2018届高考物理大一轮复习题组层级快练60第十四单元_44光的波动性电磁波

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(新课标)2018年高考物理一轮复习第十四章机械振动与机械波光电磁波与相对论第三节光的折射全反射试题

第三节光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)一、光的折射与折射率 1．折射定律(1)内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比．(2)表达式：sin θ1sin θ2＝n .(3)在光的折射现象中，光路是可逆的． 2．折射率(1)折射率是一个反映介质的光学特性的物理量． (2)定义式：n ＝sin θ1sin θ2.(3)计算公式：n ＝c v，因为v <c ，所以任何介质的折射率都大于1．(4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角．二、全反射1．条件：(1)光从光密介质射入光疏介质． (2)入射角≥临界角．2．临界角：折射角等于90°时的入射角，用C 表示，sin C ＝1n．1.判断正误(1)光的传播方向发生改变的现象叫光的折射．( ) (2)折射率跟折射角的正弦成正比．( ) (3)入射角足够大，也不一定能发生全反射．( ) (4)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定增大．( )(5)已知介质对某单色光的临界角为C ，则该介质的折射率等于1sin C.( )(6)密度大的介质一定是光密介质．( )提示：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)× 三、光的色散、棱镜 1．光的色散(1)色散现象：白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱，如图．(2)成因：由于n 红＜n 紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光和紫光的折射角不同，就是说紫光偏折得更明显些，当它们射到另一个界面时，紫光的偏折角最大，红光偏折角最小．2．棱镜：三棱镜对光线的作用是改变光的传播方向，使复色光发生色散．2.(2015·高考福建卷)如图，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a 、b ，波长分别为λa 、λb ，该玻璃对单色光a 、b 的折射率分别为n a 、n b ，则( )A ．λa <λb ，n a >n bB ．λa >λb ，n a <n bC ．λa <λb ，n a <n bD ．λa >λb ，n a >n b提示：选B .一束光经过三棱镜折射后，折射率小的光偏折较小，而折射率小的光波长较长．所以λa >λb ，n a <n b .故选项B 正确．折射定律的应用【知识提炼】1．折射率：由介质本身性质决定，与入射角的大小无关． 2．折射率与介质的密度无关，光密介质不是指密度大的介质． 3．同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小．4．公式n ＝sin θ1sin θ2中，不论光从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角．【典题例析】(2016·高考全国卷乙)如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A ，它到池边的水平距离为3.0 m ．从点光源A 射向池边的光线AB 与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为43.(1)求池内的水深；(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为 2.0 m ．当他看到正前下方的点光源A 时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)．[解析] (1)如图，设到达池边的光线的入射角为i .依题意，水的折射率n ＝43，光线的折射角θ＝90°.由折射定律有n sin i ＝sin θ①由几何关系有sin i ＝l l 2＋h 2②式中，l ＝3 m ，h 是池内水的深度．联立①②式并代入题给数据得h ＝7 m ≈2.6 m ．③(2)设此时救生员的眼睛到池边的水平距离为x .依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为θ′＝45°.由折射定律有n sin i ′＝sin θ′④式中，i ′是光线在水面的入射角．设池底点光源A 到水面入射点的水平距离为a .由几何关系有sin i ′＝a a 2＋h2⑤x ＋l ＝a ＋h ′⑥式中h ′＝2 m ．联立③④⑤⑥式得x ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫3723－1m ≈0.7 m. [答案] (1)2.6 m (2)0.7 m【跟进题组】考向1 折射率的计算 1．(2015·高考安徽卷)如图所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB 面上，经AB 和AC 两个面折射后从AC 面进入空气．当出射角i ′和入射角i 相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ.已知棱镜顶角为α，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为( )A ．sin α＋θ2sin α2B ．sinα＋θ2sinθ2C ．sin θsin ⎝⎛⎭⎪⎫θ－α2D ．sin αsin ⎝⎛⎭⎪⎫α－θ2解析：选A.出射角i ′和入射角i 相等时，由几何知识，作角A 的平分线，角平分线过入射光线的延长线和出射光线的反向延长线的交点、两法线的交点，如图所示可知∠1＝∠2＝θ2，∠4＝∠3＝α2而i ＝∠1＋∠4＝θ2＋α2由折射率公式n ＝sin isin ∠4＝sinα＋θ2sinα2选项A 正确．考向2 对折射定律的考查2．(2017·河南开封模拟)半径为R 的玻璃圆柱体，截面如图所示，圆心为O ，在同一截面内，两束相互垂直的单色光射向圆柱面的A 、B 两点，其中一束沿AO 方向，∠AOB ＝30°，若玻璃对此单色光的折射率n ＝3.(1)试作出两条光线从射入到第一次射出的光路途径，并求出B 光第一次射出圆柱面时的折射角(当光线射向柱面时，如有折射光线则不考虑反射光线)并作出光路图．(2)求两条光线经圆柱体后第一次射出的光线的交点(或延长线的交点)与A 点的距离．解析：(1)A 光过圆心，射入和射出玻璃圆柱方向始终不变，射出玻璃圆柱的折射角为0°.B 光从B 点射入，设折射角为r ，第一次在C 点射出，设B 光第一次射出圆柱面时的折射角为i 2，由折射定律，n ＝sin 60°sin r，解得r ＝30°.由折射定律，n ＝sin i 2sin r ，解得i 2＝60°.光路图如图所示．(2)设B 光从C 点射出光线的反向延长线交A 光光线于D 点，由图可知，∠DOC 为直角，DA ＝R tan 60°－R ＝(3－1)R .答案：(1)见解析 (2)(3－1)R(1)折射率只由介质本身的光学性质和光的频率决定．由n ＝sin θ1sin θ2定义和计算．但与入射角θ1、折射角θ2无关．(2)由n ＝cv可计算光的折射率，n 是从真空射入某种介质的折射率．对两种介质来说，若n 1＞n 2，则折射率为n 1的称为光密介质，折射率为n 2的称为光疏介质．(3)光从一种介质进入另一种介质时频率不变，波长改变，光速改变．可以根据v ＝λf 和n ＝c v判断．(4)应用光的折射定律解题的一般思路①根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图．②充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等．③注意在折射现象中，光路是可逆的．对全反射现象的理解及应用【知识提炼】1．在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的．2．当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射．当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光了．3．全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反射．【典题例析】(高考全国卷Ⅰ)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 ＝ 2.(1)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？(2)一细束光线在O 点左侧与O 相距32R 处垂直于AB 从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置．[解析] (1)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，由全反射条件有sin θ＝1n①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 ＝2R .