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1、2023年高考物理专题突破讲义专题突破 第21课时光电磁波命题规律1.命题角度：(1)光的折射与全反射；(2)光的干涉和衍射；(3)电磁波；(4)几何光学与物理光学的综合分析2常考题型：选择题、计算题高考题型1光的折射与全反射1常用的三个公式n，n，sin C.2折射率的理解(1)折射率与介质和光的频率有关，与入射角的大小无关(2)光密介质指折射率大的介质，而不是指密度大的介质(3)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小3求解光的折射和全反射问题的思路(1)根据题意画出正确的光路图，特别注意全反射的临界光线(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系(3)利用折射定律等公式求解(4)
2、注意折射现象中光路的可逆性例1(多选)(2020山东卷9)截面为等腰直角三角形的三棱镜如图1甲所示DE为嵌在三棱镜内部紧贴BBCC面的线状单色可见光光源，DE与三棱镜的ABC面垂直，D位于线段BC的中点图乙为图甲中ABC面的正视图三棱镜对该单色光的折射率为，只考虑由DE直接射向侧面AACC的光线下列说法正确的是()图1A光从AACC面出射的区域占该侧面总面积的B光从AACC面出射的区域占该侧面总面积的C若DE发出的单色光频率变小，AACC面有光出射的区域面积将增大D若DE发出的单色光频率变小，AACC面有光出射的区域面积将减小答案AC解析根据sin C，得光线在AC面上发生全反射的临界角C45
3、，如图所示从AC面上射出的光线为射到FC区域的光线，由几何关系得FCAC，即有光线射出的区域占该侧面总面积的一半，故A正确，B错误；当单色光的频率变小时，折射率n变小，根据sin C，知临界角C变大，图中的F点向A点移动，故有光射出的区域的面积将增大，故C正确，D错误例2(2020全国卷34(2)直角棱镜的折射率n1.5，其横截面如图2所示，图中C90，A30.截面内一细束与BC边平行的光线，从棱镜AB边上的D点射入，经折射后射到BC边上图2()光线在BC边上是否会发生全反射？说明理由；()不考虑多次反射，求从AC边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值答案见解析解析()如图，设光线在D点的入
4、射角为i，折射角为r.折射光线射到BC边上的E点设光线在E点的入射角为，由几何关系，有i3090(30r)60根据题给数据得sin sin 60即大于全反射临界角，因此光线在E点发生全反射()设光线在AC边上的F点射出棱镜，入射角为i，折射角为r，由几何关系、反射定律及折射定律，有i90sin insin rnsin isin r联立式并代入题给数据，得sin r由几何关系可知，r即AC边射出的光线与最初的入射光线的夹角高考题型2光的干涉与衍射光的双缝干涉和单缝衍射的比较双缝干涉单缝衍射产生条件两束光频率相同、相位差恒定障碍物或狭缝的尺寸足够小(明显衍射)图样不同点条纹宽度条纹宽度相等条纹宽度
5、不等，中央最宽条纹间距各相邻条纹间距相等各相邻条纹间距不等亮度情况清晰条纹，亮度基本相等中央条纹最亮，两边变暗与光的偏振的区别干涉、衍射都是波特有的现象；光的偏振现象说明光是横波例3(2020北京卷1)以下现象不属于干涉的是()A白光经过杨氏双缝得到彩色图样B白光照射肥皂膜呈现彩色图样C白光经过三棱镜得到彩色图样D白光照射水面油膜呈现彩色图样答案C解析选项A是双缝干涉，选项B是薄膜干涉，选项C是光的色散，选项D是薄膜干涉故选C.例4如图3所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样，分析各图样的特点可以得出的正确结论是()图3Aa、b是光的干涉图样Bc、d是光的干涉图样
6、C形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长短D形成c图样的光的波长比形成d图样的光的波长短答案A解析干涉条纹是等间距的条纹，因此，a、b图是干涉图样，c、d图是衍射图样，故A项正确，B项错误；由公式x可知，条纹宽的入射光的波长长，所以形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长长，故C项错误；形成c图样的光的波长比形成d图样的光的波长长，故D项错误例5(2021山东卷7)用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图4所示明暗相间的干涉条纹下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图象，可能正确的是()图4答案D解析从薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为x2d，即光程差为薄膜厚度的2倍
