高考物理一輪復(fù)習(xí)課件專題十五光學(xué) (含解析)

五年高考考點一光的折射、全反射和色散A組

自主命題·天津卷題組1.(2015天津理綜,2,6分)中國古人對許多自然現(xiàn)象有深刻認識,唐人張志和在《玄真子·濤之

靈》中寫道:“雨色映日而為虹”。從物理學(xué)角度看,虹是太陽光經(jīng)過雨滴的兩次折射和一次

反射形成的。如圖是彩虹成因的簡化示意圖,其中a、b是兩種不同頻率的單色光,則兩光

()

A.在同種玻璃中傳播,a光的傳播速度一定大于b光B.以相同角度斜射到同一玻璃板透過平行表面后,b光側(cè)移量大C.分別照射同一光電管,若b光能引起光電效應(yīng),a光也一定能D.以相同的入射角從水中射入空氣,在空氣中只能看到一種光時,一定是a光答案

C根據(jù)光路圖可知,a光的折射率大于b光的折射率。由n=

可知,在同種玻璃中,a光的傳播速度應(yīng)小于b光,A項錯誤;以相同角度斜射到同一玻璃板透過平行表面后,由于a光的折射

率大,偏折程度大,a光側(cè)移量大,B項錯誤;折射率大的a光頻率也高,所以分別照射同一光電管,

若b光能引起光電效應(yīng),a光也一定能,C項正確;由于b光的折射率小,b光從光密介質(zhì)射向光疏介

質(zhì)發(fā)生全反射的臨界角大,當(dāng)a、b光以相同的入射角從水中射入空氣時,若在空氣中只能看到

一種光,說明該光未發(fā)生全反射,所以一定是b光,D項錯誤。2.(2013天津,8,6分)(多選)固定的半圓形玻璃磚的橫截面如圖,O點為圓心,OO‘為直徑MN的垂

線。足夠大的光屏PQ緊靠玻璃磚右側(cè)且垂直于MN。由A、B兩種單色光組成的一束光沿半

徑方向射向O點,入射光線與OO’夾角θ較小時,光屏NQ區(qū)域出現(xiàn)兩個光斑,逐漸增大θ角,當(dāng)θ=α

時,光屏NQ區(qū)域A光的光斑消失,繼續(xù)增大θ角,當(dāng)θ=β時,光屏NQ區(qū)域B光的光斑消失,則

(

)

A.玻璃磚對A光的折射率比對B光的大B.A光在玻璃磚中傳播速度比B光的大C.α<θ<β時,光屏上只有1個光斑D.β<θ<

時,光屏上只有1個光斑答案

AD因A光先消失,說明A光先發(fā)生全反射,所以玻璃對A光的折射率大于B光,A項正

確。由v=

可知折射率越大則速度v越小,B項錯誤。當(dāng)α<θ<β時,A光發(fā)生全反射,只有反射光斑與B光的折射光斑,共2個,C項錯誤。當(dāng)β<θ<

時,A、B光均發(fā)生全反射,光屏上只剩下1個反射光斑,D項正確。3.[2019天津理綜,9(2)]某小組做測定玻璃的折射率實驗,所用器材有:玻璃磚,大頭針,刻度尺,圓

規(guī),筆,白紙。①下列哪些措施能夠提高實驗準(zhǔn)確程度

。A.選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚B.選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚C.選用粗的大頭針完成實驗D.插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些②該小組用同一套器材完成了四次實驗,記錄的玻璃磚界線和四枚大頭針扎下的孔洞如下圖

所示,其中實驗操作正確的是

。

③該小組選取了操作正確的實驗記錄,在白紙上畫出光線的徑跡,以入射點O為圓心作圓,與入

射光線、折射光線分別交于A、B點,再過A、B點作法線NN'的垂線,垂足分別為C、D點,如圖

所示,則玻璃的折射率n=

。(用圖中線段的字母表示)

答案①AD②D③

解析

本實驗考查光學(xué)中測定玻璃折射率的操作方法、誤差分析、數(shù)據(jù)處理,培養(yǎng)考生的實

驗?zāi)芰?體現(xiàn)實驗探究中證據(jù)、解釋的素養(yǎng)要素。①所用玻璃磚兩表面是否平行,與提高實驗精確度無關(guān),故B錯。選用細的大頭針有利于提高

精確度,故C錯。所用玻璃磚兩表面及插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針的間距盡量大些,可以減

小測量的相對誤差,故A、D均正確。②利用平行玻璃磚做本實驗時,入射光線進入玻璃磚后折射光線靠近法線,而穿出玻璃磚的光

線與入射光線平行,故根據(jù)孔洞作出的兩條光線應(yīng)平行且下面的光線應(yīng)向左錯開一小段距

離。故A、B、C錯誤,D正確。③由折射率的定義式可知,n=

=

=

。方法技巧測定玻璃的折射率實驗中處理數(shù)據(jù)的方法是轉(zhuǎn)化法,將角度的測量巧妙地轉(zhuǎn)化為

長度的測量,既便于測量,又可以提高實驗的精確度,妙哉!4.[2019課標(biāo)Ⅰ,34(2),10分]如圖,一艘帆船靜止在湖面上,帆船的豎直桅桿頂端高出水面3m。

距水面4m的湖底P點發(fā)出的激光束,從水面出射后恰好照射到桅桿頂端,該出射光束與豎直方

向的夾角為53°(取sin53°=0.8)。已知水的折射率為

。

(ⅰ)求桅桿到P點的水平距離;(ⅱ)船向左行駛一段距離后停止,調(diào)整由P點發(fā)出的激光束方向,當(dāng)其與豎直方向夾角為45°時,

從水面射出后仍照射在桅桿頂端,求船行駛的距離。答案(ⅰ)7m(ⅱ)5.5mB組統(tǒng)一命題、?。▍^(qū)、市）卷題組解析(ⅰ)設(shè)光束從水面射出的點到桅桿的水平距離為x1,到P點的水平距離為x2;桅桿高度為h

1,P點處水深為h2;激光束在水中與豎直方向的夾角為θ。由幾何關(guān)系有

=tan53°

①

=tanθ

②由折射定律有sin53°=nsinθ

③設(shè)桅桿到P點的水平距離為x,則x=x1+x2

④聯(lián)立①②③④式并代入題給數(shù)據(jù)得x=7m⑤(ⅱ)設(shè)激光束在水中與豎直方向的夾角為45°時,從水面出射的方向與豎直方向夾角為i',由折

射定律有sini'=nsin45°

⑥設(shè)船向左行駛的距離為x',此時光束從水面射出的點到桅桿的水平距離為x1',到P點的水平距離為x2',則x1'+x2'=x'+x

⑦

=tani'

⑧

=tan45°

⑨聯(lián)立⑤⑥⑦⑧⑨式并代入題給數(shù)據(jù)得x'=(6

-3)m≈5.5m⑩5.[2019課標(biāo)Ⅲ,34(2),10分]如圖,直角三角形ABC為一棱鏡的橫截面,∠A=90°,∠B=30°。一束

光線平行于底邊BC射到AB邊上并進入棱鏡,然后垂直于AC邊射出。(ⅰ)求棱鏡的折射率;(ⅱ)保持AB邊上的入射點不變,逐漸減小入射角,直到BC邊上恰好有光線射出。求此時AB邊

上入射角的正弦。

答案(ⅰ)

(ⅱ)

解析本題考查了光的折射、全反射,突出應(yīng)用數(shù)學(xué)知識處理物理問題的能力,體現(xiàn)了核心素

養(yǎng)中模型建構(gòu)、科學(xué)論證要素,有利于培養(yǎng)考生的應(yīng)用與創(chuàng)新價值觀。(ⅰ)光路圖及相關(guān)量如圖所示。

