新课标广东2007年高考第一轮复习资料第11章光和相对论

新课标广东高考第一轮复习资料第十一章光和相对论一．高考探究（1）课程标准与考试说明的对比（2）对新课标的解读1．通过实验，理解光的折射定律,加强相应实验题目的训练2.测定材料的折射率,全面训练实验的步骤、原理、作图等。3.认识光的全反射现象。初步了解光导纤维的工作原理和光纤在生产、生活中的应用。认识光纤技术对经济社会生活的重大影响。如:演示光沿水柱（或弯曲的玻璃柱）的传播,观察光缆的结构等4.观察光的干涉、衍射和偏振现象。知道产生干涉、衍射现象的条件。用双缝干涉实验测定光的波长5.了解激光的特性和应用。用激光观察全息照相。6、知道狭义相对论的实验基础、基本原理和主要结论。7、了解经典时空观与相对论时空观的主要区别。体会相对论的建立对人类认识世界的影响。8、了解光是一种电磁破；了解无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线等都是波长不同的电磁波9、初步了解广义相对论的几个主要观点以及主要观测证据。二．重点难点解析1.几何光学的重难点重点是两个定律（反射、折射定律）以及测定材料的折射率,难点是作图的规范性。2．光的本性的重难点课标要求06年考试说明知识点要求层次知识点要求层次光光的折射定律理解光光的折射定律Ⅱ材料的折射率独立操作折射率Ⅰ全反射、光导纤维了解全反射、光导纤维Ⅰ光的干涉、衍射和偏振现象认识光的干涉、衍射和偏振现象Ⅰ相对论狭义相对论了解相对论狭义相对论的基本假设Ⅰ质速关系、质能关系了解质速关系、质能关系Ⅰ相对论质能关系式Ⅰ相对论质能关系式了解理解光的干涉现象，理解产生明暗纹的条件，了解光的干涉现象的应用了解光的衍射现象和产生明显衍射的条件三．例题精讲例1如图8-14-1所示是光点检流计的示意图。在检流计的转轴上固定一块小平面镜M，当无电流通过线圈N时，从光源S发出一束细光束，通过小孔O垂直射在镜面上，反射后恰好射在刻度盘中的O处，刻度盘是在以镜面的中心为圆心的水平圆弧上，已知线圈转过的角度与通过线圈的电流成正比，即θ=KI，K=1度/微安，如果有某一电流通过线圈时光点从O移到P点，OP对应的角度为30°，则通过检流计的电流为（）A.30μAB.15μAC.60μAD.7.5μA解析因OP对应的角度为30°，故线圈转过的角度应为15°，由θ=KL，得通过检流计的电流I=15μA，即选B。说明光点检流计的特点是灵敏度高，准确性好，它工作原理类似于卡文迪许扭扭秤装置。例2一线状发光物AB经平面镜DF成像，在图8-14-2（A）区域Ⅰ可见AB完整像，区域Ⅱ可见AB部分像，其他区域均见不到AB的像，作图求物AB及位置。解析人在区域Ⅰ中可见AB完整像，说明物经平面镜所成的虚像在区域Ⅰ反向延长后的区域中（在平面镜后），而人在区域Ⅱ能看到AB的部分像，这表明物经平面镜所成的虚像也在区域Ⅱ的反向延长后的区域中（也在平面镜后），这样可确定AB在平面镜中的像A′B′，再根据对称性确定物AB及位置。（1）作CD的反向延长线交BF的反向延长线于B′点。（2）作EF的反向延长线交B′D于B′，A′B′即为物AB在平面镜中的虚像。（3）根据平面镜成像的对称性可确定物AB的大小与位置。（4）再补画发光点A，B的有关入射光线与反射光线如图8-14-2（B）所示。说明实际上如只要求在区域Ⅰ见到AB的完整像，则AB的像在ΔDFB′之内任意区域都可以，而如果AB的像在ΔDA′F之间，则EF外侧和A′C外侧的某些区域也能部分见到这个像，而如果AB的像在ΔA′B′F之间的任一区域（不包括A′B′处），则DC外侧的某些区域也能部分见到这个像，由此，AB的像只能在A′B′处。例3古希腊地理学家通过长期预测，发现6月21日正午时刻，在北半球A城阳光与铅直方向成7.5°角下射，而在A城正南方，与A城地面距离为L的B城，阳光恰好沿铅直方向下射。射到地球的太阳光可视为平行光如图8-14-3所示。据此他估算出了地球的半径。