【2014届高考物理易错题查漏补缺】专题13 物理光学
2014年高考物理真题分类汇编：光学
2014年高考物理试题分类汇编：光学34．[物理——选修34][2014·新课标全国卷Ⅰ] (2)一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R 的半圆，AB 为半圆的直径，O 为圆心，如图所示．玻璃的折射率为n ＝.(ⅰ)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB 上的最大宽度为多少？(ⅱ)一细束光线在O 点左侧与O 相距23R 处垂直于AB 从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置．(2)(ⅰ)R (ⅱ)略[解析] 在O 点左侧，设从E 点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角θ，则OE 区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图所示，由全反射条件有sin θ＝n 1①由几何关系有OE ＝R sin θ②由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为l ＝2OE ③联立①②③式，代入已知数据得l ＝R ④(ⅱ)设光线在距O 点23R 的C 点射入后，在上表面的入射角为α，由几何关系及①式和已知条件得α＝60°>θ⑤光线在玻璃砖内会发生三次全反射．最后由G 点射出，如图所示，由反射定律和几何关系得OG ＝OC ＝23R ⑥射到G 点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C 点射出．[2014·新课标Ⅱ卷] [物理——选修3－4] (2)一厚度为h 的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r 的圆形发光面，在玻璃板上表面放置一半径为R 的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上，已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率．34．[答案] (1)BCE (2)2h[解析] (1)由Q 点的振动图像可知，t ＝0.10 s 时质点Q 沿y 轴负方向运动，A 项错误；由波的图像可知，波向左传播，波的周期T ＝0.2 s ，振幅A ＝10 cm ，t ＝0.10 s 时质点P 向上运动，经过0.15 s ＝43T 时，即在t ＝0.25 s 时，质点振动到x 轴下方位置，且速度方向向上，加速度方向也沿y 轴正方向，B 项正确；波动速度v ＝T λ＝0.28 m/s ＝40 m/s ，故从t＝0.10 s 到t ＝0.25 s ，波沿x 轴负方向传播的距离为x ＝v t ＝6 m ，C 项正确；由于P 点不是在波峰或波谷或平衡位置，故从t ＝0.10 s 到t ＝0.25 s 的43周期内，通过的路程不等于3A ＝30 cm ，D 项错误；质点Q 做简谐振动的振动方程为y ＝A sin T 2πt ＝0.10sin 10πt (国际单位制)，E 项正确．(2)如图所示，考虑从圆形发光面边缘的A 点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的A ′点折射，根据折射定律有n sin θ＝sin α①式中n 是玻璃的折射率，θ是入射角，α是折射角．现假设A ′恰好在纸片边缘，由题意，在A ′点刚好发生全反射，故α＝2π②设AA ′线段在玻璃上表面的投影长为L ，由几何关系有sin θ＝L2＋h2L ③由题意，纸片的半径应为R ＝L ＋r ④联立以上各式可得n ＝2h ⑤20． [2014·北京卷] 以往，已知材料的折射率都为正值(n >0)．现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值(n <0) ，称为负折射率材料．位于空气中的这类材料，入射角i 与折射角r 依然满足sin r sin i ＝n ，但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)．现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出．若该材料对此电磁波的折射率n ＝－1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是( )A BC D20．B 本题考查光的折射．是一道创新题，但本质上还是光的折射定律，本题给定信息“光的折射光线和入射光线位于法线的同侧”，无论是从光从空气射入介质，还是从介质射入空气，都要符合此规律，故A 、D 错误．折射率为－1，由光的折射定律可知，同侧的折射角等于入射角，C 错误，B 正确．17． [2014·全国卷] 在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm 的光，在距双缝1.00 m 的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm ，则双缝的间距为( )A ．2.06×10－7 mB ．2.06×10－4 mC ．1.68×10－4 mD ．1.68×10－3 m17．C [解析] 本题考查双缝干涉条纹间距离公式．双缝干涉相邻条纹间距Δx ＝d l λ，则d ＝Δx l λ＝1.68×10－4 m ，C 正确．13． [2014·福建卷Ⅰ] 如图， 一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O 点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是( )A BC D13．A [解析] 光线由空气沿半径射入玻璃砖时，传播方向不变，由玻璃砖射向空气时，在其分界面处当入射角大于或等于临界角时，会发生全反射现象，故A 项正确；光线由空气射向玻璃砖时，由于光线与分界面不垂直，所以除了有反射现象之外还应发生折射现象，其折射角小于入射角，故B 、D 项错误；光线由空气沿半径射入玻璃砖时，传播方向不变，由玻璃砖射向空气时，折射角应大于入射角，故C 项错误．[2014·江苏卷] [选修3－4](1)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到题12B 1(甲)图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如题12B 1(乙)图所示．他改变的实验条件可能是______．(题12B 1图)A ．减小光源到单缝的距离B ．减小双缝之间的距离C ．减小双缝到光屏之间的距离D ．换用频率更高的单色光源(1)B [解析] 根据Δx ＝d l λ知，要使条纹间距变大，可减小双缝之间的距离，增大光的波长(即降低光的频率)或增大双缝到屏的距离，故只有B 正确．2．[2014·四川卷] 电磁波已广泛运用于很多领域．下列关于电磁波的说法符合实际的是( )A ．电磁波不能产生衍射现象B ．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C ．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D ．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同2．C [解析] 衍射现象是波的特有现象，A 错误；常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，B 错误；遥远天体和地球的距离发生变化时，遥远天体的电磁波由于相对距离发生变化而出现多普勒效应，所以能测出遥远天体相对地球的运动速度，C 正确；光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值是相同的，即光速不变原理，D 错误．3．[2014·四川卷] 如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则( )A ．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B ．小球所发的光能从水面任何区域射出C ．小球所发的光从水中进入空气后频率变大D ．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大3．D [解析] 光从水中进入空气，只要在没有发生全反射的区域，就可以看到光线射出，所以A 、B 错误；光的频率是由光源决定的，与介质无关，所以C 错误；由v ＝n c 得，光从水中进入空气后传播速度变大，所以D 正确．8． [2014·天津卷] 一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a 、b 两束，如图所示，则a 、b 两束光( )A ．垂直穿过同一块平板玻璃，a 光所用的时间比b 光长B ．从同种介质射入真空发生全反射时，a 光临界角比b 光的小C ．分别通过同一双缝干涉装置，b 光形成的相邻亮条纹间距小D ．若照射同一金属都能发生光电效应，b 光照射时逸出的光电子最大初动能大8．AB [解析] 本题考查了光的折射率、全反射、双缝干涉及光电效应等知识点，根据图中光线的偏转角度可以判断出三棱镜对a 光的折射率比b 光的大，所以a 光的频率大，在玻璃中速度小，通过玻璃所用的时间长，A 正确；a 光发生全反射的临界角小于b 光发生全反射的临界角，B 正确；发生双缝干涉时相邻条纹间的距离公式Δx ＝ d l λ，由于b 光的波长长，所以b 光形成的相邻亮条纹间距大，C 错误；由于a 光的频率大于b 光的频率，根据公式E k ＝hν－W 得出a 光照射金属时逸出的光电子的最大初动能大，D 错误．18． [2014·浙江卷] 关于下列光学现象，说法正确的是( )A ．水中蓝光的传播速度比红光快B ．光从空气射入玻璃时可能发生全反射C ．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D ．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽18．CD [解析] 本题考查光速、光的全反射、折射、双缝干涉等知识．在同一种介质中，波长越短，波速越慢，故红光的传播速度比蓝光大，选项A 错误；光从空气射向玻璃是从光疏介质射向光密介质，不能发生全反射，选项B 错误；在岸边观察水中的鱼，由于光的折射，鱼的实际深度比看到的深度要深，选项C 正确；在空气中红光的波长比蓝光要长，根据Δx ＝d l λ可知红光的双缝干涉条纹间距大，选项D 正确．(1)(6分)[2014·重庆卷] 打磨某剖面如题11图1所示的宝石时，必须将OP 、OQ 边与轴线的夹角θ切磨在θ1＜θ＜θ2的范围内，才能使从MN 边垂直入射的光线在OP 边和OQ 边都发生全反射(仅考虑如图所示的光线第一次射到OP 边并反射到OQ 边后射向MN 边的情况)，则下列判断正确的是( )题11图1A ．若θ＞θ2，光线一定在OP 边发生全反射B ．若θ＞θ2，光线会从OQ 边射出C ．若θ＜θ1，光线会从OP 边射出D ．若θ＜θ1，光线会在OP 边发生全反射11．[答案] (1)D[解析]本题第一问考查光的折射和全反射，第二问考查波的图像．[2014·江苏卷] (3)Morpho 蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图见题12B 2图．一束光以入射角i 从a 点入射，经过折射和反射后从b 点出射．设鳞片的折射率为n ，厚度为d ，两片之间空气层厚度为h .取光在空气中的速度为c ，求光从a 到b 所需的时间t .(题12B 2图)(3)n2－sin2i 2n2d ＋ccos i 2h[解析] 设光在鳞片中的折射角为γ，根据折射定律有sin i ＝n sin γ.在鳞片中传播的路程l 1＝cos γ2d ，传播速度v ＝n c ，传播时间t 1＝v l1，解得t 1＝n2－sin2i 2n2d ，同理，在空气中的传播时间t 2＝ccos i 2h ，则t ＝t 1＋t 2＝n2－sin2i 2n2d ＋ccos i 2h .[2014·山东卷] (2)如图所示，三角形ABC 为某透明介质的横截面，O 为BC 边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O 以角i 入射，第一次到达AB 边恰好发生全反射．已知θ＝15°，BC 边长为2L ，该介质的折射率为.求：(ⅰ)入射角i ；(ⅱ)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c ，可能用到：sin 75°＝42或tan 15°＝2－.38． [答案] (2)(ⅰ)45° (ⅱ)2c 2L[解析] (2)(ⅰ)根据全反射规律可知，光线在AB 面上P 点的入射角等于临界角C ，由折射定律得sin C ＝n 1①代入数据得C ＝45°②设光线在BC 面上的折射角为r ，由几何关系得r ＝30°③由折射定律得n ＝sin r sin i ④联立③④式，代入数据得i ＝45°⑤(ⅱ)在△OPB 中，根据正弦定理得sin 75°OP ＝sin 45°L ⑥设所用时间为t ，光线在介质中的速度为v ，得OP ＝v t ⑦v ＝n c ⑧联立⑥⑦⑧式，代入数据得t ＝2c 2L ⑨。
【高考调研】2014届高考物理一轮复习 13-1光的折射、全反射课件
【解析】
(1)若遮光板恰使 AD 面上无光线射出，则折射
光路如图所示，由折射定律，得 l2＋l2sinθ1 sinθ1 sinθ1 3 2 折射率为 n＝ ＝ ＝ sinr1 l3 l3 2 l2＋l2 3
(2)当入射角为 θ2 时， 折射光线在 AD 面上恰好发生全反射， n2－1 1 故此时折射角的正弦值为 sinr＝cos(arcsin )＝ n n sinθ2 又 ＝n，联立解得 n＝ 1＋sin2θ2 sinr (3)在(1)问中若将遮光板撤掉，将有光从 AD 面射出；若使 光在 AD 面发生全反射，需减小光的入射角，故有 θ1>θ2.