光束在AB邊上折射,由折射定律得

=n

①式中n是棱鏡的折射率。由幾何關(guān)系可知α+β=60°

②由幾何關(guān)系和反射定律得β=β'=∠B

③聯(lián)立①②③式,并代入i=60°得n=

④(ⅱ)設(shè)改變后的入射角為i',折射角為α',由折射定律得

=n

⑤依題意,光束在BC邊上的入射角為全反射的臨界角θc,且sinθc=

⑥由幾何關(guān)系得θc=α'+30°

⑦由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦為sini'=

⑧解題關(guān)鍵(1)準(zhǔn)確作出光路圖,由三角形外角和公式及內(nèi)角和公式,計算出對應(yīng)的角度值,進

一步求出折射率。(2)結(jié)合折射定律、角度關(guān)系及三角函數(shù)關(guān)系求出入射角的正弦。6.[2019江蘇單科,13B(3)]如圖所示,某L形透明材料的折射率n=2?，F(xiàn)沿AB方向切去一角,AB與

水平方向的夾角為θ。為使水平方向的光線射到AB面時不會射入空氣,求θ的最大值。

答案60°解析本題考查了光的折射和全反射等知識及學(xué)生綜合分析能力,體現(xiàn)了科學(xué)探究中問題和

證據(jù)的素養(yǎng)要素。為使光射到AB面時不射入空氣,故光在AB面發(fā)生全反射,由sinC=

,且C+θ=90°,得θ=60°

7.[2018課標(biāo)Ⅲ,34(2),10分]如圖,某同學(xué)在一張水平放置的白紙上畫了一個小標(biāo)記“·”(圖中O

點),然后用橫截面為等邊三角形ABC的三棱鏡壓在這個標(biāo)記上,小標(biāo)記位于AC邊上。D位于

AB邊上,過D點做AC邊的垂線交AC于F。該同學(xué)在D點正上方向下順著直線DF的方向觀察,恰

好可以看到小標(biāo)記的像;過O點做AB邊的垂線交直線DF于E;DE=2cm,EF=1cm。求三棱鏡的

折射率。(不考慮光線在三棱鏡中的反射)

答案

解析本題考查折射定律。過D點作AB邊的法線NN',連接OD,則∠ODN=α為O點發(fā)出的光線在D點的入射角;設(shè)該光線在

D點的折射角為β,如圖所示。

根據(jù)折射定律有nsinα=sinβ

①式中n為三棱鏡的折射率。由幾何關(guān)系可知β=60°

②∠EOF=30°

③△OEF中有EF=OEsin∠EOF

④由③④式和題給條件得OE=2cm⑤根據(jù)題給條件可知,△OED為等腰三角形,有α=30°由①②⑥式得

⑥n=

⑦解題關(guān)鍵解答本題的關(guān)鍵是根據(jù)題設(shè)條件,畫出光路圖,利用圖中幾何關(guān)系,列方程求解。8.[2018課標(biāo)Ⅱ,34(2),10分]如圖,△ABC是一直角三棱鏡的橫截面,∠A=90°,∠B=60°。一細光

束從BC邊的D點折射后,射到AC邊的E點,發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點射出。EG垂直于AC交

BC于G,D恰好是CG的中點。不計多次反射。(ⅰ)求出射光相對于D點的入射光的偏角;(ⅱ)為實現(xiàn)上述光路,棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍?

答案(ⅰ)60°(ⅱ)

≤n<2解析本題考查光的折射和全反射、折射率。(ⅰ)光線在BC邊上折射,由折射定律有sini1=nsinr1

①式中,n為棱鏡的折射率,i1和r1分別是該光線在BC邊上的入射角和折射角。

光線在AC邊上發(fā)生全反射,由反射定律有r2=i2

②式中i2和r2分別是該光線在AC邊上的入射角和反射角。光線在AB邊上發(fā)生折射,由折射定律有nsini3=sinr3

③式中i3和r3分別是該光線在AB邊上的入射角和折射角。由幾何關(guān)系得i2=r2=60°,r1=i3=30°

④F點的出射光相對于D點的入射光的偏角為δ=(r1-i1)+(180°-i2-r2)+(r3-i3)

⑤由①②③④⑤式得δ=60°

⑥(ⅱ)光線在AC邊上發(fā)生全反射,光線在AB邊上不發(fā)生全反射,有nsini2≥nsinC>nsini3

⑦式中C是全反射臨界角,滿足nsinC=1

⑧由④⑦⑧式知,棱鏡的折射率n的取值范圍應(yīng)為

≤n<2

⑨解題關(guān)鍵畫圖是解決物理問題的基本功對于幾何光學(xué)題,畫好光路圖是解題的關(guān)鍵。充分利用幾何知識便可順利解題。9.[2017課標(biāo)Ⅱ,34(2),10分]一直桶狀容器的高為2l,底面是邊長為l的正方形;容器內(nèi)裝滿某種透

明液體,過容器中心軸DD'、垂直于左右兩側(cè)面的剖面圖如圖所示。容器右側(cè)內(nèi)壁涂有反光

材料,其他內(nèi)壁涂有吸光材料。在剖面的左下角處有一點光源,已知由液體上表面的D點射出

的兩束光線相互垂直,求該液體的折射率。

答案1.55解析設(shè)從光源發(fā)出直接射到D點的光線的入射角為i1,折射角為r1。在剖面內(nèi)作光源相對于

反光壁的鏡像對稱點C,連接C、D,交反光壁于E點,由光源射向E點的光線,反射后沿ED射向D

點。光線在D點的入射角為i2,折射角為r2,如圖所示。設(shè)液體的折射率為n,由折射定律有

nsini1=sinr1

①nsini2=sinr2

②由題意知r1+r2=90°

③聯(lián)立①②③式得n2=

④由幾何關(guān)系可知sini1=

=

⑤sini2=

=

⑥聯(lián)立④⑤⑥式得n=1.55

⑦解題關(guān)鍵正確畫出光路圖,由數(shù)學(xué)知識找出相關(guān)角的關(guān)系。10.[2016課標(biāo)Ⅰ,34(2),10分]如圖,在注滿水的游泳池的池底有一點光源A,它到池邊的水平距離

為3.0m。從點光源A射向池邊的光線AB與豎直方向的夾角恰好等于全反射的臨界角,水的折

射率為

。

(ⅰ)求池內(nèi)的水深;(ⅱ)一救生員坐在離池邊不遠處的高凳上,他的眼睛到池面的高度為2.0m。當(dāng)他看到正前下

方的點光源A時,他的眼睛所接受的光線與豎直方向的夾角恰好為45°。求救生員的眼睛到池

邊的水平距離(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。答案(ⅰ)2.6m(ⅱ)0.7m解析(ⅰ)如圖,設(shè)到達池邊的光線的入射角為i。依題意,水的折射率n=

,光線的折射角θ=90°。由折射定律有

nsini=sinθ

①由幾何關(guān)系有sini=

②式中,l=3m,h是池內(nèi)水的深度。聯(lián)立①②式并代入題給數(shù)據(jù)得h=

m≈2.6m③(ⅱ)設(shè)此時救生員的眼睛到池邊的水平距離為x。依題意,救生員的視線與豎直方向的夾角為

θ'=45°。由折射定律有nsini'=sinθ'

④式中,i'是光線在水面的入射角。設(shè)池底點光源A到水面入射點的水平距離為a。由幾何關(guān)系

有sini'=

⑤x+l=a+h'

⑥式中h'=2m。聯(lián)立③④⑤⑥式得x=

m≈0.7m⑦解題關(guān)鍵幾何光學(xué)一定要注意幾何關(guān)系的應(yīng)用,關(guān)鍵是要根據(jù)題意,畫出正確的光路圖,根據(jù)

光路圖找出需要的各種幾何關(guān)系,比如本題中的sini=

、sini‘=

、x+l=a+h’等。11.(2007北京理綜,13,6分)光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)如圖所示,其內(nèi)芯和外套材料不同,光在內(nèi)芯中傳

播。以下關(guān)于光導(dǎo)纖維的說法正確的是

()

A.內(nèi)芯的折射率比外套大,光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生全反射B.內(nèi)芯的折射率比外套小,光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生全反射C.內(nèi)芯的折射率比外套小,光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生折射D.內(nèi)芯的折射率與外套相同,外套的材料有韌性,可以起保護作用答案

