- 光
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6.如图所示,△OMN为玻璃砖等腰三角形棱镜的截面示意图,a、b是两束单色光从空气中垂直射入棱镜的底部MN,然后,在棱镜的两个侧面OM、ON上发生反射和折射,由图可知,下
列说法中正确的是
正确答案
解析
A、b光的折射率大,则b光的频率大,可知a光的频率小于b光的频率,故A错误.
B、b光的频率大,根据知,b光的波长长,故B正确.
C、根据知,两光线在OM和ON上的入射角相等,但是b光发生全反射,可知b光的临界角小,所以b光的折射率大,故C错误.
D、b光的折射率大,根据知,b光在棱镜中传播的速度小,故D正确.
故选:BD.
考查方向
光的折射定律.
解题思路
根据b光在ON上发生全反射,比较出两中色光的折射率大小,从而比较出光的频率、波长大小,根据比较出光在棱镜中传播的速度大小.
易错点
解题关键是根据全反射的条件分析临界角的大小,确定折射率的大小,进一步分析频率、波长的大小.
知识点
选考题二 [物理——选修3—4](15分)
34.(6分,选对1个给3分,选对2个给6分,每选错1个扣3分,最低得分为0分)如图甲所示,在水平面内,有三个质点a、b、c分别位于直角三角形的三个顶点上,已知ab=6 m,ac=8 m。在“t1=0时刻a、b同时开始振动,振动图象均如图乙所示,所形成的机械波在水平面内传播,在t2=4s时c点开 始 振 动 ( )
35.如图所示,一截面为直角三角形的玻璃棱镜ABC,= 30°,D点在AC边上,AD间距为L。一条光线以60°的入射角从D点射入棱镜,光线垂直BC射出,求:①玻璃的折射率;②BC边上出射点的位置到C点的距离d。
正确答案
解析
A、由于两列波的波速相同,则a处振动先到达c点,所以波速为,故A错误;
B、由于两列波在同种介质中传播,且波长相同,所以两列波的频率相同,所以产生干涉现象,两列波相遇后c点的振动频率不变,故B错误;
CDEF、由图象知:波长为,c点到ab两点的路程差为△s=ac-ab=2m=λ,故c点振动加强,故CD正确,EF错误.
考查方向
横波的图象;波长、频率和波速的关系;波的叠加
解题思路
波在同一介质中匀速传播,a处振动先到达c点,由公式求解波速;由图读出波长,根据路程差分析c点的振动强弱:若路程差等于半个波长的奇数倍时,振动减弱;相反,路程差等于半个波长的偶数倍时,振动加强.
易错点
关键抓住在均匀介质中传播的同类波,波速相同,掌握波相叠加后振动加强与振动减弱的条件.
正确答案
①
②
解析
①如图所示,因为光线垂直BC射出,则有∠β=30°.
在E点发生反射,则有∠α=30°.可知∠r=30°.
由折射定律得:
②ADE为等腰三角形,DE=AD=L,
BC边上出射点的位置到C点的距离
考查方向
光的折射定律
解题思路
画出光路图.由几何关系求出光线在AC面的折射角和AB面的入射角,根据折射定律求出折射率;根据几何知识求解BC边上出射点的位置到C点的距离d.
易错点
关键是判断出光线在AB面发生全反射,再根据反射定律和折射定律求解出各个分界面上的反射角和折射角.
选考题二 【物理——选修3—4】(15分)
34.一列沿x轴正方向传播的简谐波,在t=0时刻的波形图如图所示,已知这列波上的质点a出现两次波谷的最短时间间隔是0.2s,图中x轴上a、b、c三质点的横坐标分别是xa=2m,xb=6m,xc=10m则这列波的波速v=__________m/s,从图示时刻开始计时,再经过=__________s时间,质点c才能第二次到达波谷,在这段时间内质点c通过的路程s=_________m
35.如图,三角形ABC为一直角三棱镜的截面,∠B=90°,∠A=60°,现有一束单色光垂直照射到AC面上,从O点进入,经AB面反射,在BC面上折射光线与入射光线的偏向角为30°.
①求棱镜对光的折射率;
②试证明光在AB面上会发生全反射.
正确答案
见解析
解析
从a点出现两次波谷最短时间间隔为0.2s可以得知改波的周期即为0.2s,从图中可以看出波长为3m,
由公式
可得
c点第二次出现波谷时即x=1m处质点的振动传到c点时,c点坐标x=10m,即波向x正向传播9m时,c点第二次出现波谷。
所以
c点并不随波迁移,只是上下振动,在时间内c振动的时间为0.25s,即
周期,所以c走了5个振幅的路程,应为
考查方向
即考察了波长、波速、周期三个基本定义,又考察了波传播的本质,还考察了利用波速公式进行运算和推理。
解题思路
从a点出现两次波谷最短时间间隔为0.2s可以得知改波的周期即为0.2s,从图中可以看出波长为3m。
从而就可以计算出波速,c点第二次出现波谷时即x=1m处质点的振动传到c点时,即波向x正向传播9m时c点第二次出现波谷,可计算出时间。
从图可知x=1m处的振动传到c处时,c振动了5个振幅,从而可计算出c所走的路程。
易错点
c点的路程,很容易看作c点是沿x轴正方向运动的。
教师点评
此题为机械振动类一般难度题型,只要对振动基本定义了解就能解答正确。
正确答案
略
【物理——选修3—4】(15分)
20.(5分)一列自右向左传播的简谐横波,在t=0时刻的波形图如图所示,此时坐标为(1,0)的质点刚好开始运动,在时刻,质点P在0时刻后首次位于波峰,Q点的坐标是(-3,0),由此可知该波振源的起振方向沿y轴_________方向;在t=_______时刻,质点Q首次位于波谷.