7、，当光程差xn时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的薄膜的厚度差为，在题图中相邻亮条纹(或暗条纹)之间的距离变大，则薄膜的厚度逐渐变小，因条纹宽度逐渐变宽，则厚度不是均匀变小，故选D.高考题型3电磁波1电磁波谱：按照电磁波的频率或波长的大小顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线2电磁波传播不需要介质，在介质中传播时速度与介质材料和电磁波频率有关例6(多选)(2020江苏卷13B(1)电磁波广泛应用在现代医疗中下列属于电磁波应用的医用器械有()A杀菌用的紫外灯B拍胸片的X光机C治疗咽喉炎的超声波雾化器D检查血流情况的“彩超”机
8、答案AB解析杀菌用的紫外灯是利用紫外线进行灭菌消毒；X光机是利用X射线的穿透作用；超声波雾化器和“彩超”机是利用超声波工作的例7如图5所示，我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑，米波雷达发射无线电波的波长在110 m范围内，则对该无线电波的判断正确的是()图5A米波的频率比厘米波的频率高B和机械波一样需靠介质传播C同光波一样会发生反射现象D不可能产生干涉和衍射现象答案C解析根据f可知，电磁波的波长越大，频率越低，故米波的频率比厘米波的频率低，选项A错误；无线电波的传播不需要介质，选项B错误；无线电波同光波一样会发生反射，选项C正确；干涉和衍射是
9、波特有的现象，故无线电波也能发生干涉和衍射现象，选项D错误高考题型4几何光学与物理光学的综合应用各种色光特征比较项目红紫频率越来越高波长越来越短折射率越来越大介质中传播速度越来越小发生全反射时的临界角越来越小光子能量越来越大例8(多选)(2021西藏高三一模)如图6所示，一束复合光垂直玻璃砖界面进入球形气泡后分为a、b两种色光，下列说法正确的是()图6A玻璃砖的气泡缺陷处显得更亮是光的全反射现象Ba光在玻璃中的传播速度比b光在玻璃中的传播速度小Ca光的频率比b光的频率小D若保持复合光的方向不变仅将入射点上移，则a光先消失E若让a、b两种色光通过同一双缝干涉装置，则a光形成的干涉条纹的间距更大答
10、案ABD解析光线从玻璃砖的气泡缺陷处射入气泡时发生全反射，这会导致气泡看起来显得更亮，A正确；光线从玻璃射入气泡时入射角r相同，a光的折射角i较大，据n可知，a光的折射率n较大，a光在玻璃中的传播速度较小，a光的频率较大，B正确，C错误；由sin C可知，a光的临界角较小，故保持复合光的方向不变仅将入射点上移，会使入射角增大，a光先发生全反射而消失，D正确；a光折射率较大，波长较短，据x可知，若让a、b两种色光通过同一双缝干涉装置，则a光形成的干涉条纹的间距更小，E错误高考题型5测定玻璃的折射率数据处理方法1计算法：由n，算出不同入射角时的n值，并取平均值2图象法：作sin 1sin 2图象，
11、由n可知其斜率为折射率3单位圆法：以入射点O为圆心，作半径为R的圆，如图7所示，则sin 1，sin 2，OEOER，所以用刻度尺量出EH、EH的长度就可以求出n.图7例9(2019天津卷9(2)某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸(1)下列哪些措施能够提高实验准确程度_A选用两光学表面间距大的玻璃砖B选用两光学表面平行的玻璃砖C选用粗的大头针完成实验D插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些(2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如图所示，其中实验操作正确的是_(3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画
12、出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN的垂线，垂足分别为C、D点，如图8所示，则玻璃的折射率n_.(用图中线段的字母表示)图8答案(1)AD(2)D(3)解析(2)由题图可知，选用的玻璃砖两光学表面平行，则入射光线应与出射光线平行，B、C错误；又光线在玻璃砖中与法线的夹角应小于光线在空气中与法线的夹角，A错误，D正确；(3)由折射定律可知n.高考题型6用双缝干涉测光的波长1实验装置图及实验器材(如图9)双缝干涉仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺图92数据处理的方法(1)调节测量头，使分