④(2)设光线在距O 点32R 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°>θ光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由G 点射出，如图，由反射定律和几何关系得OG ＝OC ＝32R 射到G 点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C 点射出． [答案] (1)2R (2)光线从G 点射出时，OG ＝OC ＝32R ，射到G 点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C 点射出(2015·高考山东卷)半径为R 、介质折射率为n的透明圆柱体，过其轴线OO ′的截面如图所示．位于截面所在的平面内的一细束光线，以角i 0由O 点入射，折射光线由上边界的A 点射出．当光线在O 点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B 点恰好发生全反射．求A 、B 两点间的距离．解析：当光线在O 点的入射角为i 0时，设折射角为r 0，由折射定律得 sin i 0sin r 0＝n ①设A 点与左端面的距离为d A ，由几何关系得 sin r 0＝Rd 2A ＋R2②若折射光线恰好发生全反射，则在B 点的入射角恰好为临界角C ，设B 点与左端面的距离为d B ，由折射定律得sin C ＝1n③由几何关系得sin C ＝d Bd 2B ＋R2④ 设A 、B 两点间的距离为d ，可得d ＝d B －d A ⑤ 联立①②③④⑤式得d ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1n 2－1－n 2－sin 2i 0sin i 0R .答案：⎝ ⎛⎭⎪⎫1n 2－1－n 2－sin 2i 0sin i 0R1．求解全反射现象中光的传播时间的一般思路(1)全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化，即v ＝c n. (2)全反射现象中，光的传播路程应结合光路图与几何关系进行确定． (3)利用t ＝l v求解光的传播时间． 2．解决全反射问题的一般方法 (1)确定光是从光密介质进入光疏介质． (2)应用sin C ＝1n确定临界角．(3)根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射．(4)如发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图．(5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算，解决问题．Ｋ光的色散现象【知识提炼】1．光线射到介质的界面上时，要注意对产生的现象进行分析：(1)若光线从光疏介质射入光密介质，不会发生全反射，而同时发生反射和折射现象，不同色光偏折角不同．(2)若光线从光密介质射向光疏介质，是否发生全反射，要根据计算判断，要注意不同色光临界角不同．2．作图时要找出具有代表性的光线，如符合边界条件或全反射临界条件的光线．3．解答时注意利用光路可逆性、对称性和几何知识．4．各种色光的比较【典题例析】实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n随波长λ的变化符合科西经验公式：n＝A＋Bλ2＋Cλ4，其中A、B、C是正的常量．太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图所示，则( )A．屏上c处是紫光B．屏上d处是红光C．屏上b处是紫光D．屏上a处是红光E．屏上d处是紫光[审题指导] 根据折射图象可得出各光的偏折程度，即可得出折射率的大小，则可得各光的频率、波长等的大小关系，进而可判断各光可能的顺序．[解析] 白色光经过三棱镜后产生色散现象，在光屏由上至下依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫．由于紫光的折射率最大，所以偏折最大；红光的折射率最小，则偏折程度最小．故屏上a处为红光，屏上d处为紫光，D、E正确．[答案] DE【跟进题组】考向1 对光的色散现象的考查1．(2015·高考重庆卷)虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可利用白光照射玻璃球来说明．两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图所示．M、N、P、Q点的颜色分别为( )A．紫、红、红、紫B．红、紫、红、紫C．红、紫、紫、红D．紫、红、紫、红解析：选A.七色光中红光的折射率最小，紫光的折射率最大，故经玻璃球折射后红光的折射角较大，由玻璃球出来后将形成光带，而两端分别是红光和紫光，根据光路图可知M、Q点为紫光，N、P点为红光，故选A.考向2 对光路的分析2．(1)一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b.已知a光的频率小于b光的频率．下面哪个光路图可能是正确的( )(2)如图所示，含有两种单色光的一细光束，以入射角θ射入厚度为d 的平行玻璃砖中，该玻璃砖对两种单色光的折射率分别为n 1和n 2，且n 1＞n 2.求两束单色光从下表面射出时出射点之间的距离．解析：(1)由于a 光的频率小于b 光的频率，可知a 光的折射率小于b 光的折射率．在上表面a 、b 两束单色光的入射角相同，由折射定律可判断出a 光的折射角大于b 光的折射角．在下表面，光线由玻璃射向空气，光线折射率为折射角正弦比入射角正弦，故下表面的折射角应与上表面的入射角相同，即通过玻璃砖后的出射光线应与原入射光线平行．(2)光路图如图所示，则n 1＝sin θsin r 1，n 2＝sin θsin r 2tan r 1＝x 1d ，tan r 2＝x 2dΔx ＝x 2－x 1 联立各式解得 Δx ＝d sin θ⎝ ⎛⎭⎪⎫1n 22－sin 2θ－1n 21－sin 2θ. 答案：(1)B(2)d sin θ⎝ ⎛⎭⎪⎫1n 22－sin 2θ－1n 21－sin 2θ光的色散中应注意的问题(1)明确题意，入射光为复色光，在出射光中，不同色光的偏折不同．(2)红光的折射率最小，其偏折最小．(3)紫光的折射率最大，其临界角最小，最易发生全反射．(4)光的色散现象常和光的折射现象相互关联，各种色光的频率不同，在同种介质中的折射率不同，波速、波长相应地发生变化．实验：测定玻璃的折射率【知识提炼】1．实验原理：用插针法找出与入射光线AO 对应的出射光线O ′B ，确定出O ′点，画出折射光线OO ′，然后测量出角θ1和θ2，代入公式n ＝sin θ1sin θ2计算玻璃的折射率． 2．实验过程(1)铺白纸、画线．①如图所示，将白纸用图钉按在平木板上，先在白纸上画出一条直线aa ′作为界面，过aa ′上的一点O 画出界面的法线MN ，并画一条线段AO 作为入射光线．②把玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟aa ′对齐，画出玻璃砖的另一条长边bb ′.(2)插针与测量．①在线段AO 上竖直地插上两枚大头针P 1、P 2，透过玻璃砖观察大头针P 1、P 2的像，调整视线的方向，直到P 1的像被P 2挡住，再在观察的这一侧依次插两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 1、P 2的像及P 3，记下P 3、P 4的位置．②移去玻璃砖，连接P 3、P 4并延长交bb ′于O ′，连接OO ′即为折射光线，入射角θ1＝∠AOM ，折射角θ2＝∠O ′ON .③用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入表格中．④改变入射角θ1，重复以上实验步骤，列表记录相关测量数据．3．数据处理(1)计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2.算出不同入射角时的sin θ1sin θ2，并取平均值．(2)作sin θ1－sin θ2图象：改变入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sin θ1－sinθ2图象，由n ＝sin θ1sin θ2可知图象应为直线，如图所示，其斜率为折射率． (3)“单位圆”法确定sin θ1、sin θ2，计算折射率n ：以入射点O 为圆心，以一定的长度R 为半径画圆，交入射光线OA 于E 点，交折射光线OO ′于E ′点，过E 作NN ′的垂线EH ，过E ′作NN ′的垂线E ′H ′.如图所示，sin θ1＝EH OE，sin θ2＝E ′H ′OE ′，OE ＝OE ′＝R ，则n ＝sin θ1sin θ2＝EH E ′H ′.只要用刻度尺量出EH 、E ′H ′的长度就可以求出n .4．注意事项(1)玻璃砖应选用厚度、宽度较大的．(2)大头针要插得竖直，且间隔要大些．(3)入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间．(4)玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线．(5)实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变．【典题例析】(2017·郑州一中模拟)(1)几位同学做“用插针法测定玻璃折射率”实验，图示直线aa ′、bb ′表示在白纸上画出的玻璃砖的两个界面．几位同学进行了如下操作：A ．甲同学选定的玻璃砖两个光学面aa ′与bb ′不平行，其他操作正确B ．乙同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界面aa ′和bb ′后，将玻璃砖向aa ′方向平移了少许，其他操作正确C ．