跟踪训练 1 (2012· 南京模拟)玻璃球的折射率为 3， 直径 为 D.一束光从空气沿与玻璃球直径成 60° 角的方向射入．光在 空气中的速度为 c.求玻璃内折射光线与该玻璃球直径的夹角和 在玻璃球中的传播时间．
诱思启导 (1)作出两次入射点的法线，再过第一次入射点作水平面的 垂线． (2)利用几何关系求出第一次的入射角和第二次的入射角．
l2＋l2sinθ1 2 3 【答案】 (1) l3
(2) 1＋sin2θ2 (3)>
题后反思 (1)每当光从介质射向真空(空气)时，就要意识到可能会发 生全反射，然后将入射角与临界角相比较，判断是否会发生全 反射． (2)发生全反射时，要画出正确的光路图，很多问题需要确 定刚好发生全反射的边界光线，然后判断哪些区域有光线从介 质射出，哪些区域无光线射出．
例 2
(2012· 黄岗质检)实验室有一块长方体透明介质，截
面如图中 ABCD 所示．AB 的长度为 l1，AD 的长度为 l2， AB 且 和 AD 边透光，而 BC 和 CD 边不透光且射到这两个边的光线 均被全部吸收．现让一平行光束以入射角 θ1 射到 AB 面，经折 射后 AD 面上有光线射出．甲、乙两同学分别用不同的方法测 量该长方体介质的折射率．
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2014年高考物理试题分类汇编：光学 34．[物理——选修34][2014·新课标全国卷Ⅰ] (2)一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示．玻璃的折射率为n＝. ()一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？ ()一细束光线在O点左侧与O相距R处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置． (2)()R ()略 [解析] 在O点左侧，设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角θ，则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图所示，由全反射条件有 sin θ＝① 由几何关系有 OE＝Rsin θ② 由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为 l＝2OE③ 联立①②③式，代入已知数据得 l＝R④ ()设光线在距O点R的C点射入后，在上表面的入射角为α，由几何关系及①式和已知条件得 α＝60°>θ⑤ 光线在玻璃砖内会发生三次全反射．最后由G点射出，如图所示，由反射定律和几何关系得 OG＝OC＝R⑥ 射到G点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C点射出． [2014·新课标Ⅱ卷] [物理——选修3－4] (2)一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r的圆形发光面，在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上，已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率． 34．[答案] (1)BCE (2) [解析] (1)由Q点的振动图像可知，t＝0.10 s时质点Q沿y轴负方向运动，A项错误；由波的图像可知，波向左传播，波的周期T＝0.2 s，振幅A＝10 cm，t＝0.10 s时质点P向上运动，经过0.15 s＝T时，即在t＝0.25 s时，质点振动到x轴下方位置，且速度方向向上，加速度方向也沿y轴正方向，B项正确；波动速度v＝＝ m/s＝40 m/s ，故从t＝0.10s到t＝0.25 s，波沿x轴负方向传播的距离为x＝vt＝6 m，C项正确；由于P点不是在波峰或波谷或平衡位置，故从t＝0.10 s到t＝0.25 s的周期内，通过的路程不等于3A＝30 cm，D项错误；质点Q做简谐振动的振动方程为y＝Asint＝0.10sin 10πt(国际单位制)，E项正确． (2)如图所示，考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的A′点折射，根据折射定律有 nsin θ＝sin α① 式中n是玻璃的折射率，θ是入射角，α是折射角． 现假设A′恰好在纸片边缘，由题意，在A′点刚好发生全反射，故α＝② 设AA′线段在玻璃上表面的投影长为L，由几何关系有sin θ＝③ 由题意，纸片的半径应为 R＝L＋r④ 联立以上各式可得n＝⑤ 20． [2014·北京卷] 以往，已知材料的折射率都为正值(n>0)．现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值(n<0) ，称为负折射率材料．位于空气中的这类材料，入射角i与折射角r依然满足＝n，但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)．现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出．若该材料对此电磁波的折射率n＝－1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是( ) A B C D 20．B 本题考查光的折射．是一道创新题，但本质上还是光的折射定律，本题给定信息“光的折射光线和入射光线位于法线的同侧”，无论是从光从空气射入介质，还是从介质射入空气，都要符合此规律，故A、D错误．折射率为－1，由光的折射定律可知，同侧的折射角等于入射角，C错误，B正确． 17． [2014·全国卷] 在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm的光，在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm，则双缝的间距为( ) A．2.06×10－7 m B．2.06×10－4 m C．1.68×10－4 m D．1.68×10－3 m 17．C [解析] 本题考查双缝干涉条纹间距离公式．双缝干涉相邻条纹间距Δx＝λ，则d＝λ＝1.68×10－4m，C正确． 13． [2014·福建卷] 如图， 一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述( ) A B C D 13．A [解析] 光线由空气沿半径射入玻璃砖时，传播方向不变，由玻璃砖射向空气时，在其分界面处当入射角大于或等于临界角时，会发生全反射现象，故项正确；光线由空气射向玻璃砖时B、项错误；光线由空气沿半径射入玻璃砖时，传播方向不变，由玻璃砖射向空气时，折射角应大于入射角，故项错误．[2014·江苏卷] [选修3－4](1)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到题12(甲)图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如题12(乙)图所示．他改变的实验条件可能是______． (题12图)减小光源到单缝的距离减小双缝之间的距离减小双缝到光屏之间的距离换用频率更高的单色光源(1)B [解析] 根据＝知，要使条纹间距变大，可减小双缝之间的距离，增大光的波长(即降低光的频率)或增大双缝到屏的距离，故只有正确．2．[2014·四川卷] 电磁波已广泛运用于很多领域．下列关于电磁波的说法符合实际的是( ) A．电磁波不能产生衍射现象 B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机 C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度 D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同 2．C [解析] 衍射现象是波的特有现象，A错误；常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，B错误；遥远天体和地球的距离发生变化时，遥远天体的电磁波由于相对距离发生变化而出现多普勒效应，所以能测出遥远天体相对地球的运动速度，C正确；光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值是相同的，即光速不变原理，D错误． 3．[2014·四川卷] 如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则( ) A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球 B．小球所发的光能从水面任何区域射出 C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大 D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大 3．D [解析] 光从水中进入空气，只要在没有发生全反射的区域，就可以看到光线射出，所以A、B错误；光的频率是由光源决定的，与介质无关，所以C错误；由v＝得，光从水中进入空气后传播速度变大，所以D正确． 8． [2014·天津卷] 一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图所示，则a、b两束光( ) A．垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光长 B．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小 C．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距小 D．若照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大 8．AB [解析] 本题考查了光的折射率、全反射、双缝干涉及光电效应等知识点，根据图中光线的偏转角度可以判断出三棱镜对a光的折射率比b光的大，所以a光的频率大，在玻璃中速度小，通过玻璃所用的时间长，A正确；a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角，B正确；发生双缝干涉时相邻条纹间的距离公式Δx＝ λ，由于b光的波长长，所以b光形成的相邻亮条纹间距大，C错误；由于a光的频率大于b光的频率，根据公式Ek＝hν－W得出a光照射金属时逸出的光电子的最大初动能大，D错误． 18． [2014·浙江卷] 关于下列光学现象，说法正确的是( ) 水中蓝光的传播速度比红光快光从空气射入玻璃时可能发生全反射在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽 [解析] 本题考查光速、光的全反射、折射、双缝干涉等知识．在同一种介质中，波长越短，波速A错误；光从空气射向玻璃是从光疏介质射向光密介质，不能发生全反射，选项错误；在岸边观察水中的鱼，由于光的折射，鱼的实际深度比看到的深度要深，选项正确；在空气中红光的波长比蓝光要长，根据＝可知红光的双缝干涉条纹间距大，选项正确．(1)(6分)[2014·重庆卷]打磨某剖面如题11图1所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角θ切磨在＜＜θ的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线在OP边和OQ边都发生全反射(仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN边的情况)，则下列判断正确的是( ) 题11图1若θ＞θ，光线一定在OP边发生全反射若θ＞θ，光线OQ边射出若θ＜θ，光线会从OP边射出若θ＜θ，光线会在OP边发生全反射[答案] (1)[解析]本题第一问考查光的折射和全反射，第二问考查波的图像．[2014·江苏卷] (3)Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图见题12图．一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射．设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h.取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t. (题12图)(3)＋[解析] 设光在鳞片中的折射角为γ，根据折射定律有＝n在鳞片中传播的路程l＝，传播速度v＝，传播时间t＝，解得t＝，同理，在空气中的传播时间t＝，则t＝t＋t＝＋[2014·山东卷] (2)如图所示，三角形ABC为某透明介质的横截面，O为BC边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O以角i入射，第一次到达AB边恰好发生全反射．已知θ＝15，BC边长为2L，该介质的折射率为求：()入射角i；()从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c，可能用到：＝或＝2－ 38． [答案] (2)()45° ()L [解析] (2)()根据全反射规律可知，光线在AB面上P点的入射角等于临界角C，由折射定律得 sin C＝代入数据得＝45设光线在BC面上的折射角为r，由几何关系得＝30由折射定律得＝联立式，代入数据得＝45()在OPB中，根据正弦定理得＝设所用时间为t，光线在介质中的速度为v，得＝vt＝联立式，代入数据得＝。
2014年全国高考物理分类汇编(含详解)