13、划板中心刻线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1；(2)转动手轮，当分划板中心刻线与第n条相邻的亮条纹中心对齐时，记下手轮上的读数a2；(3)相邻两条亮条纹间的距离x，则由x得波长3注意事项(1)实验时应调整光源、单缝、双缝和毛玻璃屏、测量头共轴，单缝和双缝安装时应竖直且相互平行，遮光筒的轴线要与光具座导轨平行若不共轴或单缝与双缝不平行则会引起干涉条纹亮度小，不清晰，不便于观察和测量(2)分划板上的中心刻线应与干涉条纹的亮(暗)线平行，否则会增大测量的误差(3)测量头有两种，一种相当于螺旋测微器，一种相当于游标卡尺例10(2019全国卷34(2)某同学利用图10所示装置测量某种单色光的
14、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：图10(1)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(2)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x，则单色光的波长_；(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm，则所测单色光的波长为_ nm(结果保留3位有效数字)答案(1)B(2)(3)630解析(1)若想增加从目镜中
15、观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，由公式x可知，需要减小双缝到屏的距离l或增大双缝间的距离d，故B项正确，A、C、D项错误(2)由题意可知，解得.(3)将已知条件代入公式解得630 nm.1(2021天津市南开区高三期末)下列说法正确的是()A单色光在介质中传播时，介质的折射率越大，光的传播速度越小B当光从空气射入玻璃时，蓝光比红光更容易发生全反射C同一个双缝干涉实验中，蓝光产生的干涉条纹间距比红光的大D两束频率不同的光，可以产生干涉现象答案A解析根据v可知，单色光在介质中传播时，介质的折射率越大，光的传播速度越小，故A正确；光从空气射入玻璃时不可能发生全反射现象，故B错误；根据双缝干涉条纹
16、间距公式x可知，蓝光的波长小于红光的波长，同一个双缝干涉实验中，蓝光产生的干涉条纹间距比红光的小，故C错误；根据光的干涉的条件可知，两束频率不同的光不能产生干涉现象，故D错误2(多选)(2021安徽安庆一中高三三模)如图11所示为光线在A、B、C三种介质中传播时发生反射和折射的情况，下列说法中正确的是()图11A介质A的折射率比介质B的折射率大B介质B的折射率比介质C的折射率大C若增大光线的入射角，在介质A、B的分界面处可能会发生折射现象D若增大光线的入射角，在介质B、C的分界面处可能会发生全反射现象E光在三种介质中的传播速度分别为vA、vB、vC，则vAvCvB答案BDE解析光线从B射向A时
17、发生全反射，可知介质A的折射率比介质B的折射率小，选项A错误；光线从B射向C时，折射角大于入射角，可知介质B的折射率比介质C的折射率大，选项B正确；因当入射角为时光线已经在A、B界面发生了全反射，则若增大光线的入射角，在介质A、B的分界面处仍然发生全反射，不可能会发生折射现象，选项C错误；若增大光线的入射角，则在B、C界面的入射角变大，当入射角大于临界角时能在介质B、C的分界面处发生全反射现象，选项D正确；光在三种介质中折射率关系是nBnCnA，根据v可知，光在三种介质中的传播速度关系为vAvCvB，选项E正确3.(2021山东德州市一模)如图12所示光导纤维的长度为L，某种频率的光在其中的折
18、射率为n，若有各种入射方向的该频率的光照射到此光导纤维一端的横截面上，认为自另一端射出的光在此光导纤维传播的过程中都发生全反射，已知光在真空中的传播速度为c，自另一端射出的光在此光导纤维中的最长传播时间为()图12A. B.C. D.答案A解析当光在介质的界面处恰好发生全反射时，光在介质中的传播路程最长，由几何关系可知，最长路程为xnL，传播速度为v，故最长时间t，故选A.4(2021河北邯郸市高三期末)由某种新型材料做成的某个光学元件，其中一个截面是半径为R的半圆形，PQ为半圆的直径，O为该柱形截面的圆心，如图13所示一激光器发出的光以与直径PQ成45角的方向射入元件内，入射点沿PQ由下向上
19、移动，当移动到B点时，光线恰好从元件的中点E射出，继续上移到位置D(图中未标出)时光线恰好不能从圆弧面射出(不考虑经半圆柱内表面反射后射出的光)已知该新型材料的折射率n，光在真空中的传播速度为c.求：图13(1)由B点射入的光线在元件内传播的时间；(2)D点与O的距离答案(1)(2)R解析(1)由题意知，入射角i45，设对应折射光线BE的折射角为r，如图所示根据折射定律有n，解得r30光线BE在元件内传播的速度为v传播的距离为BER光线从B点传播到E所用的时间t(2)当光线由D点入射时，到达圆弧面的入射角恰好等于临界角C，则sin C由正弦定理得，解得ODR专题强化练保分基础练1(多选)(20
