2020高考物理月刊專版 專題11 光學綜合 專家預測3

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1、2020高考物理月刊專版 1.一束單色光斜射到厚平板玻璃的一個表面上，經兩次折射后從玻璃板另一個表面射出，出射光線相對于入射光線側移了一段距離.在下列情況下，出射光線側移距離最大的是 A.紅光以30°的入射角入射 B.紅光以45°的入射角入射 C.紫光以30°的入射角入射 D.紫光以45°的入射角入射 解析:側移距離是指出射光線與原入射方向的垂直距離.同一種光線相比折射率相等，入射角越大側移距離越大，即B項側移距離大于A項.D項側移距離大于C項.又在入射角相同時，折射率越大，側移距離越大，所以紫光在45°的入射角入射時，側移距離最大，即D項正確. 答案:D 2.如圖，一束單色

2、光射入一玻璃球體，入射角為60°，已知光線在玻璃球內經一次反射后，再次折射回到空氣中時與入射光線平行.此玻璃的折射率為() A. B.1.5 C. D.2 解析:繪出光在玻璃體內的光路圖，由幾何關系可知，第一次折射時，折射角為30°，則n==，C正確. 答案:C 3.右圖是一個圓柱體棱鏡的截面圖，圖中E、F、G、H將半徑OM分成5等份，虛線EE1、FF1、GG1、HH1平行于半徑O N，O N邊可吸收到達其上的所有光線.已知該棱鏡的折射率n=，若平行光束垂直入射并覆蓋OM，則光線() A.不能從圓弧射出 B.只能從圓弧射出 C.能從圓弧射出 D.能從圓弧射出 解

3、析:由折射率n=知該棱鏡的全反射臨界角為C=37°(sinC=)，剛好從G點入射的光線垂直進入棱鏡后，在G1點恰全反射，則圓弧上所有入射光線均發(fā)生全反射，不會從中射出，只有 NG1圓弧上入射的光線折射后射出棱鏡.所以只有B正確，A、C、D錯誤. 答案:B 4.一束由紅、藍兩單色光組成的光線從一平板玻璃磚的上表面以入射角θ射入，穿過玻璃磚自下表面射出.已知該玻璃對紅光的折射率為1.5.設紅光與藍光穿過玻璃磚所用的時間分別為t1和t2，則在θ從0°逐漸增大至90°的過程中() A.t1始終大于t2 B.t1始終小于t2 C.t1先大于后小于t2 D.t1先小于后大于t2 解析:假設玻

4、璃磚的厚度為d，光線在玻璃磚中的折射角為θ′，由折射定律可得sinθ′=，光線在玻璃磚中的傳播速度v=，光在玻璃磚中的傳播距離L=′,可知光穿過玻璃磚所用的時間t= =，因為紅光的折射率小于藍光的折射率，所以紅光的折射角大于藍光的折射角.由題意知n紅=1.5，可知紅光的折射角θ′＜45°，所以兩種光線在θ從0°逐漸增大到90°的過程中，折射角θ′的兩倍都小于90°，因此sin 2θ′也會增大，且折射角是紅光的大于藍光的.所以整個過程中紅光所用的時間始終小于藍光所用時間，故選B. 答案:B 5.（長郡中學）如圖所示，P、Q是兩種透明材料制成的兩塊相同的直角梯形棱鏡，疊合在一起組成一個長方體，

5、一單色光從P的上表面射入，折射光線正好垂直通過兩棱鏡的界面，已知材料的折射率nP＞nQ，射到P上表面的光線與P的上表面的夾角為θ，下列判斷正確的是() A.光線一定在Q的下表面發(fā)生全反射 B.光線一定能從Q的下表面射出，出射光線與下表面的夾角一定等于θ C.光線一定能從Q的下表面射出，出射光線與下表面的夾角一定大于θ D.光線一定能從Q的下表面射出，出射光線與下表面的夾角一定小于θ 解析:因折射光線正好垂直界面而不改變傳播方向，光路如圖示,由折射定律nP=,而nP＞nQ,r1=r2，所以sini1＞sini2、i1＞i2,所以θ＜β,C正確. 答案:C 6.（2020·山西太原）

6、某直角棱鏡頂角θ=41.3°，由下表內各種色光組成的一窄光束以垂于直角邊AB的方向射入棱鏡，如圖所示.下表中給出了棱鏡對各種色光的折射率和臨界角，下列說法正確的是() 色光 紫光 藍光 綠光 黃光 橙光 紅光 折射率 1.532 1.528 1.519 1.517 1.514 1.513 臨界角 40.75° 40.88° 41.77° 41.23° 41.34° 41.37° A.只有橙光、紅光從棱鏡的AC面射出 B.只有紫光、藍光、綠光和黃光從棱鏡的AC面射出 C.若在BC的下方放一光屏，從BC出射的光在光屏上將會形成一彩色光帶 D