A

光導(dǎo)纖維要保證光能在內(nèi)芯中傳播,就要求光不能從外套射出,因此當(dāng)光射到內(nèi)芯

和外套的界面上時,一定要發(fā)生全反射。光在兩種介質(zhì)的界面上發(fā)生全反射的條件是:光從折

射率較大的介質(zhì)射向折射率較小的介質(zhì);入射角大于等于臨界角。因此,要保證光能在內(nèi)芯與

外套之間發(fā)生全反射,則要求內(nèi)芯的折射率一定要比外套的大。所以選項A正確。C組教師專用題組12.(2017北京理綜,14,6分)如圖所示,一束可見光穿過平行玻璃磚后,變?yōu)閍、b兩束單色光。如

果光束b是藍光,則光束a可能是

()

A.紅光

B.黃光C.綠光

D.紫光答案

D本題考查光的折射、色散。由題圖可知,可見光穿過玻璃磚后,發(fā)生了色散,其中a

光的側(cè)移距離大于b光的側(cè)移距離,說明玻璃對a光的折射率大于對b光的折射率,同種介質(zhì)對

紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的折射率依次增大,由于b光是藍光,故只有D選項符合題意。知識歸納色光中相關(guān)物理量的變化色光物理量

紅橙黃綠青藍紫頻率ν、對應(yīng)同一介質(zhì)的折射率n、光子能量hν小——變大

大波長λ和同一介質(zhì)中的光速v、臨界角C大——變小

小13.(2013北京理綜,14,6分,0.93)如圖所示,一束可見光射向半圓形玻璃磚的圓心O,經(jīng)折射后分

為兩束單色光a和b。下列判斷正確的是

()

A.玻璃對a光的折射率小于對b光的折射率B.a光的頻率大于b光的頻率C.在真空中a光的波長大于b光的波長D.a光光子能量小于b光光子能量答案

B由光路圖知,a光比b光的偏折程度大,說明玻璃對a光的折射率大于對b光的折射率,

a光的頻率大于b光的頻率,A選項錯誤,B選項正確;光在真空中的波長λ=

,故頻率大的光波長短,C選項錯誤;光子能量E=hν,ν為光的頻率,故頻率越大,光子能量越大,D選項錯誤?？疾辄c折射定律、折射率、色散、光的波長、頻率和光子能量。思路點撥由圖中的折射情況先確定玻璃對a、b光的折射率關(guān)系,再確定a、b光的頻率關(guān)系,

進而由頻率確定其他量的情況。14.(2010北京理綜,14,6分)對于紅、黃、綠、藍四種單色光,下列表述正確的是

()A.在相同介質(zhì)中,綠光的折射率最大B.紅光的頻率最高C.在相同介質(zhì)中,藍光的波長最短D.黃光光子的能量最小答案

C在紅、黃、綠、藍四種單色光中,藍光的折射率最大,頻率最高,波長最短,光子能量

最大。考點二光的干涉、衍射和偏振A組

自主命題·天津卷題組1.(2017天津理綜,2,6分)明代學(xué)者方以智在《陽燧倒影》中記載:“凡寶石面凸,則光成一條,有

數(shù)棱則必有一面五色”,表明白光通過多棱晶體折射會發(fā)生色散現(xiàn)象。如圖所示,一束復(fù)色光

通過三棱鏡后分解成兩束單色光a、b,下列說法正確的是

()

A.若增大入射角i,則b光先消失B.在該三棱鏡中a光波長小于b光C.a光能發(fā)生偏振現(xiàn)象,b光不能發(fā)生D.若a、b光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應(yīng),則a光的遏止電壓低答案

D本題考查色散、全反射、偏振、光電效應(yīng)。當(dāng)增大入射角i時,兩單色光在左側(cè)界

面的折射角增大,但在右側(cè)界面的入射角均減小,故不會發(fā)生全反射,A錯誤。由圖知三棱鏡對

a光的折射率小于對b光的折射率,而同種介質(zhì)對頻率越大的光折射率越大,故νa<νb,光在三棱鏡

中的波長λ=

=

,na<nb,則λa>λb,B錯誤。偏振是橫波所特有的現(xiàn)象,故a、b兩光都能發(fā)生偏振,C錯誤。由eUc=Ek=hν-W可知,在照射同一光電管即W相同的條件下,a光波長長、頻率低,故a光

的遏止電壓Uc也低,D正確。知識歸納單色光的相關(guān)物理量(其他條件相同)

紅橙黃綠青藍紫相關(guān)公式波長

λ=

頻率

光子能量

E=hν折射率

n·sinC=1臨界角

視深度

h'=h/n最大初動能

Ek=hν-W干涉條紋寬度

Δx=

λ2.(2016天津理綜,2,6分)如圖是a、b兩光分別經(jīng)過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖

樣,則

()

A.在同種均勻介質(zhì)中,a光的傳播速度比b光的大B.從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時a光臨界角大C.照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應(yīng)時,a光的飽和電流大D.若兩光均由氫原子能級躍遷產(chǎn)生,產(chǎn)生a光的能級能量差大答案

D由a、b兩光的干涉圖樣結(jié)合Δx=

λ知,λa<λb,則νa>νb、na>nb,由n=

知va<vb,A項錯誤。sinC=

,故Ca<Cb,選項B錯誤;發(fā)生光電效應(yīng)時,飽和電流與入射光的強度有關(guān),C項錯誤;由能級躍遷hν=Em-En,由于a光的光子能量大,因此產(chǎn)生a光的能級能量差大,選項D正確。易錯分析由干涉圖樣中條紋的寬度確定波長、折射率、頻率的關(guān)系,易錯點在于認為飽和

電流與光的頻率有關(guān)而錯選C選項。評析本題以光的雙縫干涉圖樣為背景材料,綜合考查雙縫干涉、折射率、臨界角、光電效

應(yīng)規(guī)律和氫原子的能級躍遷,試題涉及內(nèi)容多,知識覆蓋面廣,雖然難度適中,真正考查了學(xué)生

的綜合應(yīng)用能力。3.(2019北京理綜,14,6分)利用圖1所示的裝置(示意圖),觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象,在光屏上得

到如圖2中甲和乙兩種圖樣。下列關(guān)于P處放置的光學(xué)元件說法正確的是

()A.甲對應(yīng)單縫,乙對應(yīng)雙縫B.甲對應(yīng)雙縫,乙對應(yīng)單縫C.都是單縫,甲對應(yīng)的縫寬較大D.都是雙縫,甲對應(yīng)的雙縫間距較大圖2答案

A本題考查光的干涉和衍射現(xiàn)象,體現(xiàn)了科學(xué)推理的素養(yǎng)。單縫衍射圖樣中心亮紋較寬,兩側(cè)亮紋寬度逐漸變窄,故甲圖樣為單縫衍射圖樣;雙縫干涉

圖樣相鄰兩條亮紋的寬度相同,對應(yīng)乙圖樣。故A正確,B、C、D均錯。B組統(tǒng)一命題、?。▍^(qū)、市）卷題組4.[2017課標(biāo)Ⅱ,34(1),5分](多選)在雙縫干涉實驗中,用綠色激光照射在雙縫上,在縫后的屏幕上

顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距,可選用的方法是

。A.改用紅色激光B.改用藍色激光C.減小雙縫間距D.將屏幕向遠離雙縫的位置移動E.將光源向遠離雙縫的位置移動答案

ACD本題考查雙縫干涉。由相鄰兩亮條紋間距Δx=

λ可知,若要增大兩相鄰亮條紋的間距,應(yīng)增大雙縫與光屏間距離L、減小雙縫間距d或增大照射光波長λ,而λ紅>λ綠>λ藍,故選項

A、C、D正確。解題關(guān)鍵熟記雙縫干涉中相鄰亮條紋間距公式及各色光的波長大小關(guān)系。5.[2015課標(biāo)Ⅱ,35(1),5分,0.445](多選)實物粒子和光都具有波粒二象性。下列事實中突出體現(xiàn)

波動性的是

()A.電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣B.β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡C.人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)D.人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)E.光電效應(yīng)實驗中,光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強度無關(guān)答案

ACD電子束通過雙縫產(chǎn)生干涉圖樣,體現(xiàn)的是波動性,A正確;β射線在云室中留下清

晰的徑跡,不能體現(xiàn)波動性,B錯誤;衍射體現(xiàn)的是波動性,C正確;電子顯微鏡利用了電子束波長

短的特性,D正確;光電效應(yīng)體現(xiàn)的是光的粒子性,E錯誤?？疾辄c光的波動性解題關(guān)鍵①知道干涉與衍射是波特有的現(xiàn)象。②了解電子顯微鏡的原理是利用電子束波長短,不容易發(fā)生衍射。6.[2019江蘇單科,13B(2)]將兩支鉛筆并排放在一起,中間留一條狹縫,通過這條狹縫去看與其