20、21宁夏银川一中高三模拟)关于光现象及其应用，下列说法正确的是()A白光只有通过三棱镜的折射，才能产生光的色散现象B拍摄玻璃橱窗中的物品时，为消除玻璃表面反射光的干扰，需要在照相机镜头前加装偏振片，目的是增加透射光的强度C利用光的干涉现象可检查平面的平整度D光导纤维利用全反射的原理，其内芯的折射率大于外套的折射率E光经过大头针尖儿时，大头针尖儿边缘轮廓会模糊不清，这是光的干涉现象答案BCD解析同一介质对于不同频率的光的折射率不同，白光在折射时，不同颜色的光线分开，这种现象就称为光的色散，白光在两种不同介质的界面处都可以发生色散，A错误；拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反
21、射光的强度，增加透射光的强度，使照片清晰，B正确；用标准平面来检查光学面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象，C正确；光导纤维利用全反射的原理，根据全反射的条件可知，其内芯的折射率大于外套的折射率，D正确；光经过大头针尖时，大头针尖边缘轮廓会模糊不清，这是光的衍射现象，E错误2(2021山东省实验中学高三二模)小陆同学带领某研究小组观察杨氏双缝实验，如图1所示是研究光的双缝干涉的示意图，挡板上有两条狭缝S1、S2，由S1和S2发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹已知入射激光的波长为，屏上的P点到两缝S1和S2的距离相等，如果把P处的亮条纹记作第0号亮条纹，由P向上数，与0号亮条纹相邻的暗条纹为1号
22、暗条纹，与1号暗条纹相邻的亮条纹为1号亮条纹，1号亮条纹上侧相邻的暗条纹为2号暗条纹，则P1处的暗条纹恰好是10号暗条纹设直线S1P1的长度为r1，S2P1的长度为r2，则r2r1等于()图1A9 B9.5C10 D10.5答案B解析由题设可知，从中央亮条纹P算起，P1点处是第10号暗条纹的位置，表明缝S1、S2到P1处的距离差n10时，r2r1(2n1)9.5，所以B正确，A、C、D错误3.明代学者方以智在阳燧倒影中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象如图2所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是()图2A
23、若增大入射角i，则b光先消失B在该三棱镜中a光波长小于b光Ca光能发生偏振现象，b光不能发生D若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低答案D解析如图所示，设左界面的折射角为，在右界面的入射角为，根据几何关系有：A，根据折射定律n，增大入射角i，折射角增大，减小，而增大才能使b光发生全反射，故A错误；由光路图可知，a光的折射率小于b光的折射率(nab)，故B错误；光是一种横波，横波都有偏振现象，而纵波没有，有无偏振现象与光的频率无关，故C错误；根据光电效应方程可知，最大初动能EkhW0，再根据动能定理：eUc0Ek，即遏止电压Uc ，由于逸出功W0相同，所以入射光的频率越
24、大，遏止电压就越大，又nanb，则a光的频率小于b光的频率(ab)，a光的遏止电压小于b光的遏止电压，故D正确4(多选)(2021北京市海淀区高三期末)第五代移动通信技术(简称5G)是最新一代蜂窝移动通信技术，5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、大规模设备连接等与4G相比，5G使用的电磁波频率更高下列说法中正确的是()A5G和4G使用的电磁波都是横波B5G和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同C5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象D在真空中5G使用的电磁波波长比4G的长答案ABC解析5G和4G使用的电磁波都是横波，故A正确；5G和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同，均为光速3
25、108 m/s，故B正确；任何波均能发生干涉和衍射现象，故5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象，故C正确；根据公式vf得，当速度一样时，波长与频率成反比，即5G使用的电磁波的波长比4G的短，故D错误5.(2021山东青岛市高三期末)如图3，光导纤维由内芯和外套两部分组成，内芯折射率比外套的大，光在光导纤维中传播时，光在内芯和外套的界面上发生全反射假设外套为空气，一束红光由光导纤维的一端射入内芯，红光在内芯与空气的界面上恰好发生全反射，经时间t1从另一端射出；另让一束绿光也从光导纤维的一端射入，绿光在内芯与空气的界面上也恰好发生全反射，经时间t2从另一端射出下列说法正确的是()图3A内