丙同学在白纸上画aa ′、bb ′两界面时，其间距比平行玻璃砖两光学面的间距稍微大些，其他操作正确上述几位同学的操作，对玻璃折射率的测定结果没有影响的是________(填写选项前的字母)．(2)在用插针法测玻璃砖折射率的实验中，已确定好入射方向AO，插了两枚大头针P1和P2，如图所示(①②③是三条直线)．在以后的操作说法中你认为正确的是________．A．在bb′侧调整观察视线，另两枚大头针P3和P4可能插在③线上B．保持O点不动，减小入射角，在bb′侧调整观察视线，另两枚大头针P3和P4可能插在①线上C．保持O点不动，增大入射角，在bb′侧调整观察视线，看不清P1和P2的像，这可能是光在bb′侧面发生全反射[解析] (1)甲同学选定的玻璃砖两个光学面aa′和bb′不平行，不会影响入射角和折射角的确定；乙同学将玻璃砖向aa′方向平移了少许，直线aa′、bb′之间的距离仍然等于玻璃砖的厚度，入射角和折射角的大小不变；丙同学在白纸上画aa′和bb′间距比平行玻璃砖两光学面的间距稍微大些，使画出的入射点向左移，出射点向右移，所画的折射角比实际值大，算得的折射率将偏小．(2)由折射定律得知，光线通过平行玻璃砖后向一侧发生侧移，由于光线在上表面折射时，折射角小于入射角，则出射光线向②一侧偏移，如图，故另两枚大头针P3和P4不可能插在③线上．故A错误．若保持O点不动，减小入射角，折射角也减小，另外两枚大头针P3和P4可能插在①线上．故B正确．若保持O点不动，增大入射角，在bb′侧调整观察视线，看不清P1和P2的像，反射光增强，折射光线减弱，根据光路可逆性原理得知，光线不可能在bb′界面发生全反射．故C错误．[答案] (1)AB (2)B【跟进题组】考向1 利用折射现象测折射率1．(2016·高考四川卷)某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n .如图甲所示，O 是圆心，MN 是法线，AO 、BO 分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i 和折射角r ，作出sin i －sin r 图象如图乙所示．则( )A ．光由A 经O 到B ，n ＝1.5B ．光由B 经O 到A ，n ＝1.5C ．光由A 经O 到B ，n ＝0.67D ．光由B 经O 到A ，n ＝0.67解析：选B.由题图乙可知，入射角i 小于折射角r ，则可知光是从玻璃砖进入空气，即光由B 经O 到A ；由折射率公式，n ＝sin r sin i ＝0.90.6＝1.5，B 项正确．考向2 利用全反射现象测折射率2.某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率．开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针P 1、P 2与圆心O 在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O 缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察P 1、P 2的像，且P 2的像挡住P 1的像．如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失．此时只需测量出____________________________________________________________________，即可计算出玻璃砖的折射率．请用你的测量量表示出折射率n ＝________．解析：当玻璃砖转到图中虚线位置时，在玻璃砖的直径边一侧恰看不到P 1、P 2的像，说明光线在直径界面上恰好发生了全反射．如图玻璃砖直径转过的角度θ等于法线转过的角度，此时的入射角为θ，θ为临界角，所以n ＝1sin θ.因此，只需测出玻璃砖直径边绕O 点转过的角度即可．答案：玻璃砖直径边绕O 点转过的角度θ 1sin θ1．(2015·高考天津卷)中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”．从物理学角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的．右图是彩虹成因的简化示意图，其中a 、b 是两种不同频率的单色光，则两光( )A ．在同种玻璃中传播，a 光的传播速度一定大于b 光B ．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b 光侧移量大C ．分别照射同一光电管，若b 光能引起光电效应，a 光也一定能D ．以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a 光解析：选C.由题图可知，a 光在同一介质中的折射率大，其频率大．根据n ＝c v ，知a 光在玻璃中的传播速度小，选项A 错误．当a 、b 光以相同的角度斜射到同一玻璃板上后，其光路图如图所示，由图可知，a 光的侧移量大，选项B 错误．由于a 光的频率大，且频率越大，越容易引起光电效应，选项C 正确．由sin C ＝1n，可知a 光的临界角小，即a 光比b 光容易发生全反射，因此在空气中只能看到一种光时，一定是b 光，选项D 错误．2.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解析：选D.发光小球沿水平方向发出的光，均能射出玻璃缸，不发生全反射，选项A 错误；小球发出的光射到水面上时，当入射角大于等于临界角时，会发生全反射，选项B 错误；光的频率由光源决定，光由一种介质进入另一种介质时，光的频率不变，选项C 错误；根据n ＝c v，光在水中的传播速度较小，选项D 正确．3.半圆形玻璃砖横截面如图，AB 为直径，O 点为圆心．在该截面内有a 、b 两束单色可见光从空气垂直于AB 射入玻璃砖，两入射点到O 的距离相等．两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示，则a 、b 两束光( )A ．在同种均匀介质中传播，a 光的传播速度较大B ．以相同的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射角大C ．在真空中，a 光的波长小于b 光波长D ．让a 光向A 端逐渐平移，将发生全反射E ．分别通过同一双缝干涉装置，a 光的相邻亮条纹间距大解析：选ADE.由题图可知，b 光发生了全反射，a 光没有发生全反射，即a 光发生全反射的临界角C a 大于b 光发生全反射的临界角C b ，根据sin C ＝1n，知a 光的折射率小，即n a <n b ，根据n ＝c v ，知v a >v b ，选项A 正确；根据n ＝sin i sin r，当i 相等时，r a >r b ，选项B 错误；由v a >v b 知其频率关系：f a <f b ，在真空中，由c ＝λf 得，波长关系λa >λb ，选项C 错误；a 光束向A 端平移，射到圆面的入射角增大到大于临界角，发生全反射，故选项D 正确；根据条纹间距离公式Δx ＝l dλ知，用a 光时条纹间距大，选项E 正确．4.(2017·贵州六校联考)如图所示，实线为空气和水的分界面，一束蓝光从空气中的A 点沿AO 1方向(O 1点在分界面上，图中O 1点和入射光线都未画出)射向水中，折射后通过水中的B 点．图中O 点为A 、B 连线与分界面的交点．下列说法正确的是( )A ．O 1点在O 点的右侧B ．蓝光从空气中射入水中时，速度变小C ．若沿AO 1方向射向水中的是一束紫光，则折射光线有可能通过B 点正下方的C 点D ．若沿AO 1方向射向水中的是一束红光，则折射光线有可能通过B 点正上方的D 点E ．若蓝光沿AO 方向射向水中，则折射光线有可能通过B 点正上方的D 点解析：选BCD.据折射定律，知光由空气斜射入水中时入射角大于折射角，则画出光路图如图所示，知O 1点应在O 点的左侧，故A 错．光从光疏介质(空气)进入光密介质(水)中时，速度变小，故B 对．紫光的折射率大于蓝光，所以折射角要小于蓝光的，则可能通过B 点正下方的C 点，故C 对．若是红光，折射率小于蓝光，折射角大于蓝光的，则可能通过B 点正上方的D 点，故D 对．若蓝光沿AO 方向射入，据折射定律，知折射光线不可能过B 点正上方的D 点，故E 错．5．(高考北京卷)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 i sin r ＝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途径的示意图是()解析：选B.由题意知，折射线和入射线位于法线的同一侧，n ＝－1，由折射定律可知，入射角等于折射角，所以选项B 正确．6．(2016·高考全国卷丙)如图，玻璃球冠的折射率为3，其底面镀银，底面的半径是球半径的32；在过球心O 且垂直于底面的平面(纸面)内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A 点．求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角．解析：设球半径为R ，球冠底面中心为O ′，连接OO ′，则OO ′⊥AB .令∠OAO ′＝α，有cos α＝O ′A OA ＝32R R① 即α＝30°②由题意MA ⊥AB所以∠OAM ＝60°③设图中N 点为光线在球冠内底面上的反射点，则光线的光路图如图所示．设光线在M 点的入射角为i ，折射角为r ，在N 点的入射角为i ′，反射角为i ″，玻璃折射率为n ，由于△OAM 为等边三角形，有i ＝60°④由折射定律有sin i ＝n sin r ⑤代入题给条件n ＝3得r＝30°⑥。