2014年全国高考物理试题分类汇编专题1. 直线运动 专题2. 相互作用 专题3. 牛顿运动定律 专题4. 曲线运动专题5. 万有引力和天体运动 专题6. 机械能 专题7. 静电场 专题8. 恒定电流 专题9. 磁场专题10. 电磁感应 专题11. 交变电流 专题12. 光学专题13. 原子物理 专题14. 动量专题专题15.机械振动和机械波2014年高考物理试题分类汇编 专题1：直线运动14．[2014·新课标Ⅱ卷] 甲乙两汽车在一平直公路上同向行驶．在t ＝0到t ＝t 1的时间内，它们的v t 图像如图所示．在这段时间内( )A ．汽车甲的平均速度比乙的大B ．汽车乙的平均速度等于v 1＋v 22C ．甲乙两汽车的位移相同D ．汽车甲的加速度大小逐渐减小，汽车乙的加速度大小逐渐增大14．A [解析] v t 图像中图线与横轴围成的面积代表位移，可知甲的位移大于乙的位移，而时间相同，故甲的平均速度比乙的大，A 正确，C 错误；匀变速直线运动的平均速度可以用v 1＋v 22来表示，乙的运动不是匀变速直线运动，所以B 错误；图像的斜率的绝对值代表加速度的大小，则甲、乙的加速度均减小，D 错误．14． [2014·全国卷] 一质点沿x 轴做直线运动，其v t于x ＝5 m 处，开始沿x 轴正向运动．当t ＝8 s 时，质点在x 轴上的位置为( )A ．x ＝3 mB ．x ＝8 mC ．x ＝9 mD ．x ＝14 m14．B [解析] 本题考查v t 图像. v t 图像与x s 1－s 2＝3 m ，由于初始坐标是5 m ，所以t ＝8 s 时质点在x 轴上的位臵为x ＝3 m ＋5 m ＝8 m ，因此B 正确．（2014上海）8.在离地高h 处，沿竖直方向同时向上和向下抛出两个小球，她们的初速度大小均为 ，不计空气阻力，两球落地的时间差为 （ ）（A（B）（C（D[答案]A13．[2014·广东卷] 图6是物体做直线运动的v t图像，由图可知，该物体()A．第1 s内和第3 s内的运动方向相反B．第3 s内和第4 s内的加速度相同C．第1 s内和第4 s内的位移大小不相等D．0～2 s和0～4 s内的平均速度大小相等13．B[解析] 0～3 s内物体一直沿正方向运动，故选项A错误；v t图像的斜率表示加速度，第3 s内和第4 s选项B正确；v t图像图线与时间轴包围的面积表示位移的大小，第1 s内和第4 s内对应的两个三角形面积相等，故位移大小相等，选项C错误；第3 s内和第4 s内对应的两个三角形面积相等，故位移大小相等，方向相反，所以0～2 s和0～4 s内位移相同，但时间不同，故平均速度不相等，选项D错误．5．[2014·江苏卷] 一汽车从静止开始做匀加速直线运动，然后刹车做匀减速直线运动，直到停止．下列速度v和位移x的关系图像中，能描述该过程的是()AC5．A[解析] 设汽车做匀加速直线运动时的加速度为a1，则由运动学公式得2a1x＝v2，由此可知选项C、D错误；设刹车时汽车的位移为x0，速度为v0，其后做减速运动的加速度为a2，则减速过程有v2－v20＝2a2(x－x0)，这里的v20＝2a1x0，x>x0，则v2＝2a1x0＋2a2(x －x0)＝2(a1－a2)x0＋2a2x，即v＝2（a1－a2）x0＋2a2x(x>x0，a2<0)．综上所述，只有选项A正确．15．[2014·山东卷] 一质点在外力作用下做直线运动，其速度v随时间t变化的图像如图所示．在图中标出的时刻中，质点所受合外力的方向与速度方向相同的有()A．t1B．t2C．t3D．t415．AC[解析] 本题考查的是速度图像．速度图像中某点的切线的斜率表示加速度．t1时刻速度为正，加速度也为正，合外力与速度同向；t2时刻速度为正，加速度为负，合外力与速度反向；t3时刻速度为负，加速度也为负，合外力与速度同向；t4时刻速度为负，加速度为正，合外力与速度反向．选项A、C正确．1．[2014·天津卷] 质点做直线运动的速度—时间图像如图所示，该质点()A ．在第1秒末速度方向发生了改变B ．在第2秒末加速度方向发生了改变C ．在前2秒内发生的位移为零D ．第3秒末和第5秒末的位置相同1．D [解析] 本题考查了学生的读图能力．应用图像判断物体的运动情况，速度的正负代表了运动的方向，A 错误；图线的斜率代表了加速度的大小及方向，B 错误；图线与时间轴围成的图形的面积代表了物体的位移，C 错误，D 正确．22． [2014·全国卷] 现用频闪照相方法来研究物块的变速运动．在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示．拍摄时频闪频率是10 Hz ；通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x 1、x 2、x 3、x 4.已知斜面顶端的高度h 和斜面的长度s .数据如下表所示．重力加速度大小g 取9.80 m/s 2.单位：cm根据表中数据，完成下列填空：(1)物块的加速度a ＝________m/s 2(保留3位有效数字)． (2)因为______________________，可知斜面是粗糙的．22．(1)4.30(填“4.29”或“4.31”同样给分) (2)物块加速度小于g hs ＝5.88 m/s 2(或：物块加速度小于物块沿光滑斜面下滑的加速度)[解析] (1)根据逐差法求出加速度a ＝（x 3＋x 4）－（x 1＋x 2）（2T ）2＝4.30 m/s 2. (2)根据牛顿第二定律，物块沿光滑斜面下滑的加速度a ′＝g sin θ＝g hs ＝5.88 m/s 2，由于a ＜a ′，可知斜面是粗糙的．2014年高考物理真题分类汇编 专题2：相互作用14． [2014·广东卷] 如图7所示，水平地面上堆放着原木，关于原木P 在支撑点M 、N 处受力的方向，下列说法正确的是( )A ．M 处受到的支持力竖直向上B ．N 处受到的支持力竖直向上C ．M 处受到的静摩擦力沿MN 方向D ．N 处受到的静摩擦力沿水平方向14．A [解析] 支持力的方向与接触面垂直，所以M 处的支持力的方向与地面垂直，即竖直向上，N 处支持力的方向与接触面垂直，即垂直MN 向上，故选项A 正确，选项B 错误；摩擦力的方向与接触面平行，与支持力垂直，故选项C 、D 错误．14．[2014·山东卷] 如图所示，用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点，制成一简易秋千．某次维修时将两轻绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变．木板静止时，F1表示木板所受合力的大小，F2表示单根轻绳对木板拉力的大小，则维修后()A．F1不变，F2变大B．F1不变，F2变小C．F1变大，F2变大D．F1变小，F2变小14．A[解析] 本题考查受力分析、物体的平衡．在轻绳被剪短前后，木板都处于静止状态，所以木板所受的合力都为零，即F1＝0 N．因两根轻绳等长，且悬挂点等高，故两根轻绳对木板的拉力相等，均为F2.对木板进行受力分析，如图所示，则竖直方向平衡方程：2F2cos θ＝G cos θ减小，故F2变大．选项A正确．14．[2014·浙江卷] )A．机械波的振幅与波源无关B．机械波的传播速度由介质本身的性质决定C．物体受到的静摩擦力方向与其运动方向相反D．动摩擦因数的数值跟相互接触的两个物体的材料无关14．B[解析] 本题考查机械波、静摩擦力、动摩擦因数等知识．机械波的振幅与波源有关，选项A错误；传播速度由介质决定，选项B正确；静摩擦力的方向可以与运动方向相同，也可以相反，也可以互成一定的夹角，选项C错误；动摩擦因数描述相互接触物体间的粗糙程度，与材料有关，选项D错误．[2014·重庆卷] (2)为了研究人们用绳索跨越山谷过程中绳索拉力的变化规律，同学们设计了如题6图3所示的实验装置，他们将不可伸长的轻绳的两端通过测力计(不计质量及长度)固定在相距为D的两根立柱上，固定点分别为P和Q，P低于Q，绳长为L(L＞PQ)．题6图3他们首先在绳上距离P点10 cm处(标记为C点)系上质量为m的重物(不滑动)，由测力计读出绳PC、QC的拉力大小T P和T Q.随后，改变重物悬挂点C的位置，每次将P点到C 点的距离增加10 cm，并读出测力计的示数，最后得到T P、T Q与绳长PC的关系曲线如题6图4所示．由实验可知：题6图4①曲线Ⅱ中拉力最大时，C 点与P 点的距离为________cm ，该曲线为________(选填“T P ”或“T Q ”)的曲线．②在重物从P 移到Q 的整个过程中，受到最大拉力的是________(选填“P ”或“Q ”)点所在的立柱．③在曲线Ⅰ、Ⅱ相交处，可读出绳的拉力T 0＝________ N ，它与L 、D 、m 和重力加速度g 的关系为T 0＝________．[答案] (2)①60(56～64之间的值均可) T P ②Q③4.30(4.25～4.35之间的值均可) mgL L 2－D 22（L 2－D 2）[解析] (2)①从曲线Ⅱ可读出，拉力最大时C 点与P 点的距离为60 cm 左右，对绳子的结点进行受力如图所示，重物受力平衡，在水平方向有T P sin α＝T Q sin β，当结点偏向左边时，α接近零度，sin α<sin β，则T P >T Q ，故可推断曲线Ⅱ为T P 的曲线，曲线Ⅰ为T Q 的曲线．②通过①的分析结果和曲线的变化趋势，可知受到最大拉力的是Q 点所在的立柱． ③曲线Ⅰ、Ⅱ相交处，T P ＝T Q ＝T 0，根据力的正交分解，可列方程如下，T 0sin α＝T 0sin β，得α＝β，T 0cos α＋T 0cos β＝mg ，对绳子，设左边长度为l 1，由几何关系有l 1sin α＋(L －l 1)sin β＝D ，以上方程解得T 0＝mgL L 2－D 22（L 2－D 2）.21． [2014·浙江卷] 在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图1连接起来进行探究．图(a)第21题图1第21题表1(1)某次测量如图2所示，指针示数为________ cm.(2)在弹性限度内，将50 g 的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A 、B 的示数L A 和L B如表1.用表1数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为____ N/m(重力加速度g 取10 m/s 2)．由表Ⅰ数据________(选填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数．第21题图221. [答案] (1)(15.95～16.05)cm ，有效数字位数正确 (2)(12.2～12.8) N/m 能[解析] (1)由图2可知刻度尺能精确到0.1 cm ，读数时需要往后估读一位．故指针示数为16.00±0.05 cm.(2)由表1中数据可知每挂一个钩码，弹簧Ⅰ的平均伸长量Δx 1≈4 cm ，弹簧Ⅱ的总平均伸长量Δx 2≈5.80 cm ，根据胡克定律可求得弹簧Ⅰ的劲度系数为12.5 N/m ，同理也能求出弹簧Ⅱ的劲度系数．23． (10分)[2014·新课标Ⅱ卷] 某实验小组探究弹簧的劲度系数k 与其长度(圈数)的关系．实验装置如图(a)所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P 0、P 1、P 2、P 3、P 4、P 5、P 6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P 0指向0刻度．设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x 0；挂有质量为0.100 kg 的砝码时，各指针的位置记为x .测量结果及部分计算结果如下表所示(n 为弹簧的圈数，重力加速度取9.80 m/s 2)．已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm.(1)将表中数据补充完整：①________；②________．(2)以n 为横坐标，1k 为纵坐标，在图(b)给出的坐标纸上画出1k n 图像．图(b)(3)图(b)中画出的直线可近似认为通过原点．若从实验中所用的弹簧截取圈数为n 的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k 与其圈数n 的关系的表达式为k ＝____③__N/m ；该弹簧的劲度系数k 与其自由长度l 0(单位为m)的关系的表达式为k ＝____④__N/m.23．[答案] (1)①81.7 ②0.0122 (2)略(3)③1.75×103n (在1.67×103n ～1.83×103n 之间均同样给分) ④3.47l 0(在3.31l 0～3.62l 0之间均同样给分)[解析] (1)①k ＝mgΔx ＝0.100×9.80（5.26－4.06）×10－2＝81.7 N/m ；②1k ＝181.7m/N ＝0.0122 m/N. (3)由作出的图像可知直线的斜率为5.8×10－4，故直线方程满足1k ＝5.8×10－4n m/N ，即k ＝1.7×103 n N/m(在1.67×103n ～1.83×103n之间均正确)④由于60圈弹簧的原长为11.88 cm ，则n 圈弹簧的原长满足n l 0＝6011.88×10－2，代入数值，得k ＝3.47l 0(在3.31l 0～3.62l 0之间均正确)．11．[2014·江苏卷] 小明通过实验验证力的平行四边形定则．(1)实验记录纸如题11-1图所示，O 点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力F 1和F 2的方向分别过P 1和P 2点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力F 3的方向过P3点．三个力的大小分别为：F1＝3.30 N、F2＝3.85 N和F3＝4.25 N．请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力．(题11-1图)(2)仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果．他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响．实验装置如题11-2图所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O点，下端N挂一重物．用与白纸平行的水平力缓慢地移动N，在白纸上记录下N的轨迹．重复上述过程，再次记录下N的轨迹．(题11-2图)(题11-3图)两次实验记录的轨迹如题11-3图所示．过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点，则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力F a、F b的大小关系为______．(3)根据(2)中的实验，可以得出的实验结果有________(填写选项前的字母)．A．橡皮筋的长度与受到的拉力成正比B．两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长C．两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较大D．两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大(4)根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项．11．(1)(见下图，F合＝4.6～4.9 N都算对)(2)F a＝F b(3)BD(4)橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮筋．(或：拉力不宜过大；选用弹性好的橡皮筋；换用弹性好的弹簧．) [解析] (1)用力的图示法根据平行四边形定则作出合力并量出其大小．(2)画受力分析图如图所示，橡皮筋的拉力F与手的拉力F手的合力F合总与重力G平衡，故F cos θ＝G，两次实验中的θ角相同，故F＝F(3)力相同时，橡皮筋第2 次的长度较长，A错误，B正确；两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2 次受到的拉力较小，C错误；根据轨迹越向右相差越多，说明两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大，D正确．2014年高考物理真题分类汇编专题3：牛顿运动定律17．[2014·新课标全国卷Ⅰ] 如图所示，用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上，系统处于平衡状态．现使小车从静止开始向左加速，加速度从零开始逐渐增大到某一值，然后保持此值，小球稳定地偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内)．与稳定在竖直位置时相比，小球的高度()A．一定升高B．一定降低C．保持不变D．升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定17．