高中物理选修3-4光章节检测带答案

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1、第 1 页（共 25 页）2017 年 01 月 21 日阿甘的高中物理组卷一填空题（共1 小题）1如图，三角形ABC为某透明介质的横截面，O 为 BC边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O 以角 I 入射，第一次到达AB边恰好发生全反射，已知=15，BC边长为 2L，该介质的折射率为，求：（i）入射角 i；（ii）从入射角到发生第一次全反射所用的时间（设光在真空中的速度为v，可能用到 sin75 =或 sin15 =2）二解答题（共17小题）2如图所示为某透明介质的截面图，截面可看做由四分之一个圆面ABO和一个长方形 BCDO组成，AO=2DO=R ，一束光线在弧面 AB的中点 E沿垂直

2、于 DC边方向射入，折射光线刚好到达D 点，求：（i）介质对光的折射率；（ii）光在介质中从 E传到 D 所用的时间（光在真空中的速度为c） 3如图所示，一个足够大的水池盛满清水，水深 h=4m，水池底部中心有一点光源 A，其中一条光线斜射到水面上距A 为 l=5m 的 B 点时，它的反射光线与折射光线恰好垂直第 2 页（共 25 页）（1）求水的折射率 n；（2） 用折射率 n和水深 h 表示水面上被光源照亮部分的面积 （圆周率用 表示） 4半径为 R 的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示，O 点为圆心， OO 为直径MN 的垂线足够大的光屏PQ紧靠在玻璃砖的右侧且与MN 垂直一束复色光沿半径

3、方向与 OO 成 =30角射向 O点， 已知复色光包含有折射率从n1=到 n2=的光束，因而光屏上出现了彩色光带（）求彩色光带的宽度；（）当复色光入射角逐渐增大时，光屏上的彩色光带将变成一个光点，求角至少为多少？5如图所示，一玻璃球体的半径为R，O为球心， AB为直径来自 B 点的光线BM 在 M 点射出，出射光线平行于 AB，另一光线 BN恰好在 N 点发生全反射 已知ABM=30 ，求玻璃的折射率球心 O到 BN的距离6利用半圆柱形玻璃，可减小激光束的发散程度在如图所示的光路中，A 为激光的出射点， O 为半圆柱形玻璃横截面的圆心，AO 过半圆顶点若某条从A第 3 页（共 25 页）点发出

4、的与 AO成 角的光线， 以入射角 i 入射到半圆弧上，出射光线平行于 AO，求此玻璃的折射率7一半径为 R的半圆柱形玻璃砖，横截面如图所示已知玻璃的全反射临界角为 （ ） 与玻璃砖的底平面成（ ）角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上经柱面折射后， 有部分光（包括与柱面相切的入射光）能直接从玻璃砖底面射出， 若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光，求底面透光部分的宽度8半径为 R、介质折射率为 n 的透明圆柱体， 过其轴线 OO 的截面如图所示 位于截面所在平面内的一细束光线，以角i0由 O 点射入，折射光线由上边界的A点射出当光线在O 点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边

5、界的B 点恰好发生反射求 A、B两点间的距离9 一半径为 R的球体放置在水平面上， 球体由折射率为的透明材料制成 现有一束位于过球心O 的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出， 如图所示已知入射光线与桌面的距离为求出射角第 4 页（共 25 页）10如图所示， ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由 O 点垂直 AD 边射入已知棱镜的折射率n=，AB=BC=8cm ，OA=2cm，OAB=60 求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向第一次的出射点距Ccm11如图所示，在 MN 的下方足够大的空间是玻璃介质，其折射率为n=，玻璃介质的

6、上边界MN 是屏幕玻璃中有一正三角形空气泡，其边长l=40cm，顶点与屏幕接触于 C点，底边 AB与屏幕平行 激光 a 垂直于 AB边射向 AC边的中点 O，结果在屏幕 MN 上出现两个光斑画出光路图求两个光斑之间的距离L12一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R 的半圆， AB 为半圆的直径， O为圆心，如图所示，玻璃的折射率n=（i）一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？（ii）一细束光线在 O 点左侧与 O 相距R处垂直于 AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置第 5 页（共 25 页）13 （1）如图，一个三棱

7、镜的截面为等腰直角ABC ，A 为直角此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到 AB 边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射该棱镜材料的折射率为 （填入正确选项前的字母）A.B.C.D.（2）波源 S1和 S2振动方向相同，频率均为4Hz，分别置于均匀介质中x 轴上的O、A 两点处， OA=2m，如图所示两波源产生的简谐横波沿x 轴相向传播，波速为 4m/s己知两波源振动的初始相位相同求：（i）简谐横波的波长：（ii）OA间合振动振幅最小的点的位置14如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0m从点光源 A 射向池边的光线 AB与竖直方向的夹角恰好等

8、于全反射的临界角，水的折射率为（i）求池内的水深；（ii）一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到地面的高度为2.0m当他看到正前下方的点光源A 时， 他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45 求救生员的眼睛到池边的水平距离（结果保留1 位有效数字）第 6 页（共 25 页）15雨过天晴， 人们常看到天空中出现彩虹，它是由阳光照射到空中弥漫的水珠上时出现的现象 在说明这个现象时， 需要分析光线射入水珠后的光路一细束光线射入水珠，水珠可视为一个半径为R 的球，球心 O 到入射光线的垂直距离为 d，水的折射率为 n（1）在图上画出该束光线射入水珠内经一次反射后又从水珠中射出的光路图（2）