2018高考物理一轮复习第14章振动波动光电磁波与相对论第2节课时提能练39机械波

近年高考物理复习第14章振动波动光电磁波与相对论第2节课时提能练39 机械波(202

（通用版）2018高考物理一轮复习第14章振动波动光电磁波与相对论第2节课时提能练39 机械波编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（（通用版）2018高考物理一轮复习第14章振动波动光电磁波与相对论第2节课时提能练39 机械波）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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课时提能练（三十九) 机械波(限时：40分钟)A级基础过关练1．(2016·全国乙卷)某同学漂浮在海面上,虽然水面波正平稳地以1.8 m/s的速率向着海滩传播,但他并不向海滩靠近．该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s．下列说法正确的是（）A．水面波是一种机械波B．该水面波的频率为6 HzC．该水面波的波长为3 mD．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去E．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移ACE［水面波是一种机械波，说法A正确．根据题意得周期T＝错误! s＝错误! s，频率f ＝错误!＝0.6 Hz，说法B错误．波长λ＝错误!＝错误! m＝3 m，说法C正确．波传播过程中，传播的是振动形式和能量,能量可以传递出去，但质点并不随波迁移，说法D错误，说法E正确．]2．（2017·佳木斯一模）如图14 2.9所示是一列简谐波在t＝0时的波形图象，波速为v ＝10 m/s，此时波恰好传到I点，下列说法中正确的是( )【导学号：92492424】图14 2.9A．此列波的周期为T＝0.4 sB．质点B、F在振动过程中位移总是相等C．质点I的起振方向沿y轴负方向D．当t＝5.1 s时，x＝10 m的质点处于平衡位置处E．质点A、C、E、G、I在振动过程中位移总是相同ABC［由波形图可知,波长λ＝4 m,则T＝错误!＝0。

高考物理一轮复习第十四章光的波动性电磁波练习(含解析)鲁科版-鲁科版高三全册物理试题

第十四章光的波动性电磁波考点一光的干预双缝干预【典例1】(多项选择)(2019·厦门模拟)利用如图装置研究双缝干预现象并测量光的波长时,下面几种说法中正确的答案是( )A.实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝B.将滤光片由紫色的换成红色的,干预条纹间距变宽C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干预条纹间距变宽D.测量过程中,把5个条纹间距数成6个,导致波长测量值偏小【解析】选A、B、D。

实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝,故A正确;将滤光片由紫色的换成红色的,波长变长,根据干预条纹间距公式Δx=λ知条纹间距变宽,故B正确;将单缝向双缝移动一小段距离后,条纹间距不变,故C错误;把5个条纹间距数成6个,如此Δx减小,根据Δx=λ,可知波长减小,故D正确。

薄膜干预【典例2】关于薄膜干预,如下说法中正确的答案是( )A.只有厚度均匀的薄膜,才会发生干预现象B.只有厚度不均匀的楔形薄膜,才会发生干预现象C.厚度均匀的薄膜会形成干预条纹D.观察肥皂液膜的干预现象时,观察者应和光源在液膜的同一侧【通型通法】1.题型特征:光的薄膜干预。

2.思维导引:(1)薄膜干预是通过一侧光照射到薄膜前后两个面反射回来形成的同频率的光形成的。

(2)前后两个面反射回来的光波的路程差,①为波长的整数倍,振动加强出现明条纹;②为半个波长奇数倍,振动减弱出现暗条纹。

【解析】选D。

当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时,只要前后两个面反射回来的光波的路程差满足振动加强的条件,就会出现明条纹,满足振动减弱的条件就会出现暗条纹。

这种情况在薄膜厚度不均匀时才会出现;当薄膜厚度均匀时,不会出现干预条纹,但也发生干预现象,如果是单色光照射,假设满足振动加强的条件,整个薄膜前方都是亮的,否如此整个薄膜的前方都是暗的;如果是复色光照射,某些颜色的光因干预而减弱,另一些颜色的光会因干预而加强,减弱的光透过薄膜,加强的光被反射回来,这时会看到薄膜的颜色呈某种单色光的颜色,但不形成干预条纹。