26、芯对红光的折射率n1与对绿光的折射率n2之比为B内芯对红光的折射率n1与对绿光的折射率n2之比为C红光在内芯中的传播速度v1与绿光在内芯中的传播速度v2之比为D红光在内芯中的传播速度v1与绿光在内芯中的传播速度v2之比为答案A解析设光导纤维长为l，对红光而言sin C1，红光通过光导纤维的路程l1，红光的光速为v1，因此所用时间t1，整理得t1n12，同理，绿光通过光导纤维所用时间t2n22，因此，A正确，B错误红光在内芯中的传播速度v1与绿光在内芯中的传播速度v2之比，C、D错误6.(2021福建龙岩市一模)如图4所示，把一矩形均匀薄玻璃板ABCD压在另一个矩形平行玻璃板上，一端用薄片垫起，
27、将红单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹，下列关于这些条纹的说法中正确的是()图4A条纹方向与AB边平行B条纹间距不是均匀的，越靠近BC边条纹间距越大C减小薄片的厚度，条纹间距变小D将红单色光换为蓝单色光照射，则条纹间距变小答案D解析薄膜干涉的光程差s2d(d为薄膜厚度)，厚度相同处产生的条纹明暗情况相同，因此条纹应与BC边平行，故A错误；因为两玻璃间形成的空气膜厚度均匀变化，因此条纹是等间距的，故B错误；减小薄片厚度，条纹间距将增大，故C错误；将红单色光换成蓝单色光照射，入射光波长减小，条纹间距将减小，故D正确7.(2021江苏泰州市高三期末)如图5所示，一束复色光射向半圆形玻璃砖的
28、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()图5Aa光在玻璃中的速度大于b光在玻璃中的速度Ba、b两束光遇到同样的障碍物时，a光更容易发生明显衍射C增大复色光的入射角，在玻璃砖的右边最先消失的是a光D用a、b两束光分别照射到同一金属表面，b光更容易使金属发生光电效应答案C解析根据光路，单色光a在空气中的折射角度较大，所以根据折射定律，a光对玻璃的折射率较大，根据折射率与速度的关系式n可知，a光在玻璃中的速度小于b光在玻璃中的速度，A错误；折射率越大的光，其频率越高，用a、b两束光分别照射到同一金属表面，a光更容易使金属发生光电效应，D错误根据频率与波长的关系式cf知，a光的波长小
29、于b光的波长，而波长越短，越难发生明显衍射，所以a、b两束光遇到同样的障碍物时，a光更难发生明显衍射，B错误；根据sin C，a光对玻璃的临界角较小，所以增大复色光的入射角，在玻璃砖的右边最先消失的是a光，C正确争分提能练8(多选)(2021山东淄博市一模)如图6甲所示，为了观察一油箱内的储油量，设计师在油箱的一侧竖直安装了一系列厚度相同长度不同的透明塑料板，每块塑料板的形状如图乙所示，下部尖端部分截面为等腰直角三角形当光由正上方竖直向下射入到塑料板中，从观察窗口中可以清晰看到油量计的上表面有明、暗两片区域通过观察明暗区域分界线的位置，便可判断出油量的多少，以下说法中正确的是()图6A从观察窗
30、口观察到的暗区是因为光在塑料板下端发生了全反射B从观察窗口观察到的明亮区域越大，油量越少C使用的塑料板折射率应满足n答案BD解析左侧塑料板长，尖端部分浸入油中，光线在塑料板下端与油的分界面处不会发生全反射，从观察窗口观察是暗区，右侧塑料板短，尖端部分没有浸入油中，光线在塑料板下端与空气的分界面处发生全反射，从观察窗口观察到的是亮区，A错误；油量越少，浸入油中的塑料板个数越少，发生全反射的塑料板个数越多，从观察窗口观察到的明亮区域越大，B正确；根据临界角公式得sin C，C45，解得n，所以使用的塑料板折射率应满足n，C错误，D正确9.(2021山东青岛市一模)如图7，截面为正三角形的三棱镜放置
31、在坐标纸上，DE是在坐标纸上标记的线段，与三棱镜的ABC面垂直从棱镜上方某位置观察，恰好在眼睛正下方看到DE的像DE，且D点是DC的中点该三棱镜的折射率为()图7A. B.C. D.答案B解析由题意可知，光路图如图所示ABC是等边三角形，所以C60又D点是DC的中点，可知160，230，则该三棱镜的折射率为n，故选B.10.(2021山西朔州市怀仁市高三期末)如图8所示，空气中一直角棱镜ABC，A30，一束单色光从AC边中点D垂直射入棱镜，从AB边射出的光线与AB边夹角为30，已知BC边长度为 m，光在真空中的传播速度c3108 m/s.求：图8(1)该棱镜的折射率；(2)从BC边射出的光在该
32、棱镜中的传播时间答案(1)(2)1.5108 s解析(1)光路图如图所示：从AB边射出的光入射角i30，折射角r60故折射率为n(2)由几何关系可知从BC边射出的光均从C点射出，则光在该棱镜中的路程为sDEEC m光在该棱镜中的传播速度为v传播时间为t1.5108 s.11.(2021贵州盘州市一模)半径为R的半球形透明体截面如图9，AB为直径，O为圆心，其折射率为.一细束光从圆周上某点射入透明体，经两次折射后沿平行于BA方向从圆周上的P点射出已知AOP60，真空中的光速为c，求：图9(1)出射光线与入射光线延长线间的夹角；(2)光通过透明体所用的时间答案(1)30(2)解析(1)设光在射出圆