A[解析] 本题考查了牛顿第二定律与受力分析．设橡皮筋原长为l0，小球静止时设橡皮筋伸长x1，由平衡条件有kx1＝mg，小球距离悬点高度h＝l0＋x1＝l0＋mgk，加速时，设橡皮筋与水平方向夹角为θ，此时橡皮筋伸长x2，小球在竖直方向上受力平衡，有kx2sin θ＝mg，小球距离悬点高度h′＝(l0＋x2)sin θ＝l0sin θ＋mgk，因此小球高度升高了．18．[2014·北京卷] 应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入．例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出．对此现象分析正确的是()A．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态B．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态C．在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度D．在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度18．D本题考查牛顿第二定律的动力学分析、超重和失重．加速度向上为超重向下为失重，手托物体抛出的过程，必定有一段加速过程，即超重过程，从加速后到手和物体分离的过程中，可以匀速也可以减速，因此可能失重，也可能既不超重也不失重，A、B错误．手与物体分离时的力学条件为：手与物体之间的压力N＝0，分离后手和物体一定减速，物体减速的加速度为g，手减速要比物体快才会分离，因此手的加速度大于g，C错误，D正确．19．[2014·北京卷] 伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展．利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O 点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升．斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3.根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是()A．如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置B．如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态C．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变D．小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小19．A本题考查伽利略理想实验．选项之间有一定的逻辑性，题目中给出斜面上铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料，小球的位臵逐渐升高，不难想象，当斜面绝对光滑时，小球在斜面上运动没有能量损失，可以上升到与O点等高的位臵，这是可以得到的直接结论，A正确，B、C、D尽管也正确，但不是本实验得到的直接结论，故错误．15．[2014·福建卷Ⅰ] 如下图所示，滑块以初速度v0沿表面粗糙且足够长的固定斜面，从顶端下滑，直至速度为零．对于该运动过程，若用h、s、v、a分别表示滑块的下降高度、位移、速度和加速度的大小，t表示时间，则下列图像中能正确描述这一运动规律的是()A BC D15．B[解析] 设滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，斜面倾角为θ，滑块在表面粗糙的固定斜面上下滑时做匀减速直线运动，加速度不变，其加速度的大小为a ＝μg cos θ－g sin θ，故D 项错误；由速度公式v ＝v 0－at 可知，v -t 图像应为一条倾斜的直线，故C 项错误；由位移公式s ＝v 0t －12at 2可知，B 项正确；由位移公式及几何关系可得h ＝s sin θ＝⎝⎛⎭⎫v 0t －12at 2sin θ，故A 项错误． 8．[2014·江苏卷] 如图所示，A 、B 两物块的质量分别为2m 和m ，静止叠放在水平地面上．A 、B 间的动摩擦因数为μ，B 与地面间的动摩擦因数为12μ.最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g .现对A 施加一水平拉力F ，则( )A ．当F ＜2μmg 时，A 、B 都相对地面静止B ．当F ＝52μmg 时，A 的加速度为13μg C ．当F ＞3μmg 时，A 相对B 滑动D ．无论F 为何值，B 的加速度不会超过12μg 8．BCD [解析] 设B 对A 的摩擦力为f 1，A 对B 的摩擦力为f 2，地面对B 的摩擦力为f 3，由牛顿第三定律可知f 1与f 2大小相等，方向相反，f 1和f 2的最大值均为2μmg ，f 3的最大值为32μmg .故当0<F ≤32μmg 时，A 、B 均保持静止；继续增大F ，在一定范围内A 、B 将相对静止以共同的加速度开始运动，设当A 、B 恰好发生相对滑动时的拉力为F ′，加速度为a ′，则对A ，有F ′－2μmg ＝2ma ′，对A 、B 整体，有F ′－32μmg ＝3ma ′，解得F ′＝3μmg ，故当32μmg <F ≤3μmg 时，A 相对于B 静止，二者以共同的加速度开始运动；当F >3μmg 时，A 相对于B 滑动．由以上分析可知A 错误，C 正确．当F ＝52μmg 时，A 、B 以共同的加速度开始运动，将A 、B 看作整体，由牛顿第二定律有F －32μmg ＝3ma ，解得a ＝μg 3，B 正确．对B 来说，其所受合力的最大值F m ＝2μmg －32μmg ＝12μmg ，即B 的加速度不会超过12μg ，D 正确．7．[2014·四川卷] 如图所示，水平传送带以速度v 1匀速运动，小物体P 、Q 由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连，t ＝0时刻P 在传送带左端具有速度v 2，P 与定滑轮间的绳水平，t ＝t 0时刻P 离开传送带．不计定滑轮质量和滑轮与绳之间的摩擦，绳足够长．正确描述小物体P 速度随时间变化的图像可能是( )A B C D7．BC [解析] 若P 在传送带左端时的速度v 2小于v 1，则P 受到向右的摩擦力，当P 受到的摩擦力大于绳的拉力时，P 做加速运动，则有两种可能：第一种是一直做加速运动，第二种是先做加速度运动，当速度达到v 1后做匀速运动，所以B 正确；当P 受到的摩擦力小于绳的拉力时，P做减速运动，也有两种可能：第一种是一直做减速运动，从右端滑出；第二种是先做减速运动再做反向加速运动，从左端滑出．若P在传送带左端具有的速度v2大于v1，则小物体P受到向左的摩擦力，使P做减速运动，则有三种可能：第一种是一直做减速运动，第二种是速度先减到v1，之后若P受到绳的拉力和静摩擦力作用而处于平衡状态，则其以速度v1做匀速运动，第三种是速度先减到v1，之后若P所受的静摩擦力小于绳的拉力，则P将继续减速直到速度减为0，再反向做加速运动并且摩擦力反向，加速度不变，从左端滑出，所以C正确．5．[2014·重庆卷] 以不同的初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时，一个物体所受空气阻力可忽略，另一个物体所受空气阻力大小与物体的速率成正比，下列分别用虚线和实线描述两物体运动的v-t图像可能正确的是()A BC D5．D[解析] 本题考查v-t图像．当不计阻力上抛物体时，物体做匀减速直线运动，图像为一倾斜直线，因加速度a＝－g，故该倾斜直线的斜率的绝对值等于g.当上抛物体受空气阻力的大小与速率成正比时，对上升过程，由牛顿第二定律得－mg－k v＝ma，可知物体做加速度逐渐减小的减速运动，通过图像的斜率比较，A错误．从公式推导出，上升过程中，|a|>g，当v＝0时，物体运动到最高点，此时a＝－g，而B、C图像的斜率的绝对值均小于g，故B、C错误，D正确．22．[2014·新课标全国卷Ⅰ] 某同学利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图(b)所示．实验中小车(含发射器)的质量为200 g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到，回答下列问题：图(a)图(b)(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成________(选填“线性”或“非线性”)关系．(2)由图(b)可知，a -m 图线不经过原点，可能的原因是________．(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg 作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是________，钩码的质量应满足的条件是________．22．(1)非线性 (2)存在摩擦力 (3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力 远小于小车的质量[解析] 本题考查了验证牛顿第二定律的实验．(1)根据图中描出的各点作出的图像不是一条直线，故小车的加速度和钩码的质量成非线性关系．(2)图像不过原点，小车受到拉力但没有加速度，原因是有摩擦力的影响．(3)平衡摩擦力之后，在满足钩码质量远小于小车质量的条件下，可以得出在小车质量不变的情况下拉力与加速度成正比的结论．24．[2014·新课标全国卷Ⅰ] 公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离．当前车突然停止时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰．通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1 s ，当汽车在晴天干燥沥青路面上以108 km/h 的速度匀速行驶时，安全距离为120 m ．设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的25，若要求安全距离仍为120 m ，求汽车在雨天安全行驶的最大速度．24．2 m/s(或72 km/h)[解析] 设路面干燥时，汽车与地面的动摩擦因数为μ0，刹车时汽车的加速度大小为a 0，安全距离为s ，反应时间为t 0，由牛顿第二定律和运动学公式得μ0mg ＝ma 0①s ＝v 0t 0＋v 202a 0② 式中，m 和v 0分别为汽车的质量和刹车前的速度．设在雨天行驶时，汽车与地面的动摩擦因数为μ，依题意有μ＝25μ0③ 设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为a ，安全行驶的最大速度为v ，由牛顿第二定律和运动学公式得μmg ＝ma ④s ＝v t 0＋v 22a⑤联立①②③④⑤式并代入题给数据得v＝20 m/s(72 km/h)．⑥24．C5[2014·新课标Ⅱ卷] 2012年10月，奥地利极限运动员菲利克斯·鲍姆加特纳乘气球升至约39 km的高空后跳下，经过4分20秒到达距地面约1.5 km高度处，打开降落伞并成功落地，打破了跳伞运动的多项世界纪录．重力加速度的大小g取10 m/s2.(1)若忽略空气阻力，求该运动员从静止开始下落至1.5 km高度处所需的时间及其在此处速度的大小；(2)实际上，物体在空气中运动时会受到空气的阻力，高速运动时所受阻力的大小可近似表示为f＝k v2，其中v为速率，k为阻力系数，其数值与物体的形状、横截面积及空气密度有关．已知该运动员在某段时间内高速下落的v-t图像如图所示．若该运动员和所带装备的总质量m＝100 kg，试估算该运动员在达到最大速度时所受阻力的阻力系数．(结果保留1位有效数字)24．[答案] (1)87 s8.7×102 m/s(2)0.008 kg/m[解析] (1)设该运动员从开始自由下落至1.5 km高度处的时间为t，下落距离为s，在1.5 km高度处的速度大小为v，根据运动学公式有v＝gt①s＝12gt2②根据题意有s＝3.9×104 m－1.5×103 m③联立①②③式得t＝87 s④v＝8.7×102 m/s⑤(2)该运动员达到最大速度v max时，加速度为零，根据牛顿第二定律有mg＝k v2max⑥由所给的v-t图像可读出v max≈360 m/s⑦由⑥⑦式得k＝0.008 kg/m ⑧23．(18分)[2014·山东卷] 研究表明，一般人的刹车反应时间(即图甲中“反应过程”所用时间)t0＝0.4 s，但饮酒会导致反应时间延长．在某次试验中，志愿者少量饮酒后驾车以v0＝72 km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶，从发现情况到汽车停止，行驶距离L ＝39 m，减速过程中汽车位移s与速度v的关系曲线如图乙所示，此过程可视为匀变速直线运动．取重力加速度的大小g取10 m/s2.求：图甲。
2014高考物理真题汇编光学
2013高考试题分类光学1.（2013福建14）一束由红、紫两色组成的复色光，从空气斜射向玻璃三棱镜。
下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜分离成两束单色光的是（）答案：B2．（2013上海3）白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的（）(A)传播速度不同(B)强度不同(C)振动方向不同(D)频率不同答案：D3．（2013天津8）固定的半圆形玻璃砖的横截面如图．O点为圆心，OO’为直径MN的垂线。
足够大的光屏PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN．由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点，入射光线与OO’夹角θ较小时，光屏NQ 区城出现两个光斑。
·逐渐增大θ角．当θ=α时，光屏NQ区城A光的光斑消失，继续增大θ角，当θ=β时，光屏NQ区域B光的光斑消失，则（）A．玻璃砖对A光的折射率比对B光的大 B. A光在玻璃砖中传播速度比B光的大C.α<θ<β时，光屏上只有1个光斑D.β<θ<π/2时，光屏上只有1个光斑答案：AD4．（2013全国14）下列现象中，属于光的衍射现象的是（）A．雨后天空出现彩虹 B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C．海市蜃楼现象 D．日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹答案：B5．（2013上海1）电磁波与机械波具有的共同性质是（）(A)都是横波(B)都能传输能量(C)都能在真空中传播(D)都具有恒定的波速答案：B 6．（2013浙江16）与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的。