平行的日光燈,能觀察到彩色條紋,這是由于光的

(選填“折射”“干涉”或“衍

射”)。當(dāng)縫的寬度

(選填“遠大于”或“接近”)光波的波長時,這種現(xiàn)象十分明

顯。答案衍射接近

解析本題考查了光發(fā)生明顯衍射的條件,體現(xiàn)了科學(xué)探究中證據(jù)、解釋的核心素養(yǎng)要素。兩支鉛筆并排放在一起,中間留有一條狹縫,光發(fā)生單縫衍射。由發(fā)生明顯衍射的條件可知,當(dāng)

障礙物的尺寸與光的波長相接近時衍射現(xiàn)象十分明顯。7.(2018北京理綜,15,6分)用雙縫干涉實驗裝置得到白光的干涉條紋,在光源與單縫之間加上紅

色濾光片后

()A.干涉條紋消失

B.彩色條紋中的紅色條紋消失

C.中央條紋變成暗條紋

D.中央條紋變成紅色C組教師專用題組答案

D本題考查雙縫干涉實驗。用白光做雙縫干涉實驗時,屏上呈現(xiàn)彩色條紋,在光源與單縫間加紅色濾光片,光源發(fā)出的白光

照射濾光片后,僅有紅光透過濾光片,故射到雙縫上的光為紅光,屏上呈現(xiàn)出的是紅色干涉條

紋,中央條紋為紅色,選項D正確。易錯點撥雙縫干涉實驗中濾光片的作用不要把紅色濾光片誤認為是“濾掉”紅光的濾光片。8.(2011北京理綜,14,6分)如圖所示的雙縫干涉實驗,用綠光照射單縫S時,在光屏P上觀察到干

涉條紋。要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣,可以

()

A.增大S1與S2的間距B.減小雙縫屏到光屏的距離C.將綠光換為紅光D.將綠光換為紫光答案

C由雙縫干涉條紋間距公式Δx=

λ可知:增大S1與S2的間距d,Δx將減小,A項錯誤;減小雙縫屏到光屏的距離L,Δx將減小,B項錯誤;紅光波長大于綠光,λ變大,Δx將變大,C項正確;紫光

波長小于綠光,λ變小,Δx將變小,D項錯誤。考點三光的粒子性A組

自主命題·天津卷題組1.(2019天津理綜,5,6分)圖為a、b、c三種光在同一光電效應(yīng)裝置中測得的光電流和電壓的關(guān)

系。由a、b、c組成的復(fù)色光通過三棱鏡時,下述光路圖中正確的是

()

答案

C本題考查了考生的科學(xué)思維能力,體現(xiàn)了應(yīng)用與創(chuàng)新價值觀念。由題述“同一光電效應(yīng)裝置”可知金屬的逸出功相同,再由I-U圖像中遏止電壓關(guān)系得知三種

光的頻率νb>νc>νa,則三種光在三棱鏡中的折射率nb>nc>na,據(jù)此可判斷通過棱鏡后光的折射情

況,C選項正確,A、B、D項均錯誤。解題關(guān)鍵從圖像中分析出三種光的頻率關(guān)系,從而得出它們在三棱鏡中的折射率的大小關(guān)

系。2.(2018天津理綜,5,6分)氫原子光譜在可見光區(qū)域內(nèi)有四條譜線Hα、Hβ、Hγ和Hδ,都是氫原子

中電子從量子數(shù)n>2的能級躍遷到n=2的能級時發(fā)出的光,它們在真空中的波長由長到短,可以

判定

()A.Hα對應(yīng)的前后能級之差最小B.同一介質(zhì)對Hα的折射率最大C.同一介質(zhì)中Hδ的傳播速度最大D.用Hγ照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng),則Hβ也一定能答案

A本題考查氫原子能級躍遷規(guī)律。由氫原子能級躍遷可知,

=En-E2,Hα的波長最長,故

最小,對應(yīng)能級差最小,選項A正確;同一介質(zhì)對頻率越大的光的折射率越大,波長越短,頻率越大,故同一介質(zhì)對Hα的折射率最小而對Hδ的折射率最大,選項B錯誤;由n=

知,同一介質(zhì)中Hδ的傳播速度最小,選項C錯誤;Hγ的頻率大于Hβ的頻率,因此用Hγ照射某一金屬能發(fā)生光電效

應(yīng),而Hβ不一定能,故選項D錯誤。解題關(guān)鍵熟練掌握氫原子能級躍遷產(chǎn)生光子的能量hν=

=Em-En和光的頻率或波長與折射率的關(guān)系是解答該題的關(guān)鍵。3.(2014天津理綜,8,6分)(多選)一束由兩種頻率不同的單色光組成的復(fù)色光從空氣射入玻璃三

棱鏡后,出射光分成a、b兩束,如圖所示,則a、b兩束光

()

A.垂直穿過同一塊平板玻璃,a光所用的時間比b光長B.從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時,a光臨界角比b光的小C.分別通過同一雙縫干涉裝置,b光形成的相鄰亮條紋間距小D.若照射同一金屬都能發(fā)生光電效應(yīng),b光照射時逸出的光電子最大初動能大答案

AB由圖知na>nb,則由n=

知va<vb,故由t=

知ta>tb,A正確。由sinC=

知Ca<Cb,故B正確。因?qū)νN介質(zhì)頻率越大、波長越短時折射率越大,故λa<λb,結(jié)合雙縫干涉條紋寬度Δx=

λ可知C錯誤。由光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W=h

-W可知,同一金屬W相同時,a光頻率高,用a光照射時逸出的光電子最大初動能大,D錯誤。B組

統(tǒng)一命題、省(區(qū)、市)卷題組4.(2019北京理綜,19,6分)光電管是一種利用光照射產(chǎn)生電流的裝置,當(dāng)入射光照在管中金屬板

上時,可能形成光電流。表中給出了6次實驗的結(jié)果。由表中數(shù)據(jù)得出的論斷中不正確的是

()A.兩組實驗采用了不同頻率的入射光B.兩組實驗所用的金屬板材質(zhì)不同C.若入射光子的能量為5.0eV,逸出光電子的最大動能為1.9eVD.若入射光子的能量為5.0eV,相對光強越強,光電流越大組次入射光子的能量/eV相對光強光電流大小/mA逸出光電子的最大動能/eV第一組1234.04.04.0弱中強2943600.90.90.9第二組4566.06.06.0弱中強2740552.92.92.9答案

B本題考查了光電管在光照下產(chǎn)生光電流的現(xiàn)象和考生的實驗數(shù)據(jù)分析能力,培養(yǎng)

了考生的科學(xué)探究素養(yǎng)。表格中入射光子的能量不同,根據(jù)光子的能量E=hν可知兩組實驗采用的入射光的頻率不同,再

由光電效應(yīng)方程解得兩組實驗中金屬的逸出功都是3.1eV,所以A選項正確,B選項不正確。當(dāng)

入射光子的能量為5.0eV時,Ekm=hν-W=1.9eV,故C選項正確。當(dāng)入射光子的能量為5.0eV時,

相對光強越強,單位時間內(nèi)飛出的光電子越多,光電流越大,所以D項正確。解題關(guān)鍵認真分析題中所給的數(shù)據(jù),利用光電效應(yīng)方程計算逸出功和最大初動能。5.(2018課標(biāo)Ⅱ,17,6分)用波長為300nm的光照射鋅板,電子逸出鋅板表面的最大初動能為1.28

×10-19J。已知普朗克常量為6.63×10-34J·s,真空中的光速為3.00×108m·s-1。能使鋅產(chǎn)生光電效

應(yīng)的單色光的最低頻率約為

()A.1×1014HzB.8×1014HzC.2×1015HzD.8×1015Hz答案

B

本題考查光電效應(yīng)規(guī)律。由光電效應(yīng)方程得Ek=

-W0,而能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率ν0應(yīng)滿足hν0=W0,聯(lián)立得ν0=