21.(10分)如图所示:一蓄液池深为3 m,池边有竖直墙壁,在墙壁上距液面上方2m处有高为1m的窗口,窗口下方的池底有垂直墙的发光带,O点到墙的距离为,距窗口上边沿0.5m.已知池中液体的折射率为
.求人眼在O点通过窗口能看到的池底发光带的长度.
正确答案
正;0.7s
解析
波向左传播,根据图象可知,坐标为(1,0)的质点开始运动的方向沿y轴正方向,所以这列波的波源起振方向沿y轴正方向;根据图象可知,波长λ=4cm,波向左传播,所以t=0时刻,P点向下振动,t1=0.3s时刻,P质点首次位于波峰,可得周期为T=0.4s,则波速,
当x=4cm的波形传到Q点时,Q点第一次到达波谷,所需时间
考查方向
横波的图象;波长、频率和波速的关系
解题思路
由波形图求出波长,根据P点的振动情况求出波的周期,然后求出波速大小,根据波的传播方向判断振动的振动方向,当x=4cm的波形传到Q点时,Q点第一次到达波谷.
易错点
抓住波的周期性,确定周期与时间的关系.当离Q最近的波谷的振动传到Q点时,Q点第一次到达波谷.介质中各质点的起振都与波源的起振方向相同.
正确答案
解析
根据光路可逆原理,如图所示:
连接OE,OF,E、F为窗子顶部和最下端,并延长与液体上表面交于A、B两点,画出A、B两点处的法线和折射光线AC、BD交液体下表面于C、D,则CD为人眼能看到的池底发光带的长度.根据几何关系求得A、B的折射角如图,根据折射定律有
,α是折射角,β是入射角
可得∠CAM=30°,
由几何关系可得:,
,
则:
考查方向
光的折射定律
解题思路
根据光路可逆原理,作出人眼能看到的池底发光带的区域,根据几何关系求出边界光线的入射角,根据折射定律求出边界光线的折射角,再结合几何关系求人眼在O点通过窗口能看到的池底发光带的长度.
易错点
关键是根据光路可逆原理,作出光路图,运用几何知识求相关角度和长度.
【物理一选修3-4】(15分)
21.(5分)一列简谐横波从左向右以v=2m/s的速度传播,某时刻的波形如图所示,下列说法正确的是_____。(填正确答案标号,全部选对得5分,部分选对得2分,错选得0分)
22.(10分)如图所示是一个半球形透明物体的侧视图,现在有一细束单色光沿半径OA方向入射,保持入射方向不变,不考虑光线在透明物体内部的反射。
①将细光束平移到距O点处的C点,此时透明体左侧恰好不再有光线射出,求透明体对该单色光的折射率。②若细光束平移到距O点0.5 R处,求出射光线与OA轴线的交点距O点的距离。
正确答案
解析
A、波传播的是能量和振动的方式,质点不随波传播,故A错误;
B、由波向右传播可知B点向上振动,靠近平衡位置平均速度大,所用时间小于八分之一周期,故B错误;
C、由,可知周期为0.05秒,故C正确;
D、由图可知,C点向下运动,所以经过四分之三周期到波峰,故D正确;故本题选CD
考查方向
横波的图象;波长、频率和波速的关系
解题思路
质点不随波传播,波传播的是能量和振动的方式.根据横波的图象得出机械波的振幅,波长.根据波长和波速求出周期.
易错点
关键是知道波的传播方向,判断出质点的振动方向.
正确答案
(i)
(ii)
解析
(i)如图所示,光束由C处水平射入,在B处发生全反射,∠OBC为临界角
由临界角公式:
解得:
(ii)如图所示,光束由D点水平射入,在E点发生折射
入射角为∠OED=α,折射角为∠NEF=β,
折射率
联立解得:,解得:β=60°
由几何关系可知:∠FOE=α,∠OFE=β-α=α,
则出射光线与OA轴线的交点F与O点的距离为:
考查方向
光的折射定律
解题思路
(i)透明体左侧恰好不再有光线射出时,光线发生了全反射,画出光路图,由几何关系求解临界角,从而由公式求解折射率.
(ii)光束由D点水平射入,在E点发生折射,由折射定律求出折射角,再由几何知识求解.
