《2018年高考物理(课标Ⅰ专用)复习专题测试(选考)专题十七 光学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018年高考物理(课标Ⅰ专用)复习专题测试(选考)专题十七 光学（105页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高考物理 (新课标专用)20182018年高考物理（课标年高考物理（课标专用）复习专题测试专用）复习专题测试专题十七 光学专题十七 光学A组 统一命题课标卷题组1.2015课标,34(1),5分,0.372(多选)如图,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为,经折射后射出a、b两束光线。则 。A.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度B.在真空中,a光的波长小于b光的波长C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D.若改变光束的入射方向使角逐渐变大,则折射光线a首先消失E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距五年
2、高考答案 ABD 从光路图看,入射角相同,a光的折射角较大,所以玻璃砖对a光的折射率较大,a光的频率较大,波长较短,B正确,C不正确;根据n= 知va”、“=”或“(2分) 0.300(3分)解析 根据公式x= ,红光波长大于绿光波长,因此x1x2。根据题意,相邻亮条纹间距x=mm=2.1 mm,所以d= =3.0010-4 m=0.300 mm。3.2017课标,34(2),10分如图,一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体,O点为球心;下半部是半径为R、高为2R的圆柱体,圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入,该光线与OC之间的距离为0.6R。已知最后从半球面射出的光线
3、恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)。求该玻璃的折射率。答案 1.43解析 如图,根据光路的对称性和光路可逆性,与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行。这样,从半球面射入的折射光线,将从圆柱体底面中心C点反射。设光线在半球面的入射角为i,折射角为r。由折射定律有sin i=n sin r 由正弦定理有= 由几何关系,入射点的法线与OC的夹角为i。由题设条件和几何关系有sin i= 式中L是入射光线与OC的距离。由式和题给数据得sin r= 由式和题给数据得n= 1.43 4.(2017课标,34,15分)(1)在双缝干涉实验中,用绿色激光照射在双缝上,在缝后的屏幕上显示出干涉图
4、样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,可选用的方法是 。A.改用红色激光B.改用蓝色激光C.减小双缝间距D.将屏幕向远离双缝的位置移动E.将光源向远离双缝的位置移动(2)一直桶状容器的高为2l,底面是边长为l的正方形;容器内装满某种透明液体,过容器中心轴DD、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料,其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源,已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直,求该液体的折射率。答案 (1)ACD (2)1.55解析 (1)本题考查双缝干涉。由相邻两亮条纹间距x= 可知,若要增大两相邻亮条纹的间距,应增大双缝与光屏间距离L、减小双缝间距d
5、或增大照射光波长,而红绿蓝,故选项A、C、D正确。(2)设从光源发出直接射到D点的光线的入射角为i1,折射角为r1。在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点C,连接C、D,交反光壁于E点,由光源射向E点的光线,反射后沿ED射向D点。光线在D点的入射角为i2,折射角为r2,如图所示。设液体的折射率为n,由折射定律有n sin i1=sin r1 n sin i2=sin r2 由题意知r1+r2=90 联立式得n2= 由几何关系可知sin i1= = sin i2= = 联立式得n=1.55 解题关键 (1)熟记双缝干涉中相邻亮条纹间距公式及各色光的波长大小关系。(2)正确画出光路图,由数学知识找
6、出相关角的关系。5.2017课标,34(2),10分如图,一半径为R的玻璃半球,O点是半球的球心,虚线OO表示光轴(过球心O与半球底面垂直的直线)。已知玻璃的折射率为1.5。现有一束平行光垂直入射到半球的底面上,有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线)。求()从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值;()距光轴 的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离。答案 () R () R(或2.74R)解析 ()如图,从底面上A处射入的光线,在球面上发生折射时的入射角为i,当i等于全反射临界角iC时,对应入射光线到光轴的距离最大,设最大距离为l。i=iC 设n是玻璃的折射率
7、,由全反射临界角的定义有n sin iC=1 由几何关系有sin i= 联立式并利用题给条件,得l= R ()设与光轴相距 的光线在球面B点发生折射时的入射角和折射角分别为i1和r1,由折射定律有n sin i1=sin r1 设折射光线与光轴的交点为C,在OBC中,由正弦定理有= 由几何关系有C=r1-i1 sin i1= 联立式及题给条件得OC= R2.74R 6.2016课标,34(2),10分如图,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3.0 m。从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角,水的折射率为 。()求池内的水深;()一救生员坐在离池
