新人教版高中物理选修34 第十三章高考真题集训.docx

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新人教版高中物理选修34第十三章高考真题集训

第十三章高考真题集训

1．（江苏高考）某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到题（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（乙）图所示。

他改变的实验条件可能是（　　）

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

答案　B

解析　由Δx＝λ可知，为使干涉条纹变宽，可增大双缝与光屏间距，减小双缝之间的距离或使用波长更长，频率更低的单色光，故只有B项正确。

2．（2018·北京高考）用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后（　　）

A．干涉条纹消失

B．彩色条纹中的红色条纹消失

C．中央条纹变成暗条纹

D．中央条纹变成红色

答案　D

解析　当用白光做干涉实验时，频率相同的色光，相互叠加干涉，在光屏上形成彩色条纹，中央形成白色的亮条纹；当在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只有红光能通过单缝，然后通过双缝后相互叠加干涉，在光屏上形成红色干涉条纹，光屏中央为加强点，所以中央条纹变成红色亮条纹，A、B、C错误，D正确。

3．

（2017·北京高考）如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光。

如果光束b是蓝光，则光束a可能是（　　）

A．红光B．黄光C．绿光D．紫光

答案　D

解析　解法一：

光的偏折程度大，则折射率大；光的频率越大，折射率也越大。

题中a光的折射率大于b光的折射率，则a光的频率大于b光的频率，只有选项D正确。

解法二：

本题是单项选择，题中A、B、C项光的频率均比蓝光的小，只有D项光的频率比蓝光的大，可以直接判定D项正确。

4．

（2015·福建高考）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na、nb，则（　　）

A．λa＜λb，na＞nbB．λa＞λb，na＜nb

C．λa＜λb，na＜nbD．λa＞λb，na＞nb

答案　B

解析　从题图中可以看出b光折射程度大，所以有na＜nb，根据λ＝和fa＜fb可得λa＞λb，所以B项正确，A、C、D项错误。

5．（2015·全国卷Ⅱ）（多选）如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线。

则（　　）

A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度

B．在真空中，a光的波长小于b光的波长

C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率

D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失

E．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距

答案　ABD

解析　由题图知，从玻璃砖射出时，入射角相同，a光的折射角大于b光的折射角，玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，由n＝，a光在玻璃中的传播速度比b光的小，a光的频率比b光的大，在真空中，a光的波长较短，由Δx＝λ，a光形成的干涉条纹间距较小，选项A、B正确，C、E错误；由于na>nb，根据sinC＝，a光的全反射临界角较小，当入射角θ增大时，a光先发生全反射，折射光线先消失，选项D正确。

6．（2015·重庆高考）

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

答案　A

解析　白光中的可见光部分从红到紫排列，对同一介质的折射率n紫>n红，由折射定律知紫光的折射角较小，由光路可知，紫光将到达M点和Q点，而红光到达N点和P点，故选A。

7．（2015·全国卷Ⅰ）在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1________Δx2（填“＞”“＝”或“＜”）。

若实验中红光的波长为630nm，双缝与屏幕的距离为1．00m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10．5mm，则双缝之间的距离为________mm。

答案　＞　0．300

解析　由红光波长比绿光长和双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，红光的干涉条纹间距大，所以Δx1＞Δx2。

由Δx＝λ，Δx＝mm＝2．1mm，解得d＝0．300mm。

8．（2017·全国卷Ⅱ）

（1）（多选）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。

若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是________。

A．改用红色激光

B．改用蓝色激光

C．减小双缝间距

D．将屏幕向远离双缝的位置移动

E．将光源向远离双缝的位置移动

（2）一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。

容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。

在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率。

答案　

（1）ACD　

（2）1．55

解析　

（1）在双缝干涉实验中相邻亮条纹的间距Δx＝λ，因此要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距可减小双缝间的距离，增大屏幕与双缝的距离，换用波长更长或频率更小的光做光源。

故选A、C、D。

（2）设从光源发出直接射到D点的光线的入射角为i1，折射角为r1。

在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点C，连接C、D，交反光壁于E点，由光源射向E点的光线，反射后沿ED射向D点。

