发射波长为6.0×10－

8、7 m的橙光时，在光屏上获得明暗相间的橙色干涉条纹，光屏上A点恰好是距中心条纹的第二条亮纹．其他条件不变，现改用其他颜色的可见光做实验，光屏上A点是暗条纹位置，可见光的频率范围是3.9×1014～7.5×1014Hz，则入射光的波长可能是(　　) A．8.0×10－7m B．4.8×10－7m C．4.0×10－7m D．3.4×10－7m 解析：可见光的频率范围是 3．9×1014～7.5×1014Hz 依据公式c＝λf，可知其波长范围是 4．0×10－7～7.69×10－7m. A，D选项在此范围之外，应首先排除掉． 根据公式δ＝(n为整数)可知，n为偶数的地方出现

9、亮条纹，n为奇数的地方出现暗条纹．因此n＝4时，出现距中心条纹的第二条亮纹，所以A点到两条缝的光程差 δ＝4×m＝12×10－7m 要想出现暗条纹，n需取奇数才行． 当入射光波长为4.8×10－7m时， 12×10－7m＝nm，n＝5为奇数， 所以A点出现暗条纹，B选项正确． 当入射光波长为4.0×10－7m时， 12×10－7m＝nm，n＝6为偶数， 所以A点出现亮条纹，C选项错误． 答案：B 8．(2011·天津卷)甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为Δx，若Δx甲>Δx乙，则下列说法正确的是(　　) A．甲光能发生偏

10、振现象，乙光则不能发生 B．真空中甲光的波长一定大于乙光的波长 C．甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量 D．在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光 解析：Δx＝λ，Δx甲>Δx乙，故λ甲>λ乙，故B正确．光都具有偏振现象，故A错误．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光波长大于b光波长 C．a光通过棱镜的时间大于b光通过棱镜的时间 D．a、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角 解析：因为两束光折射后相交于图中的P点，根据折射定律可知a光的折射率na>nb，a光的频率νa>νb，光在真空中的传播速度相等，A错误；由λ＝得B错误；由v＝和t＝得C正确；根据sinC＝得D错误． 答案：C 10．(2012·甘肃兰州)用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验，比普通光源效果更好，图象更清晰．如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感

12、光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况．下列说法正确的是(　　) 图8 A．当做单缝实验时，光强分布图如乙所示 B．当做单缝实验时，光强分布图如丙所示 C．当做双缝实验时，光强分布图如乙所示 D．当做双缝实验时，光强分布图如丙所示 解析：当做单缝实验时，中间是亮条纹，往两侧条纹亮度逐渐降低，且亮条纹的宽度不等，所以其光强分布图如乙所示，A项正确，B项错误；当做双缝实验时，在屏上呈现的是宽度相等的亮条纹，所以其光强分布图如丙所示，C项错误，D项正确． 答案：AD 第Ⅱ卷(非选择题，共60分) 二、填空题(本题共2小题，每题8分，共16分) 图9 11．(20

13、10·福建高考)某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行．正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图9所示．①此玻璃的折射率计算式为n＝________(用图中的θ1、θ2表示)；②如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量． 解析：①由折射率公式可得n＝＝；②玻璃砖的宽度越大，出射光线的侧移量越大，玻璃砖中折射光线的误差越小，所以应选用宽度大的玻璃砖来测量． 答案：①(或)　②大 12．某同学设计了一个测定激光的波长的实验装置如图10(a)所示，激光器发出的一束直径很小的红色激光进入一个一端

14、装有双缝、另一端装有感光片的遮光筒，感光片的位置上出现一排等距的亮点，图10(b)中的黑点代表亮点的中心位置． 图10 (1)这个现象说明激光具有________________性． (2)通过测量相邻光点的距离可算出激光的波长，据资料介绍，如果双缝的缝间距离为a，双缝到感光片的距离为L，感光片上相邻两光点间的距离为b，则激光的波长λ＝. 该同学测得L＝1.0000 m、缝间距a＝0.220 mm，用带十分度游标的卡尺测感光片上的点的距离时，尺与点的中心位置如图10(b)所示． 图10(b)图中第1到第4个光点的距离是____________ mm.实验中激光的波长λ＝_____

