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2021届高考物理二轮复习专题突破:选修3-4 光学

更新时间:2021-02-03 浏览次数:148 类型:二轮复习
一、单选题
  • 1. (2020高三上·诸暨月考) 同一单色光以不同的入射角射向介质a和介质b的界面,入射光、反射光和折射光的三种情形如图所示,则下列说法正确的是(   )

    A . 光源处在介质a中 B . 光在介质b中的波长更长 C . 光在介质a中的能量更大 D . 光在介质b中的传播速度更小
  • 2. (2020高三上·绍兴月考) 近日,中科院宣布5nm光刻机技术突飞猛进,光刻机是生产大规模集成电路的核心设备,其曝光系统最核心的部件是紫外光源。在抗击新冠病毒的过程中,大量使用了红外体温计测量体温。关于红外线与紫外线,下列说法正确的是(   )
    A . 只有高温物体会辐射红外线 B . 只有低温物体会辐射紫外线 C . 红外线的衍射本领比紫外线强 D . 红外线光子的能量比紫外线大
  • 3. (2020高三上·绍兴月考) 测定折射率是鉴定宝石真假的一种方法。如图所示,ABCDE为某种宝石的截面图, ,现使一束红光以入射角 射到AC边上某点,在CE边中点M发生全反射,并从ED边上N点折射出,其中 ,则(    )

    A . 该宝石的折射率 B . 红光从入射到N点射出经历的时间为 C . 调整红光的入射角i,可使光线在ED边上发生全反射 D . 换成蓝光进行鉴定,光线有可能在ED边上发生全反射
  • 4. (2020高三上·浙江月考) 一柱状容器的高为 ,底面是边长为 的正方形,容器内装满某种透明液体。过容器的中心轴 、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。置于 点的点光源发出红光,经过容器内部相应光路后,有两束光从液体上表面的 点射出,它们之间的夹角为 ,已知该液体对红光的折射率为1.2,则(   )

    A . B . 若点光源发出绿光,两束光的夹角小于 C . 若点光源置于 点且发出红光,两束光的夹角等于 D . 若点光源置于 点且发出绿光,两束光的夹角大于
  • 5. (2023高二下·上犹期末) 在一个月光明媚的夜晚,姚同学站在湖边看到了水里的月亮A,后来他又潜入水中,往水面上方观察,又看到了月亮B,设水中无杂质,周围无光源,水面平静,下面的说法中正确的是(   )
    A . 看到A属于光的反射现象,A的位置与同学的位置无关 B . 看到A属于光的折射现象,A的位置与同学的位置有关 C . 看到B属于光的反射现象,B的位置与同学的位置有关 D . 看到B属于光的折射现象,B的位置与同学的位置无关
  • 6. (2020高三上·浙江月考) 一束含两种频率的单色光,平行于底边照射等腰三棱玻璃砖侧面,从另一侧面又平行射出,光线分为a、b两束,如图所示。下列说法正确的是(   )

    A . a光的频率小于b光的频率 B . a光在玻璃中的速度大于b光在玻璃中的速度 C . 用同一装置进行双缝干涉实验,a光的条纹间距小于b光的条纹间距 D . 从同种玻璃射入空气发生全反射时,a光的临界角大于b光的临界角
  • 7. (2020高三上·湖州月考) 截面为等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜,这种棱镜在光学仪器中广泛用于改变光的传播方向。如图所示,一束宽度为L的单色平行光束射向全反射棱镜AC面的AP部分,光束平行于AB面入射,由P点入射的光线恰好射到B点,光线经AB面发生一次全反射后从BC面射出。已知棱镜对该光的折射率为n= ,光在真空中的传播速度为c, ,则(   )

    A . 光在棱镜中的传播速度为 B . 光在棱镜中发生全反射的临界角为30° C . 从BC面出射的光,在棱镜中的传播时间均为 D . 光束从BC面出射后仍平行,宽度变为
  • 8. (2020高三上·新昌月考) 光导纤维由很细的内芯和外套两层组成,内芯的折射率比外套大,光传播时在内芯和外套的界面发生全反射,如图所示。为了研究简单,现设外套为空气,内芯的折射率为n,一束光线由空气射入内芯,在内芯与空气的界面恰好发生全反射。若光速为c,则光线通过边长为L的光导纤维所用的时间为(   )

    A . B . C . D .
  • 9. (2020高二下·武威期末) 如图所示,国家游泳中心“水立方”的透明薄膜“外衣”上点缀了无数白色亮点,他们被称为镀点,北京奥运会举行时正值盛夏,镀点能改变光线方向,将光线挡在场馆外,镀点对外界阳光的主要作用是(   )

