（课标Ⅱ卷）2020届高考物理一轮复习 专题十七 光学、电磁波、相对论课件

专题十七光学、电磁波、相对论高考物理(课标Ⅱ专用)考点一光的折射、全反射、色散五年高考A组统一命题·课标卷题组1.[2015课标Ⅱ,34(1),5分](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从光路图看,入射角相同,a光的折射角较大,所以玻璃砖对a光的折射率较大,a光的频率较大,波长较短,B正确,C不正确;根据n= 知vavb,A正确;随着入射角增大,a光的折射角先达到90°,D正确;在同一个双缝干涉实验装置上做实验,由Δx= λ知光的波长越长,干涉条纹间距越大,E错误。考查点光的折射、光的干涉思路指导根据公式n= 判断折射率大小;根据v= 判断玻璃中的光速大小;根据λ= 判断真空中波长大小;根据公式Δx= λ判断干涉条纹间距大小。cvldsinsinircncfld2.[2018课标Ⅰ,34(1),5分]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 大于解析本题考查折射定律在三棱镜中的应用等知识。由题意知,θ1=60°,由几何关系知θ2=30°,由n= ,得n= 。由f蓝f红得n蓝n红,又因n= ,θ2相同,故θ1蓝θ1红,蓝光在D点射出时的折射角大于60°。 312sinsinθθ312sinsinθθ3.[2019课标Ⅲ,34(2),10分]如图,直角三角形ABC为一棱镜的横截面,∠A=90°,∠B=30°。一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜,然后垂直于AC边射出。(ⅰ)求棱镜的折射率;(ⅱ)保持AB边上的入射点不变,逐渐减小入射角,直到BC边上恰好有光线射出。求此时AB边上入射角的正弦。 答案(ⅰ) (ⅱ) 解析本题考查了光的折射、全反射,突出应用数学知识处理物理问题的能力,体现了核心素养中模型建构、科学论证要素,有利于培养考生的应用与创新价值观。(ⅰ)光路图及相关量如图所示。 光束在AB边上折射,由折射定律得 =n ①式中n是棱镜的折射率。由几何关系可知α+β=60° ②由几何关系和反射定律得3322sinsiniαβ=β'=∠B ③联立①②③式,并代入i=60°得n=  ④(ⅱ)设改变后的入射角为i',折射角为α',由折射定律得 =n ⑤依题意,光束在BC边上的入射角为全反射的临界角θc,且sinθc=  ⑥由几何关系得θc=α'+30° ⑦由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦为sini'=  ⑧解题关键(1)准确作出光路图,由三角形外角和公式及内角和公式,计算出对应的角度值,进一步求出折射率。(2)结合折射定律、角度关系及三角函数关系求出入射角的正弦。3sin'sin'iα1n3224.[2019课标Ⅰ,34(2),10分]如图,一艘帆船静止在湖面上,帆船的竖直桅杆顶端高出水面3m。距水面4m的湖底P点发出的激光束,从水面出射后恰好照射到桅杆顶端,该出射光束与竖直方向的夹角为53°(取sin53°=0.8)。已知水的折射率为 。 (ⅰ)求桅杆到P点的水平距离;(ⅱ)船向左行驶一段距离后停止,调整由P点发出的激光束方向,当其与竖直方向夹角为45°时,从水面射出后仍照射在桅杆顶端,求船行驶的距离。43答案(ⅰ)7m(ⅱ)5.5m解析(ⅰ)设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1,到P点的水平距离为x2;桅杆高度为h1,P点处水深为h2;激光束在水中与竖直方向的夹角为θ。由几何关系有 =tan53° ① =tanθ ②由折射定律有sin53°=nsinθ ③设桅杆到P点的水平距离为x,则x=x1+x2 ④联立①②③④式并代入题给数据得x=7m⑤(ⅱ)设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时,从水面出射的方向与竖直方向夹角为i',由折射定律有sini'=nsin45° ⑥11xh22xh设船向左行驶的距离为x',此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1',到P点的水平距离为x2',则x1'+x2'=x'+x ⑦ =tani' ⑧ =tan45° ⑨联立⑤⑥⑦⑧⑨式并代入题给数据得x'=(6 -3)m≈5.5m⑩解后反思本题第(1)问重点理解机械振动和波形图中各质点在不同位置时的速度、加速度(回复力)、位移的特点,还需熟练掌握振动图像和波形图的有机结合,并灵活运用。11'xh22'xh25.[2018课标Ⅲ,34(2),10分]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 解析本题考查折射定律。过D点作AB边的法线NN',连接OD,则∠ODN=α为O点发出的光线在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=sinβ ①式中n为三棱镜的折射率。由几何关系可知β=60° ②∠EOF=30° ③△OEF中有3EF=OEsin∠EOF ④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°由①②⑥式得 ⑥n=  ⑦解题关键解答本题的关键是根据题设条件,画出光路图,利用图中几何关系,列方程求解。36.