《高考物理模拟题分类训练(04期)专题18光学(教师版含解析).docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理模拟题分类训练(04期)专题18光学(教师版含解析).docx（17页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、专题18 光学1(2021届山东省泰安市高三统考)如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角=60时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与射光平行。已知真空中的光速为c，则()A当入射角=60时，光在玻璃中的传播时间为B当入射角=60时，光在玻璃中的传播时间为COP之间的距离为RDOP之间的距离为R【答案】B【解析】光路如图所示当入射角=60时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与射光平行，所以出射点在O点正上方。设OP之间的距离为d，则垂直入射时有当入射角=60时，有联立解得当入射角=60时，光在玻璃中的传播时间为解得
2、，故选B。2(2021届山东省聊城高三模拟)如图所示，柱状玻璃砖的横截面为半圆，O为其圆心，a、b两束单色光从其圆弧面以不同的角度射向玻璃砖的圆心，出射光线重合。则下列说法正确的是()Aa穿过玻璃砖所需时间比b短Ba与b相遇能发生干涉Ca比b更容易发生衍射D从同一介质射向空气时发生全反射a的临界角较b的小【答案】D【解析】由图知：a光和b光的折射角相等，而b光的偏折程度小，根据折射定律知b光的折射率比a光小，由知b光在玻璃砖中传播速度大，则b光穿过玻璃砖所需的时间比a光短，故A错误。两束光的折射率不相等，频率不相等，则两光相遇不能发生干涉，故B错误；因b光的频率小，则波长较大，即b光比a光更容
3、易发生衍射，故C错误；因a光的折射率较大，根据,可知，a光的临界角较小，即从同一介质射向空气时发生全反射a的临界角较b的小，故D正确。故选D。3(2021届山东省德州高三模拟)为了夜间行车安全，很多公路的护栏上都安装有反光板，反光板是由实心透明材料做成的结构体，并不发光，如图所示为反光板的剖面图，由矩形和多个等腰直角三角形组成。当汽车灯光垂直矩形左侧照射时，光线经右侧边缘两次全反射后会沿着相反的方向返回。反光板的折射率至少应为()ABCD【答案】B【解析】光线经右侧边缘两次全反射后会沿着相反的方向返回，光路图如上图所示，由几何关系可知入射角为，反射角为有则,所以B正确；ACD错误；故选B。4(
4、2021届福建省名校联盟高三模拟)红、黄、绿三种单色光以相同的入射角从水中射向空气，若绿光在界面上恰好发生全反射，则下列判断正确的是()A黄光一定能发生全反射B红光一定能发生全反射C黄光在水中的波长比红光在水中的波长长D这三种单色光相比，红光在水中传播的速率最大【答案】D【解析】红、黄、绿三种单色光，红光的折射率最小，绿光的折射率最大，则根据可知，红光的临界角最大，绿光的临界角最小，若绿光在界面上恰好发生全反射，则红光和黄光都不能发生全反射，选项AB错误；根据，红光的折射率最小，频率最小，则在水中的波长最长，选项C错误； 根据，红光的折射率最小，可知在水中传播的速率最大，选项D正确；故选D。5
5、(2021届湖北省高三高考模拟)如图，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心)，产生反射光束1和透射光束2；已知玻璃折射率为，入射角为45(相应的折射角为24)。现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂直于图面轴线顺时针转过15，如图中虚线所示。则()A光束1转过15B光束1转过30C光束2转过的角度小于15D光束2转过的角度大于15【答案】BC【解析】保持入射光不变，半圆柱顺时针转过15时，法线转过15，则入射角变为60，由几何关系可知，反射光线与竖直线成75，故反射光线偏转了30；故A错误，B正确；由题知,偏转后，入射角为60，设折射角为，则由,则=30。故
6、由几何关系可知，光束2转过的角度为=15+24-=9，故C正确，D错误。故选BC。6(2021届江苏省如皋市高三模拟)如图所示，一根筷子竖直固定于圆柱形薄玻璃杯底部的A点现向薄玻璃杯内注入清水，人眼从B点附近沿BA方向正对薄玻璃杯的侧壁，可能观察到的主要现象是()ABCD【答案】D【解析】图为筷子竖直插入盛水玻璃杯内的俯视图，A处为筷子，APB表示由筷子发出的穿过玻璃杯壁P射向观察者B处的一条光线。OP为过P点沿半径方向的直线，即在P处和空气的分界面的法线，上述光线则相当于在P处由水中射入空气中，图中折射角大于入射角所以观察者在B处看到的筷子A的像A的位置不是在A的实际位置，而是由其实际位置偏