通用版2018高考物理一轮复习第14章振动波动光电磁波与相对论第2节课时提能练39机械波20170327131

课时提能练(三十九) 机械波(限时：40分钟) A 级基础过关练1．(2016·全国乙卷)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m/s 的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近．该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s ．下列说法正确的是( )A ．水面波是一种机械波B ．该水面波的频率为6 HzC ．该水面波的波长为3 mD ．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去E ．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移 ACE [水面波是一种机械波，说法A 正确．根据题意得周期T ＝159 s ＝53 s ，频率f ＝1T ＝0.6 Hz ，说法B 错误．波长λ＝v f ＝1.80.6m ＝3 m ，说法C 正确．波传播过程中，传播的是振动形式和能量，能量可以传递出去，但质点并不随波迁移，说法D 错误，说法E 正确．]2．(2017·佳木斯一模)如图1429所示是一列简谐波在t ＝0时的波形图象，波速为v ＝10 m/s ，此时波恰好传到I 点，下列说法中正确的是( )【导学号：92492424】图1429A ．此列波的周期为T ＝0.4 sB ．质点B 、F 在振动过程中位移总是相等C ．质点I 的起振方向沿y 轴负方向D ．当t ＝5.1 s 时，x ＝10 m 的质点处于平衡位置处E ．质点A 、C 、E 、G 、I 在振动过程中位移总是相同ABC [由波形图可知，波长λ＝4 m ，则T ＝λv＝0.4 s ，故A 正确；质点B 、F 之间的距离正好是一个波长，振动情况完全相同，所以质点B 、F 在振动过程中位移总是相等，故B 正确；由图可知，I 刚开始振动时的方向沿y 轴负方向，故C 正确；波从x ＝0传到x ＝10m 的质点的时间t ′＝x v ＝1 s ，当t ＝5.1 s 时，x ＝10 m 的质点又振动了4.1 s ＝1014T ，所以此时处于波谷处，故D 错误；相邻质点间的距离为半个波长，振动情况相反，所以位移的方向不同，故E 错误．]3．如图14210所示，甲为一列横波在t ＝1.0 s 时的波动图象，乙为P 点的振动图象，则对该波下列说法正确的是 ( )甲乙图14210A ．沿x 轴正方向传播B ．沿x 轴负方向传播C ．波速为4 m/sD ．波速为6 m/sE ．周期为1.0 sACE [由振动图象可知，t ＝1.0 s 末质点P 向y 轴负方向振动，由“上下坡”法或“同侧”法可知，波沿x 轴正向传播；由振动图象可知，波的周期为T ＝1.0 s ，由波动图象可知，波的波长为λ＝4 m ，则波速为v ＝λT＝4 m/s.选项B 、D 错误，A 、C 、E 正确．]4．A 、B 两列简谐横波均沿x 轴正向传播，在某时刻的波形分别如图14211中甲、乙所示，经过时间t (t 小于A 波的周期T A )，这两列简谐横波的波形分别变为图中丙、丁所示，则A 、B 两列波的波速v A 、v B 之比可能是( )图14211A ．1∶1B ．2∶1C ．1∶2D ．3∶1E ．1∶3ACE [由图读出，A 波波长为λA ＝24 cm ，甲图到丙图一定是半个周期，所以周期T A＝2t ；B 波波长为λB ＝12 cm ，乙图与丁图的波形图相同，经过的时间一定是整数个周期，所以周期T B ＝t n，波速v A ＝λA T A ＝0.242t ＝0.12t，v B ＝λBT B ＝0.12t n＝0.12nt，得到v Av B＝1∶n ，所以A 、B 两列波的波速v A 、v B 之比可能是A 、C 、E ，不可能的是B 、D.]B 级题型组合练5.(1)一列简谐横波沿x 轴传播，x ＝0与x ＝1 m 处两质点的振动图线分别如图14212中实线与虚线所示，由此可以得出( )图14212A ．波长一定是4 mB ．周期一定是4 sC ．最大波速一定是1 m/sD ．波的传播速度可能是0.125 m/sE ．波的传播速度可能是0.2 m/sBCE [根据图象可得，该波的周期为T ＝4 s ，选项B 正确；两质点之间距离为x ＝1 m ，则波向x 轴正向传播时有⎝ ⎛⎭⎪⎫14＋n λ＝1 m(n 为自然数)，当波向x 轴负向传播时有⎝ ⎛⎭⎪⎫n ＋34λ＝1 m(n 为自然数)，可得波长的最大值为4 m ，最大波速v ＝λT＝1 m/s ，选项A 错误，选项C正确；波速v ＝14n ＋1 m/s 或v ＝14n ＋3 m/s ，则当n ＝1时，可得波速v ＝λT＝0.2 m/s ，向x 轴正向传播，选项E 正确；无论n 取何值，都不能使波速为0.125 m/s ，选项D 错误．](2)(2015·全国卷Ⅱ)平衡位置位于原点O 的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平x 轴传播，P 、Q 为x 轴上的两个点(均位于x 轴正向)，P 与O 的距离为35 cm ，此距离介于一倍波长与二倍波长之间．已知波源自t ＝0时由平衡位置开始向上振动，周期T ＝1 s ，振幅A ＝5 cm.当波传到P 点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5 s ，平衡位置在Q 处的质点第一次处于波峰位置．求：①P 、Q 间的距离；②从t ＝0开始到平衡位置在Q 处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过的路程.【导学号：92492425】【解析】 ①由题意，O 、P 两点间的距离与波长λ之间满足OP ＝54λ①波速v 与波长的关系为v ＝λT②在t ＝5 s 的时间间隔内，波传播的路程为vt . 由题意有vt ＝PQ ＋λ4③式中，PQ 为P 、Q 间的距离．由①②③式和题给数据，得PQ ＝133 cm. ④②Q 处的质点第一次处于波峰位置时，波源运动的时间为t 1＝t ＋54T⑤波源从平衡位置开始运动，每经过T4，波源运动的路程为A .由题给条件得t 1＝25×T4⑥故t 1时间内，波源运动的路程为s ＝25A ＝125 cm.⑦【答案】 ①133 cm ②125 cm6．(1)如图14213所示为一列简谐横波在t ＝0时的波形图，波源位于坐标原点，已知当t ＝0.5 s 时x ＝4 cm 处的质点第一次位于波谷．下列说法正确的是( )图14213A ．此波的波速为5 cm/sB ．此波的频率为1.5 HzC ．波源在t ＝0时运动速度沿y 轴正方向D ．波源振动已经历0.6 sE ．x ＝10 cm 处的质点在t ＝1.5 s 时处于波峰ADE [t ＝0.5 s 时，x ＝1.5 cm 处的波谷传播到x ＝4 cm 处，v ＝ΔxΔt ＝5 cm/s ，A 正确；由波形图可得波长λ＝2 cm ，由v ＝λf 可得f ＝2.5 Hz ，B 错误；波源在t ＝0时是上坡，则向y 轴负向运动，C 错误；题图所示时刻此波传播位移Δx ′＝3 cm ，则Δt ＝Δxv＝0.6 s ，D 正确；x ＝10 cm 处的质点达到波峰所用的时间为x ＝2.5 cm 处的质点的波峰传播到此处所用的时间t ＝Δx ″v ＝7.5 cm5 cm/s＝1.5 s ，E 正确．](2)一列简谐横波，某时刻的波形图象如图14214甲所示，从该时刻开始计时，波上A 质点的振动图象如图14214乙所示，则：甲乙图14214①从该时刻起，再经过Δt ＝0.4 s ，P 质点的位移、通过的路程和波传播的距离分别为多少？②若t ＝0时振动刚刚传到A 点，从该时刻起再经多长时间坐标为45 m 的质点(未画出)第二次位于波峰？【解析】 ①由振动图象可以看出，此波的周期为0.8 s ，所以频率为1.25 Hz. 因为Δt ＝0.4 s ＝T2，故经0.4 s P 质点回到平衡位置，位移为0；质点P 通过的路程为2A ＝4 cm ，在T 2时间内波传播的距离为λ2＝10 m. ②由A 点在t ＝0时刻向上振动知，波沿x 轴正方向传播，波速v ＝λT ＝200.8m/s ＝25 m/s ，x ＝45 m 处的质点第一次到达波峰的时间t 1＝45－20v ＝2525s ＝1 s ，此质点第二次位于波峰的时间t ＝t 1＋T ＝1.8 s. 【答案】 ①0 4 cm 10 m ②1.8 s7．(1)一列简谐波沿x 轴方向传播，已知x 轴上x ＝0和x ＝1 m 处质点的振动图象分别如图14215甲、乙所示，则此波( )甲乙图14215A ．周期为2×10－3s B ．频率为4×10－3 HzC ．波沿x 轴正方向传播时的波速为1 0003＋4n m/s(n ＝0,1,2，…)D ．波沿x 轴负方向传播时的波速1 0001＋4n m/s(n ＝0,1,2，…)E ．该简谐波的波长可能为4 mCDE [由所给出的振动图象可知周期T ＝4×10－3s ，频率f ＝1T＝250 Hz ，选项A 、B 错误；由题图可知，t ＝0时刻，x ＝0处的质点在正向最大位移处，x ＝1处的质点在平衡位置向y 轴负方向运动，所以当波沿x 轴正方向传播时，两质点平衡位置间距离为⎝ ⎛⎭⎪⎫n ＋34λ1＝1 m ，波速v 1＝λ1T ＝1 0003＋4n m/s(n ＝0,1,2，…)，可得选项C 正确；当波沿x 轴负方向传播时，两质点平衡位置间距离为⎝ ⎛⎭⎪⎫n ＋14λ2＝1 m ，波速v 2＝λ2T ＝1 0001＋4n m/s(n ＝0,1,2，…)，可得选项D 正确；波长为4 m 时，波沿x 轴负方向传播，选项E 正确．](2)(2016·全国甲卷)一列简谐横波在介质中沿x 轴正向传播，波长不小于10 cm.O 和A 是介质中平衡位置分别位于x ＝0和x ＝5 cm 处的两个质点．t ＝0时开始观测，此时质点O 的位移为y ＝4 cm ，质点A 处于波峰位置；t ＝13s 时，质点O 第一次回到平衡位置，t ＝1s 时，质点A 第一次回到平衡位置．求(1)简谐波的周期、波速和波长； (2)质点O 的位移随时间变化的关系式．【解析】 (1)设振动周期为T .由于质点A 在0到1 s 内由最大位移处第一次回到平衡位置，经历的是14个周期，由此可知T ＝4 s ①由于质点O 与A 的距离5 cm 小于半个波长，且波沿x 轴正向传播，O 在t ＝13 s 时回到平衡位置，而A 在t ＝1 s 时回到平衡位置，时间相差23 s ．两质点平衡位置的距离除以传播时间，可得波的速度v ＝7.5 cm/s ②利用波长、波速和周期的关系得，简谐波的波长 λ＝30 cm.③(2)设质点O 的位移随时间变化的关系为y ＝A cos ⎝⎛⎭⎪⎫2πt T ＋φ0④将①式及题给条件代入上式得 ⎩⎪⎨⎪⎧4＝A cos φ00＝A cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6＋φ0 ⑤解得φ0＝π3，A ＝8 cm⑥质点O 的位移随时间变化的关系式为y ＝0.08cos ⎝⎛⎭⎪⎫πt 2＋π3(国际单位制)⑦或y ＝0.08sin ⎝⎛⎭⎪⎫πt 2＋5π6.(国际单位制)【答案】 (1)4 s 7.5 cm/s 30 cm (2)y ＝0.08cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫πt 2＋π3(国际单位制) 或y ＝0.08sin ⎝⎛⎭⎪⎫πt 2＋5π6(国际单位制) 8．(1)如图14216所示为一列简谐横波在t 1＝0.7 s 时刻的波形，波自右向左传播．从该时刻开始到t 2＝1.4 s 时，P 点刚好第二次到达波峰，则以下判断中正确的是( )图14216A ．该波的传播速度为0.1 m/sB ．在t 0＝0时刻，质点C 向上运动 C ．在t 3＝1.6 s 末，Q 点第一次出现波峰D ．在t 1到t 4＝1.9 s 过程中，Q 点通过的路程为0.2 mE ．P 点的起振方向沿y 轴负方向ACD [设波传播的周期为T ，由题图可知，P 点经过74T 时间第二次到达波峰位置，所以74T ＝0.7 s ，解得T ＝0.4 s ，波速v ＝λT ＝0.1 m/s ，选项A 正确；在t 0＝0时刻，C 点处于波峰位置，选项B 错误；波峰A 传播到Q 需要的时间Δt ＝Δx v ＝0.09 m 0.1 m/s ＝0.9 s ，选项C正确；经Δt 1＝Δx 1v ＝0.08 m0.1 m/s ＝0.8 s ，Q 点开始振动，t 4＝1.9 s 时Q 已振动了0.4 s ，通过路程s ＝4A ＝4×0.05 m＝0.2 m ，选项D 正确；波传播的过程中所有质点的起振方向都相同，P 点的起振方向与x ＝1 cm 处质点的起振方向相同，沿y 轴正方向，选项E 错误．](2)(2015·全国卷Ⅰ)甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x 轴正向和负向传播，波速均为v ＝25 cm/s.两列波在t ＝0时的波形曲线如图14217所示．求：图14217(1)t ＝0时，介质中偏离平衡位置位移为16 cm 的所有质点的x 坐标； (2)从t ＝0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为－16 cm 的质点的时间.【导学号：92492426】【解析】 (1)t ＝0时，在x ＝50 cm 处两列波的波峰相遇，该处质点偏离平衡位置的位移为16 cm.两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为16 cm.从图线可以看出，甲、乙两列波的波长分别为 λ1＝50 cm ，λ2＝60 cm①甲、乙两列波波峰的x 坐标分别为x 1＝50＋k 1λ1，k 1＝0，±1，±2，… ② x 2＝50＋k 2λ2，k 2＝0，±1，±2，…③由①②③式得，介质中偏离平衡位置位移为16 cm 的所有质点的x 坐标为x ＝(50＋300n )cm ，n ＝0，±1，±2，… ④(2)只有两列波的波谷相遇处的质点的位移为－16 cm.t ＝0时，两列波波谷间的x 坐标之差为Δx ′＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤50＋ 2m 2＋1 λ22－⎣⎢⎡⎦⎥⎤50＋ 2m 1＋1 λ12⑤式中，m 1和m 2均为整数．将①式代入⑤式得 Δx ′＝10×(6m 2－5m 1)＋5⑥由于m 1、m 2均为整数，相向传播的波谷间的距离最小为Δx 0′＝5 cm⑦从t ＝0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为－16 cm 的质点的时间为t ＝Δx 0′2v⑧ 代入数值得t ＝0.1 s ．⑨【答案】 (1)x ＝(50＋300n )cm n ＝0，±1，±2，… (2)0.1 s。