-

=8×1014Hz,故選項B正確。方法技巧光電效應(yīng)現(xiàn)象的判斷能使金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率即恰好發(fā)生光電效應(yīng)的條件:照射光的能量等于

金屬的逸出功。6.(2017課標(biāo)Ⅲ,19,6分)(多選)在光電效應(yīng)實驗中,分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種

金屬上,測得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb。h為普朗

克常量。下列說法正確的是

()A.若νa>νb,則一定有Ua<UbB.若νa>νb,則一定有Eka>EkbC.若Ua<Ub,則一定有Eka<EkbD.若νa>νb,則一定有hνa-Eka>hνb-Ekb

答案

BC本題考查光電效應(yīng)方程、對遏止電壓的理解。光照射到同種金屬上,同種金屬的

逸出功相同。若νa>νb,據(jù)Ek=hν-W0可知,Eka>Ekb,則B項正確。由Ek=eU,可知Ua>Ub,則A項錯誤。

若Ua<Ub,說明Eka<Ekb,則C項正確。由Ek=hν-W0得hν-Ek=W0,而同一種金屬W0相同,與入射光的頻

率無關(guān),故hνa-Eka=hνb-Ekb,則D項錯誤。歸納總結(jié)對光子能量、逸出功及最大初動能的理解①同一種金屬逸出功相同,與入射光的頻率無關(guān)。②遏止電壓只與光電子的最大初動能有關(guān):eU=Ek。③光電效應(yīng)方程:hν-W0=Ek。7.[2016課標(biāo)Ⅰ,35(1),5分](多選)現(xiàn)用某一光電管進行光電效應(yīng)實驗,當(dāng)用某一頻率的光入射時,

有光電流產(chǎn)生。下列說法正確的是

()A.保持入射光的頻率不變,入射光的光強變大,飽和光電流變大B.入射光的頻率變高,飽和光電流變大C.入射光的頻率變高,光電子的最大初動能變大D.保持入射光的光強不變,不斷減小入射光的頻率,始終有光電流產(chǎn)生E.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān),與入射光的光強無關(guān)答案

ACE保持入射光的頻率不變,入射光的光強變大,單位時間內(nèi)逸出的光電子個數(shù)增加,

則飽和光電流變大,故A正確。飽和光電流的大小與入射光的頻率無直接關(guān)系,故B錯。由Ek=h

ν-W,可知C正確。當(dāng)入射光的頻率小于金屬的極限頻率時,光電效應(yīng)不能發(fā)生,故D錯。由eU=

mv2=hν-W得eU=hν-W,可見,遏止電壓U隨ν的增大而增大,與入射光的光強無關(guān),故E正確。知識歸納關(guān)于光電效應(yīng)的問題,熟練掌握以下關(guān)系式很重要:①hν=W+

mv2;②hν0=W;③eU=

mv2。8.[2019江蘇單科,12(3)]在“焊接”視網(wǎng)膜的眼科手術(shù)中,所用激光的波長λ=6.4×10-7m,每個激

光脈沖的能量E=1.5×10-2J。求每個脈沖中的光子數(shù)目。(已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光

速c=3×108m/s。計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)答案5×1016

解析本題考查了光的波粒二象性中粒子性問題,考查了學(xué)生的理解能力,體現(xiàn)了物理觀念中

能量觀念的素養(yǎng)要素,滲透了關(guān)注社會發(fā)展、科技進步、生產(chǎn)生活的價值觀念。光子能量ε=

,光子數(shù)目n=

,代入數(shù)據(jù)得n=5×1016。C組教師專用題組9.(2008北京理綜,13,6分)下列說法正確的是

()A.用分光鏡觀測光譜是利用光折射時的色散現(xiàn)象B.用X光機透視人體是利用光電效應(yīng)C.光導(dǎo)纖維傳輸信號是利用光的干涉現(xiàn)象D.門鏡可以擴大視野是利用光的衍射現(xiàn)象答案

A用分光鏡觀測光譜是利用了不同色光的折射率不同,A對;用X光機透視人體是利用

了X光的穿透能力強,B錯;光導(dǎo)纖維傳輸信號利用了光的全反射現(xiàn)象,C錯;門鏡擴大視野利用

了光的折射現(xiàn)象,D錯。故選A。10.(2017北京理綜,18,6分)2017年年初,我國研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝

置,發(fā)出了波長在100nm(1nm=10-9m)附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強的極紫外激光脈沖。大連

光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮

重要作用。一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子,但又不會把分子打碎。據(jù)此判

斷,能夠電離一個分子的能量約為(取普朗克常量h=6.6×10-34J·s,真空光速c=3×108m/s)

()A.10-21JB.10-18JC.10-15JD.10-12J答案

B本題考查光子能量。由題意知,電離一個分子的能量等于照射分子的光子能量,E=

hν=h

=2×10-18J,故選項B正確。審題指導(dǎo)題目信息提取此題為新科技背景下的信息題,從題中提取有用信息,成為解答此題的關(guān)鍵,從題中應(yīng)提取到如

下有用信息:照射并使分子電離的激光波長為λ=100nm=10-7m,照射不會把分子打碎,說明光子

能量幾乎全部用來使分子電離,所以只要計算激光脈沖光子能量即可。11.(2013北京理綜,20,6分,0.53)以往我們認識的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng),即一個電子在極

短時間內(nèi)只能吸收到一個光子而從金屬表面逸出。強激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應(yīng)

的認識,用強激光照射金屬,由于其光子密度極大,一個電子在極短時間內(nèi)吸收多個光子成為可

能,從而形成多光子光電效應(yīng),這已被實驗證實。光電效應(yīng)實驗裝置示意如圖。用頻率為ν的普通光源照射陰極K,沒有發(fā)生光電效應(yīng)。換用同

樣頻率ν的強激光照射陰極K,則發(fā)生了光電效應(yīng);此時,若加上反向電壓U,即將陰極K接電源正

極,陽極A接電源負極,在K、A之間就形成了使光電子減速的電場。逐漸增大U,光電流會逐漸

減小;當(dāng)光電流恰好減小到零時,所加反向電壓U可能是下列的(其中W為逸出功,h為普朗克常

量,e為電子電量)

()

A.U=

-

B.U=

-

C.U=2hν-W

D.U=

-

答案

B同頻率的光照射陰極K,普通光不能使其發(fā)生光電效應(yīng),而強激光能使其發(fā)生光電

效應(yīng),說明一個電子吸收了多個光子。設(shè)吸收的光子個數(shù)為n,光電子逸出的最大初動能為Ek,

由光電效應(yīng)方程知:Ek=nhν-W(n≥2)①;光電子逸出后克服電場力做功,由動能定理知Ek=eU②,

聯(lián)立上述兩式得U=

-

(n≥2),當(dāng)n=2時,即B選項,其他選項均不可能?？疾辄c光電效應(yīng)。思路點撥電子一次吸收的能量只能是一個光子能量的整數(shù)倍,本題中倍數(shù)n≥2?？键c一光的折射、全反射和色散三年模擬A組2017—2019年高考模擬·考點基礎(chǔ)題組1.(2019南開一模)(多選)如圖所示,有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向E

點,并偏折到F點。已知入射方向與邊AB的夾角為θ=30°,E、F分別為邊AB、BC的中點,則

()

A.該棱鏡的折射率為

B.光在F點發(fā)生全反射C.光從空氣進入棱鏡,波長變小D.從F點出射的光束與入射到E點的光束平行答案

AC由幾何關(guān)系可知,入射角θ1=60°,折射角θ2=30°,由折射定律n=

=

=

,A選項正確;在BC界面上,入射角為30°,臨界角的正弦值為sinC=

=

>sin30°,即C>30°,所以在F點不會發(fā)生全反射,B選項錯誤;光從空氣進入棱鏡,頻率f不變,波速v減小,所以λ=

減小,C選項正確;由上述計算結(jié)果,作出光路圖,可知D選項錯誤。2.(2019河西二模)如圖,半圓形玻璃磚置于光屏PQ的左下方。一束白光沿半徑方向從A點射入