7、离杯中心的方向向杯壁靠拢一些，据此可知。D正确ABC错误。故选D。7(2021届江苏省如皋市高三模拟)如图所示，双缝干涉实验中利用相同的实验装置，分别得到了甲、乙两种色光的干涉图样下列关于甲、乙光的说法正确的是()A甲光光子的动量大于乙光光子的动量B甲光光子的能量大于乙光光子的能量C同种介质对甲光的折射率大于对乙光的折射率D甲光在水中的传播速度大于乙光在水中的传播速度【答案】D【解析】由双缝干涉间距公式。由图中甲光条纹间距大于乙光条纹间距可得，由光子动量公式，可知甲光子的动量小于乙光子的动量，故A错误；由光子能量公式，知甲光子的能量小于乙光子能量，故B错误；由折射率公式，即同种介质对甲光的折射
8、率小于对乙光的折射率。故C错误；由折射率与传播速度关系式，可得甲光在水中传播速度大于乙光在水中传播速度，故D正确。故选D。8(2021届辽宁省抚顺市高三模拟)有一腰长为16cm的等腰直角三棱镜，为了测定它的折射率，先把三棱镜的一个端面放在铺好白纸的桌面上，用铅笔画出它的轮廓线ABO，如图所示。从OB上的C点观察A，发现A的像的位置在D处，测得，光在真空中的传播速度为c。则下列判断正确的是()A观察者看到A点的像时的折射光线对应的折射角的正弦值为0.6B三棱镜的折射率为C光在三棱镜中传播的速度为D光在三棱镜中发生全反射的临界角的正弦值为0.5【答案】B【解析】光路图如图所示，设观察者看到A的像时
9、的折射光线对应的折射角是i，入射角是r，由几何关系可得，A错误；由几何关系可得由折射定律得，B正确；光在三棱镜中传播速度是，C错误;光在三棱镜中产生全反射的临界角的正弦值是，D错误。故选B。9(2021届辽宁省高三模拟)如图所示，双缝干涉实验装置中，屏上一点到双缝的距离之差为，若用单色光照射双缝时，发现点正好是从屏中间算起的第四条暗条纹，换用单色光照射双缝时，发现点正好是从屏中间算起的第三条亮条纹，则下列说法正确的是( )A单色光的频率大于单色光的频率B单色光的波长小于单色光的波长C单色光的相邻亮条纹间的距离小于单色光的相邻亮条纹间的距离D用单色光和在同一单缝衍射的装置上做实验，在缝宽不变的情
10、况下，单色光更容易发生明显衍射【答案】D【解析】由题意可知，单色光A照射双缝时条纹间距较小，根据可知单色光A的波长较小，频率较大，选项ABC错误；因单色光B的波长较大，则用单色光A和B在同一单缝衍射的装置上做实验，在缝宽不变的情况下，单色光B更容易发生明显衍射，选项D正确。故选D。10(2021届山东省烟台市高三模拟)夏日雨后，我们经常会看到天空中出现美丽的彩虹。从物理学角度看，彩虹是太阳光以一定的角度照射在雨滴上经过两次折射和一次反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图，其中、代表两种不同频率的单色光，则()A光的频率大于光的频率B在同种介质中，光的传播速度小于光的传播速度C光和光以相同的入射
11、角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是光D分别用同一双缝干涉装置进行实验，在干涉图样中光相邻两个亮条纹中心的距离小于光相邻两个亮条纹中心的距离【答案】C【解析】由光路图可知，水对b光的偏折程度较大，则b光的折射率较大，则b光的折射率比a光大，A错误；根据可知在同种介质中，b光的传播速度小于a光的传播速度，B错误；因为可知，a光的临界角大于b光，则光和光以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，则一定是b光发生了全反射，射出的一定是光，C正确；根据可知，因a光的波长大于b光，则分别用同一双缝干涉装置进行实验，在干涉图样中光相邻两个亮条纹中心的距离大于光相邻两个亮条纹中心
12、的距离，D错误。故选C。11(2021届福建省名校联盟高三模拟)用紫光做双缝干涉实验，在屏上观察到干涉条纹，若增大双缝距离，则屏上干涉条纹的间距将_(填“变大”或“变小”)。若其他条件不变，改用红光做实验，则干涉条纹的间距将_(填“变大”或“变小”)。【答案】变小 变大 【解析】1根据知，若增大双缝距离d，则屏上干涉条纹的间距Dx将变小。2根据知，若其他条件不变，改用红光做实验，则波长l增大，所以干涉条纹的间距Dx将变大。12(2021届广东省东莞市高三模拟)如图为三棱柱形棱镜的横截面，该横截面为直角边为的等腰直角三角形。一细光束由面斜射入，并逐渐调节入射角及入射点的位置，使细光束经面折射后直