易错点
关键是正确作出光路图,灵活运用数学知识,结合折射定律进行求解.
2.如图所示,A、B两束可见光以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块半圆形玻璃砖,其透射光线均由圆心O点沿OC方向射出,则( )
正确答案
解析
A、由图看出,A光通过玻璃砖时偏折程度大,由折射率公式可知,A光的折射率较大,则A光的频率也较大,故A错误;
B、A光的折射率较大,由公式,分析可知,A光在玻璃砖中的传播速度较小,故B错误;
C、A光的频率较大,波长较短,由干涉条纹的间距公式,可知A光的干涉条纹间距较小,故C正确;
D、根据光电效应方程,知A光的频率较大,产生的光电子最大初动能较大,故D错误.
考查方向
光的折射定律;爱因斯坦光电效应方程
解题思路
根据光线的偏折程度分析的折射率的大小,从而判断光的频率大小;由公式,分析光在玻璃砖中的速度大小;根据波长关系,由干涉条纹的间距公式分析干涉条纹间距大小;由光电效应方程分析光电子的动能关系.
易错点
本题关键掌握光的波长、频率、干涉条纹间距等等与折射率的间接关系.
知识点
【物理—选修3-4】
35.以下说法中正确的是( )
36.如图所示,两块同样的玻璃直角三棱镜ABC和A1B1C1,∠A=∠A1=30°,AC面和A1C1面平行,且A、B1、C1在一条直线上,两三棱镜放置在空气中,一单色细光束O垂直于AB面入射,光线从A1B1面射出时,出射光线方向与入射光线O的方向平行.若玻璃的折射率n=,A、C1两点间的距离为d,光线从A1B1面上的b点(图上未画)射出,则a、b两点间的距离x为多大?
正确答案
解析
A、对于同一障碍物,波长越大的光波越容易发生衍射现象,容易绕过去,故A正确;
B、白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种折射现象,故B错误;
C、根据 ,红光由空气进入水中,波长变短,但颜色不变,故C错误;
D、透明的标准样板和单色光检查平面的平整度,是利用两者之间的空气薄层的反射面,获取频率相同的光,进行了光的干涉,故D正确;
E、不论光源与观察者是否存在相对运动,观察者观察到的光速是不变的,故E正确;
考查方向
光的干涉;光的衍射
解题思路
波长越大的光波越容易发生衍射现象;通过三棱镜出现光的折射色散;根据,即可确定波长的变化;检查平面的平整度是利用了光的干涉;光速不变原理.
易错点
理解光发生明显衍射的条件,区别光的折射与干涉色散,当光从一介质进入另一介质时,光的频率不变,即颜色不变.
正确答案
解析
光线垂直AB射入玻璃,因入射角为0,因此折射角也为0,
当光线射入AC界面上时,因入射角为30°,由于玻璃的折射率,因此临界角小于30°,那么不满足全反射的条件,则光线会射出玻璃,根据光的折射定律,则有:
,解得:r=60°
根据几何关系,结合光路可逆性,则光线从A1B1射出光线仍垂直A1B1,光路图如图所示:
根据光的折射定律,则有sin α=nsin 30°
且∠ace=30° ,则∠C1ec=30°
由几何关系ab=dcos 30°
解得
考查方向
光的折射定律
解题思路
根据折射率,结合,确定临界角与入射角的关系,从而判定能否发生全反射,再依据光的折射定律求解.
易错点
正确作出光路图利用几何关系解题的关键.
设集合,
,则
正确答案
有以下程序: main( ) { unsigned char a,b; a=4|3; b=4&3; printf(“%d %d\n”,a,b(; } 执行后输出结果是( )。
A. 7 0
B.0 7
C.1 1
D.43 0
正确答案
A
解析
暂无解析
2.一束可见光a由三种单色光m、p、n组成.光束a通过三棱镜后的情况如图所示,检测发现单色光p能使某种金属产生光电效应,下列叙述正确的是( )
正确答案
解析
A、由图得到,光线n偏转角最大,故n的折射率最大,频率最大;根据c=λf,知光线n的波长最短,光线m的波长最长,故A错误;
B、光线n折射率最大,频率最大,则单色光n的频率大于m的频率,故B错误;
C、光线n频率最大,根据,光子的能量最大;若单色光p能使某金属产生光电效应,故光线n一定可以使该金属发生光电效应,光线m不一定能使该金属发生光电效应,故C正确;
D、根据公式 ,知在三棱镜中,光线n频率最大,那么单色光n的光速小于m的光速,故D错误;
考查方向
光电效应;光的折射定律
解题思路
先根据折射定律结合光的偏转情况判断三棱镜对三种单色光折射率的大小情况,对照光谱可以得到频率情况;根据c=λf判断波长大小;根据光电效应方程判断能否发生光电效应;根据 判断光在介质中速度的大小.
易错点
本题关键通过光的偏折程度比较出折射率的大小,掌握折射率、频率、波长、及光在介质中速度的关系.
知识点
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