小虎画了月全食的示意图，并提出了如下猜想，其中最为合理的是（）A．地球上有人用红色激光照射月球 B．太阳照射到地球的红光反射到月球C．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球D．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹答案：C7．（2013浙江14）关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是（）A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波 C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传递速度相同D．遥控器发出的红外线波长和医院CT中的X射线波长相同答案：B8.(2013北京14)如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。
2014高考物理名师指导提能专训十三：振动与波动、光学(含解析)
提能专训（十三)振动与波动、光学1．下列说法正确的是( )A．光的偏振现象说明光是纵波B．菜汤上的油花呈现彩色是光的干涉现象C．光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理D．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大答案：BC 解析：光的偏振说明光是横波，选项A错误；选项B、C正确；光的双缝干涉实验中，将红光改为紫光，波长变小，条纹间距变小,选项D错误．2．（2013·长安一中检测)△OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面．a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN，在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示．由此可知( )A．棱镜内a光的传播速度比b光的小B．棱镜内a光的传播速度比b光的大C．a光的频率比b光的高D．a光的波长比b光的长答案：BD 解析:a、b两束光射在OM、ON上的入射角相等,而a光没有发生全反射，b光发生全反射，说明a光的折射率小于b 光的折射率，则知n a<n b，f a〈f b，C选项错误．棱镜内光的传播速度v＝错误!，得v a>v b,A选项错误,B选项正确．由c＝λf,知λa〉λb，D选项正确．3．如图甲所示，弹簧振子以点O为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动．取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是（）甲乙A．t＝0.8 s，振子的速度方向向左B．t＝0.2 s时，振子在O点右侧6 cm处C．t＝0。
4 s和t＝1.2 s时，振子的加速度完全相同D．t＝0。
4 s到t＝0.8 s的时间内，振子的速度逐渐减小答案：A 解析：从t＝0.8 s起，再过一段微小时间，振子的位移为负值，因为取向右为正方向，故t＝0。
8 s时，速度方向向左，A正确；由图象得振子的位移x＝12sin 错误!t(cm）,故t＝0。
2 s时，x ＝6错误!cm，故B错误;t＝0。
4 s和t＝1.2 s，振子的位移方向相反，由a＝－kx/m，知加速度方向相反,C错误；t＝0.4 s到t＝0.8 s的时间内，振子的位移逐渐变小，故振子逐渐靠近平衡位置，其速度逐渐变大,故D错误．4．(2013·湖北八校联考)一半圆柱形透明物体横截面如图所示,底面AOB镀银（圆中粗线），O表示半圆截面的圆心．一束光线在横截面内从M点入射，经过AB面反射后从N点射出．已知光线在M点的入射角为30°，∠MOA＝60°，∠NOB＝30°.则（）A．光线在M点的折射角为15°B．光线在M点的折射角为10°C．透明物体的折射率为3D．透明物体的折射率为错误!答案:A解析：如图，透明物体内部的光路为折线MPN，Q、M点相对于底面EF对称,Q、P和N三点共线．设在M点处，光的入射角为i,折射角为r，∠OMQ＝α,∠PNF＝β.根据题意有α＝30°，由几何关系得，∠PNO＝∠PQO＝r，于是β＋r＝60°，且α＋r＝β，由以上几式得r＝15°，则A正确，B错误．根据折射率公式有sin i＝n sin r，解得n＝错误!，C、D错误．5．如图所示,紫光从均匀物质a通过其他三层均匀物质b、c、d 传播，每层的表面彼此平行，最后紫光又进入另一层均匀物质a。
高考物理总复习 易错题与高考综合问题解读 考点 13 光的反射和折射 考点高分解题综合训练
光的反射和折射训练1 如图13—24所示，任意一条光线射向夹角为φ的两平面镜的相对镜面上，相继经两镜面反射后，最后射出线与最初入射线的方向间夹角应为 ( )A φB 2φ C．3φ D．4φ1.B：根据反射规律和几何知识求出.2一人正对一竖直的平面镜站立，人的身体宽为a，两眼相距为b．欲使自己无论闭上左眼或是右眼都能用另一只眼睛从镜子中看到自己的整个身体，镜子的宽度至少应为 ( )2.C：根据平面镜成像特点先作出身体的像，再根据光路可逆，分别把人的两只眼睛与身体像的边界相连，镜子的有效范围刚好是两只眼睛和身体像组成的梯形的中位线，即等于，选项c正确.3光线从折射率为的媒质中射向空气，如果入射角为60o，下列各图光路中可能的是( )3.c：折射率为厄的媒质对空气的临界角等于45o，故已发生全反射，故选项C正确.4 水中的空气泡看上去比较亮，对这一现象有以下不同的解释，其中正确的是 ( )A空气泡对光线有会聚作用，因而较亮B．空气泡对光线有发散作用，因而较亮C．从空气泡到达水中的界面处的光一部分发生全反射，因而较亮D．从水中到达空气界面处的光一部分发生全反射，因而较亮，4.D：光线从光密介质(水)到光疏介质(空气)时发生全反射，所以D选项正确.5 夏天，海面上的下层空气的温度比上层低．我们设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平层所组成的，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，以至发生全反射．人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图13—25所示，下列说法中正确的是A海面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要小B海面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要大C．A是蜃景，B是景物D B是蜃景，A是景物5.AD：夏天，海面上的下层空气的温度比上层低，下层空气比上层稠密些，折射率比上层大，光从光密介质传到光疏介质光线越来越远离法线，到一定程度发生全反射，全反射光线到达眼睛，人们逆着光线看去空中就出现了蜃景.故选项AD正确.6 如图13—26所示，水盆中盛有一定深度的水，盆底处水平放置一个平面镜．平行的红光束和蓝光束斜射入水中，经平面镜反射后，从水面射出并投射到屏MN上两点，则有 ( ) A从水面射出的两束光彼此平行，红光投射点靠近M端B从水面射出的两束光彼此平行，蓝光投射点靠近M端C从水面射出的两束光彼此不平行，红光投射点靠近M端D从水面射出的两束光彼此不平行，蓝光投射点靠近M端6.B：无论红光还是蓝光均经过两次折射和一次反射，因第一次折射角和第三次入射角相等，故红光和蓝光第三次折射角相等，故出射光线平行.因水对蓝光的折射率大于红光，故第三次入射点蓝光在红光的左边，故蓝光投射点靠近M端.所以选项B正确.7 海面下的潜艇Q为与海面上方的指挥船P保持联系，发出红外线信号1和紫外线信号2，则下列表示传播路线的图示中可能正确的是 ( )7.A：选项C、D不符合折射规律，故C、D错误.因紫外线的折射率较大，故A、B选项中只有A正确.8 如图13—27所示，真空中有一个半径为R，质量分布均匀的玻璃球，频率为f的激光束在真空中沿直线BC传播，并于玻璃球表面上的C点经折射进入小球，并在玻璃球表面的D 点又经过折射进入真空中．已知∠COD=120o，玻璃球对该激光的折射率为，则下列说法正确的是 ( )A一个光子在穿过玻璃球的过程中能量逐渐减小B．此激光束在玻璃球中穿越的时间为 (其中c为真空中的光速) C．改变入射角a的大小，激光速可能在球的内表面发生全反射D_激光束的入射角为45 o8.B：光从真空进入玻璃，频率不变，能量不变，激光束穿越玻璃所用的时间为：，故B选项正确.根据光路可逆，只要光从真空射入玻璃，则在玻璃中不会发生全反射.由，可求得a=60o，CD均不正确.9 如图13—28，a和b都是厚度均匀的平玻璃板，它们之间的夹角为弘一细光束以入射角θ从P点射入，胗诅已知此光束由红光和蓝光组成．则当光束透过b板后 ( ) A传播方向相对于入射光方向向左偏转φ角B传播方向相对于入射光方向向右偏转φ角C．红光在蓝光的左边D_红光在蓝光的右边9.D：由光路分析可知，光穿过厚度均匀的平行玻璃板后，透射光与原入射光方向平行，由于f红<f蓝，所以n红<n蓝，故红光平移量小，D项正确.10 如图13—29所示，从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带．下面的说法中正确的是 ( )A a侧是红色光，b侧是紫色光B 在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长C．三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率D 在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率10 BC：折射率大的光线经三棱镜折射后，偏离原方向的偏折程度大，即a为紫光，b为红光；紫光波长小于红光，紫光传播速度小于红光。
2014全国高考物理真题分类汇编：光学
2014年高考物理试题分类汇编：光学34．[物理——选修34][2014·新课标全国卷Ⅰ] (2)一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R 的半圆，AB 为半圆的直径，O 为圆心，如图所示．玻璃的折射率为n ＝.(ⅰ)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB 上的最大宽度为多少？(ⅱ)一细束光线在O 点左侧与O 相距23R 处垂直于AB 从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置．(2)(ⅰ)R (ⅱ)略[解析] 在O 点左侧，设从E 点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角θ，则OE 区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图所示，由全反射条件有sin θ＝n 1①由几何关系有OE ＝R sin θ②由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为l ＝2OE ③联立①②③式，代入已知数据得l ＝R ④(ⅱ)设光线在距O 点23R 的C 点射入后，在上表面的入射角为α，由几何关系及①式和已知条件得α＝60°>θ⑤光线在玻璃砖内会发生三次全反射．最后由G 点射出，如图所示，由反射定律和几何关系得OG ＝OC ＝23R ⑥射到G 点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C 点射出．[2014·新课标Ⅱ卷] [物理——选修3－4] (2)一厚度为h 的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r 的圆形发光面，在玻璃板上表面放置一半径为R 的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上，已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率．34．[答案] (1)BCE (2)2h[解析] (1)由Q 点的振动图像可知，t ＝0.10 s 时质点Q 沿y 轴负方向运动，A 项错误；由波的图像可知，波向左传播，波的周期T ＝0.2 s ，振幅A ＝10 cm ，t ＝0.10 s 时质点P 向上运动，经过0.15 s ＝43T 时，即在t ＝0.25 s 时，质点振动到x 轴下方位置，且速度方向向上，加速度方向也沿y 轴正方向，B 项正确；波动速度v ＝T λ＝0.28 m/s ＝40 m/s ，故从t＝0.10 s 到t ＝0.25 s ，波沿x 轴负方向传播的距离为x ＝v t ＝6 m ，C 项正确；由于P 点不是在波峰或波谷或平衡位置，故从t ＝0.10 s 到t ＝0.25 s 的43周期内，通过的路程不等于3A ＝30 cm ，D 项错误；质点Q 做简谐振动的振动方程为y ＝A sin T 2πt ＝0.10sin 10πt (国际单位制)，E 项正确．(2)如图所示，考虑从圆形发光面边缘的A 点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的A ′点折射，根据折射定律有n sin θ＝sin α①式中n 是玻璃的折射率，θ是入射角，α是折射角．现假设A ′恰好在纸片边缘，由题意，在A ′点刚好发生全反射，故α＝2π②设AA ′线段在玻璃上表面的投影长为L ，由几何关系有sin θ＝L2＋h2L ③由题意，纸片的半径应为R ＝L ＋r ④联立以上各式可得n ＝2h ⑤20． [2014·北京卷] 以往，已知材料的折射率都为正值(n >0)．现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值(n <0) ，称为负折射率材料．位于空气中的这类材料，入射角i 与折射角r 依然满足sin r sin i ＝n ，但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)．现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出．若该材料对此电磁波的折射率n ＝－1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是( )A BC D20．B 本题考查光的折射．是一道创新题，但本质上还是光的折射定律，本题给定信息“光的折射光线和入射光线位于法线的同侧”，无论是从光从空气射入介质，还是从介质射入空气，都要符合此规律，故A 、D 错误．折射率为－1，由光的折射定律可知，同侧的折射角等于入射角，C 错误，B 正确．17． [2014·全国卷] 在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm 的光，在距双缝1.00 m 的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm ，则双缝的间距为( )A ．2.06×10－7 mB ．2.06×10－4 mC ．1.68×10－4 mD ．1.68×10－3 m17．C [解析] 本题考查双缝干涉条纹间距离公式．双缝干涉相邻条纹间距Δx ＝d l λ，则d ＝Δx l λ＝1.68×10－4 m ，C 正确．13． [2014·福建卷Ⅰ] 如图， 一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O 点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是( )A BC D13．