     

    A . 反射太阳光线,遵循光的反射定律 B . 反射太阳光线,不遵循光的反射定律 C . 折射太阳光线,遵循光的折射定律 D . 折射太阳光线,不遵循光的折射定律
  • 10. (2020高二下·西城期末) 分析下列所描述的三个物理现象:①目测游泳池中水的深度比其实际深度要浅;②夏天里一次闪电过后,有时会雷声轰鸣不绝;③围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音。这些现象分别是波的(   )
    A . 反射现象、折射现象、干涉现象 B . 折射现象、反射现象、干涉现象 C . 反射现象、干涉现象、折射现象 D . 折射现象、干涉现象、反射现象
  • 11. (2020高二下·北京期末) 下列说法中正确的是(   )
    A . 光导纤维传送光信号是利用了光的折射现象 B . 用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的偏振现象 C . 肥皂泡在阳光照耀下呈现彩色条纹是光的干涉现象 D . 照相机镜头表面涂上增透膜,以增强透射光的强度,是利用了光的衍射现象
二、多选题
  • 12. (2024高二下·济南月考) 截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE为嵌在三棱镜内部紧贴BB'C'C面的线状单色可见光光源,DE与三棱镜的ABC面垂直,D位于线段BC的中点。图乙为图甲中ABC面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率为 , 只考虑由DE直接射向侧面AA'CC的光线。下列说法正确的是(   )

    A . 光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的 B . 光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的 C . 若DE发出的单色光频率变小,AA'C'C面有光出射的区域面积将增大 D . 若DE发出的单色光频率变小,AA'C'C面有光出射的区域面积将减小
  • 13. (2020高二下·凉山州期末) 关于光学部分的有关公式,下列说法正确的有(   )
    A . 根据折射率的定义式 测量折射率时,光应从空气(或真空)进入介质 B . 根据折射定律 可知,n是折射率 C . 根据公式 可知,介质的折射率与光在该介质中的传播速度成反比 D . 根据公式 可知同一介质中不同频率的光 相同, 大则
  • 14. (2020高二下·北京期末) 如图所示,真空中有一个半径为R,质量分布均匀的玻璃球,细激光束在真空中沿直线BC传播,从玻璃球表面的C点经折射进入玻璃球,又从玻璃球表面的D点经折射进入真空。已知∠COD=120°,玻璃球对该激光的折射率为 ,c为真空中的光速,则下列说法正确的是(   )

    A . 激光束的入射角为α=45° B . 激光束在玻璃中穿越的时间为 C . 改变入射角α的大小,细激光束可能会在玻璃球的内表面发生全反射 D . 改变入射角α的大小,细激光束一定不会在玻璃球的内表面发生全反射
三、填空题
  • 15. (2020高三上·深圳月考) 某同学测量玻璃砖的折射率,准备了下列器材:激光笔、直尺、刻度尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖.如图所示,直尺与玻璃砖平行放置,激光笔发出的一束激光从直尺上O点射向玻璃砖表面,在直尺上观察到A、B两个光点,读出OA间的距离为20.00 cm,AB间的距离为6.00 cm,测得图中直尺到玻璃砖上表面距离d1=10.00 cm,玻璃砖厚度d2=4.00 cm.玻璃的折射率n=,光在玻璃中传播速度v= m/s(光在真空中传播速度c=3.0×108 m/s,结果均保留两位有效数字).

四、解答题
  • 16. (2024高三上·成华月考) 如图,半径为R的半球形玻璃体置于水平桌面上,半球的上表面水平,球面与桌面相切于A点.一细束单色光经球心O从空气中摄入玻璃体内(入射面即纸面),入射角为45°,出射光线射在桌面上B点处.测得AB之间的距离为 .现将入射光束在纸面内向左平移,求射入玻璃体的光线在球面上恰好发生全反射时,光束在上表面的入射点到O点的距离.不考虑光线在玻璃体内的多次反射.