玻璃磚,在O點發(fā)生反射和折射,折射光在光屏上呈現(xiàn)七色光帶。若入射點由A向B緩慢移動,并

保持白光沿半徑方向入射到O點,觀察到各色光在光屏上陸續(xù)消失,在光帶未完全消失之前,反

射光的強度變化以及光屏上最先消失的光分別是

()

A.減弱,紫光

B.減弱,紅光C.增強,紫光

D.增強,紅光答案

C光線從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì),入射角增大,部分色光發(fā)生全反射,則反射光的強度增

強;因紫光的折射率最大,發(fā)生全反射的臨界角最小,故紫光最先發(fā)生全反射,在光屏上最先消

失,故選C。解題技巧本題中應(yīng)記住七色光中從紅到紫,折射率逐漸增大、頻率逐漸增大,而波長逐漸減

小,故紅光的波長最長,而紫光的頻率最高,折射率最大。3.(2018南開二模)(多選)一玻璃磚橫截面如圖所示,其中ABC構(gòu)成直角三角形(AC邊未畫出),AB

為直角邊,∠ABC=45°;ADC為一圓弧,其圓心在BC邊的中點。此玻璃磚的折射率為1.5。P為一

貼近玻璃磚放置的、與AB垂直的光屏。若一束寬度與AB邊長度相等的平行光從AB邊垂直射

入玻璃磚,則()

A.從BC邊折射出一束寬度與BC邊長度相等的平行光B.屏上有一亮區(qū),其寬度小于AB邊的長度C.屏上有一亮區(qū),其寬度等于AC邊的長度D.當(dāng)光屏向遠離玻璃磚的方向平行移動時,光屏上亮區(qū)先逐漸變小然后逐漸變大答案

BD玻璃磚的折射率n=1.5,臨界角小于45°,從AB面射入的所有光線在BC面上都發(fā)生

全反射,所以沒有光線從BC邊射出,故A錯誤;從AB面中間附近射入的光線到達圓弧ADC面時,

入射角較小,不發(fā)生全反射,可以從圓弧面折射出來,所以屏上有一亮區(qū),其寬度小于AB邊的長

度,故B正確;因為AB=AC,所以亮區(qū)的寬度小于AC邊的長度,故C錯誤;當(dāng)屏向遠離玻璃磚的方

向平行移動時,屏上亮區(qū)先逐漸變小,越過折射光線的焦點后,亮區(qū)漸漸變大,故D正確?？键c二光的干涉、衍射和偏振4.(2019十二區(qū)縣一模)(多選)如圖所示,一束平行光照射在雙縫上,在縫后屏上得到干涉條紋,

下列說法中正確的是

()

A.增大雙縫到屏的距離,條紋間距變大B.入射光波長變短,光強不變,條紋間距不變C.入射光頻率變化時條紋間距跟著變化D.在水里做雙縫干涉實驗,同樣條件下的條紋間距會變化答案

ACD根據(jù)公式Δx=

λ,增大雙縫到屏的距離,即l增大,則條紋間距增大,A正確;根據(jù)以上公式可知入射光波長變短,條紋間距減小,B錯誤;入射光頻率變化,則入射光波長發(fā)生變化,

則條紋間距發(fā)生變化,C正確;入射光在水里的波長相比在空氣中的波長發(fā)生變化,所以條紋間

距發(fā)生變化,D正確。名師點睛根據(jù)條紋間距公式Δx=

λ可知,干涉條紋的間距與雙縫到屏的距離l、雙縫間距d和波長λ有關(guān),與光強無關(guān)。同一束光由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì),頻率不變,波速變化,所以波

長發(fā)生變化。5.(2019河北區(qū)二模)下列光學(xué)現(xiàn)象的說法中正確的是

()A.用光導(dǎo)纖維束傳送圖像信息,這是光的衍射的應(yīng)用B.太陽光通過三棱鏡形成彩色光譜,這是光的干涉的結(jié)果C.在照相機鏡頭前加裝偏振濾光片拍攝日落時的景物,可使拍攝的景物更清晰D.透過平行于日光燈的窄縫看正常發(fā)光的日光燈時能觀察到彩色條紋,這是光的色散現(xiàn)象答案

C用光導(dǎo)纖維束傳送圖像信息,這是光的全反射的應(yīng)用,A項錯誤;太陽光通過三棱鏡

形成彩色光譜,這是光的色散現(xiàn)象,是光的折射的結(jié)果,B項錯誤;在照相機鏡頭前加裝偏振濾光

片拍攝日落時的景物,可減弱反射光,從而使拍攝的景物更清晰,C項正確;透過平行于日光燈的

窄縫看正常發(fā)光的日光燈時能觀察到彩色條紋,這是光的衍射現(xiàn)象,D項錯誤。6.(2018河西三模)如圖所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實驗裝置,P是附有肥皂膜的鐵絲圈,S是

一點燃的酒精燈,往火焰上撒些鹽后,在肥皂膜上觀察到的干涉圖像就是下圖中的

()

答案

D往火焰上撒些鹽后,酒精燈放出黃色的光線,當(dāng)黃色的光線照射到肥皂膜上時,從肥

皂膜的前后兩個表面分別反射兩列光,這兩列光的頻率相同,故為相干光,當(dāng)光程差為波長的整

數(shù)倍時呈現(xiàn)亮條紋,當(dāng)光程差為半個波長的奇數(shù)倍時呈現(xiàn)暗條紋,由于重力的作用使下側(cè)的肥

皂膜厚度比較大,而上側(cè)的比較薄,相同的高度肥皂膜的厚度相同,故出現(xiàn)水平的明暗相間的干

涉條紋,故D正確,A、B、C錯誤?？键c三光的粒子性7.(2018和平一模)美國物理學(xué)家密立根通過測量金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν,算出普朗

克常量h,并與普朗克根據(jù)黑體輻射得出的h相比較,以驗證愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性。

如圖是某次實驗中得到的兩種金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖像,兩種金屬的逸出

功分別為W甲、W乙,如果用ν0頻率的光照射兩種金屬,光電子的最大初動能分別為E甲、E乙,則下

列關(guān)系正確的是

()

A.W甲<W乙,E甲>E乙B.W甲>W乙,E甲<E乙C.W甲>W乙,E甲>E乙D.W甲<W乙,E甲<E乙

答案

A根據(jù)光電效應(yīng)方程得:Ekm=hν-W0=hν-hνc,又Ekm=qUc,解得Uc=

ν-

,得Uc-ν圖線;當(dāng)Uc=0時,ν=νc,由圖像可知,金屬甲的極限頻率小于金屬乙,則金屬甲的逸出功小于金屬乙的逸出

功,即W甲<W乙。如果用ν0頻率的光照射兩種金屬,根據(jù)光電效應(yīng)方程,當(dāng)入射光的頻率相同時,

逸出功越大的,其光電子的最大初動能越小,因此E甲>E乙,故A正確,B、C、D錯誤。8.(2018南開三模)某實驗小組用圖甲所示的電路研究a、b兩種單色光的光電效應(yīng)規(guī)律,通過實

驗得到的光電流I與電壓U的關(guān)系如圖乙所示。則

()A.a、b兩種光的頻率νa<νbB.金屬對a、b兩種光的逸出功Wa>WbC.a、b兩種光照射出的光電子的最大初動能Eka=EkbD.a、b兩種光對應(yīng)的遏止電壓Ua>Ub

答案

A由光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0以及題圖可得b光照射光電管時反向遏止電壓大,其頻率

大,即νa<νb,故A正確;金屬的逸出功由金屬本身決定,與光的頻率無關(guān),故B錯誤;由題圖可得b光

照射光電管時遏止電壓大,其逸出的光電子最大初動能大,故C、D錯誤。解題關(guān)鍵對于本題,解題的關(guān)鍵是通過圖像判定a、b兩種單色光誰的頻率大,遏止電壓大,則

初動能大,初動能大,則頻率高,故b光的頻率高于a光的頻率。逸出功由金屬本身決定,與金屬

的極限頻率有關(guān)。9.(2018河北區(qū)二模)(多選)現(xiàn)代物理學(xué)認為,光和實物粒子都具有波粒二象性。下列事實中突

出體現(xiàn)波動性的是

()A.一定頻率的光照射到鋅板上,光的強度越大,單位時間內(nèi)鋅板上發(fā)射的光電子的數(shù)目就越多B.在白光下觀察豎直放置的肥皂膜,呈現(xiàn)彩色條紋的干涉現(xiàn)象C.陽光通過三棱鏡形成彩色光帶D.人們常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu),因為熱中子的德布羅意波長與晶體中原子間距大致相