A [解析] 光线由空气沿半径射入玻璃砖时，传播方向不变，由玻璃砖射向空气时，在其分界面处当入射角大于或等于临界角时，会发生全反射现象，故A项正确；光线由空气射向玻璃砖时，由于光线与分界面不垂直，所以除了有反射现象之外还应发生折射现象，其折射角小于入射角，故B、D项错误；光线由空气沿半径射入玻璃砖时，传播方向不变，由玻璃砖射向空气时，折射角应大于入射角，故C项错误．[2014·江苏卷] [选修3－4](1)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到题12B1(甲)图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如题12B1(乙)图所示．他改变的实验条件可能是______．(题12B 1图)A ．减小光源到单缝的距离B ．减小双缝之间的距离C ．减小双缝到光屏之间的距离D ．换用频率更高的单色光源(1)B [解析] 根据Δx ＝d l λ知，要使条纹间距变大，可减小双缝之间的距离，增大光的波长(即降低光的频率)或增大双缝到屏的距离，故只有B 正确．2．[2014·四川卷] 电磁波已广泛运用于很多领域．下列关于电磁波的说法符合实际的是( )A ．电磁波不能产生衍射现象B ．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C ．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D ．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同2．C [解析] 衍射现象是波的特有现象，A 错误；常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，B 错误；遥远天体和地球的距离发生变化时，遥远天体的电磁波由于相对距离发生变化而出现多普勒效应，所以能测出遥远天体相对地球的运动速度，C 正确；光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值是相同的，即光速不变原理，D 错误．3．[2014·四川卷] 如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则( )A ．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B ．小球所发的光能从水面任何区域射出C ．小球所发的光从水中进入空气后频率变大D ．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大3．D [解析] 光从水中进入空气，只要在没有发生全反射的区域，就可以看到光线射出，所以A 、B 错误；光的频率是由光源决定的，与介质无关，所以C 错误；由v ＝n c 得，光从水中进入空气后传播速度变大，所以D 正确．8． [2014·天津卷] 一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a 、b 两束，如图所示，则a 、b 两束光( )A ．垂直穿过同一块平板玻璃，a 光所用的时间比b 光长B ．从同种介质射入真空发生全反射时，a 光临界角比b 光的小C ．分别通过同一双缝干涉装置，b 光形成的相邻亮条纹间距小D ．若照射同一金属都能发生光电效应，b 光照射时逸出的光电子最大初动能大8．AB [解析] 本题考查了光的折射率、全反射、双缝干涉及光电效应等知识点，根据图中光线的偏转角度可以判断出三棱镜对a 光的折射率比b 光的大，所以a 光的频率大，在玻璃中速度小，通过玻璃所用的时间长，A 正确；a 光发生全反射的临界角小于b 光发生全反射的临界角，B 正确；发生双缝干涉时相邻条纹间的距离公式Δx ＝ d l λ，由于b 光的波长长，所以b 光形成的相邻亮条纹间距大，C 错误；由于a 光的频率大于b 光的频率，根据公式E k ＝hν－W 得出a 光照射金属时逸出的光电子的最大初动能大，D 错误．18． [2014·浙江卷] 关于下列光学现象，说法正确的是( )A ．水中蓝光的传播速度比红光快B ．光从空气射入玻璃时可能发生全反射C ．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D ．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽18．CD [解析] 本题考查光速、光的全反射、折射、双缝干涉等知识．在同一种介质中，波长越短，波速越慢，故红光的传播速度比蓝光大，选项A 错误；光从空气射向玻璃是从光疏介质射向光密介质，不能发生全反射，选项B 错误；在岸边观察水中的鱼，由于光的折射，鱼的实际深度比看到的深度要深，选项C 正确；在空气中红光的波长比蓝光要长，根据Δx ＝d l λ可知红光的双缝干涉条纹间距大，选项D 正确．(1)(6分)[2014·重庆卷] 打磨某剖面如题11图1所示的宝石时，必须将OP 、OQ 边与轴线的夹角θ切磨在θ1＜θ＜θ2的范围内，才能使从MN 边垂直入射的光线在OP 边和OQ 边都发生全反射(仅考虑如图所示的光线第一次射到OP 边并反射到OQ 边后射向MN 边的情况)，则下列判断正确的是( )题11图1A ．若θ＞θ2，光线一定在OP 边发生全反射B ．若θ＞θ2，光线会从OQ 边射出C ．若θ＜θ1，光线会从OP 边射出D ．若θ＜θ1，光线会在OP 边发生全反射11．[答案] (1)D[解析]本题第一问考查光的折射和全反射，第二问考查波的图像．[2014·江苏卷] (3)Morpho 蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图见题12B 2图．一束光以入射角i 从a 点入射，经过折射和反射后从b 点出射．设鳞片的折射率为n ，厚度为d ，两片之间空气层厚度为h .取光在空气中的速度为c ，求光从a 到b 所需的时间t .(题12B 2图)(3)n2－sin2i 2n2d ＋ccos i 2h[解析] 设光在鳞片中的折射角为γ，根据折射定律有sin i ＝n sin γ.在鳞片中传播的路程l 1＝cos γ2d ，传播速度v ＝n c ，传播时间t 1＝v l1，解得t 1＝n2－sin2i 2n2d ，同理，在空气中的传播时间t 2＝ccos i 2h ，则t ＝t 1＋t 2＝n2－sin2i 2n2d ＋ccos i 2h .[2014·山东卷] (2)如图所示，三角形ABC 为某透明介质的横截面，O 为BC 边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O 以角i 入射，第一次到达AB 边恰好发生全反射．已知θ＝15°，BC 边长为2L ，该介质的折射率为.求：(ⅰ)入射角i ；(ⅱ)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c ，可能用到：sin 75°＝42或tan 15°＝2－.38． [答案] (2)(ⅰ)45° (ⅱ)2c 2L[解析] (2)(ⅰ)根据全反射规律可知，光线在AB 面上P 点的入射角等于临界角C ，由折射定律得sin C ＝n 1①代入数据得C ＝45°②设光线在BC 面上的折射角为r ，由几何关系得r ＝30°③由折射定律得n ＝sin r sin i ④联立③④式，代入数据得i ＝45°⑤(ⅱ)在△OPB 中，根据正弦定理得sin 75°OP ＝sin 45°L ⑥设所用时间为t ，光线在介质中的速度为v ，得OP ＝v t ⑦v ＝n c ⑧联立⑥⑦⑧式，代入数据得t ＝2c 2L ⑨。
2014全国高考物理真题分类汇编 光学
2014年高考物理试题分类汇编：光学34．[物理——选修34][2014·新课标全国卷Ⅰ] (2)一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R 的半圆，AB 为半圆的直径，O 为圆心，如图所示．玻璃的折射率为n ＝.(ⅰ)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB 上的最大宽度为多少？(ⅱ)一细束光线在O 点左侧与O 相距23R 处垂直于AB 从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置．(2)(ⅰ)R (ⅱ)略[解析] 在O 点左侧，设从E 点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角θ，则OE 区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图所示，由全反射条件有sin θ＝n 1①由几何关系有OE ＝R sin θ②由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为l ＝2OE ③联立①②③式，代入已知数据得l ＝R ④(ⅱ)设光线在距O 点23R 的C 点射入后，在上表面的入射角为α，由几何关系及①式和已知条件得α＝60°>θ⑤光线在玻璃砖内会发生三次全反射．最后由G 点射出，如图所示，由反射定律和几何关系得OG ＝OC ＝23R ⑥射到G 点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C 点射出．[2014·新课标Ⅱ卷] [物理——选修3－4] (2)一厚度为h 的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r 的圆形发光面，在玻璃板上表面放置一半径为R 的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上，已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率．34．[答案] (1)BCE (2)2h[解析] (1)由Q 点的振动图像可知，t ＝0.10 s 时质点Q 沿y 轴负方向运动，A 项错误；由波的图像可知，波向左传播，波的周期T ＝0.2 s ，振幅A ＝10 cm ，t ＝0.10 s 时质点P向上运动，经过0.15 s ＝43T 时，即在t ＝0.25 s 时，质点振动到x 轴下方位置，且速度方向向上，加速度方向也沿y 轴正方向，B 项正确；波动速度v ＝T λ＝0.28 m/s ＝40 m/s ，故从t ＝0.10 s 到t ＝0.25 s ，波沿x 轴负方向传播的距离为x ＝vt ＝6 m ，C 项正确；由于P点不是在波峰或波谷或平衡位置，故从t ＝0.10 s 到t ＝0.25 s 的43周期内，通过的路程不等于3A ＝30 cm ，D 项错误；质点Q 做简谐振动的振动方程为y ＝A sin T 2πt ＝0.10sin 10πt (国际单位制)，E 项正确．(2)如图所示，考虑从圆形发光面边缘的A 点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的A ′点折射，根据折射定律有n sin θ＝sin α①式中n 是玻璃的折射率，θ是入射角，α是折射角．现假设A ′恰好在纸片边缘，由题意，在A ′点刚好发生全反射，故α＝2π②设AA ′线段在玻璃上表面的投影长为L ，由几何关系有sin θ＝L2＋h2L ③由题意，纸片的半径应为R ＝L ＋r ④联立以上各式可得n ＝2h ⑤20． [2014·北京卷] 以往，已知材料的折射率都为正值(n >0)．现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值(n <0) ，称为负折射率材料．位于空气中的这类材料，入射角i 与折射角r 依然满足sin r sin i ＝n ，但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)．现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出．若该材料对此电磁波的折射率n ＝－1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是( )A BC D20．B 本题考查光的折射．是一道创新题，但本质上还是光的折射定律，本题给定信息“光的折射光线和入射光线位于法线的同侧”，无论是从光从空气射入介质，还是从介质射入空气，都要符合此规律，故A 、D 错误．折射率为－1，由光的折射定律可知，同侧的折射角等于入射角，C 错误，B 正确．17． [2014·全国卷] 在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm 的光，在距双缝1.00 m 的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm ，则双缝的间距为( )A ．2.06×10－7 mB ．2.06×10－4 mC ．1.68×10－4 mD ．1.68×10－3 m17．C [解析] 本题考查双缝干涉条纹间距离公式．双缝干涉相邻条纹间距Δx ＝d l λ，则d ＝Δx l λ＝1.68×10－4 m ，C 正确．13． [2014·福建卷Ⅰ] 如图， 一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O 点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是( )A BC D13．A [解析] 光线由空气沿半径射入玻璃砖时，传播方向不变，由玻璃砖射向空气时，在其分界面处当入射角大于或等于临界角时，会发生全反射现象，故A 项正确；光线由空气射向玻璃砖时，由于光线与分界面不垂直，所以除了有反射现象之外还应发生折射现象，其折射角小于入射角，故B 、D 项错误；光线由空气沿半径射入玻璃砖时，传播方向不变，由玻璃砖射向空气时，折射角应大于入射角，故C 项错误．[2014·江苏卷] [选修3－4](1)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到题12B1(甲)图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如题12B1(乙)图所示．他改变的实验条件可能是______．(题12B1图)A ．减小光源到单缝的距离B ．减小双缝之间的距离C ．减小双缝到光屏之间的距离D ．换用频率更高的单色光源(1)B [解析] 根据Δx ＝d l λ知，要使条纹间距变大，可减小双缝之间的距离，增大光的波长(即降低光的频率)或增大双缝到屏的距离，故只有B 正确．2．[2014·四川卷] 电磁波已广泛运用于很多领域．下列关于电磁波的说法符合实际的是( )A ．电磁波不能产生衍射现象B ．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C ．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D ．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同2．C [解析] 衍射现象是波的特有现象，A 错误；常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，B 错误；遥远天体和地球的距离发生变化时，遥远天体的电磁波由于相对距离发生变化而出现多普勒效应，所以能测出遥远天体相对地球的运动速度，C 正确；光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值是相同的，即光速不变原理，D 错误．