9、求这束光线从射向水珠到射出水珠每一次偏转的角度16如图，画有直角坐标系Oxy 的白纸位于水平桌面上，M 是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标的原点，直边与x 轴重合， OA 是画在纸上的直线，P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针， P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针， 是直线 OA 与 y 轴正方向的夹角， 是直线 OP3与轴负方向的夹角，只要直线 OA画得合适，且 P3的位置取得正确，测得角和 ，便可求得玻璃得折射率某学生在用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的直线OA上竖直插上了 P1、P2两枚大头针，但在y0 的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P1、P2的

10、像，他应该采取的措施是若他已透过玻璃砖看到了 P1、 P2的像， 确定 P3位置的方法是 若他已正确地测得了的 、 的值，则玻璃的折射率 n=17 （1）利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法：A将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄B将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽第 7 页（共 25 页）C将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄E去掉滤光片后，干涉现象消失其中正确的是：（2）现要测量某一电压表的内阻给定的器材有：待测电压表（量程 2V，内阻约为 4k ） ；电流表（量程 1.2mA，内阻约 500） ；直流电源 E（电动势

11、约 2.4V，内阻不计）；固定电阻 3 个：R1=4000 ，R2=10000 ，R3=15000 ；电键S及导线若干要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半i试从 3 个固定电阻中选用1 个，与其它器材一起组成测量电路，并在虚线框内画出测量电路的原理图 （要求电路中各器材用题中给定的符号标出）ii电路接通后，若电压表读数为U，电流表读数为 I，则电压表内阻 RV=18某同学以线状白炽灯为光源， 利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后，总结出以下几点：a若狭缝与灯丝平行，衍射条纹与狭缝平行b若狭缝与灯丝垂直，衍射条纹与狭缝垂直c衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关d衍射条纹的间距与光的

12、波长有关以上几点中，你认为正确的是第 8 页（共 25 页）2017 年 01 月 21 日阿甘的高中物理组卷参考答案与试题解析一填空题（共1 小题）1 （2014?山东）如图，三角形 ABC为某透明介质的横截面， O为 BC边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O 以角 I 入射，第一次到达AB边恰好发生全反射，已知 =15，BC边长为 2L，该介质的折射率为，求：（i）入射角 i；（ii）从入射角到发生第一次全反射所用的时间（设光在真空中的速度为v，可能用到 sin75 =或 sin15 =2）【解答】 解： （i）根据全反射定律可知，光线在AB 面上的 P 点的入射角等于临界角 C，由

13、折射定律得：sinC=代入数据得：C=45设光线在 BC面上的折射角为 r，由几何关系得： +C=90 所以： r=30第 9 页（共 25 页）n=联立得： i=45（ii）在 OPB中，根据正弦定理得：=设所用时间为 t，光线在介质中的速度为v，得： OP=VTv=联立得： t=L答： （i）入射角 i 为 45 ；（ii）从入射角到发生第一次全反射所用的时间t=L二解答题（共17小题）2 （2017?孝义市一模）如图所示为某透明介质的截面图，截面可看做由四分之一个圆面 ABO和一个长方形 BCDO组成， AO=2DO=R ，一束光线在弧面AB的中点 E沿垂直于 DC边方向射入，折射光线刚

14、好到达D点，求：（i）介质对光的折射率；（ii）光在介质中从 E传到 D 所用的时间（光在真空中的速度为c） 【解答】 解： （i）由于光线圆弧面AB的中点 E沿着垂直于 DC边射入，由几何关系，可知，入射角i=45ED边的长 s=第 10 页（共 25 页）由正弦定理，可知，解得： sinr=因此介质对光的折射率n=（ii）光从 E到 D 所用的时间， t=答： （i）介质对光的折射率；（ii）光在介质中从 E传到 D 所用的时间3 （2017?宜昌模拟）如图所示，一个足够大的水池盛满清水，水深h=4m，水池底部中心有一点光源A，其中一条光线斜射到水面上距A 为 l=5m 的 B 点时，它的

15、反射光线与折射光线恰好垂直（1）求水的折射率 n；（2） 用折射率 n和水深 h 表示水面上被光源照亮部分的面积 （圆周率用 表示） 【解答】 解： （）设射向 B点的光线入射角与折射角分别i 和 r，由题意得sini=0.6，i=37i+r=90则 r=53故水的折射率为n=1.33（）设射向水面的光发生全反射的临界角为C则有 sinC=圆形光斑的半径为R=htanC圆形光斑的面积为S=R2第 11 页（共 25 页）联立可解得S=答：（1）水的折射率 n 为 1.33；（2）水面上被光源照亮部分的面积为4 （2016?江西二模）半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示，O 点为圆心， OO 为直径 MN 的垂线足够大的光屏PQ 紧靠在玻璃砖的右侧且与MN垂直一束复色光沿半径方向与OO 成 =30角射向 O点，已知复色光包含有折射率从 n1=到 n2=的光束，因而光屏上出现了彩色光带（）求彩色光带的宽度；（）当复色光入射角逐渐增大时，光屏上的彩色光带将变成一个光点，求角至少为多少？【解答】 解： （）由折射定律n=，n2=代入数据，解得：1=45 ，2=60故彩色光带的宽度为： Rtan45 Rtan30 =（1）R（）当所有光线均发生全反射时，光屏上的光带消失，反射光束将在PN上形成一个光点即此时折射率为n1 的单色光在玻璃表面上恰好先发生全反