《高考物理模拟题分类训练(02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(02期)专题18光学(教师版含解析).docx（25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届湖北省选择性考试模拟演练)如图所示，一束复色光经三棱镜后分开成a、b、c和d四种单色光。用这四种单色光分别照射金属钾板，其中c光恰好可从金属钾板上打出光电子；也可以用这四种单色光分别作为双缝干涉实验的光源。下列说法正确的是()Ad光的频率最高Bd光在棱镜中的折射率最小Ca光产生的干涉条纹宽度最大Da光打出的光电子的遏止电压最大【答案】BD【解析】由光路图可知，a光通过三棱镜的偏折程度最大，则折射率最大，a光的频率最大，d光的折射率最小，则频率最低，选项A错误，B正确；因a光的频率最大，则波长最短，根据，可知，a光产生的干涉条纹宽度最小，选项C错误；因为c光恰好可从金
2、属钾板上打出光电子，则a光一定能发生光电效应，因a光的频率最大，则根据，可知，a光打出的光电子的遏止电压最大，选项D正确。故选BD。2(2021届湖北省华中师大附中高三质量测评)用如图所示的装置观察光的全反射现象，将半圆柱玻璃砖固定在量角器上，量角器的圆心与半圆柱玻璃砖的圆心重合，半圆柱玻璃砖可绕圆心旋转。实验时将只含有红光和紫光的复色光，沿半径方向从量角器的刻度线射入半圆柱玻璃砖，复色光被分成和两光束，沿刻度线方向射出，沿刻度线方向射出。下列判断正确的是()A是复色光B玻璃对红光的折射率为2C若半圆柱玻璃砖顺时针旋转，消失，顺时针旋转D若半圆柱玻璃砖逆时针旋转，消失，顺时针旋转【答案】AC【
3、解析】光从一种介质进入另一种介质，一部分光反射，一部分光折射，则是反射的复色光，选项A正确；全反射的临界角，紫光的折射率比红光的折射率大，其临界角小，紫光发生了全反射，红光的临界角为，红光的折射率，选项B错误；玻璃半圆柱顺时针旋转时，入射角变大，紫光和红光都发生了全反射，法线旋转角，反射光旋转角，选项C正确，D错误；故选AC。3(2021届湖北省华中师大附中高三模拟)如图所示，平行玻璃砖的底面涂有反射层，一束由两种单色光组成的复色光以入射角45射向玻璃砖的上表面，经折射、反射再折射后从玻璃砖的上表面射出。不考虑光在玻璃砖其他表面的反射，下列说法正确的是()A玻璃砖对光的折射率大于对光的折射率B
4、两种单色光从玻璃砖上表面出射后相互平行C光比光在玻璃中传播的时间长D用相同的装置观察光的干涉条纹，光相邻两条亮条纹间距较大【答案】BD【解析】光路如图所示根据折射定律可知，a光的偏折程度更大，玻璃砖对光的折射率小于对光的折射率。A错误；根据光路图可知，光线出射时的折射角与开始的入射角相等，所以两光线从玻璃砖上表面出射后相互平行。B正确；设玻璃砖的厚度为d，则光线在玻璃砖里传播的光程为光在玻璃中传播的速度为所以传播时间为因为，所以，光的折射角的两倍大于光并小于，因此光比光在玻璃中传播的时间短。C错误；折射率大的光的频率也较大。所以光频率大于光。根据，光波长小于光。根据干涉条纹间距公式可知，光相邻
5、两条亮条纹间距较大。D正确。故选BD。4(2021届江苏省连云港市高三模拟)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()A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】设折射角为，在右界面的入射角为，如图所示：根据几何关系有，根据折射定律：，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
6、路图可知，a光的折射率小于b光的折射率()，则a光的波长大于b光的波长()，故B错误；光是一种横波，横波有偏振现象，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和遏止电压的概念可知：最大初动能，再根据动能定理：，即遏止电压，可知入射光的频率越大，需要的遏止电压越大，则a光的频率小于b光的频率()，a光的遏止电压小于b光的遏止电压，故D正确。故选D。5(2021届江苏省苏州八校联盟高三联考)彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成。彩虹形成的示意图如图所示，一束白光L由左侧射入水滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条
