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1、- 1 -2014-2015学年高中物理 电磁波单元质量评估(三)鲁科版选修 3-4(90分钟100 分)一、选择题(本大题共 10小题,每小题 4分,共 40分。每小题至少一个答案正确)1.酷热的夏天,在平坦的柏油公路上你会看到在一定距离之外,地面显得格外明亮,仿佛是一片水面,似乎还能看到远处车、人的倒影。但当你靠近“水面”时,它也随着你靠近而后退。对此现象正确的解释是()A.出现的是“海市蜃楼”,是由于光的折射造成的B.“水面”不存在,是由于酷热难耐,人产生的幻觉C.太阳辐射到地面,使地表温度升高,地表空气折射率大,发生全反射D.太阳辐射到地面,使地表温度升高,地表空气折射率小,发生全反射
2、2.如图所示,一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上,经折射后交于光屏上的同一个点 M,若用 n1和 n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率,下列说法中正确的是( )A.n1n2,a为红光,b 为蓝光D.n1n2,a为蓝光,b 为红光3.如图所示,有一束平行于等边三棱镜截面 ABC的单色光从空气射向 E点,并偏折到 F点,已知入射方向与边 AB的夹角为 =30,E、F 分别为边 AB、BC 的中点,则()A.该棱镜的折射率为 3B.光在 F点发生全反射C.光从空气进入棱镜,光的传播速度变小D.从 F点出射的光束与入射到 E点的光束平行4.(2013渭南高二检测)如图所示,一细束红蓝复色光
3、与 AB边垂直射入直角三- 2 -棱镜,在 AC面上反射和折射分成两束细光束,其中一束细光束为单色光束,若用 v1和 v2分别表示红、蓝单色光在三棱镜内的速度,下列判断正确的是()A.v1v2,单色光束为红色D.v1v2,单色光束为蓝色5.彩虹和霓是太阳光被大气中的小水珠折射和反射形成的色散现象。如图所示为太阳光射到空气中的小水珠发生色散形成霓的光路示意图,a、b 为两种折射出的单色光,则以下说法正确的是()A.a光的折射率大于 b光的折射率B.a光的频率大于 b光的频率C.在小水珠中 a光的传播速度大于 b光的传播速度D.在小水珠中 a光的传播速度小于 b光的传播速度6.颜色不同的两束单色光
4、 1和 2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后,其光路如图所示,下列说法正确的是()A.玻璃对单色光 1的折射率大于单色光 2的折射率B.在玻璃中单色光 1的传播速度大于单色光 2的传播速度C.单色光 1通过玻璃板所需的时间小于单色光 2通过玻璃板所需的时间D.单色光 1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光 2从玻璃到空气的全反射临界角7.如图所示,OO是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线,A、B 是关于 OO轴等距且平行的两束不同单色细光束,从玻璃射出后相交于 OO下方的 P点,由此可以得出的结论是()A.在玻璃中,A 光比 B光的速度小B.在玻璃中,A 光比 B光的速度大C.玻璃对 A光
5、的折射率比对 B光的折射率小- 3 -D.玻璃对 A光的折射率比对 B光的折射率大8.一束白光从顶角为 的一边以较大的入射角 i射入并通过三棱镜后,在屏 P上可得 到彩色光带,如图所示,在入射角 i逐渐减小到零的过程中,假如屏上的彩色光带先 后全部消失,则()A.红光最先消失,紫光最后消失B.紫光最先消失,红光最后消失C.紫光最先消失,黄光最后消失D.红光最先消失,黄光最后消失9.如图所示,MN 是暗室墙上的一把直尺,一束宽度为 a的平行白光垂直射向 MN,现将一横截面积是直角三角形(顶角 A为 30)的玻璃三棱镜放在图中虚线位置,且使其截面的直 角边 AB与 MN平行,则放上三棱镜后,射到直
6、尺上的光将()A.被照亮部分下移B.被照亮部分的宽度不变C.上边缘呈紫色,下边缘呈红色D.上边缘呈红色,下边缘呈紫色10.光纤通信网已经覆盖大中城市,为人们的生活提供安全、可靠的通信服务,光纤通信是利用光的全反射将大量信息高速传输。若采用的光导纤维是由内芯和包层两层介质组成,下列说法正确的是()A.内芯和包层折射率相同,折射率都很大B.内芯和包层折射率相同,折射率都很小C.内芯和包层折射率不同,包层折射率较大D.内芯和包层折射率不同,包层折射率较小- 4 -二、实验题(本大题共 2小题,共 16分)11.(6分)(2012江苏高考)“测定玻璃的折射率”实验中,在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针 A
7、、B,在另一侧再竖直插两个大头针 C、D。在插入第四个大头针 D时,要使它。如图是在白纸上留下的实验痕迹,其中直线 a、a是描在纸上的玻璃砖的两个边。根据该图可算得玻璃的折射率 n=。(计算结果保留两位有效数字)12.(10分)(2012重庆高考)如图甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖,它的面不能用手直接接触。在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔 a、b、c 的位置相同,且插在 c位置的针正好挡住插在 a、b 位置的针的像,但最后一个针孔的位置不同,分别为 d、e 两点,如图乙所示,计算折射率时,用(选填“d”或“e”)点得到的值较小,用(选填“d”或“e”)点得到
