(天津市寶坻區(qū)第一中學 天津 301800)

1 2014-2018年高考天津理綜卷光學選擇題特征分析

1.1 真題

【例1】(2014年高考天津理綜卷)一束由兩種頻率不同的單色光組成的復色光從空氣射入玻璃三棱鏡后,出射光分成a，b兩束,如圖1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,b光照射時逸出的光電子最大初動能大

圖1 例1題圖

【例2】(2015年高考天津理綜卷)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”，從物理學的角度看，虹是太陽光經過雨滴的兩次折射和一次反射形成的，圖2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光側移量大

C.分別照射同一光電管，若b光能引起光電效應，a光一定也能

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

圖2 例2題圖

【例3】(2016年高考天津理綜卷)如圖3是a，b兩光分別經過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣,則( )

圖3 例3題圖

A.在同種均勻介質中,a光的傳播速度比b光的大

B.從同種介質射入真空發(fā)生全反射時a光臨界角大

C.照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應時,a光的飽和電流大

D.若兩光均由氫原子能級躍遷產生,產生a光的能級能量差大

【例4】(2017年高考天津理綜卷)明代學者方以智在《陽燧倒影》中記載：“凡寶石面凸，則光成一條，有數棱則必有一面五色”，表明白光通過多棱晶體折射會發(fā)生色散現(xiàn)象.如圖4所示，一束復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( )

圖4 例4題圖

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，則a光的遏止電壓低

【例5】(2018年高考天津理綜卷)氫原子光譜在可見光區(qū)域內有4條譜線Hα，Hβ，Hγ，Hδ,都是氫原子中電子從量子數n>2的能級躍遷到n=2的能級發(fā)出的光,它們在真空中的波長由長到短,可以判定( )

A.Hα對應的前后能級之差最小

B.同一介質對Hα的折射率最大

C.同一介質中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,則Hβ也一定能

1.2 特征分析

1.2.1 試題條件特征

2014-2017年的真題題干都是通過一幅色散圖設置物理情境，2018年的真題題干通過能級圖(雖未出示能級圖，但難度卻降低了)設置物理情境.

1.2.2 試題選項特征

2014-2018年的真題選項都是基于兩種單色光(或4種單色光)的物理量差異，從相關的不同的光學物理量設置.

1.2.3 試題題干與選項比較分析

綜觀2014-2018年的真題，不難發(fā)現(xiàn)：從知識的角度看，試題題干與選項并無根本差別；或者說，將這5道題中任何一道題的題干與某個選項異位都是可以的.

以例3為例說明.

【改編題1】將題干與選項A異位.

a，b兩光分別經過同一均勻介質，傳播時間ta>tb,則( )

A.a,b兩光分別經過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成干涉圖樣，相鄰亮條紋間距a光大于b光

B.從同種介質射入真空發(fā)生全反射時a光臨界角大

C.照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應時,a光的飽和電流大

D.若兩光均由氫原子能級躍遷產生,產生a光的能級能量差大

【改編題2】將題干與選項B異位.

如圖5為從光源O發(fā)出的a，b兩束光在水面恰好發(fā)生全反射的光路圖,則( )

A.在同種均勻介質中,a光的傳播速度比b光的大

B.a，b兩光分別經過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成干涉圖樣，相鄰亮條紋間距a光大于b光

C.照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應時,a光的飽和電流大

D.若兩光均由氫原子能級躍遷產生,產生a光的能級能量差大

圖5 改編題2題圖

【改編題3】將題干與選項C異位.

a，b兩光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應，若a光的遏止電壓高,則

A.在同種均勻介質中,a光的傳播速度比b光的大

B.從同種介質射入真空發(fā)生全反射時a光臨界角大

C.a，b兩光分別經過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成干涉圖樣，相鄰亮條紋間距a光大于b光

D.若兩光均由氫原子能級躍遷產生,產生a光的能級能量差大

【改編題4】將題干與選項D異位.

a光是氫原子核外電子從n=4躍遷到n=2產生的，b光是氫原子核外電子從n=3躍遷到n=2產生的,則

A.在同種均勻介質中,a光的傳播速度比b光的大

B.從同種介質射入真空發(fā)生全反射時a光臨界角大

C.照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應時,a光的飽和電流大

D.a，b兩光分別經過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成干涉圖樣，相鄰亮條紋間距b光大于a光

2 高考光學選擇題命制方法

基于2014-2018年高考天津卷光學選擇題真題及特征分析，可以按照以下4步命制高考光學選擇題.