全程复习构想2018高考物理一轮复习第十四章机械振动机械波光和电磁波4光的干涉与衍射电磁波相对论课件新人

中央条纹最亮，两边变暗
条纹宽度相等各相邻条纹等间距清晰条纹，亮度基本相
等
相同点
干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹
3.光的偏振现象 (1)偏振：光波只沿某一特定的方向的振动． (2)自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光． (3)偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光．光的偏振证明光是横波．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光． (4)偏振光的应用：应用于照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等．
同公式
2．电磁波与机械波的比较：
名称项目
电磁波
机械波
研究对象
电磁现象
力学现象
产生不同本质点传播机理
由周期性变化的电场、磁场产生
是物质，是电磁现象，是电磁振荡的传播电磁场交替感应
由质点(波源)的振动产生
不是物质，是机械振动在介质中的传播质点间相互作用
传播介质
不需要介质(在真空中仍可传播)
答案：BDE
3.
如图所示，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑，这是光的__衍__射____ 现象，这一实验支持了光的___波__动___学说．
解析：1819 年，法国科学家泊松从菲涅耳的衍射理论出发，推导出“当一个不透明的小圆盘被一个点光源照射时，阴影的中心会出现亮斑”，泊松当时持微粒学说的立场，他觉得这是不可能的，因而证明了菲涅耳波动理论是错误的．不久，阿喇戈(Arago) 用实验证实了亮斑确实存在，后人称之为“泊松亮斑”．“泊松亮斑”的预言和证实有力地支持了光的波动学说，“泊松亮斑” 在科学史上也成为一段趣闻．现在用激光作照射光源，实验现象清晰而明显，如图所示．

(江苏专用)2018届高三物理一轮复习选考部分第12章振动波动光电磁波与相对论第4节光的波动性电磁

干涉．
知识点 2 光的衍射 1．光发生明显衍射的条件
当障碍物的尺寸跟光的波长相比相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显．
2．衍射条纹的特点单色光的衍射图样为中间宽且亮的单色条纹，两侧是明暗相间的条纹，条
纹宽度比中央窄且暗；白光的衍射图样为中间宽且亮的白色条纹，
波在介质中传播的速度与介质和频率均有关．
3．电磁波谱分析及应用
电磁频率
真空中
递变
特性
应用
波谱 /Hz
波长/m
规律
无线 <3×1011
电波
波动性强，易无线电技 >10－3
发生衍射术
红外线 1011～1015 10－3～10－7 热效应红外遥感
可见光 1015
10－7 引起视觉照明、摄影
化学效应、医用消毒、
知识点 4 电磁波的特点和狭义相对论 1．电磁波的特点 (1)电磁波是横波，电场强度 E 和磁感应强度 B 的方向都与传播方向垂直． (2)电磁波传播时不需要任何介质，在真空中传播的速度最大，c＝ 3×108 m/s. (3)电磁波本身是一种物质，它具有能量． (4)具有波的特征，能产生反射、折射、衍射、干涉等现象． 2．相对论的简单知识 (1)狭义相对论的基本假设： ①狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的． ②光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的．
图12-4-1
(2)明、暗条纹的条件： ①单色光 a．光的路程差 r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出现明条纹． b．光的路程差 r2－r1＝(2k＋1)2λ(k＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹． ②白光：光屏上出现彩色条纹． (3)条纹间距公式：Δx＝dl λ.