8、的值误差较小。三、计算题(本大题共 4小题,共 44分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)13.(10分)(2012海南高考)一玻璃三棱镜,其横截面为等腰三角形,顶角 为锐角,折射率为 。现在横截面内有一光线从其左侧面上半部射入棱镜。不考2虑棱镜内部的反射。若保持入射光线在过入射点的法线的下方一侧(如图),且要求入射角为任何值的光线都会从棱镜的右侧面射出,则顶角 可在什么范围内取值?14.(10分)在水面上放置一个足够大的遮光板,板上有一个半径为 a的圆孔,圆心的正上方 h处放一个点光源 S,在水面下深 H处的底部形成半径- 5 -为 R的圆形光亮区域(图中未画出)。测得
9、a=8cm,h=6cm,H=24cm,R=26cm,求水的折射率。15.(12分)(2013新课标全国卷)如图,三棱镜的横截面为直角三角形 ABC,A=30,B=60。一束平行于 AC边的光线自 AB边的 P点射入三棱镜,在 AC边发生反射后从 BC边的M点射出,若光线在 P点的入射角和在 M点的折射角相等,()求三棱镜的折射率;()在三棱镜的 AC边是否有光线透出?写出分析过程。(不考虑多次反射)16.(12分)(2013新课标全国卷)图示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图,玻璃丝长为 L,折射率为 n,AB代表端面。已知光在真空中的传播速度为 c。()为使光线能从玻璃丝的 AB端面
10、传播到另一端面,求光线在端面 AB上的入射角应满足的条件;()求光线从玻璃丝的 AB端面传播到另一端面所需的最长时间。- 6 -答案解析1.【解析】选 D。酷热的夏天地表温度高,地表附近空气的密度小,空气的折射率下小上大,远处车、人反射的太阳光由光密介质射入光疏介质发生全反射。2.【解析】选 B。由题图可知,b 光线经过三棱镜后的偏折角较小,因此折射率较小,是红光。3.【解析】选 A、C。在 E点作出法线可知入射角为 60,折射角为 30,折射率为 ,A对;由光路的可3逆性可知,在 BC边上的入射角小于临界角,不会发生全反射,B 错;根据公式 介 = 可知 C对;三棱镜两 空次折射使得光线都向
11、底边偏折,不会与入射到 E点的光束平行,故 D错。4.【解析】选 C。红光的折射率小于蓝光的折射率,故 v1v2,红光的临界角大于蓝光的临界角,如果红光发生了全反射,则蓝光也发生全反射,就不存在有折射光线的问题了,故单色光束为红色,C 项正确。5.【解析】选 C。在太阳光射入小水珠时,入射角相同,而 a光的折射角大于 b光的折射角,所以 a光的折射率小于 b光的折射率,故 A错;对同一介质,折射率小的光频率小,故 B错;根据 n= ,所以在小水珠中 ac光的传播速度大于 b光的传播速度,故 C对、D 错。6.【解题指南】解答本题可按以下思路分析:【解析】选 A、D。设两束单色光 1和 2的入射
12、角为 i,折射角分别为 r1、r 2,由题图可知:r 1n2,故 A对;由 n= ,则 v1C,符合发生全反射的条件,在 AC边没有光线透出。(6 分)答案:() ()见解析316.【解题指南】解答本题时应注意理解 以下两点:(1)分析光的折 射和全反射现象 及相应的临界现象;(2)找到光线从玻璃丝的 AB端面传播到另一端面所需的最长时间的条件,即光在侧壁上恰好发生全反射。【解析】()设光线在端面 AB上 C点的入射角为 i,折射角为 r,由折射定律有sini=nsinr (2 分)设光线射向玻璃丝内壁 D点的入射角为 ,为了使该光线可在光导纤维中传播,应有 (1 分)式子中, 是光线在玻璃丝
13、内发生全反射时的临界角,它满足nsin=1 (1 分)由几何关系得+r=90 (1 分)由式得 sini (2 分)n21- 10 -()光在玻璃丝中传播速度的大小为v= (1 分)c光速在玻璃丝轴线方向的分量为vz=vsin (1 分)光线从玻璃丝端面 AB传播到其另一个端面所需时间为 T= (1 分)L光线在玻璃丝中传播,在刚好发生全反射时,光线从端面 AB传播到其另一端面所需时间最长,由式得 Tmax= (2 分)L2答案:()入射角应满足 sini ()n21 L2【变式备选】如图所示为某种透明介质的截面图,AOC 为等腰直角三角形,BC 为半径 R=10cm的四分之一圆弧,AB 与水
14、平屏幕 MN垂直并接触于 A点。由红光和紫光两种单色光组成的复色光射向圆心 O,在 AB分界面上的入射角 i=45,结果在水平屏幕 MN上出现两个亮斑。已知该介质对红光和紫光的折射率分别为n1= ,n2= 。233 2(1)判断在 AM和 AN两处产生亮斑的颜色。(2)求两个亮斑间的距离。【解析】(1)设红光和紫光的临界角分别为 C1、C 2,sinC1= =11 32C1=60同理 C2=45i=45=C2i=45C1所以紫光在 AB面发生全反射,而红光在 AB面一部分折射,一部分反射,且由几何关系可知,反射光线与 AC垂直,所以在 AM处产生的亮斑 P1为红色,在 AN处产生的亮斑 P2为红色与紫色的混合色。(2)画出如图光路图- 11 -设折射角为 r,两个亮斑分别为 P1、P 2,根据折射定律 n1= 求得 sinr=sin 63由几何知识可得:tanr= ,解得 AP1=5 cmR1 2由几何知识可得OAP 2为等腰直角三角形,解得 AP2=10cm所以 P1P2=(5 +10)cm2答案:(1)见解析(2)(5 +10)cm2