试写出估算地球半径的表达式R=。解析本题为1999年上海高考试题由题可知：θ=7.5º变为弧度制可得θ=241805.7由于⌒AB=L=Rθ=R24，得R=L24说明本题是物理、地理、数学知道综合应用的题目，由光的直线传播的规律作出光路图，由图即可求出AB两城的纬度，再利用几何知识即可估算出地球的半径。在几何光学中，作图，是做题的重要方法。例4abc为全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形，如图8-14-4所示，一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上发生全反射，若光线入射点O的位置保持不变，改变光线的入射方向（不考虑自bc面反射的光线）。A.使入射光按图中所示顺时针方向逐渐扁转，如果有色光射出ab面，则红光将首先射出B.使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则紫光将首先射出C.使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，红光将首先射出ab面D.使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，紫光将首先射出ab面解析本题为全国高考试题白光由从红到紫七种色组成，同一种介质对它们的折射率，从红光到紫光逐渐增大。在同一种介质中产生全反射，它们的临界角不同。由公式sinC=n1，n越小，C越大。红光折射率最小，则临界角最大。光垂直入射ac面，在ab面发生全反射，则临界角C≤45º。当光沿顺时针方向偏转入射，其入射角C减小，如图8-14-5（1）所示，首先小到红光临界角以下，红光先射出ab面。当光沿逆时针方向偏转入射，其入射角增大，不可能有光线在ab面上射出。如图8-14-5（2）所示。说明该题求解的关键在于通过作图找出顺时针或逆时针旋转时光在底边的入射角如何变化，再结合折射率n越大，则临界角越小，即可求解。例5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．【说明】光的干涉、衍射和机械波的干涉、衍射，从原理上讲是完全类似的，在复习中可进行对照和类比．四．全章综合训练综合训练（A卷）第一部分选择题（共40分）一．本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的或不答的得0分．1.如图所示，放在空气中的平行玻璃砖，表面M与N平行，一束光射到表面M上，(光束不与M平行)①如果入射角大于临界角，光在表面M即发生反射。②无论入射角多大，光在表面M也不会发生全反射。③光可能在表面N发生全反射。④由于M与N平行，光只要通过M，则不可能在表面N发生全反射。则上述说法正确的是()A.①③B.②③C.③D.②③2.如图所示的府视图，宽1m的平面镜AB的右前方站着一个人甲，另一人乙沿AB的中垂线从远处向平面镜走近，乙能看到甲在平面镜中的像的位置是()A.走近过程的所有位置B.乙距镜不大于1m的位置C.只有在乙距镜0.5m的位置D.乙距镜不大于0.5m的位置3.如图所示，a、b、c是三块折射率不同的透明介质平板玻璃，彼此平行放置，且有na＜nb＜nc,一束单色光线由空气中以入射角i射到介质a中，当光线由介质c射到空气中时，折射角为r，则有()A.i＞rB.i=rC.i＜rD.无法确定4.如图，厚玻璃的下表面镀有反射膜，一束白光以α角射到玻璃的上表面，经折射、反射后射向光屏PP′，则()①射向光屏PP′是一束平行光②在光屏PP′上形成彩色光带，靠近P端为红色，靠近P′端为紫色③在光屏PP′上形成彩色光带，靠近P端为紫色，靠近P′端为红色④射向屏PP′的一束发散光，但仍为白光上述说法正确的是()A.①②B.①③C.②D.①④5.肥皂泡呈现的彩色，露珠呈现的彩色，通过狭缝看到的白光光源的彩色条纹，它们分别属于()A.