7、出射光线(a、b是单色光)。下列关于a光与b光的说法正确的是()A水滴对a光的折射率小于对b光的折射率Ba光在水滴中的传播速度大于b光在水滴中的传播速度C用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光相邻的亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距Da、b光在水滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要长【答案】C【解析】A由图可知，a、b光第一次进入水滴发生折射时，a光的折射角较小，即再根据折射率公式可得A错误；B根据折射率与光在介质中传播速度的关系可得B错误；C双缝干涉相邻亮条纹间距公式因为则可得(把a光看成紫光，b光看成红光)即a光相邻的亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，C正确；Da、b光在水滴中
8、传播的速度减小，光的频率不变，由 则波长都比各自在真空中传播的波长要短，D错误。故选C。6如图为一玻璃球过球心O的横截面，两条可见光线1、2合在一起平行于横截面的直径从A点射入玻璃球，分成光线3、4。已知光线1、2与OA的夹角为60，3、4与OA的夹角分别为45、30，则这两束光()A3、4两种光对此种玻璃的折射率之比B3、4两种光在此种玻璃中的速度之比C光子动量p3p4D射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距【答案】B【解析】A根据折射定律可得，光线3的折射率为光线4的折射率为则3、4两种光对此种玻璃的折射率之比为故A错误；B根据可知，3、4两种光在此种玻璃中的速度之比为故B正确；C光在介质中
9、的传播频率不变，根据可知，由于，所以，根据光子动量可得，故C错误；D根据干涉条纹间距公式可知，波长越大，干涉条纹间距越大，由于，则，故D错误。故选B。7(2021届江苏省新高考适应性考试)小华通过偏振太阳镜观察平静水面上反射的阳光转动镜片时发现光有强弱变化下列说法能够解释这一现象的是()A阳光在水面反射时发生了偏振，镜片起起偏器的作用B阳光在水面反射时发生了偏振，镜片起检偏器的作用C阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起起偏器的作用D阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起检偏器的作用【答案】B【解析】发现强弱变化说明水面上反射的阳光是偏振光，而阳光本身是自然光，在反射时发生了偏振，当偏振片的方向与
10、光的偏振方向平行时，通过的光最强，而当偏振片的方向与光的偏振方向垂直时，通过的光最弱，因此镜片起到检偏器的作用。故选B。8(2021届江苏省新高考适应性考试)如图所示，一束激光照射在横截面为正方形的透明玻璃柱上，光线与横截面平行，则透过玻璃柱的光线可能是图中的()ABCD【答案】C【解析】根据折射定律解得 ，所以折射光线向右偏折；根据折射定律解得 ，所以出射光线与入射光线平行。故选C。9(2021届辽宁省辽阳市高三模拟)如图所示，点为半圆柱形玻璃砖截面的圆心，直径与屏垂直，半径与屏平行，黄光在玻璃砖中发生全反射的临界角。不考虑光在玻璃砖中的多次反射。下列说法正确的是()A若紫光沿方向射入玻璃砖
11、，则在屏上形成两个光斑B若红光沿方向射入玻璃砖，则在屏上形成一个光斑C若紫光沿方向射入玻璃砖，则对应的折射角为D若红光沿方向射入玻璃砖，则对应的折射角大于【答案】D【解析】黄光在玻璃砖中发生全反射的临界角，因紫光的折射率大于黄光，则紫光的临界角小于45；红光的折射率小于黄光，则红光的临界角大于45；若紫光沿方向射入玻璃砖，则在MN界面将发生全反射，则屏上形成一个光斑，选项A错误；若红光沿方向射入玻璃砖，则在MN界面不能发生全反射，则屏上形成两个光斑，选项B错误；若是黄光方向射入玻璃砖，则因黄光的折射率为则则=30若紫光沿方向射入玻璃砖，因紫光的折射率大于黄光，则对应的折射角小于；若红光沿方向射