15、___ m．(保留两位有效数字) (3)如果实验时将红激光换成蓝激光，屏上相邻两光点间的距离将________． 解析：(1)这个现象是光的干涉现象．干涉现象是波独有的特征，所以说明激光具有波动性． (2)由游标卡尺的读数原理知第1到第4个光点的距离是8.5 mm. 由题意知b＝ mm，a＝0.220 mm，L＝1.0000 m， 所以波长λ＝＝6.2×10－7 m. (3)蓝光波长小于红光波长，由λ＝知： 相邻两光点间距离变小． 答案：(1)波动　(2)8.5　6.2×10－7　(3)变小 三、计算题(本题共4小题，13、14题各10分，15、16题各12分，共44分，计算

16、时必须有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位) 图11 13．(2011·山东卷)如图11所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB＝60°.一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质，经OA折射的光线恰平行于OB. ①求介质的折射率． ②折射光线中恰好到M点的光线________(填“能”或“不能”)发生全反射． 解析：依题意作出光路图， 图12 ①由几何知识可知， 入射角i＝60°，折射角r＝30° 根据折射定律得n＝ 代入数据解得n＝ ②不能． 答案：①　②不能 图13 14．如图13所示，有一圆筒形容器，高H＝20 cm

17、，筒底直径为d＝15 cm，人眼在筒旁某点向筒内壁观察，可看到内侧深h＝11.25 cm.如果将筒内注满水，观察者恰能看到筒壁的底部．求水的折射率． 解析：设入射角r，折射角i，则sini＝，sinr＝，n＝＝＝＝1.33. 答案：1.33 15．半径为R的玻璃半圆柱体，横截面如图14所示，圆心为O.两条平行单色红光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，光线1的入射点A为圆柱的顶点，光线2的入射点为B，∠AOB＝60°.已知该玻璃对红光的折射率n＝. 图14 (1)求两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离d. (2)若入射的是单色蓝光，则距离d将比上面求得的结果大还是小？

18、解析： 图15 (1)光路如图15所示，可知i＝60° 由折射率n＝，可得r＝30° 由几何关系及折射定律公式 n＝得：i′＝30°，r′＝60°， ∵＝ 所以OC＝＝ 在△OCD中可得 d＝OD＝OCtan30°＝ (2)由于单色蓝光比单色红光波长小、折射率n大，所以向O点偏折更明显，d将减小． 答案：(1)　(2)小 16．(2011·苏北五市模拟)某有线制导导弹发射时，在导弹发射基地和地导弹间连一根细如蛛丝的特制光纤(像放风筝一样)，它双向传输信号，能达到有线制导作用．光纤由纤芯和包层组成，其剖面如图16所示，其中纤芯材料的折射率n1＝2，包层折射率n2＝，光

19、纤长度为3×103 m．(已知当 光从折射率为n1的介质射入折射率为n2的介质时，入射角θ1、折射角θ2间满足关系：n1sinθ1＝n2sinθ2) 图16 (1)试通过计算说明从光纤一端入射的光信号是否会通过包层“泄漏”出去； (2)若导弹飞行过程中，将有关参数转变为光信号，利用光纤发回发射基地经瞬间处理后转化为指令光信号返回导弹，求信号往返需要的最长时间． 解析：(1)由题意在纤芯和包层分界面上全反射临界角C满足：n1sinC＝n2sin 90°得：C＝60°， 当在端面上的入射角最大(θ1m＝90°)时，折射角θ2也最大，在纤芯与包层分界面上的入射角θ1′最小． 图17 在端面上：θ1m＝90°时，n1＝得：θ2m＝30° 这时θ′1 min＝90°－30°＝60°＝C，所以，在所有情况中从端面入射到光纤中的信号都不会从包层中“泄漏”出去． (2)当在端面上入射角最大时所用的时间最长，这时光在纤芯中往返的总路程：s＝，光纤中光速：v＝ 信号往返需要的最长时间tmax＝＝. 代入数据tmax＝8×10－5s. 答案：见解析