光线在D点的入射角为i2，折射角为r2，如图所示。

设液体的折射率为n，由折射定律有

nsini1＝sinr1①

nsini2＝sinr2②

由题意知r1＋r2＝90°③

联立①②③式得n2＝④

由几何关系可知sini1＝＝⑤

sini2＝＝⑥

联立④⑤⑥式得n≈1．55。

⑦

9．（2018·全国卷Ⅰ）如图，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A＝30°。

一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为________。

若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射角________（填“小于”“等于”或“大于”）60°。

答案　　大于

解析　由光路可逆性，根据题述和图示可知，i＝60°，r＝30°，由折射定律，玻璃对红光的折射率n＝＝。

若改用蓝光沿同一路径入射，由于玻璃对蓝光的折射率大于玻璃对红光的折射率，则光线在D点射出时的折射角大于60°。

10．（2018·江苏高考）两束单色光A、B的波长分别为λA、λB，且λA>λB，则________（选填“A”或“B”）在水中发生全反射时的临界角较大。

用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时，可以观察到________（选填“A”或“B”）产生的条纹间距较大。

答案　A　A

解析　波长越长，频率越小，折射率越小，根据临界角sinC＝，可知波长越长临界角越大，所以A光的临界角大；双缝干涉条纹的间距Δx＝λ，因为A光的波长较长，所以A光产生的条纹间距较大。

11．（2018·全国卷Ⅲ）如图，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·”（图中O点），然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上。

D位于AB边上，过D点作AC边的垂线交AC于F。

该同

学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过O点作AB边的垂线交直线DF于E；DE＝2cm，EF＝1cm。

求三棱镜的折射率。

（不考虑光线在三棱镜中的反射）

答案　

解析　

过D点作AB边的垂线NN′，连接OD，则∠ODN＝α为来自O点的光线在D点的入射角；设该光线在D点的折射角为β，如图所示。

根据折射定律有nsinα＝sinβ①

式中n为三棱镜的折射率

由几何关系可知β＝60°②

∠EOF＝30°③

在△OEF中有EF＝OEsin∠EOF④

由③④式和题给条件得OE＝2cm⑤

根据题给条件可知，△OED为等腰三角形，

有α＝30°⑥

由①②⑥式得n＝。

12．（2016·全国卷Ⅲ）如图，玻璃球冠的折射率为，其底面镀银，底面的半径是球半径的倍；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。

答案　150°

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

cosα＝＝①

即α＝30°②

由题意MA⊥AB③

所以∠OAM＝60°

设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点，所考虑的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sini＝nsinr⑤

代入题给条件n＝得r＝30°⑥

作底面在N点的法线NE，

由于NE∥AM，有i′＝30°⑦

根据反射定律，有i″＝30°⑧

连接ON，由几何关系知△MAN≌△MON，

故有∠MNO＝60°⑨

由⑦⑨式得∠ENO＝30°⑩

于是∠ENO为反射角，NO为反射光线。

这一反射光线经球面再次折射后不改变方向。

所以，经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角β为β＝180°－∠ENO＝150°。

13．（2018·全国卷Ⅱ）如图，△ABC是一直角三棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝60°，一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出。

EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点。

不计多次反射。

（1）求出射光相对于D点的入射光的偏角；

（2）为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？

答案　

（1）60°　

（2）≤n<2

解析　

（1）光线在BC面上折射，由折射定律有

sini1＝nsinr1①

式中，n为棱镜的折射率，i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角。

光线在AC面上发生全反射，由反射定律有i2＝r2②

式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角。

光线在AB面上发生折射，由折射定律有nsini3＝sinr3③

式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角。

由几何关系得

i2＝r2＝60°，r1＝i3＝30°④

F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为

δ＝（r1－i1）＋（180°－i2－r2）＋（r3－i3）⑤

由①②③④⑤式得δ＝60°⑥

（2）光线在AC面上发生全反射，光线在AB面上不发生全反射，有

nsini2≥nsinC>nsini3⑦

式中C是全反射临界角，满足nsinC＝1⑧

由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n的取值范围应为

≤n<2。