33、面时折射角为i，入射角为，光路如图iAOP60由折射定律n解得sin 则45设从圆面射入时的入射角为，折射角为 ，45射入圆面时，由折射定律得n解得60由几何关系得出射光线与入射光线延长线间的夹角30(2)由几何关系得光在透明体中通过的距离为PQR光在透明体中的速度为v则光通过透明体所用的时间t12(2021全国乙卷34(2)用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率实验中用A、B两个大头针确定入射光路，C、D两个大头针确定出射光路，O和O分别是入射点和出射点，如图10(a)所示测得玻璃砖厚度为h15.0 mm，A到过O点的法线OM的距离AM10.0 mm，M到玻璃砖的距离MO20.0 mm，
34、O到OM的距离为s5.0 mm.图10(1)求玻璃砖的折射率；(2)用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图(b)所示光从上表面入射，入射角从0逐渐增大，达到45时，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失求此玻璃砖上下表面的夹角答案(1)(2)15解析(1)从O点射入时，设入射角为，折射角为.根据题中所给数据可得：sin sin 由折射定律可得玻璃砖的折射率：n(2)当入射角为45时，设折射角为，由折射定律：n，可求得：30设此玻璃砖上下表面的夹角为，光路如图所示：而此时出射光线恰好消失，则说明发生全反射，有：sin C，解得：C45由几何关系可知：30C可得玻璃砖上下表
35、面的夹角15第22课时力学实验(1)纸带类和光电门类实验命题角度(1)研究匀变速直线运动；(2)验证牛顿运动定律；(3)探究动能定理；(4)验证机械能守恒定律；(5)验证动量守恒定律知识储备一、纸带的分析和数据处理光电门的应用1两个关键点(1)区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点要注意“每五个点取一个计数点”与“每隔四个点取一个计数点”的说法是等效的，当打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz时，两相邻计数点间的时间间隔T50.02 s0.10 s.(2)涉及打点计时器的实验均是先接通打点计时器的电源，待打点稳定后，再释放纸带2记录的
36、信息纸带可以记录物体运动的时间和物体运动的位移(频闪照相和纸带记录的物理量相同)与光电门相连的数字计时器记录时间3求速度和加速度纸带测瞬时速度做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度如图所示，求打某一点时物体的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔T的两段位移xn和xn1，则打n点时的速度vn.测加速度用“逐差法”求加速度如图所示a.作出vt图象，通过图象的斜率求物体运动的加速度，a.光电门测速度光电门主要是测量速度的仪器，设小车上挡板的宽度为d，挡板遮住光电门光线的时间为t，则小车通过光电门的速度v.测加速度若已知两个光电门之间的距离为x，小车通过两个
37、光电门时的速度分别为v1、v2，则a.二、使用打点计时器实验操作中的注意事项：1平行：纸带、细绳要和长木板平行2靠近：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置3两先两后：实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带4防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止槽码落地或小车与滑轮碰撞5减小误差：小车另一端挂的槽码质量要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集高考题型1研究匀变速直线运动例1(2019全国卷22)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图1所示已知打点计时器所
38、用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是_点在打出C点时物块的速度大小为_ m/s(保留3位有效数字)；物块下滑的加速度大小为_ m/s2(保留2位有效数字)图1答案A0.2330.75解析根据题述，物块加速下滑，在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是A点根据刻度尺读数规则可读出，B点对应的刻度为1.20 cm，C点对应的刻度为3.15 cm，D点对应的刻度为5.85 cm，E点对应的刻度为9.30 cm，AB1.20 cm，BC1.95 cm，CD2.70 cm，DE3.45 cm.两个相