2018届高考物理大一轮复习教师用书第十四章波与相对论(选修3-4)Word版含解析

第十四章|波与相对论（选修3-4)第74课时机械振动(双基落实课)[命题者说] 本课时内容包括简谐运动、单摆、受迫振动和共振等知识，主要了解机械振动这种运动形式，高考一般不会对这部分知识单独考查，但是简谐运动的特征、周期和图像、单摆振动的周期，受迫振动和共振等考点，也是高考经常涉及的内容。

1.定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数规律，即它的振动图像(x -t 图像)是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。

2．平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置。

3．回复力(1)定义：使物体返回到平衡位置的力。

(2)方向：总是指向平衡位置。

(3)来源：属于效果力，可以由某一个力提供，也可以由几个力的合力或某个力的分力提供。

4．描述简谐运动的物理量[小题练通]1．(2017·北京西城区模拟)弹簧振子在做简谐运动的过程中，振子通过平衡位置时( ) A ．速度最大 B ．回复力最大 C ．加速度最大D ．弹性势能最大解析：选A 弹簧振子在做简谐运动的过程中，振子通过平衡位置时，弹性势能最小，动能最大，故速度最大，选项A 正确，D 错误；弹簧振子通过平衡位置时，位移为零，根据F ＝－kx ，a ＝－kxm ，可知回复力为零，加速度为零，故选项B 、C 错误。

2．关于简谐运动的周期，以下说法正确的是( )A ．间隔一个周期的整数倍的两个时刻，物体的振动情况相同B ．间隔半个周期的奇数倍的两个时刻，物体的速度和加速度可能同时相同C ．半个周期内物体的动能变化一定为零D ．一个周期内物体的势能变化一定为零E ．经过一个周期质点通过的路程变为零解析：选ACD 根据周期的定义可知，物体完成一次全振动，所有的物理量都恢复到初始状态，故A 选项正确。

当间隔半周期的奇数倍时，所有的矢量都变得大小相等，方向相反，且物体的速度和加速度不同时为零，故B 选项错误，C 、D 选项正确。

经过一个周期，质点通过的路程为4A ，E 错误。

高考物理一轮复习单元质检十四光学电磁波相对论含解析新人教版

单元质检十四光学电磁波相对论(时间:45分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共5小题,每小题6分,共30分。

在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)1.(2020山东省实验中学高三一模)5G是“第五代移动通信网络”的简称,5G网络使用的无线电波通信频率在3.0 GHz以上的超高频段和极高频段,比目前4G及以下网络(通信频率在0.3~3.0 GHz间的特高频段)拥有更大的带宽和更快的传输速率。

未来5G网络的传输速率(指单位时间传送的数据量大小)可达10 Gbps,是4G网络的50~100倍。

关于5G网络使用的无线电波,下列说法正确的是()A.在真空中的传播速度更快B.在真空中的波长更长C.衍射的本领更强D.频率更高,相同时间传递的信息量更大2.某玻璃棱镜的截面如图所示,由半径为R的四分之一圆和直角三角形构成,玻璃折射率为√2,一R,以下判断正确的是()平行细光束从D点入射,OD=√22A.有光从AB射出B.有光从BC水平射出C.有光从OC垂直射出D.有光从OC射出3.旋光仪可以用来测量糖溶液的浓度,从而测定含糖量。

其原理是:偏振光通过糖的水溶液后,若迎着射来的光线看,偏振方向会以传播方向为轴线,旋转一个角度θ,这一角度称为“旋光角”,θ的值与糖溶液的浓度有关。

将θ的测量值与标准值相比较,就能确定被测样品的含糖量了。

如图所示,S是自然光源,A、B是偏振片,转动B,使到达O处的光最强,然后将被测样品P置于A、B之间,则下列说法中错误的是()A.到达O处光的强度会明显减弱B.到达O处光的强度不会明显减弱C.将偏振片B转动一个角度,使得O处光强度最大,偏振片B转过的角度等于θD.将偏振片A转动一个角度,使得O处光强度最大,偏振片A转过的角度等于θ4.(2020辽宁铁岭开学考试)回归反光膜是由高折射率透明陶瓷圆珠、高强度黏合剂等组成的复合型薄膜材料。

夜间行车时,它能把各种角度车灯射出的光逆向返回,使标志牌上的字特别醒目。

全程复习构想2018高考物理一轮复习第十四章机械振动机械波光和电磁波1机械振动课件新人教版

理.
组次
12 3
摆长L/cm
80.00 90.00 100.00
50次全振动时间t/s 90.0 95.5 100.5
振动周期T/s 1.80 1.91
重力加速度g/(m·s－2) 9.74 9.73
请计算出第3组实验中的T＝__2_.0_1____s，g＝___9_.7_6___m/s2.
(4)用多组实验数据作出T2－L图象，也可以求出重力加速度 g.已知三位同学作出的T2－L图线的示意图如图乙中的a、b、c 所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值．则相对于图线b，下列分析正确的是 ___B_____(选填选项前的字母)．
重力势能与动能相互转
化，机械能守恒
6.受迫振动和共振 (1)受迫振动 ①概念：系统在周期性的外力(驱动力)作用下的振动． ②振动特征：受迫振动的频率等于驱动力的频率，与系统
的固有频率无关．
(2)共振 ①概念：驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大的现象． ②共振条件：驱动力的频率等于系统的固有频率． ③特征：共振时振幅最大． ④共振曲线：如图所示．
解析：由共振曲线可知，单摆 1 的固有频率为 0.2 Hz，单摆
2 的固有频率为 0.5 Hz.
又 f＝ 1 2π
l ，则ll12＝ff2122＝00..522＝245 g
由图中读取共振时单摆 1 的振幅为 10 cm，单摆 2 的振幅为
12 cm，
则AA12＝56. 答案：：4 ：6
mv
2
vmax＝ mk A＝ 5 m/s，选项D错误，E正确．
[答案] BCE
[题组训练]
1．[简谐运动的对称性](多选)一简谐振子沿x轴振动，平衡位置在坐标原点，t＝0时刻振子的位移x＝－0.1 m；t＝43 s时刻x ＝0.1 m；t＝4 s时刻x＝0.1 m．该振子的振幅和周期可能为 ()