12、入玻璃砖，因红光的折射率小于黄光，则对应的折射角大于，选项C错误，D正确。故选D。10(2021届辽宁省适应性测试)如图所示。一束单色光从介质1射入介质2，在介质1、2中的波长分别为1、2，频率分别为1、2，则()A12C12【答案】B【解析】根据折射定律可知折射率小的介质角越大，因此，由可得，因为光从一种介质进入另一种介质时频率不变，即根据可知波长与波速成正比，即。故选B。11(2021届辽宁省沈阳实验中学高三模拟)对于光的认识，下列说法正确的是()A光不容易观察到衍射现象是因为光的速度太大B偏振光可以是横波，也可以是纵波C照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰D雨后路面上的油膜呈现彩色，是
13、光的折射现象【答案】C【解析】光不容易观察到衍射现象是因为光的波长太小，选项A错误；偏振光只能是横波，不可以是纵波，选项B错误；由于水的反射光是偏振光，所以照相机镜头的偏振滤光片可减弱水面的反射光，使水下影像清晰，故C正确；雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的干涉现象，选项D错误。故选C。12(2021届辽宁省营口市高三模拟)在光学仪器中，“道威棱镜”被广泛用来进行图形翻转。如图所示，其棱镜的横截面ABCD是底角为的等腰梯形，与BC平行的三条光线经AB面射入棱镜，经BC面反射后，反射光线直接射到CD面上。已知棱镜材料的折射率n=，则()A光线1在AB面上的折射角为B三条光线在BC面上都发生全反射C
14、只有光线3在BC面上发生全反射D从DC射出的光线跟入射光线平行，且距离C点最近的为光线3【答案】B【解析】A由图可知，光线1在AB面上的入射角为，由折射定律有得即光线1在AB面上的折射角为，故A错误；BC由公式可知，发生全反射的临界角为光路图如图所示，由图像可知，光线在BC面上的入射角由于三条光线平行，三条光线在BC面上的入射相同，则三条光线在BC面上都发生全反射，故B正确，C错误；D由三条光线平行，三条光线在棱镜中的传播如图所示，由图可知，光线射到DC面的入射角为，折射角为，即光线与入射光线平行，但距离C点最近的为光线1，故D错误。故选B。13(2021届辽宁省沈阳实验中学高三模拟)唐人张志
15、和在玄真子涛之灵中写道：“雨色映日而为虹”从物理学的角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的。我们通过下列简化示意图来研究彩虹的形成。图中细光束在过球心的平面内，包含红光和紫光两种单色光，入射角，透明球对红光折射率为，球的半径为R，真空中的光速为c。(1)分析判断，a和b各是哪种光？(不用说明原因)(2)光线从入射方向到出射方向转过的角度称为偏向角，求红光的偏向角和红光在球内的传播时间。【答案】(1)是紫光，是红光；(2)，【解析】(1)由于在介质中，频率越高，折射率越大，红光和紫光从空气进入水中时，入射光相同时，则紫光的折射角小，过入射点做出法线如图所示，可知是紫光，是红光。(2
16、)从点入射时，设折射角为，根据光的折射定律有根据已知条件可知，折射角因此在点入射时光线沿顺时针方向旋转了在点发生反射时，由于三角形为等腰三角形在点沿顺时针偏转了在出射点，根据对称性，光线沿顺时针偏转角也为，因此光线偏向角根据几何关系及对称性，红光在球内传播的路程红光在球内传播速率因此红光在球内传播的时间整理得14(2021届湖南省长沙市长郡中学高三模拟)某种透明介质的截面如图所示，为半径为R的四分之一圆弧，O为圆心，为直角三角形，与足够大的光屏垂直，A点与光屏接触细光束沿圆弧半径射向圆心O，当在界面上的入射角时，仅在光屏上形成一个亮斑，若不考虑光在透明介质中的多次反射。(1)求该介质的折射率应
17、不小于多少；(2)若，当入射角i逐渐减小到时，A点右侧光斑恰好消失，仅在光屏A点左侧有个光斑，求及光斑到A点的距离。【答案】(1)；(2)；【解析】(1)光在面能发生全反射，必有可得故该介质的折射率应不小于(2)如图当入射角逐渐减小到时，A点右侧光斑恰好消失，在面的折射光线恰与平行，可得折射角根据折射定律得由几何关系得光斑到A点的距离15(2021届湖南省三湘名校联盟高三联考)如图所示，等腰三角形ABC是三棱镜的截面，底角。AB面镀有银，一束单色光垂直AC边从D点射入，照射在AB边的中点E，反射光照射在AC面上，AC面的反射光线照射到BC边上的F(图中未画出)点，在F点的出射光线平行于AC。已
18、知AB边长为L，光在真空中的传播速度为c，不考虑光在BC面的反射。(1)试判断光在AC面是否会发生全反射；(2)求光从D点传播到F点所用的时间。【答案】(1)会；(2)【解析】(1)光在棱镜中的传播路径如图所示由几何关系可知，光在AB面的入射角和反射角均为，则光在AC面的入射角和反射角均为，则FG与AB平行，光在EC面上的入射角为，折射角，棱镜对光的折射率由于因此因此光在AC面上会发生全反射。(2)由几何关系可知由可得，光在棱镜中的传播速度光在棱镜中传播的时间16(2021届广东省佛山市高三质检)如图是一个横截面为直角三角形的三棱镜BC=L，A=30，一束很细的单色光从AB的中点D平行AC射入