39、邻计数点之间的时间间隔T5 s0.10 s，根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度可得，打出C点时物块的速度大小为vC0.233 m/s.由逐差法可得a，解得a0.75 m/s2.例2(2020江苏卷11)疫情期间“停课不停学”，小明同学在家自主开展实验探究用手机拍摄物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如图2所示图2(1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是_(2)下列主要操作步骤的正确顺序是_(填写各步骤前的序号)把刻度尺竖直固定在墙上捏住小球，从刻度尺旁静止释放手机固定在三
40、角架上，调整好手机镜头的位置打开手机摄像功能，开始摄像(3)停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度如图3所示已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为 s，刻度尺的分度值是1 mm，由此测得重力加速度为_ m/s2.图3(4)在某次实验中，小明释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落时偏离了竖直方向从该视频中截取图片，_(选填“仍能”或“不能”)用(3)问中的方法测出重力加速度答案(1)小钢球(2)(3)9.6(9.59.7均可)(4)仍能解析(1)小钢球受到的空气阻力相对最小，可近似认为做自由落体运动(2)安装好器材后，先打开手机摄像功能，再由静止释放小球这类似于使用打点计时器时先接
41、通电源，再释放纸带，故顺序是.(3)由题图读得x12.50 cm，x226.50 cm，x377.20 cm，由(x3x2)(x2x1)gT2，T s，解得g9.6 m/s2.(4)释放时手抖动，导致小球的运动偏离了竖直方向，但在小球下落过程中，小球竖直分运动仍然是加速度为重力加速度g的运动，故仍能用(3)问的方法测出重力加速度高考题型2验证牛顿运动定律例3(2020浙江7月选考17(1)做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，图4甲是教材中的实验方案；图乙是拓展方案，其实验操作步骤如下：图4()挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；()取下托盘和砝码，测出其
42、总质量为m，让小车沿木板下滑，测出加速度a；()改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到aF的关系(1)实验获得如图5所示的纸带，计数点a、b、c、d、e、f间均有四个点未画出，则在打d点时小车的速度大小vd_ m/s(保留两位有效数字，打点计时器的工作频率为50 Hz)；图5(2)需要满足条件Mm的方案是_(选填“甲”“乙”或“甲和乙”)；在作aF图象时，把mg作为F值的是_(选填“甲”“乙”或“甲和乙”)答案(1)0.19(0.180.19均可)(2)甲甲和乙解析(1)由题意知小车做匀加速直线运动，故vd，将xce(361.0324.0) mm37.0 mm，T0.1 s代入得vd
43、0.19 m/s(2)甲实验方案中：绳的拉力F满足：FMa，且mgFma，则F，只有当mM时，F才近似等于mg，故以托盘与砝码的总重力表示小车的合外力，需满足mM.乙实验方案中：小车沿木板匀速下滑，小车受绳的拉力及其他力的合力为零，且绳的拉力大小等于托盘与砝码的重力，取下托盘及砝码，小车所受的合外力大小等于托盘与砝码的重力mg，不需要满足mM.两个实验方案都可把mg作为F值例4(2021四川省高三三模)为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，某同学设计了如图6所示的实验装置，其中小车的质量为M，砂和砂桶的总质量为m(滑轮质量不计)图6(1)实验时，下列步骤中不必要进行的有_A用天平测出砂和砂桶的总质量B改变砂和砂桶的总质量，打出几条纸带C将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力D为减小误差，实验中应保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的质量ME小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数(2)该同学在实验中得到如图7所示的一条纸带(相邻两计数点间还有四个点没有画出)已知交流电的频率为50 Hz，根据纸带可求出小车的加速度大小为_ m/s2(结果保留两位有效数字)图7(3)