2013年全国高考物理试题分类解释：专题二十、光学

2013年全国高考物理试题分类解释：专题二十、光学

专题二十、光学 ‎1. （2013高考福建理综第14题）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：B 解析：复色光在界面折射就分成两束光，且紫光由于折射率较大，偏折较多，能正确表示该复色光经三棱镜分离成两束单色光的是图B。‎ ‎2．（2013高考上海物理第3题）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：D解析：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频率不同。‎ ‎3．（2013高考天津理综物理第8题）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：AD 解析：入射光线与OO’夹角θ较小时，在O点从MN射出的折射光色散为A、B两种单色光，射到光屏上，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，说明A光的临界角等于α。当θ=β时，光屏NQ区域B光的光斑消失，说明A光的临界角等于β。由sinC=1/n可知，玻璃砖对A光的折射率比对B光的大，选项A正确。由n=c/v可知A光在玻璃砖中传播速度比B光的小，选项B错误。α<θ<β时，‎ A光发生全反射，光屏上只有1个光斑，选项C正确。β<θ<π/2时，A、B光都发生全反射，光屏上没有光斑，选项D错误。‎ ‎4．（2013全国高考大纲版理综第14题）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：B 解析：雨后天空出现彩虹是由于光的折射，属于色散现象；通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹属于光的衍射现象。海市蜃楼现象是光的全反射现象。日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹是光的干涉现象。‎ ‎5．（2013高考上海物理第1题）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 解析：电磁波与机械波具有的共同性质是都能传输能量，选项B正确。‎ ‎6．（2013高考浙江理综第16题）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：C 解析：观看月全食时，看到整个月亮是暗红的。只能是太阳光中的红光经地球大气层折射到月球，选项C正确。‎ ‎7．（2013高考浙江理综第14题）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：B 解析：电磁波可以传递信息，声波也可以传递信息，选项A错误；手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波，选项B正确。太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传递速度不相同，选项C错误。遥控器发出的红外线波长和医院CT中的X射线波长不相同，选项D错误。‎ ‎8. (2013高考北京理综第14题)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。下列判断正确的是 A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率 B．a光的频率大于b光的频率 C．在真空中a光的波长大于b光的波长 D．a光光子能量小于b光光子能量 答案：B解析：由图示和折射定律可知，玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，选项A错误。根据折射率随频率ν的增大而增大可知，a光的频率大于b光的频率，选项B正确。由波长公式λ=c/ν可知在真空中a光的波长小于b光的波长，选项C错误。由E=hν可知a光光子能量大于b光光子能量，选项D错误。‎ ‎9．（2013高考四川理综第3题）光射到两种不同介质的分界面，分析其后的传播形式可知 ‎ A．折射现象的出现表明光是纵波 ‎ B．光总会分为反射光和折射光 ‎ C．折射光与入射光的传播方向总是不同的 ‎ D．发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同 答案.D 解析：折射现象的出现表明光在两种介质中传播速度不同，选项A错误D正确。在发生全反射时，折射光消失，选项B错误。当入射角等于0°时，折射光与入射光的传播方向相同，选项C错误。‎ ‎10．（2013高考四川理综第1题）下列关于电磁波说法，正确的是 A．电磁波只能在真空中传播 B．电场随时间变化时一定产生电磁波 C．做变速运动的电荷会在空间产生电磁波 D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 ‎ C 解析：‎ 电磁波可以在真空中传播。也可以在介质中传播，选项A错误。电场随时间变化时一定产生磁场，但是不一定产生电磁波，选项B错误。做变速运动的电荷相当于不均匀变化的电流，在周围产生不均匀变化的磁场，会在空间产生电磁波，选项C正确。赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，选项D错误。‎ ‎11.(2013高考江苏物理第12B题)（2）如题12B-2图所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v（v 接近光速c）。 地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离_______ （选填“大于”、“等于”或“小于”）L。 当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为___▲____。‎ 答案(2)大于 c(或光速)‎ 解析：根据运动的尺子缩短，A测得两飞船间的距离大于地面上测得的距离L。根据狭义相对论的光速不变假设，当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为c。‎ ‎12.（3）题12B-3图为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，ABBC。 光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出。‎ 若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？（计算结果可用三角函数表示） ‎ 解析： (3)由题意知,入射角°‎ 则折射率最小值 ‎13.（2013高考山东理综第37（2）题）（2）如图乙所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入。已知棱镜的折射率n=，AB=BC=8cm，OA=2cm，∠OAB=60°。‎ ‎①求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向。‎ ‎②第一次的出射点距C cm。‎ 解析：①设发生全反射的临界角为C，由折射定律得 sinC=1/n，‎ 代入数据得：C=45°。‎ 光路如图所示，由几何关系可知光线在AB边和BC边的入射角均为60°，均发生全反射。设光线在CD边的入射角为α，折射角为β，由几何关系得，α=30°，小于临界角，光线第一次射出棱镜在CD边，由折射定律得n=sinβ/sinα，‎ 代入数据解得：β=45°。 ②‎ ‎14.（2013全国新课标理综1第34题）(2)‎ ‎ (9分)图示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB代表端面。已知光在真空中的传播速度为c.‎ (i) 为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光线在端面AB上的入射角应满足的条件；‎ (ii) 求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所藉的最长时间。‎ 解析：(i) 设光线在端面AB上C点（见右图）的入射角为i，折射角为r，由折射定律有：sini=nsinr。‎ 设该光线射向玻璃丝内壁D点的入射角为α，为了使该光线在此光导纤维中传播，应有：α≥θ。‎ 式中θ为该光线在玻璃丝内发生全反射的临界角，它满足：nsinθ=1。由几何关系得：r+α=90°。‎ 由上述各式联立解得：sini≤。‎ ‎(ii) 该光线在玻璃丝内传播速度的大小为v=c/n，‎ 光速在玻璃丝轴线方向的分量为：vx=vsinα 光线从玻璃丝端面AB传播到另一端面所需时间为T=L/ vx 光线在玻璃丝中传播，在刚好发生全反射时，光线从端面AB传播到另一端面所需时间最长，由上述各式联立解得：Tmax=Ln2/C.‎ ‎15.（2013全国新课标理综II第34题）（2）如图，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A=30°，∠B=60°。一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜，在AC边发生反射后从BC边的M点射出。若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等。‎ ‎（i）求三棱镜的折射率；‎ ‎（ii）在三棱镜的AC边是否有光线透出？写出分析过程。（不考虑多次反射）‎ ‎【命题意图】本题考查光的折射定律及其相关知识点，意在考查考生综合运用知识解决问题的能力。‎ 解析：（1）光路图如图所示，图中N点为光线在AC边发生反射的入射点。设光线在P点的入射角为i、折射角为r，在M点的入射角为r’、折射角依题意也为i，有：i=60°。‎ 由折射定律有：sini=nsinr，nsinr'=sini，‎ 联立解得：r=r’。OO’为过M点的法线，∠C为直角，OO’//AC。由几何关系有：∠MNC=r’。‎ 由反射定律可知：∠PNA=∠MNC。联立解得：∠PNA=r。‎ 由几何关系得：r=30°。联立解得：n=。‎ ‎（ii）设在N点的入射角为r’，由几何关系得：i’=60°。‎ 此三棱镜的全反射临界角满足nsinθC=1，联立解得：i’>θC.‎ 此光线在N点发生全反射，三棱镜的AC边没有光线透出。‎