同答案

BD只有當(dāng)入射光的頻率大于金屬的極限頻率時才能發(fā)生光電效應(yīng),如果入射光的頻

率小于金屬的極限頻率,無論怎樣增大光的強度,也不會有光電子逸出,如能發(fā)生光電效應(yīng),則

證明了光的粒子性,故A錯誤;肥皂液是無色的,吹出的肥皂泡卻是彩色的,是由于光線在肥皂膜

的表面發(fā)生干涉,而干涉是波特有的性質(zhì),故證明了光具有波動性,故B正確;陽光通過三棱鏡形

成彩色光帶,是光的色散現(xiàn)象,沒有突出體現(xiàn)波動性的特征,故C錯誤;晶體中相鄰原子之間的距

離大致與熱中子的德布羅意波長相同,故能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,而衍射是波特有的性質(zhì),故D

正確。時間:45分鐘分值:84分選擇題(每小題6分,共84分)B組2017—2019年高考模擬·專題綜合題組1.(2017紅橋一模)如圖所示,a,b兩種單色光,平行地射到平板玻璃上,經(jīng)平板玻璃后射出的光線

分別為a'、b'(b光線穿過玻璃板側(cè)移量較大),下列說法正確的是

()

A.光線a進入玻璃后的傳播速度小于光線b進入玻璃后的傳播速度B.光線a的折射率比光線b的折射率小,光線a的波長比光線b的波長長C.若光線b能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng),光線a也一定能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)D.光線a的頻率比光線b的頻率高,光線a的光子能量比光線b的光子能量大答案

B作出光路圖如圖所示,由圖看出,兩束光第一次折射時光線a的折射角大于光線b的

折射角,入射角i相同,由折射定律n=

得知,光線a的折射率比光線b的折射率小,光線a的波長比光線b的波長長,故B正確。真空中兩束光的速度相同,都是c,由公式v=

知,光線a進入玻璃后的傳播速度大于光線b進入玻璃后的傳播速度,故A錯誤。由波速公式c=λν得知,光線a的頻

率小于光線b的頻率,則光線b能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng),光線a不一定能使該金屬產(chǎn)生光電效

應(yīng),故C錯誤。光線a的頻率比光線b的頻率低,而光子的能量與頻率成正比,則光線a的光子能

量比光線b的光子能量小,故D錯誤。

解題技巧作出光路圖,根據(jù)兩光線通過玻璃磚后側(cè)移大小,判斷折射率的大小,由公式v=

確定光線在玻璃中傳播速度的大小。根據(jù)折射率的大小分析頻率的大小,對照光電效應(yīng)的條件:

入射光的頻率大于等于金屬的極限頻率,分析光電效應(yīng)現(xiàn)象。由E=hν分析光子能量的大小。2.(2018河西一模)如圖所示,O1O2是圓柱形玻璃體的對稱面和紙面的交線,A、B是關(guān)于O1O2軸

等距且平行的兩束不同單色細光束,從玻璃體右方射出后光路如圖所示,MN是垂直于O1O2放

置的光屏,沿O1O2方向不斷左右移動光屏,可在屏上得到一個光斑P,根據(jù)該光路圖,下列說法正

確的是

()

A.在該玻璃體中,A光比B光的運動時間長B.做光電效應(yīng)實驗時,A光比B光更容易發(fā)生C.A光的頻率比B光的頻率高D.用同一裝置做雙縫干涉實驗時,A光產(chǎn)生的條紋間距比B光寬答案

D由題圖可以知道,A光的折射率小于B光,則在玻璃體中,A光的速率大于B光,所以A

光比B光的運動時間短,故A錯誤;A光的頻率比B光的頻率低,根據(jù)發(fā)生光電效應(yīng)的條件,在做光

電效應(yīng)實驗時,用A光比用B光更不容易發(fā)生,故B錯誤;光線通過玻璃體后,A光的偏折程度比B

光的小,則該玻璃體對A光的折射率比對B光的折射率小,而折射率越大,光的頻率越高,說明A

光的頻率比B光的頻率低,故C錯誤;A光的頻率比B光的頻率低,由c=λν知,在真空中,A光的波長

比B光的長,而雙縫干涉實驗條紋間距與波長成正比,則A光的條紋較寬,故D正確。解題技巧根據(jù)光線的偏折程度比較玻璃體對A、B兩光的折射率大小,從而得出頻率關(guān)系、

波長關(guān)系及波速的大小,再根據(jù)雙縫干涉實驗條紋間距與波長成正比,分析條紋的寬度。3.(2017河?xùn)|一模)(多選)平行玻璃磚橫截面如圖,一束復(fù)色光斜射到玻璃磚的上表面,從下表面

射出時分為a、b兩束單色光,則下列說法正確的是

()

A.在玻璃中傳播時,a光的傳播速度較大B.若用a、b兩種光分別照射處于基態(tài)的氫原子,如果a光能使基態(tài)氫原子發(fā)生躍遷,則b光也一

定能使基態(tài)氫原子發(fā)生躍遷C.在通過同一雙縫干涉裝置,a光的相鄰亮條紋中心間距較大D.增大入射光在上表面的入射角,在下表面b光先發(fā)生全反射答案

AC光從空氣斜射到玻璃上表面發(fā)生折射時,a光偏折角小,所以a光的折射率較小,由v

=

分析可知在玻璃中傳播時,a光的傳播速度較大,故A正確;a光的折射率較小,頻率較小,由E=hν知a光光子能量較小,若用a、b兩種光分別照射處于基態(tài)的氫原子,如果a光能使基態(tài)氫原子

發(fā)生躍遷,a光光子的能量正好等于兩個能級之差,而b光光子能量不一定等于兩個能級之差,根

據(jù)玻爾理論可知:b光不一定能使基態(tài)氫原子發(fā)生躍遷,故B錯誤;a光的折射率較小,頻率較低,

波長較長,根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Δx=

λ知,a光的相鄰亮條紋間距較大,故C正確;由于光射到玻璃磚下表面時的入射角等于上表面的折射角,發(fā)生全反射的條件之一是由光密介質(zhì)射

向光疏介質(zhì),而玻璃為光密介質(zhì),空氣為光疏介質(zhì),由光路可逆性原理可知,光一定能從下表面

射出,不會發(fā)生全反射,故D錯誤。4.(2017河西三模)以往,已知材料的折射率都為正值(n>0)?，F(xiàn)已有針對某些電磁波設(shè)計制作

的人工材料,其折射率可以為負值(n<0),稱為負折射率材料。位于空氣中的這類材料,入射角i

與折射角r依然滿足

=n,但是折射光線與入射光線位于法線的同一側(cè)(此時折射角取負值)。現(xiàn)空氣中有一上下表面平行的負折射率材料,一束電磁波從其上表面射入,下表面射

出。若該材料對此電磁波的折射率n=-1,正確反映電磁波穿過該材料的傳播路徑的示意圖是

()

答案

B本題給定信息“折射光線和入射光線位于法線的同側(cè)”,無論是電磁波從空氣射

入介質(zhì),還是從介質(zhì)射入空氣,都要符合此規(guī)律,故A、D錯誤。折射率為-1,由光的折射定律可

知,同側(cè)的折射角等于入射角,故C錯誤,B正確。5.(2018十二區(qū)縣一模)每年夏季,我國多地會出現(xiàn)日暈現(xiàn)象,日暈現(xiàn)象是當(dāng)日光通過卷層云時,

受到冰晶的折射或反射形成的。如圖乙所示為一束太陽光射到六角形冰晶時的光路圖,a、b

為其折射出的光線中的兩種單色光。下列說法正確的是

()

A.在冰晶中,b光的傳播速度小B.通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉,b光的相鄰條紋間距大C.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時,a光的臨界角小D.照射同一光電管時,a光使其逸出的光電子最大初動能大答案