7、.只有紫光、藍光、綠光和黃光從BC射出并在光屏上形成彩色光束 解析:由圖可知在AC界面處的入射角θ=41.30°，由全反射的條件可知，當入射角θ＞C時能發(fā)生全反射，因此只有橙、紅光不能全反射，這兩種光在AC面上同時發(fā)生折射和反射，A對B錯，其余四種光線經AC面反射后射到BC面而折射，橙、紅光雖折射但同時也有反射光射到BC面，因各色光折射率不同形成六色彩色光帶，C對D錯. 答案:AC 7.（2020·河北保定）如圖所示，激光器固定在轉臺上發(fā)出一束細光，轉臺在某液體中勻速轉動，使激光束在豎直平面內掃描，掃描一周的時間為T=32s.激光束轉動方向如圖中箭頭所示，該液體的折射率為.一個周期T內在

8、液面上方能觀察到激光束的時間是() A.4 s B.8 s C.16 s D.32 s 解析:光從水射向空氣可能發(fā)生全反射，sinC=，知全反射的臨界角C=45°，入射角小于45°的光線能射出水面，由對稱性知，能射出水面的入射光的最小夾角θ=90°，故時間t=T=8s,B正確. 答案:B 8.“井底之蛙”這個成語常被用來諷刺沒有見識的人，現(xiàn)有井口大小和深度相同的兩口井，一口是枯井，一口是水井（水面在井口之下），兩井底都各有一只青蛙，則() A.枯井中青蛙覺得天比較小，水井中青蛙看到井外的范圍比較大 B.枯井中青蛙覺得天比較大，水井中青蛙看到井外的范圍比較小 C.枯井中青

9、蛙覺得天比較大，水井中青蛙看到井外的范圍比較大 D.兩只青蛙覺得井口一樣大，水井中青蛙看到井外的范圍比較大 解析:如圖所示，θ1＜θ2，則水井中青蛙看到井外的范圍比較大，θ1＞θ′2，故枯井中青蛙覺得天大. 答案:C 9.如圖所示，光源S發(fā)出的光經狹縫A沿半徑射至折射率n=的半圓柱形玻璃磚的圓心O處后，有兩條光線OB，OC射回空氣中，玻璃磚繞O軸旋轉，∠BOC的最大值是_______，最小值是_________.當入射光AO與出射光OC的夾角為______時，另一出射光OB恰好消失. 解析:當入射光AO與O點處法線重合時，∠BOC有最大值，且最大值為π.因玻璃的折射率n=，即臨界

10、角C=，所以當AO在O點的入射角恰等于時，剛好發(fā)生全反射，此時∠BOC最小為，且此時即為OB剛好消失的位置，這時AO與OC的夾角為. 答案:π 10.(山東濟寧三模)有一腰長是16 cm的等腰直角三棱鏡，為了測定它的折射率，先把三棱鏡的一個端面放在鋪好白紙的桌面上，用鉛筆畫出它的輪廓線AOB，如圖所示，從OB上的C點觀察A棱，發(fā)現(xiàn)A棱的位置在OA的D處，測得OC=12 cm，OD=9 cm，求： （1）此三棱鏡的折射率； （2）光在三棱鏡中傳播的速度. 解析:(1)作出光路圖如下圖所示. 得sini= sinr= 折射率n=. （2）光在三棱鏡中傳播的速度v

11、= =2.25×108m/s. 答案:(1) (2)2.25×108m/s 11.如圖所示，一個半徑為r的圓木板靜止在水面上，在圓木板圓心O的正下方H=處有一點光源S，已知水的折射率n=. (1)求沿圓木板邊緣出射的折射光線的折射角. (2)若要在水面上方觀察不到點光源S所發(fā)出的光，則應將點光源S至少豎直向上移多大的距離？（結果可用根式表示） C=45°⑥ 由幾何關系tanC=得⑦ h=r⑧ 則點光源S至少上移Δh=(-1)r.⑨ 答案:(1)45° (2)( -1)r 12.如圖所示，玻璃棱鏡ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三個直角三棱鏡組成.一束

12、頻率為5.3×1014Hz的單色細光束從AD面入射，在棱鏡中的折射光線如圖中ab所示，ab與AD面的夾角α=60°.已知光在真空中的速度c=3×108m/s，玻璃的折射率n=1.5，求： (1)這束入射光線的入射角多大？ （2）該束光線第一次從CD面出射時的折射角.（結果可用三角函數(shù)表示） 解析:（1）設光在AD面的入射角、折射角分別為i、r,r=30°，根據n= 得sini=nsinr=1.5×sin30°=0.75,i=arcsin0.75. (2)光路如圖所示，ab光線在AB面的入射角為45°，設玻璃的臨界角為C，則sinC==0.67 sin45°＞0.67,因此光線ab在AB面會發(fā)生全反射，光線在CD面的入射角r′=r=30°