19、三棱镜，忽略多次反射。(1)若光束恰好射在C点上，求三棱镜对该光束的折射率；(2)维持光束方向不变，将入射点下移，光束恰好打在BC边中点，求入射点与A点的距离。【答案】(1)；(2)【解析】(1)单色光的光路图如下由几何关系得，则三棱镜对该光束的折射率为(2)有几何关系得17(2021届广东省新高考八省大联考高三模拟)如图所示，AOB是由某种透明物质制成的圆柱体横截面(O为圆心)折射率今有一束平行光以45的入射角向柱体的OA平面，这些光线中有一部分不能从柱体的AB面上射出，设凡射到OB面的光线全部被吸收，也不考虑OA面的反射，求圆柱AB面上能射出光线的部分占AB表面的几分之几？【答案】1/2【
20、解析】光路图如下图，从O点射入的光线，折射角为r，根据折射定律，有，解得：设从某位置P点入射的光线，折射到AB弧面上的Q点时，入射角恰等于临界角C，有代入数据得：PQO中所以能射出的光线区域对应的圆心角能射出光线的部分占AB面的比例为 18(2021届河北省衡水市第一中学高三模拟)两块折射率不同的透明介质拼接成的光学元件横截面如图所示，等腰直角三角形的斜边恰好与半圆直径重合。已知一束单色光线在横截面所在平面内自点射入，光线与间夹角为，光线恰好没有从右侧圆弧面射出。半圆的半径为，、之间的距离也为。截面为三角形的介质对该单色光线的折射率为。求：(1)截面为半圆形的介质对该单色光线的折射率；(2)保
21、持入射光线方向不变，在间如何移动入射点位置，可使射入光学元件的光线在第一次到达圆弧面后能够从右侧射出？(不要求写出分析过程)【答案】(1)；(2)使入射点向端移动【解析】(1)光线在面上的入射角，设截面为三角形的介质对该单色光线的折射率为，由折射定律得，解得故光线垂直于界面射入右侧半圆形介质光线恰好没有从右侧圆弧面射出，即在此处入射角恰为临界角，由几何关系可得解得设截面为半圆形的介质对该单色光线的折射率为，有解得(2)使入射点向端移动19(2021届河北省选择性考试模拟演练)如图，一潜水员在距海岸A点45m的B点竖直下潜，B点和灯塔之间停着一条长4m的皮划艇。皮划艇右端距B点4m，灯塔顶端的指
22、示灯与皮划艇两端的连线与竖直方向的夹角分别为和(，)，水的折射率为，皮划艇高度可忽略。(1)潜水员在水下看到水面上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里。若海岸上A点恰好处在倒立圆锥的边缘上，求潜水员下潜的深度；(2)求潜水员竖直下潜过程中看不到灯塔指示灯的深度范围。【答案】(1) ；(2) 【解析】(1)设潜水员下潜深度为h，水的折射率为，海岸上A点恰好处在倒立圆锥的边缘上，得临界角正弦为解得：(2)设入射角为 的光线的折射角为 ，入射角为的折射角为 ，则 ，根据几何关系可知 ，解得： ，故潜水员竖直下潜过程中看不到灯塔指示灯的深度范围 。20(2021届重庆市育才中学高三模拟)如图，某同学在一
23、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点做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点做AB边的垂线交直线DF于E；DE=2 cm，EF=1 cm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】过D点作AB边的发现，连接OD，则为O点发出的光纤在D点的入射角；设该光线在D点的折射角为，如图所示根据折射定律有式中n为三棱镜的折射率由几何关系可知在中有由式和题给条件得根据题给条件可知，为等腰三角形，有由式得21如图所示，折射率n=、半径为R的透明球体固定在水平地面上，O为球心，AB为水平直径，一束光线水平射到球体的C点，经折射后恰好从B点射出，真空中光速为c。求：(1)从B点射出光线的偏角；(2)光从C点到B点的传播时间t。【答案】(1) 60；(2)。【解析】(1) 根据题意可知，光射到C点的入射角为i，折射角为r，根据折射定律有：根据几何关系可知解得入射角为i=60，折射角为r=30，在B点入射角为30，从B点射出光线折射角为60。(2) 光在介质中传播的路程为：所以光线在球体内传播的时间为：