A由題圖看出,太陽光射入六角形冰晶時,a光的偏折角小于b光的偏折角,由折射定律

得知,六角形冰晶對a光的折射率小于對b光的折射率,由v=

知b光的傳播速度小,故A正確;a光的折射率小于b光的折射率,a光的頻率小于b光的頻率,所以a光的波長大于b光的波長,根據(jù)Δx

=

λ可知,a光相鄰條紋間距大,故B錯誤;由臨界角公式sinC=

可知,a光的折射率小,a光的臨界角大,故C錯誤;光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大,a光的頻率小,所以a光逸出

的光電子的最大初動能小,故D錯誤。6.(2018紅橋一模)(多選)如圖所示,一束光通過三棱鏡折射后分成a、b、c三束單色光,則

(

)

A.三束光在水中傳播速度的關(guān)系是va<vb<vcB.發(fā)生全反射時,c光的臨界角最大C.若b光束照射到某種金屬表面上有光電子發(fā)出,則a光束照射到同種金屬表面上不一定發(fā)生

光電效應(yīng)D.通過同一裝置做雙縫干涉實驗,產(chǎn)生的干涉條紋的間距Δxa>Δxb>Δxc

答案

AB光的頻率越大,波長越小,那么,在介質(zhì)中的衰減速率越大,在介質(zhì)中的傳播速度越

小,折射率越大,故由題圖光線可得:a的折射率最大,b的其次,最小的是c,則三束光在水中傳播

速度的關(guān)系是va<vb<vc,故A正確。根據(jù)折射定律可知:折射率越大,全反射的臨界角越小,故c光

的臨界角最大,故B正確。a光的頻率最大,b光其次,c光的頻率最小,又因為光的頻率越大,光子

能量越大,那么,a光光子能量比b光光子能量大,故若b光束照射到某種金屬表面上有光電子發(fā)

出,則a光束照射到同種金屬表面上一定發(fā)生光電效應(yīng),故C錯誤。光的頻率越大,波長越小,故a

光的波長最小,b光其次,c光的波長最大,那么,通過同一裝置做雙縫干涉實驗,產(chǎn)生的干涉條紋

的間距為Δxa<Δxb<Δxc,故D錯誤。名師點睛光的頻率越大,波長越小,那么,在介質(zhì)中的衰減速率越大,在介質(zhì)中的傳播速度越

小,折射率越大。7.(2018南開一模)(多選)如圖所示,用某單色光照射光電管的陰極K,會發(fā)生光電效應(yīng)。在陽極

A和陰極K之間加上反向電壓,通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片逐漸增大加在光電管上的電壓,直

至通過電流表的電流恰為零,此時電壓表的示數(shù)U稱為遏止電壓。現(xiàn)分別用頻率為ν1和ν2的單

色光照射陰極,測得遏止電壓分別為U1和U2。設(shè)電子的質(zhì)量為m、電荷量為e,下列說法正確的

是

()

A.頻率為ν1的光照射時,光電子的最大初速度為

B.普朗克常量h=

C.陰極K金屬的逸出功為W=

D.陰極K的極限頻率是ν0=

答案

ACD光電子在電場中做減速運動,根據(jù)動能定理得:-eU1=0-

m

,則光電子的最大初速度v1=

,故A正確。根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得:hν1=eU1+W①,hν2=eU2+W②,由①得:金屬的逸出功W=hν1-eU1③,聯(lián)立①②得:h=

④,將④代入③可得:W=

,故B錯誤,C正確。陰極K金屬的極限頻率ν0=

=

,故D正確。8.(2018五區(qū)縣一模)如圖所示,一束復(fù)色光從長方體玻璃磚上表面射入玻璃,穿過玻璃后從側(cè)

面射出,變?yōu)閍、b兩束單色光,以下說法正確的是

()

A.玻璃對a光的折射率較大B.從玻璃射入空氣發(fā)生全反射時a光臨界角大C.若經(jīng)同一裝置做雙縫干涉實驗,b光的條紋間距大D.若照射同一光電管都發(fā)生光電效應(yīng),a光照射時逸出的光電子最大初動能大答案

B如題圖所示,b光的偏折程度大于a光的偏折程度,知b光的折射率大于a光的折射率,

即nb>na,故A錯誤;根據(jù)sinC=

可知,折射率越大,全反射臨界角越小,故從玻璃射入空氣發(fā)生全反射時,a光臨界角大,故B正確;根據(jù)λ=

知,b光的頻率大,則b光的波長小于a光的波長,根據(jù)公式Δx=

λ可知,a光的條紋間距大,故C錯誤;根據(jù)Ekm=hν-W0可知頻率越大,逸出的光電子的最大初動能越大,故b光照射時逸出的光電子最大初動能大,故D錯誤。9.(2018紅橋二模)(多選)已知某玻璃對藍光的折射率比對紅光的折射率大,則兩種光

()A.若藍光照射某金屬可以發(fā)生光電效應(yīng),則用紅光照射時也一定可以發(fā)生光電效應(yīng)B.以相同的入射角從空氣斜射入該玻璃中,紅光折射角較大C.從該玻璃中射入空氣發(fā)生全反射時,藍光臨界角較大D.用同一裝置進行雙縫干涉實驗,藍光的相鄰條紋間距較小答案

BD根據(jù)題意,藍光的折射率大,則藍光的頻率大,根據(jù)光電效應(yīng)發(fā)生的條件可知,若藍

光照射某金屬剛好可以發(fā)生光電效應(yīng),則紅光照射時不能發(fā)生光電效應(yīng),故A錯誤;藍光的折射

率大,以相同的入射角從空氣斜射入該玻璃中,紅光折射角較大,故B正確;從玻璃射入空氣發(fā)生

全反射時的臨界角滿足公式sinC=

,紅光的折射率小,則臨界角較大,故C錯誤;根據(jù)Δx=

λ,藍光的波長較短,則藍光的相鄰條紋間距較小,故D正確。10.(2018河?xùn)|二模)(多選)在一次討論中,老師問道:“假如水中相同深度處有a、b、c三種不同

顏色的單色光源,有人在水面上方同等條件下觀測發(fā)現(xiàn),b在水下的像最深,c照亮水面的面積比

a的大。關(guān)于這三種光的性質(zhì),同學(xué)們能做出什么判斷?”下列回答正確的是

()A.在水中的傳播速度a光最大B.通過同一玻璃三棱鏡時,a光的偏折程度最大C.照射相同的金屬板均發(fā)生光電效應(yīng),c光使其逸出的光電子最大初動能最大D.通過同一裝置發(fā)生單縫衍射,b光的中央亮條紋最寬答案

BD照亮水面的圓面積的半徑R與臨界角C滿足tanC=

,又sinC=

,c照亮水面的面積比a的大,則c的臨界角大,水對c的折射率小,所以a的折射率比紅光大,a的頻率最大,波長最小,a

的傳播速度最小,故A錯誤,B正確;由以上分析可知,c的頻率較小,金屬板逸出的光電子最大初

動能不是最大,故C錯誤;根據(jù)視深公式h'=

說明頻率最小的光,水對它的折射率最小,在水下的像最深,所以b的折射率最小,頻率最小,波長最大,傳播速度最大,波長越長,單縫衍射中央亮條

紋越寬,故D正確。11.(2018五區(qū)縣二模)(多選)劉暉同學(xué)在家里的厚玻璃茶幾上就餐時,觀察到一細束陽光照射

在茶幾面上,在水平地面上有一彩色光帶。根據(jù)所學(xué)有關(guān)知識作出了這束陽光的光路圖,如圖

所示,則下列說法正確的是

()

A.射出玻璃后a、b兩光束一定平行B.b光在玻璃中的傳播速度大C.b光的光子能量大D.若增大入射角i,單色光a可能在玻璃磚的下表面發(fā)生全反射答案

AC由于玻璃磚上下表面平行,所以兩次折射的法線也平行,第一次的折射角等于第

二次的入射角,所以出射光線與入射光線平行,進而兩條出射光線相互平行,故A正確;由光路圖

可知,光線b的偏折程度較大,則玻璃磚對b光的折射率較大,b光的頻率較大,由v=

知b光在玻璃中的傳播速度較小,由E=hν知,b光的光子能量大,故B錯誤,C正確;因第二次的折射角等于第