光的色散、干涉、衍射现象B.光的干涉、色散、衍射现象C.光的干涉、衍射、色散现象D.光的衍射、色散、干涉现象6.某单色光在真空中的波长为λ，光速为c，普朗克常量为h.现光以入射角i由真空射入水中，折射角为r，则()A.i＜rB.光在水中的波长为λ1=risinsinC.每个光子在水中的能量E=irhcsinsinD.每个光子在水中的能量E=hc7.右图所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平整的装置，检查中所观察到的干涉条纹如图乙所示，则()A.产生干涉的两列光波分别是由a的上表面和b的下表面反射的B.产生干涉的两列光波分别是由a的下表面和b的上表面反射的C.被检查的玻璃表面有凸起D.被检查的玻璃表面有凹陷8.下列关于光的现象的说法中，正确的是()A.雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象B.白光通过分光镜在光屏上形成彩色的光带是光的干涉现象C.涂有增透膜的照相机镜头呈淡紫色，说明增透膜增强了对紫光的透射程度D.夜间观看到天边的星座的位置比实际位置偏高，是光的折射现象9.如图所示，两束单色光a、b自空气射入玻璃，经折射形成复合光束c，则下列说法中正确的是()A.a光光子的能量比b光光子的能量大B在空气中，a光的波长比b光的波长短C.在玻璃中，a光的光速小于b光的光速D.玻璃对a光的临界角大于对b光的临界角10.如图所示，是两个同种玻璃制成的棱镜，顶角α1略大于α2，两束单色光A和B分别垂直入射于三棱镜后，出射光线与第二界面的夹角β1=β2，则()A.A光束的频率比B光束高B.在棱镜中A光束的波长比B光束的短C.在棱镜中B光束的传镜速度比A光束的大D.把两束光由水中射向空气，产生全反射，A光的临界角比B的临界角大第二部分非选择题（共110分）一、本题共8小题，共110分.按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．11．如图所示，一束阳光经三棱镜折射后在白色纸带上形成A—G的彩色光带，问：(1)若在M处置一绿色滤光片，则只可在点处看到光斑。(2)若在M处置一盆绿藻，则可在点处变暗，其原因是。12.某同学在做测定玻璃折射率的实验，将玻璃砖放在白纸上，然后用笔直接贴着玻璃砖画出了两个界面，由于笔头较粗，使得画出的两个界面都向外出现了一小段距离，如图所示，之后，他没有移动玻璃砖，直接插针做完了实验，他实验结果测得的折射率将.(填偏大，偏小，不变)13．已知每秒钟从太阳射到地球的辐射能为1.4×103J/m2,其中可见光部分约占45%，假如认为可见光的波长约为5500A，太阳向各个方向的辐射是均匀的，日地间距离R=1.5×1011m,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,由此可估算出太阳每秒钟辐射出的可见光的光子数约为个(取一位有效数字)14.如图所示，游泳池宽度L=15m，左岸边一标杆上装有一A灯，A灯高0.5m，在右岸边站立着一人，E点为人眼的位置，人的眼高为1.5m，水面离岸边的高度为0.5m，此人发现A灯经水面反射所成的像与左岸水面下某处的B灯经折射后所成的像重合，已知水的折射率为1.3，试求B灯在水面下m处(B灯在图中未画出)15.如图所示，一个三棱镜的横截面是直角三角形，且∠A=30°,ACAD32,把此棱镜放在真空中，一束平行单色光斜射向AC面的DC部分，经棱镜后垂直于AB面射出，棱镜材料的折射率为2.(1)求光线从棱镜内射向真空时的临界角为。(2)在图中画出从DC部分射入，最后垂直于AB面射出的一条光线的光路图(不要求画出此光线在AB面的反射线)，则此光线在DC面上的入射角为。16．在广口瓶中盛满水，如图那样把直尺AB紧挨着广口瓶瓶口的C点竖直插入瓶内，这时，在直尺对面的P点观察水面，能同时看到直