3．[2014·四川卷] 如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则( )A ．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B ．小球所发的光能从水面任何区域射出C ．小球所发的光从水中进入空气后频率变大D ．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大3．D [解析] 光从水中进入空气，只要在没有发生全反射的区域，就可以看到光线射出，所以A 、B 错误；光的频率是由光源决定的，与介质无关，所以C 错误；由v ＝n c 得，光从水中进入空气后传播速度变大，所以D 正确．8． [2014·天津卷] 一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a 、b 两束，如图所示，则a 、b 两束光( )A ．垂直穿过同一块平板玻璃，a 光所用的时间比b 光长B ．从同种介质射入真空发生全反射时，a 光临界角比b 光的小C ．分别通过同一双缝干涉装置，b 光形成的相邻亮条纹间距小D ．若照射同一金属都能发生光电效应，b 光照射时逸出的光电子最大初动能大8．AB [解析] 本题考查了光的折射率、全反射、双缝干涉及光电效应等知识点，根据图中光线的偏转角度可以判断出三棱镜对a 光的折射率比b 光的大，所以a 光的频率大，在玻璃中速度小，通过玻璃所用的时间长，A 正确；a 光发生全反射的临界角小于b 光发生全反射的临界角，B 正确；发生双缝干涉时相邻条纹间的距离公式Δx ＝ d l λ，由于b 光的波长长，所以b 光形成的相邻亮条纹间距大，C 错误；由于a 光的频率大于b 光的频率，根据公式E k ＝h ν－W 得出a 光照射金属时逸出的光电子的最大初动能大，D 错误．18． [2014·浙江卷] 关于下列光学现象，说法正确的是( )A ．水中蓝光的传播速度比红光快B ．光从空气射入玻璃时可能发生全反射C ．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D ．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽18．CD [解析] 本题考查光速、光的全反射、折射、双缝干涉等知识．在同一种介质中，波长越短，波速越慢，故红光的传播速度比蓝光大，选项A 错误；光从空气射向玻璃是从光疏介质射向光密介质，不能发生全反射，选项B 错误；在岸边观察水中的鱼，由于光的折射，鱼的实际深度比看到的深度要深，选项C 正确；在空气中红光的波长比蓝光要长，根据Δx ＝d l λ可知红光的双缝干涉条纹间距大，选项D 正确．(1)(6分)[2014·重庆卷] 打磨某剖面如题11图1所示的宝石时，必须将OP 、OQ 边与轴线的夹角θ切磨在θ1＜θ＜θ2的范围内，才能使从MN 边垂直入射的光线在OP 边和OQ 边都发生全反射(仅考虑如图所示的光线第一次射到OP 边并反射到OQ 边后射向MN 边的情况)，则下列判断正确的是( )题11图1A ．若θ＞θ2，光线一定在OP 边发生全反射B ．若θ＞θ2，光线会从OQ 边射出C ．若θ＜θ1，光线会从OP 边射出D ．若θ＜θ1，光线会在OP 边发生全反射11．[答案] (1)D[解析]本题第一问考查光的折射和全反射，第二问考查波的图像．[2014·江苏卷] (3)Morpho 蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图见题12B2图．一束光以入射角i 从a 点入射，经过折射和反射后从b 点出射．设鳞片的折射率为n ，厚度为d ，两片之间空气层厚度为h .取光在空气中的速度为c ，求光从a 到b 所需的时间t .(题12B2图)(3)n2－sin2i 2n2d ＋ccos i 2h[解析] 设光在鳞片中的折射角为γ，根据折射定律有sin i ＝n sin γ.在鳞片中传播的路程l 1＝cos γ2d ，传播速度v ＝n c ，传播时间t 1＝v l1，解得t 1＝n2－sin2i 2n2d ，同理，在空气中的传播时间t 2＝ccos i 2h ，则t ＝t 1＋t 2＝n2－sin2i 2n2d ＋ccos i 2h .[2014·山东卷] (2)如图所示，三角形ABC 为某透明介质的横截面，O 为BC 边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O 以角i 入射，第一次到达AB 边恰好发生全反射．已知θ＝15°，BC 边长为2L ，该介质的折射率为.求：(ⅰ)入射角i ；(ⅱ)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c ，可能用到：sin 75°＝42或tan 15°＝2－.38． [答案] (2)(ⅰ)45° (ⅱ)2c 2L[解析] (2)(ⅰ)根据全反射规律可知，光线在AB 面上P 点的入射角等于临界角C ，由折射定律得sin C ＝n 1①代入数据得C ＝45°②设光线在BC 面上的折射角为r ，由几何关系得r ＝30°③由折射定律得n ＝sin r sin i ④联立③④式，代入数据得i ＝45°⑤(ⅱ)在△OPB 中，根据正弦定理得sin 75°OP ＝sin 45°L ⑥设所用时间为t ，光线在介质中的速度为v ，得OP ＝vt ⑦v ＝n c ⑧联立⑥⑦⑧式，代入数据得t ＝2c 2L ⑨。
高考物理试题分类汇编专题 光学
2014年高考物理试题分类汇编专题12光学34．[物理——选修34][2014·新课标全国卷Ⅰ] (2)一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R 的半圆，AB 为半圆的直径，O 为圆心，如图所示．玻璃的折射率为n ＝.(ⅰ)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB 上的最大宽度为多少？(ⅱ)一细束光线在O 点左侧与O 相距23R 处垂直于AB 从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置．(2)(ⅰ)R (ⅱ)略[解析] 在O 点左侧，设从E 点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角θ，则OE 区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图所示，由全反射条件有sin θ＝n 1①由几何关系有OE ＝R sin θ②由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为l ＝2OE ③联立①②③式，代入已知数据得l ＝R ④(ⅱ)设光线在距O 点23R 的C 点射入后，在上表面的入射角为α，由几何关系及①式和已知条件得α＝60°>θ⑤光线在玻璃砖内会发生三次全反射．最后由G 点射出，如图所示，由反射定律和几何关系得OG ＝OC ＝23R ⑥射到G 点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C 点射出．[2014·新课标Ⅱ卷] [物理——选修3－4] (2)一厚度为h 的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r 的圆形发光面，在玻璃板上表面放置一半径为R 的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上，已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率．34．[答案] (1)BCE (2)2h[解析] (1)由Q 点的振动图像可知，t ＝0.10 s 时质点Q 沿y 轴负方向运动，A 项错误；由波的图像可知，波向左传播，波的周期T ＝0.2 s ，振幅A ＝10 cm ，t ＝0.10 s 时质点P 向上运动，经过0.15 s ＝43T 时，即在t ＝0.25 s 时，质点振动到x 轴下方位置，且速度方向向上，加速度方向也沿y 轴正方向，B 项正确；波动速度v ＝T λ＝0.28 m/s ＝40 m/s ，故从t＝0.10 s 到t ＝0.25 s ，波沿x 轴负方向传播的距离为x ＝v t ＝6 m ，C 项正确；由于P 点不是在波峰或波谷或平衡位置，故从t ＝0.10 s 到t ＝0.25 s 的43周期内，通过的路程不等于3A ＝30 cm ，D 项错误；质点Q 做简谐振动的振动方程为y ＝A sin T 2πt ＝0.10sin 10πt (国际单位制)，E 项正确．(2)如图所示，考虑从圆形发光面边缘的A 点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的A ′点折射，根据折射定律有n sin θ＝sin α①式中n 是玻璃的折射率，θ是入射角，α是折射角．现假设A ′恰好在纸片边缘，由题意，在A ′点刚好发生全反射，故α＝2π②设AA ′线段在玻璃上表面的投影长为L ，由几何关系有sin θ＝L2＋h2L ③由题意，纸片的半径应为R ＝L ＋r ④联立以上各式可得n ＝2h ⑤20． [2014·北京卷] 以往，已知材料的折射率都为正值(n >0)．现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值(n <0) ，称为负折射率材料．位于空气中的这类材料，入射角i 与折射角r 依然满足sin r sin i ＝n ，但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)．现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出．若该材料对此电磁波的折射率n ＝－1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是( )A BC D20．B 本题考查光的折射．是一道创新题，但本质上还是光的折射定律，本题给定信息“光的折射光线和入射光线位于法线的同侧”，无论是从光从空气射入介质，还是从介质射入空气，都要符合此规律，故A 、D 错误．折射率为－1，由光的折射定律可知，同侧的折射角等于入射角，C 错误，B 正确．17． [2014·全国卷] 在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm 的光，在距双缝1.00 m 的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm ，则双缝的间距为( )A ．2.06×10－7 mB ．2.06×10－4 mC ．1.68×10－4 mD ．1.68×10－3 m17．C [解析] 本题考查双缝干涉条纹间距离公式．双缝干涉相邻条纹间距Δx ＝d l λ，则d ＝Δx l λ＝1.68×10－4 m ，C 正确．13． [2014·福建卷Ⅰ] 如图， 一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O 点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是( )A BC D13．A [解析] 光线由空气沿半径射入玻璃砖时，传播方向不变，由玻璃砖射向空气时，在其分界面处当入射角大于或等于临界角时，会发生全反射现象，故A 项正确；光线由空气射向玻璃砖时，由于光线与分界面不垂直，所以除了有反射现象之外还应发生折射现象，其折射角小于入射角，故B 、D 项错误；光线由空气沿半径射入玻璃砖时，传播方向不变，由玻璃砖射向空气时，折射角应大于入射角，故C 项错误．[2014·江苏卷] [选修3－4](1)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到题12B 1(甲)图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如题12B 1(乙)图所示．他改变的实验条件可能是______．(题12B 1图)A ．减小光源到单缝的距离B ．减小双缝之间的距离C ．减小双缝到光屏之间的距离D ．换用频率更高的单色光源(1)B [解析] 根据Δx ＝d l λ知，要使条纹间距变大，可减小双缝之间的距离，增大光的波长(即降低光的频率)或增大双缝到屏的距离，故只有B 正确．2．[2014·四川卷] 电磁波已广泛运用于很多领域．下列关于电磁波的说法符合实际的是( )A ．电磁波不能产生衍射现象B ．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C ．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D ．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同2．C [解析] 衍射现象是波的特有现象，A 错误；常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，B 错误；遥远天体和地球的距离发生变化时，遥远天体的电磁波由于相对距离发生变化而出现多普勒效应，所以能测出遥远天体相对地球的运动速度，C 正确；光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值是相同的，即光速不变原理，D 错误．3．[2014·四川卷] 如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则( )A ．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B ．小球所发的光能从水面任何区域射出C ．小球所发的光从水中进入空气后频率变大D ．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大3．D [解析] 光从水中进入空气，只要在没有发生全反射的区域，就可以看到光线射出，所以A 、B 错误；光的频率是由光源决定的，与介质无关，所以C 错误；由v ＝n c 得，光从水中进入空气后传播速度变大，所以D 正确．8． [2014·天津卷] 一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a 、b 两束，如图所示，则a 、b 两束光( )A ．垂直穿过同一块平板玻璃，a 光所用的时间比b 光长B ．从同种介质射入真空发生全反射时，a 光临界角比b 光的小C ．分别通过同一双缝干涉装置，b 光形成的相邻亮条纹间距小D ．若照射同一金属都能发生光电效应，b 光照射时逸出的光电子最大初动能大8．AB [解析] 本题考查了光的折射率、全反射、双缝干涉及光电效应等知识点，根据图中光线的偏转角度可以判断出三棱镜对a 光的折射率比b 光的大，所以a 光的频率大，在玻璃中速度小，通过玻璃所用的时间长，A 正确；a 光发生全反射的临界角小于b 光发生全反射的临界角，B 正确；发生双缝干涉时相邻条纹间的距离公式Δx ＝ d l λ，由于b 光的波长长，所以b 光形成的相邻亮条纹间距大，C 错误；由于a 光的频率大于b 光的频率，根据公式E k ＝hν－W 得出a 光照射金属时逸出的光电子的最大初动能大，D 错误．18． [2014·浙江卷] 关于下列光学现象，说法正确的是( )A ．水中蓝光的传播速度比红光快B ．光从空气射入玻璃时可能发生全反射C ．