8、边不远处的高凳上,他的眼睛到池面的高度为2.0 m。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)。答案 ()2.6 m ()0.7 m解析 ()如图,设到达池边的光线的入射角为i。依题意,水的折射率n= ,光线的折射角=90。由折射定律有n sin i=sin 由几何关系有sin i= 式中,l=3 m,h是池内水的深度。联立式并代入题给数据得h= m2.6 m()设此时救生员的眼睛到池边的水平距离为x。依题意,救生员的视线与竖直方向的夹角为=45。由折射定律有n sin i=sin 式中,i是光线在水面的
9、入射角。设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a。由几何关系有sin i= x+l=a+h 式中h=2 m。联立式得x= m0.7 m解题关键 几何光学一定要注意几何关系的应用,关键是要根据题意,画出正确的光路图,根据光路图找出需要的各种几何关系,比如本题中的sin i= 、sin i= 、x+l=a+h等。7.2016课标,34(2),10分如图,玻璃球冠的折射率为 ,其底面镀银,底面的半径是球半径的 倍;在过球心O且垂直于底面的平面(纸面)内,有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点,该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点。求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角。答案 150解析
10、 设球半径为R,球冠底面中心为O,连接OO,则OOAB。令OAO=,有cos = = 即=30 由题意MAAB所以OAM=60 设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点,所考虑的光线的光路图如图所示。设光线在M点的入射角为i、折射角为r,在N点的入射角为i,反射角为i,玻璃折射率为n。由于OAM为等边三角形,有i=60 由折射定律有sin i=n sin r 代入题给条件n= 得r=30 作底面在N点的法线NE,由于NEAM,有i=30 根据反射定律,有i=30 连接ON,由几何关系知MANMON,故有MNO=60 由式得ENO=30 于是ENO为反射角,NO为反射光线。这一反射光线经球面再次折
11、射后不改变方向。所以,经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角为=180-ENO=150 方法技巧 (1)因底面的半径R底= R,所以OAB=30,OAM=60,而OM=OA=R,所以OAM为等边三角形,且在M点的入射角i=OMA。(2)从AB面反射的光线经过圆心O,故该反射光线会垂直球面射出球冠。8.2014课标,34(2),9分,0.571一个半圆柱形玻璃砖,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。玻璃的折射率为n= 。()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?()一细束光线在O点左侧与
12、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。答案 () R ()见解析解析 ()在O点左侧,设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角,则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出,如图。由全反射条件有sin = 由几何关系有OE=R sin 由对称性可知,若光线都能从上表面射出,光束的宽度最大为l=2OE 联立式,代入已知数据得l= R ()设光线在距O点 R的C点射入后,在上表面的入射角为,由几何关系及式和已知条件得=60 光线在玻璃砖内会发生三次全反射,最后由G点射出,如图。由反射定律和几何关系得OG=OC= R 射到G点的光有一部分被
13、反射,沿原路返回到达C点射出。思路点拨 当光线垂直玻璃砖下表面射入时,光线的方向不发生变化。当光线由玻璃砖进入空气时,是由光密介质进入光疏介质,折射角大于入射角,当入射角等于临界角时光线发生全反射。结合对称性和几何知识分析求解。9.2014课标,34(2),10分,0.374一厚度为h的大平板玻璃水平放置,其下表面贴有一半径为r的圆形发光面。在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片,圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上。已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射),求平板玻璃的折射率。答案 见解析解析 如图,考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线,假设它斜射到玻璃上表面的A点
14、折射,根据折射定律有n sin =sin 式中,n是玻璃的折射率,是入射角,是折射角。现假设A恰好在纸片边缘。由题意,在A点刚好发生全反射,故= 设AA线段在玻璃上表面的投影长为L,由几何关系有sin = 由题意,纸片的半径应为R=L+r 联立以上各式得n= 审题指导 依据题述“恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线”可知射到玻璃上表面的光线恰好在圆纸片的边缘处发生全反射,进而作出示意图,找到几何关系从而完成求解。10.2013课标,34(2),10分,0.430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
15、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)答案 () ()没有光线透出;分析过程见解析解析 ()光路图如图所示,图中N点为光线在AC边发生反射的入射点。设光线在P点的入射角为i、折射角为r,在M点的入射角为r、折射角依题意也为i,有i=60 由折射定律有sin i=n sin r n sin r=sin i 由式得r=r OO为过M点的法线,C为直角,OOAC。由几何关系有MNC=r 由反射定律可知PNA=MNC 联立式得PNA=r 由几何关系得r=30 联立式得n= ()设在N点的入射角为i,由几何关系得i=60 此三棱镜的全反射临界角满足n sin C=1 由 式得iC 此光线在N点发生全反射,三棱镜的AC边没有光线透出。解题指导 在P点由于光线是由光疏介质进入光密介质,则入射角小于折射角。若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等,则光线在P点的折射角和在M点的入射角相等。在P点入射光线与AC平行,则入射角为60。