2.1 建構知識素材庫

依據新課程標準、普通高中課程標準實驗教科書、考試大綱建構知識素材庫.

(1)兩種單色光在同種均勻介質中傳播速度不同、波長不同、傳播時間不同.

(2)兩種單色光從相同位置以相同入射角射入三棱鏡，折射角不同.

(3)兩種單色光均從介質Ⅰ入射到介質Ⅱ，折射率不同、臨界角不同.

(4)兩種單色光以相同角度斜射到同一玻璃板透過平行表面后，側移量不同.

(5)兩種單色光分別經過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成干涉圖樣，相鄰亮條紋間距不同.

(6)兩種單色光分別經過同一衍射裝置后在屏上形成干涉圖樣，相鄰亮條紋間距不同.

(7)兩種單色光照射同一金屬不一定都能發(fā)生光電效應(或者說不同金屬截止頻率不同).

(8)兩種單色光照射同一金屬均能發(fā)生光電效應，光電子的最大初動能不同、遏止電壓不同.

(9)兩種單色光對應的原子能級能量差不同.

(10)在真空中傳播速度與頻率無關.

(11)能否發(fā)生偏振與頻率無關(光波是橫波，均能發(fā)生偏振).

……

2.2 確定考查能力

光學高考選擇題可以考查的能力是：理解能力、推理能力、綜合分析能力、實驗能力.

2.3 設置試題情境

2.3.1 應用物理學史設置試題物理情境

(1)戰(zhàn)國時期屈原在《楚辭》中關于虹的描述：“建雄虹之采旄兮，五色雜而炫耀.”

(2)東漢蔡邕曾對彩虹的產生條件作過探討，他指出:“虹見有青赤之色，常依陰云而晝見于日沖.無云不見，太陽亦不見，見輒與日相互，率以目西，見于東方.”

(3)開普勒通過圓柱玻璃實驗發(fā)現(xiàn)全反射.

(4)笛卡爾通過棱鏡實驗研究色散.

……

2.3.2 應用光學新科技進展信息設置試題物理情境

(1)南開大學化學學院陳永勝教授主持完成的項目“光電轉化效率達12.7%的有機太陽能電池”入選基礎研究類2017中國光學十大進展.

(2)我國已經遴選入“十三五”規(guī)劃的12 m光學紅外望遠鏡，建成后是一架科學上可占領國際天文研究前沿高地，技術方案上有中國創(chuàng)新和特色并代表未來發(fā)展方向的大型天文望遠鏡.

……

2.3.3 應用光路圖或光學實驗圖設置試題物理情境

(1)三棱鏡色散圖.

(2)光的全反射圖.

(3)光的干涉圖樣.

(4)光的衍射圖樣.

(5)光電效應實驗圖、光電效應直角坐標圖.

(6)氫原子能級圖.

……

2.3.4 應用文字敘述設置試題物理情境

應用簡潔的文字復現(xiàn)教科書中出現(xiàn)的、考生熟知的物理圖景設置試題物理情境.

2.4 樣題示例

【樣題】如圖6(a)所示，用高于截止頻率的單色光照射光電管的陽極K，通過調節(jié)滑動變阻器滑片P使微安表的電流逐漸減小為零，此時電壓表示數即為遏止電壓.如圖6(b)為依據實驗獲得的數據繪制的ν-Uc圖像.則

圖6 樣題題圖

A.從同種介質射入真空發(fā)生全反射時a光臨界角小

B.若兩光均由氫原子能級躍遷產生,產生a光的能級能量差小

C.以相同角度斜射到同一玻璃板透過平行表面后，b光側移量小

D.若將圖6(a)中的電源正負極對調，a光獲得的電流一定比b光獲得的電流小

點評：本題題干利用光電效應實驗電路圖和實驗數據處理的ν-Uc圖設置物理情境，選項從全反射、氫原子躍遷、光線經平行玻璃板發(fā)生側移、光電流的相關因素4個不同角度設置，本題考查能力以推理能力為主.

3 高考光學選擇題備考建議

(1)學生應深刻理解光的折射、全發(fā)射、光的雙縫干涉、光的衍射、光電效應、氫原子能級圖等核心知識.

(2)注重基于一個光學現(xiàn)象，盡可能發(fā)散理解不同光學物理量的差異.

(3)例題和習題，可以嘗試利用自己命制的題目.