13、接射到面，且当细光束与面的夹角为时，该细光束恰好不能从面射出。求：(1)该棱镜的折射率为多大？(2)如果入射点到A点的距离为，光在真空中的传播速度为，则光束从面传播到面所用的时间应为多少？(结果可保留根号)【答案】(1)；(2)【解析】(1)由题意作出光路图，如图所示。由几何关系可知，入射角为由于光束在面恰好发生了全反射，则又因为在面上，有联立解得棱镜的折射率为(2)因为，所以，则光在棱镜中的速度则光束从面传播到面所用的时间为解得13(2021届广东省河源市高三模拟)将自然光引入室内进行照明是一种新型的绿色能源技术。某科技兴趣小组设计了一种接收太阳光的实验装置，如图为过装置中心轴线的截面，上部
14、的集光球是半径为R的某种均匀透明材料的半球体，下部为导光管，两部分的交界面是PQ。若只有PQ上方高度范围内的光束平行于PQ射入后，能直接通过PQ面进入导光管(不考虑集光球内表面的反射)，求该材料的折射率。【答案】【解析】由于不考虑集光球内表面的反射，所以最上面的一束光线的光路图如图所示由几何关系可知解得可知入射角折射角根据折射定律可知，材料的折射率14(2021届广东省阳江市高三模拟)如图所示，半径为R的半圆形玻璃砖。OP距离。当从P点入射的光线与界面的夹角=30时，光能够射到Q点(OQ连线垂直于界面OP)。已知真空中的光速为c，求：(1)半圆形玻璃砖的折射率及出射角；(2)光在玻璃砖中从P到
15、Q经历的时间。【答案】(1)，60；(2)【解析】(1)由题意，光路如图，由几何关系， ，解得设Q点的入射角为，折射角为，则 ，解得=60(2)设从P到Q经过的光程为s，解得。15(2021届河北省高三高考模拟)如图所示，AOB为半径为R的扇形玻璃砖，一细光束照射到AO面上的C点，入射角为60，折射光线平行于BO边，C点到BO面的距离为，ADBO，DAO30，光在空气中传播速度为c，求：(1) 玻璃砖的折射率；(2) 光在玻璃砖中传播的时间【答案】(1) (2)【解析】(1)光路如图所示，由几何知识可知，在AO面上光线的折射角为30，所以玻璃砖的折射率。 (2)由于折射光线CE平行于BO，光线
16、在圆弧面上的入射点E到BO的距离也为，即 所以满足 sin 解得30由几何关系可知又光在玻璃中的速度故所求时间。16(2021届湖南省高三高考模拟)如图所示是一个水平横截面为圆形的平底玻璃缸，玻璃缸深度为，缸底面圆心处有一单色点光源，缸中装有某种液体，深度为，点为液面的圆心，垂直于水平面。用面积为的黑纸片覆盖在液面上，则液面上方恰好无光线射出。若在上述黑纸片上，以为圆心剪出一个面积为的圆孔，把余下的黑纸环仍放置在液面上原来的位置，使所有出射光线都从缸口射出，则缸口的最小面积为多少？【答案】【解析】用面积为的黑纸片覆盖在液面上，液面上方恰好无光线射出，则从点光源发出的光线射到黑纸片的边缘处恰发生
17、全反射，临界角为，光路图如图甲所示。由几何关系得由全反射知识有解得剪出一个面积为圆孔后，设透光部分的半径为，射出光线的最大入射角为，对应的折射角为，光路图如图乙所示。由几何关系得根据折射定律有缸口的最小半径为缸口的最小面积为解得17(2021届湖南省高三模拟)在正方体玻璃砖的正中间有一个点光源S，若在正方体的各个面中心各贴一张黑色遮光纸片，恰好没有光线直接经玻璃面折射后射出。已知正方体棱长为，遮光纸片与棱的最小距离为，(不考虑光线在正方体中的反射)。(1)求此玻璃的折射率；(2)若将遮光纸拿去，并将点光源下移到正方体的底面中心，求其他面有光射出区域的面积。【答案】(1)；(2)【解析】(1)遮
18、光纸片为圆纸片，设圆纸片的半径为r，则射向圆纸片边缘的光恰好发生全反射，由折射定律得由几何关系得联立解得(2)由以上分析可知，光线发生全发射的临界角为37,光线在侧面恰好发生全发射时有解得由于，则光线在侧面射出的区域为半圆形，半径为R,若正方体足够大，则上表面有光射出的区域应为圆形；半径又则正方体的上表面全部有光射出,有光射出的区域面积为18(2021届湖南省长郡中学高三模拟)如图所示，有一半径为R的半球形玻璃砖，玻璃折射率为n，在紧贴半球形正下方有一发光圆盘，圆心和球心重合，为保证圆盘发出的光都不会在半球形表面发生全反射求发光圆盘半径r的最大值？【答案】【解析】如图所示，离圆心越远的发光点发
19、出的光，入射到球形表面同一处的入射角越大，所以根据对称性，对于圆盘只需保证A点发出的光不发生全反射即可。由正弦定理有，当时，入射角有最大值，又因为临界条件为，得，故。19(2021届湖南师大附中学高三模拟)一棱镜的截面为直角三角形ABC，其中C90、A30、BC边长为l在该截面所在的平面内，一条光线以i45的入射角从AC边的中点M射入棱镜，经过一次折射和一次全反射后垂直于BC边射出，部分光路图如图所示光在真空中的传播速度为c求：(1)棱镜材料的折射率n；(2)光在棱镜中传播的时间t【答案】 【解析】(1)光路图如图所示根据几何关系可得：r=30由折射定律有：n=解得：n=（2） 由几何关系可知：MD=AM=；AD=2AMcos30=DB=AB-AD=,DE=DBcos30=又：，其中光在棱镜中的传播速度v=c/n，解得：t=。