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题组层级快练(六十) 光的波动性电磁波一、选择题 1．(2016·上海)各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是( ) A．γ射线、紫外线、可见光、红外线 B．γ射线、红外线、紫外线、可见光 C．紫外线、可见光、红外线、γ射线 D．红外线、可见光、紫外线、γ射线答案 A 解析在电磁波谱中，各电磁波按照频率从小到大的排列顺序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、α射线、γ射线，所以选项A正确． 2．(2016·北京)下列说法正确的是( ) A．电磁波在真空中以光速c传播 B．在空气中传播的声波是横波 C．声波只能在空气中传播 D．光需要介质才能传播答案 A 解析光波属于电磁波，光波在真空中的速度也就是电磁波在真空中的速度，选项A正确．空气中的声波是振源的振动造成空气密度的变化而产生的，它存在密部和疏部，属于纵波，选项B不正确．声波不仅仅能在空气中传播，在固体、液体中都可以传播，选项C不正确．光波属于电磁波，电磁波是通过电磁场的交替变化传递的，不需要介质，选项D不正确． 3．(2016·上海)在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，则( ) A．中间条纹间距较两侧更宽 B．不同色光形成的条纹完全重合 C．双缝间距离越大条纹间距离也越大 D．遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹答案 D 解析据干涉图样的特征可知，干涉条纹特征是等间距、彼此平行，故选项A错误；不同色

光干涉条纹分布位置不相同，因此选项B错误；据公式Δx＝ldλ可知，双缝间距d越大，干涉条纹间距越小，故选项C错误；遮住一条缝后，变成了单缝衍射，光的衍射也有衍射条纹，故选项D正确． 4．(2016·江苏)一艘太空飞船静止时的长度为30 m，它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行经过地球，下列说法正确的是( ) A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m B．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m C．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c D．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c 答案 B 解析根据狭义相对论，在静止的观察者看来，沿自身长度方向运动的杆缩短．而光速相对于任何惯性系来说总是不变，故选B. 5．用卡尺两脚间的狭缝观察光的衍射现象时( ) A．中央条纹宽而亮，两侧条纹窄而暗 B．用紫光作光源时观察到的条纹比用红光作光源时观察到的条纹宽 C．用白光作光源时，中央呈现白色条纹，两侧为彩色条纹 D．若将狭缝宽度由0.5 mm缩小到0.2 mm，条纹间距变宽，亮度变暗答案 ACD 6.用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图a是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐)，图b是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈．关于这个实验的下列说法正确的是( ) A．将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，将观察到干涉条纹同方向旋转 B．将该实验装置移到绕地球做匀速圆周运动的“天宫一号”中做实验，将观察不到干涉条纹 C．将该实验装置移到月球上做实验，仍可观察到干涉条纹 D．增大酒精灯与肥皂液薄膜间的距离，则干涉条纹间距要增大答案 BC 解析金属丝圈的转动，改变不了肥皂液薄膜上薄下厚的形状，由干涉原理可知干涉条纹不会随金属丝圈在该竖直平面内转动，选项A错误；将该实验装置移到“天宫一号”中做实验，因为肥皂液薄膜处于完全失重状态，不存在上薄下厚的形状，所以观察不到干涉条纹，选项B正确；将该实验装置移到月球上做实验，肥皂液薄膜存在上薄下厚的形状，只是由薄到厚变化得较缓慢，因此仍可观察到干涉条纹，选项C正确；增大酒精灯与肥皂液薄膜间的距离，但不能改变肥皂液薄膜的厚度变化情况，因此干涉条纹的间距不变，即选项D错误． 7．电磁波与声波比较( ) A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质 B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大 C．由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大 D．电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定，与频率无关答案 ABC 解析可以根据电磁波的特点和声波的特点进行分析，选项A、B均与事实相符，所以选项

A、B正确；根据λ＝vf，电磁波速度变小，频率不变，波长变小；声波速度变大，频率不变，波长变大，所以选项C正确；电磁波在介质中的速度与介质有关，也与频率有关，所以选项D错误． 8.如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以( ) A．增大S1与S2的间距 B．减小双缝屏到光屏的距离 C．将绿光换为红光 D．将绿光换为紫光答案 C

解析由Δx＝ldλ知，d增大，Δx减小，选项A错误；l减小，Δx减小，选项B错误；绿光波长小于红光波长，大于紫光波长，易判定选项C正确，选项D错误． 9．(2015·北京)利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题．IC卡内部有一个由电感线圈L和电容器C构成的LC振荡电路，公交卡上的读卡机(刷卡时“滴”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波．刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容器C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输．下列说法正确的是( ) A．IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池 B．仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作 C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L中不会产生感应电流 D．IC卡只能接受读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息答案 B 解析当读卡机发出特定频率的电磁波时，IC卡中的线圈产生感应电流，向读卡机传输自身信息，IC卡正常工作．所以B项正确，D项不正确．IC卡内没有电池，它的能量来源于读卡机．所以A项不正确．当读卡机发射的电磁波偏离特定频率时，IC卡也能产生感应电流，但向读卡机传输自身的信息时，读卡机不能正常接收．所以C项不正确． 10．市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时，能使被照射物品处灯光产生的热效应大大降低，从而广泛应用于博物馆、商店等处．这种灯降低热效应的原理之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面镀上一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时从玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线．用λ表示此红外线在膜中的波长，则所镀膜的厚度最小应为( ) A.λ8 B.λ4 C.λ2 D．λ 答案 B 解析根据薄膜干涉原理，如果镀膜的厚度为红外线在薄膜介质中波长的14时，红外线在薄膜的两个表面上反射的光刚好相抵消，从而大大减小了红外线反射光的强度． 11.劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜．当黄光垂直入射后，从上往下可以看到干涉条纹，要使干涉条纹间隔增大，下面方法正确的是( ) A．抽去一张纸片 B．再垫一张纸片 C．改用红光照射 D．改用紫光照射答案 AC 解析相邻亮条纹的光程差为一个波长，设空气膜夹角为θ，则

2l2tanθ－2l1tanθ＝λ，即Δx＝l2－l1＝λ2tanθ，由于θ减小，或光的波长增大，Δx增大，故选A、C. 12．奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量．偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了．如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间．以下说法中正确的是( )

A．到达O处光的强度会明显减弱 B．到达O处光的强度不会明显减弱 C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的角度等于α D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度等于α 答案 ACD 解析因为A、B的透振方向一致，故A、B间不放糖溶液时，自然光通过偏振片A后变成偏振光，通过B后到O.当在A、B间加上糖溶液时，由于溶液的旋光作用，使通过A的偏振光的振动方向转动了一定角度，使通过B到达O的光的强度不是最大，但当B转过一个角度，恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光的振动方向一致时，O处光强又为最强，故B的旋转角度即为糖溶液的旋光度；若偏振片B不动而将A旋转一个角度，再经糖溶液旋光后光的振动方向恰与B的透振方向一致，则A转过的角度也为α，选项A、C、D正确．二、非选择题 13．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示．

(1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点： A．灯丝与单缝和双缝必须平行放置 B．干涉条纹与双缝垂直 C．干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关 D．干涉条纹的间距与光的波长有关以上几点中，你认为正确的是________． (2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图甲所示，该读数为________mm.

(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图乙所示．则在这种情况下来测量干涉条纹的间距Δx时，测量值________实际值．(填“大于”“小于”或“等于”) 答案 (1)D (2)0.697 (3)大于解析 (1)光源的形状、大小及放置方式对实验没有影响，选项A错误；干涉条纹与双缝平

行，选项B错误；干涉条纹的疏密Δx＝ldλ与单缝宽度无关，选项C错误，选项D正确． (2)手轮的读数为0.5 mm＋19.7×0.01 mm＝0.697 mm. (3)条纹与分划板不平行时，实际值Δx实＝Δx测cosθ，θ为条纹与分划板间的夹角，故Δx实