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D ．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽18．CD [解析] 本题考查光速、光的全反射、折射、双缝干涉等知识．在同一种介质中，波长越短，波速越慢，故红光的传播速度比蓝光大，选项A 错误；光从空气射向玻璃是从光疏介质射向光密介质，不能发生全反射，选项B 错误；在岸边观察水中的鱼，由于光的折射，鱼的实际深度比看到的深度要深，选项C 正确；在空气中红光的波长比蓝光要长，根据Δx ＝d l λ可知红光的双缝干涉条纹间距大，选项D 正确．(1)(6分)[2014·重庆卷] 打磨某剖面如题11图1所示的宝石时，必须将OP 、OQ 边与轴线的夹角θ切磨在θ1＜θ＜θ2的范围内，才能使从MN 边垂直入射的光线在OP 边和OQ 边都发生全反射(仅考虑如图所示的光线第一次射到OP 边并反射到OQ 边后射向MN 边的情况)，则下列判断正确的是( )题11图1A ．若θ＞θ2，光线一定在OP 边发生全反射B ．若θ＞θ2，光线会从OQ 边射出C ．若θ＜θ1，光线会从OP 边射出D ．若θ＜θ1，光线会在OP 边发生全反射11．[答案] (1)D[解析]本题第一问考查光的折射和全反射，第二问考查波的图像．[2014·江苏卷] (3)Morpho 蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图见题12B 2图．一束光以入射角i 从a 点入射，经过折射和反射后从b 点出射．设鳞片的折射率为n ，厚度为d ，两片之间空气层厚度为h .取光在空气中的速度为c ，求光从a 到b 所需的时间t .(题12B 2图)(3)n2－sin2i 2n2d ＋ccos i 2h[解析] 设光在鳞片中的折射角为γ，根据折射定律有sin i ＝n sin γ.在鳞片中传播的路程l 1＝cos γ2d ，传播速度v ＝n c ，传播时间t 1＝v l1，解得t 1＝n2－sin2i 2n2d ，同理，在空气中的传播时间t 2＝ccos i 2h ，则t ＝t 1＋t 2＝n2－sin2i 2n2d ＋ccos i 2h .[2014·山东卷] (2)如图所示，三角形ABC 为某透明介质的横截面，O 为BC 边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O 以角i 入射，第一次到达AB 边恰好发生全反射．已知θ＝15°，BC 边长为2L ，该介质的折射率为.求：(ⅰ)入射角i ；(ⅱ)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c ，可能用到：sin 75°＝42或tan 15°＝2－.38． [答案] (2)(ⅰ)45° (ⅱ)2c 2L[解析] (2)(ⅰ)根据全反射规律可知，光线在AB 面上P 点的入射角等于临界角C ，由折射定律得sin C ＝n 1①代入数据得C ＝45°②设光线在BC 面上的折射角为r ，由几何关系得r ＝30°③由折射定律得n ＝sin r sin i④联立③④式，代入数据得 i ＝45°⑤(ⅱ)在△OPB 中，根据正弦定理得sin 75°OP ＝sin 45°L ⑥设所用时间为t ，光线在介质中的速度为v ，得OP ＝v t ⑦v ＝n c⑧联立⑥⑦⑧式，代入数据得t ＝2c 2L ⑨。
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2014届高考物理易错题查漏补缺 专题13 物 理 光 学
一、典型例题： [例1]在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时（ ） A、只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失 B、红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在 C、任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮 D、屏上无任何光亮 [解析]在双缝干涉实验的装置中，缝的宽度跟光的波长相差不多，在双缝分别放上红色和绿色滤光片之后，由于红光和绿光的频率不相等，在光屏上不可再出现干涉条纹了，但由于满足产生明显衍射现象的条件，所以在屏上将同时出现红光和绿光的衍射条纹，故正确的选项为C。 [例2]某金属在一束黄光照射下，恰好能有电子逸出（即用频率小于这种黄光的光线照射就不可能有电子逸出），在下述情况下，逸出电子的多少和电子的最大初动能会发生什么变化？ ⑴增大光强而不改变光的频率； ⑵用一束强度更大的红光代替黄光； ⑶用强度相同的紫光代替黄光。 [解析]“正好有电子逸出”，说明此种黄光的频率恰为该种金属的极限频率。 ⑴增大光强而不改变光的频率，意味着单位时间内入射光子数增多而每个光子能量不变，根据爱因斯坦光电效应方程，逸出的光电子最大初动能不变，但光电子数目增大。 ⑵用一束强度更大的红光代替黄光，红光光子的频率小于该金属的极限频率，所以无光电子逸出。 ⑶用强度相同的紫光代替黄光，因为一个紫光光子的能量大于一个黄光光子的能量，而强度相同，因而单位时间内射向金属的紫光光子数将比原来少，因此，逸出的电子数将减少，但据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能将增大。 [例3]把一个凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上，让光从上方射入（图甲），这时可以看到亮暗相间的同心圆（图乙），这个现象是牛顿首先发现的，这些同心圆叫做牛顿环，解释为什么会出现牛顿环。
[解析]凸透镜的弯曲上表面反射的光和下面的玻璃平面向上反射的光相互叠加，由于来自这两个面的反射的光的路程差不同，在有些位置相互加强，在有些位置相互削弱，因此出现了同心圆状的明暗相间的条纹。 [例4]把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入（如图），这时可以看到亮暗相间的条纹，下面关于条纹的说法中正确的是（ ） A、将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，条纹变疏 B、将薄片远离劈尖移动使劈角变小时，条纹变疏 C、将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动 D、将上玻璃板平行上移，条纹远离劈尖移动
[解析]楔形空气层的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，空气层厚度相同的地方，两列波的路程差相同，故如果被测表面是平的，干涉条纹就是一组平行的直线，如上图，当劈角为α时，相邻两条纹间等于AC，当劈角增大为β时，相邻的条纹左移至A’、C’处，条纹间
距变为''CA。设CD－AB=△s，则''DC－AB=△s，故AC=sins，''CA=sins。
因为β>α，所以AC>''CA，故劈角增大时，条纹变密。 同理，当上玻璃板平行上移时，易得A’C’CA为平行四边形，所以条纹向壁尖移动，且间距不变，本题选B、C。
二、课堂练习 1、先后用两种不同的单色光，在相同的条件下用同一双缝干涉装置做实验，在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同，其中间距较大的那种单色光比另一种单色光①在真空中的波长较短 ②在玻璃中传播速度较大 ③在玻璃中传播时，玻璃的折射率较大 ④其光子的能量较小 以上说法正确的是（ ） A、①③ B、②④ C、①④ D、②③ 2、a、b是两束相互平行的单色可见光，当它们从空气射入水中时各自发生如图所示的折射现象，已知折射角r1>r2，由此可以判定（ ） ①a光光子能量小；②在水中b光波长长一些；③让它们在同一双缝上发生干涉，所得相邻两条干涉条纹间距△xa>△xb；④a、b从水中射入空气时，则a光的临界角小一些。 A、只有①② B、只有①③ C、只有②④ D、只有②③ 3、下列说法正确的是： A、光波是一种概率波 B、光波是一种电磁波 C、单色光从密介质进入光疏介质时，光子的能量改变 D、单色光从光密介质进入光疏介质时，光的波长不变
4、神光“II”装置是我国规模最大、国际上为数不多的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2400J、波长λ为0.35μm的紫外激光。已知普朗克恒星h=6.63×10－34J·s，则该紫外激光所含光子数为多少个。（取两位有效数字）
5、太阳光垂直射到地面上时，1m2地面接受的太阳光的功率为1.4kW，其中可见光部分约占45%。 ⑴假如认为可见光的波长约为0.55μm，日地间距离R=1.5×1011m，普朗克恒量h=6.6×10－34J·s，估算太阳每秒辐射出的可见光光子为多少。 ⑵若已知地球的半径r=6.4×106m，估算地球接受的太阳光的总功率。
6、已知锌板的极限波长λO=372nm，氢原子的基态能量为－13.6eV，若氢原子的核外电子从量子数n=2跃迁到n=1时所发出的光子照射到该锌板上，此时能否产生光电效应？若能，光电子的最大初动能是多少电子伏？（真空中光速c=3×108m/s，普朗克常量h=6.63×10－34J·s，电子电荷量e=1.6×10－19C）
课堂练习答案： 1、B 2、B 3、A、B 4、4.2×1021 5、⑴4.9×1014个 ⑵1.8×1017W 6、能。6.86eV
原子和原子结构 一、典型例题： [例1]氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中（ ） A、原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大 B、原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小 C、原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小 D、原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大 [解析]根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核越远的轨道上运动能量越大，必须吸收一定能量的光子后，电子才能从离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道，故B错。 氢原子核外电子绕核做圆周运动，由原子核对电子的库仑力提供其向心力，即
k22re=mrv2，又Ek=21mv2，ke2/2r=21mv2，即Ek=rke22。 由此式可知：电子离核越远，r越大时，则电子的动能越小，故A、C错。 由于r变大时，库仑力对核外电子做负功，因此电势能增大，从而判断D正确。 [例2]90232Th（钍）经过一系列α和β衰变，变成82208Pb（铅），下列说法正确的是： A、铅核比钍核少8个质子 B、铅核比钍核少16个中子 C、共经过4次α衰变和6次β衰变 D、共经过6次α衰变和4次β衰变 [解析]由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数
为：x=4208232=6 再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数y应满足：2x－y=90－82=8 所以y=2x－8=4 即答案D是正确的。 [例3]氢原子从能级A跃迁到能级B时，辐射出波长为λ1的光子，从能级A跃迁到能级C时，辐射出波长为λ2的光子，若λ1>λ2，则氢原子从能级B跃迁到能级C时，将吸收还是发射光子，光子的波长为多少？
[解析]因为EA－EB=h1c，EA－EC=h2c，而λ1>λ2，所以EB>EC。 于是从B能级跃迁到C能级时，应辐射光子。 EB－EC=（EA－EC）－（EA－EB）
=hc（21－11）=hBCc
所以λBC=2121。 [例4]已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，23He核的质量为3.0150u。 ⑴写出两个氘核聚变成23He的核反应方程； ⑵计算上述核反应中释放的核能； ⑶若两氘核以相等的动能0.35MeV做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部
转化为机械能，则反应中生成的 23He核和中子的动能各是多少？
[解析]应用质量数守恒和核电荷数守恒不难写出核反应方程为：12H+12H→23He+01n 由题给条件可求出质量亏损为： △m=2.0136u×2－（3.0150+1.0087）u=0.0035u 所以释放的核能为 △E=△mc2=931.5×0.0035MeV=3.26 MeV。
因为该反应中释放的核能全部转化为机械能——即转化为He核和中子的动能。若设23He核和中子的质量分别为m1、m2，速度分别为υ1、υ2，则由动量守恒及能的转化和守恒定律，得m1υ1－m2υ2=0 Ek1+ Ek2=2 Ek0+△E
解方程组，可得： Ek1=41（2Ek0+△E）=41×（2×0.35+3.26）MeV=0.99 MeV， Ek2=43（2Ek0+△E）=43×（2×0.35+3.26）MeV=2.97 MeV。 二、课堂练习 1、氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子，已知基态的氦离子能量为E1=－54.4eV，氦离子能级的示意图如下所示，在具有下列能量的光子中，不能．．被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（ ）
A、40.8eV B、43.2eV C、51.0 eV D、54.4 eV 2、氢原子能级图的一部分如图所示，a、b、c分别表示氢原子在不同能级之间的三种跃迁途径，设在a、b、c三种跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是Ea、Eb、EC和λa、λb、λc，则：
①λb=λa+λc ②b1=a1+c1 ③λb=λa·λc ④Eb=Ea+EC 以上关系正确的是（ ） A、①③ B、②④ C、只有① D、③④
3、匀强磁场中有一个静止的氮核714N，被与磁场方向垂直、速度为υ的α粒子击中形成复合核，然后沿相反方向释放出一个速度也为υ的质子，则以下说法正确的是（ ） ①质子与反冲核的动能之比为17：25 ②质子与反冲核的动量大小之比为1：5 ③质子与反冲核的动量大小之比为8：17 ④质子与反冲核在磁场中旋转频率之比为17：8 A、①② B、③④ C、①③ D、②④
4、有一群氢原子处于n=4的能级上，已知氢原子的基态能量E1=－13.6 eV，普朗克常量h=6.63×10－34J·s，求： ⑴这群氢原子的光谱共有几条谱线？ ⑵这群氢原子发出的光子的最大频率是多少？
5、科学家发现太空中的γ射线都是从很远的星球发射出来的。当γ射线爆发时，在数秒钟内所产生的能量，相当于太阳在过去一百亿年内所发出的能量总和的一千倍左右，大致相当于太阳质量全部亏损得到的能量，科学家利用超级计算机对γ射线的爆发状态进行模拟，发现γ射线能量爆发是起源于一个垂死的星球“坍塌”的过程，只有星球“坍塌”时，才能释放这么巨大的能量，已知太阳光照射到地球所需要时间为t，地球公转周期为T，真空中的光速为c，万有引力常量为G，试推算出一次γ射线爆发所产生的能量。