[2017课标Ⅱ,34(2),10分]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1.55解析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=sinr1 ①nsini2=sinr2 ②由题意知r1+r2=90° ③联立①②③式得n2=  ④22121sinsinii由几何关系可知sini1= =  ⑤sini2= =  ⑥联立④⑤⑥式得n=1.55 ⑦解题关键正确画出光路图,由数学知识找出相关角的关系。22244lll1172232944lll357.[2017课标Ⅲ,34(2),10分]如图,一半径为R的玻璃半球,O点是半球的球心,虚线OO'表示光轴(过球心O与半球底面垂直的直线)。已知玻璃的折射率为1.5。现有一束平行光垂直入射到半球的底面上,有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线)。求(ⅰ)从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值;(ⅱ)距光轴 的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离。 3R答案(ⅰ) R(ⅱ) R(或2.74R)解析本题考查全反射、折射、折射率、折射定律。(ⅰ)如图,从底面上A处射入的光线,在球面上发生折射时的入射角为i,当i等于全反射临界角iC时,对应入射光线到光轴的距离最大,设最大距离为l。 i=iC ①设n是玻璃的折射率,由全反射临界角的定义有nsiniC=1 ②由几何关系有sini=  ③联立①②③式并利用题给条件,得233(223)5lRl= R ④(ⅱ)设与光轴相距 的光线在球面B点发生折射时的入射角和折射角分别为i1和r1,由折射定律有nsini1=sinr1 ⑤设折射光线与光轴的交点为C,在△OBC中,由正弦定理有 =  ⑥由几何关系有∠C=r1-i1 ⑦sini1=  ⑧联立⑤⑥⑦⑧式及题给条件得OC= R≈2.74R ⑨233RsinCR1sin(180)rOC133(223)58.[2016课标Ⅲ,34(2),10分]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。 332答案150°解析设球半径为R,球冠底面中心为O',连接O、O',则OO'⊥AB。令∠OAO'=α,有cosα= =  ①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,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'OAOA32RR由折射定律有sini=nsinr ⑤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O、N,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°  考查点光的折射方法技巧(1)R底= R,所以∠OAB=30°,∠OAM=60°,而OM=OA=R,所以△OAM为等边三角形,且在M点的入射角i=∠OMA。(2)从AB面反射的光线经过圆心O,故该反射光线会垂直球面射出球冠。3329.[2017课标Ⅱ,34(1),5分](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考点二光的干涉、衍射、偏振答案ACD本题考查双缝干涉。由相邻两亮条纹间距Δx= λ可知,若要增大两相邻亮条纹的间距,应增大双缝与光屏间距离L、减小双缝间距d或增大照射光波长λ,而λ红λ绿λ蓝,故选项A、C、D正确。解题关键熟记双缝干涉中相邻亮条纹间距公式及各色光的波长大小关系。Ld10.[2019课标Ⅱ,34(2),10分]某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光;调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题:(ⅰ)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可;A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更小的双缝(ⅱ)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为l,测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx,则单色光的波长λ=;(ⅲ)某次测量时,选用的双缝的间距为0.300mm,测得屏与双缝间的距离为1.20m,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm。则所测单色光的波长为nm(结果保留3位有效数字)。答案(ⅰ)B(ⅱ) (ⅲ)630解析本题是“利用双缝干涉测光的波长”实验。考查了学生的实验能力,培养了学生实事求是的科学态度,建立了结果来源于实验的价值观。(ⅰ)增加目镜中观察到的条纹个数必须要减小条纹间距,由公式Δx= λ可知B正确。(ⅱ)由于第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx,则相邻两条暗条纹的中心间距Δx'= ,单色光的波长λ= = 。(ⅲ)λ= = m=6.30×10-7m=630nm。易错警示①第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为相邻两条暗