  • 17. (2020·新课标Ⅲ)       
    1. (1) 如图,一列简谐横波平行于x轴传播,图中的实线和虚线分别为t=0和t=0.1 s时的波形图。已知平衡位置在x=6 m处的质点,在0到0.1s时间内运动方向不变。这列简谐波的周期为s,波速为m/s,传播方向沿x轴(填“正方向”或“负方向”)。

    2. (2) 如图,一折射率为 的材料制作的三棱镜,其横截面为直角三角形ABC,∠A=90°,∠B=30°。一束平行光平行于BC边从AB边射入棱镜,不计光线在棱镜内的多次反射,求AC边与BC边上有光出射区域的长度的比值。

五、综合题
  • 18. (2021·成都模拟)                
    1. (1) 关于机械波与电磁波,下列说法中正确的是             _. 
      A . 弹簧振子在四分之一周期里运动的路程一定等于一个振幅 B . 用超声波被血流反射回来其频率发生变化可测血流速度,是利用了波的多普勒效应 C . 摆钟偏慢时可通过缩短摆长进行校准 D . 光学镜头上的增透膜是利用了光的偏振 E . 电磁波衍射能力由强到弱的顺序是无线电波、红外线、可见光、γ射线
    2. (2) 对比钻石折射率是判断钻石真假的一种方法. 图(a)为某种材料做成的钻石示意图,其截面如图(b)所示,虚线为垂直于 MN 边的对称轴,∠AOB 可以根据需要打磨成不同大小,现有光线从图示位置垂直于 MN 边射入该钻石内.

      (ⅰ)若∠AOB=106°时,光恰好不从 AO边射出. 请计算该钻石的折射率,判断该钻石的真假. (真钻石对该光的折射率为2.42,计算中可能用到sin37°=0.6,cos37°=0.8)

      (ⅱ)继续打磨该钻石使 ∠AOB 减小后,让光线仍沿图(b)所示方向入射,光射到BO 边时刚好发生全发射,求∠AOB 的大小. (结果保留两位小数)

  • 19. (2020高三上·安徽月考) 如图所示,半径为R的半圆形透明介质放在水平地面上,一束单色光平行于底面AB照射在圆弧面上的P点,折射光线照射到圆弧面上的Q点,P点到AB面的距离为 ,Q点到AB的距离为 ,光线在Q点折射后,照射到地面上的C点,求:

    1. (1) 介质对单色光的折射率;
    2. (2) C点到O点的距离。
  • 20. (2024高三上·江苏期末) 如图所示,ABCD是一块玻璃的截面,其中ABC是半径为R的圆弧面,圆心是O,ADC是平面,轴O1O2垂直于ADC且过AC的中点D。从P点射向圆心O的一条单色光线射到圆弧面经玻璃折射后射到O1O2轴上Q点,已知PO与O1O2轴夹角为30°,从玻璃射出的光线与O1O2轴夹角为45°,Q、O间的距离为d。 ,光在真空中传播速度为c。求:

    1. (1) 玻璃的折射率;
    2. (2) 这种单色光通过玻璃的时间。
  • 21. (2020·新课标Ⅱ)           
    1. (1) 用一个摆长为80.0 cm的单摆做实验,要求摆动的最大角度小于5°,则开始时将摆球拉离平衡位置的距离应不超过cm(保留1位小数)。(提示:单摆被拉开小角度的情况下,所求的距离约等于摆球沿圆弧移动的路程。)

      某同学想设计一个新单摆,要求新单摆摆动10个周期的时间与原单摆摆动11个周期的时间相等。新单摆的摆长应该取为cm。

    2. (2) 直角棱镜的折射率n=1.5,其横截面如图所示,图中∠C=90°,∠A=30°。截面内一细束与BC边平行的光线,从棱镜AB边上的D点射入,经折射后射到BC边上。

      ⑴光线在BC边上是否会发生全反射?说明理由;

      ⑵不考虑多次反射,求从AC边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。

  • 22. (2020高二下·洛阳期末) 一底面半径为 的半圆柱形透明体的折射率为 ,横截面如图所示, 表示半圆柱形截面的圆心。一束极窄的光线在横截面内从 边上的 点以60°的入射角入射,求:

    1. (1) 该透明体的临界角 (可以用反三角函数表示);
    2. (2) 该光线从进入透明体到第一次离开透明体时所经历的时间(已知真空中的光速为 ,计算结果用 表示)。
  • 23. (2020高二下·武威期末) 如图所示,一束光线从空气射入某介质,入射光线与反射光线夹角为90°,折射光线与入射光线延长线间夹角θ为15°,

    求:

    1. (1) 该介质的折射率?
    2. (2) 光在该介质中传播的速度?
    3. (3) 当光从介质射入空气时的临界角?
  • 24. (2020高二下·房山期末) 在“测定玻璃的折射率”实验中,某同学经正确的操作,插好了4枚大头针 ,如图所示。求:

    1. (1) 在坐标纸上画出完整的光路图,并标出入射角 和折射角
    2. (2) 写出该玻璃的折射率n的表达式;
    3. (3) 在不用量角器的条件下,设计测量玻璃砖折射率大小合理的方案。(解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明)
  • 25. (2020高二下·南充期末) 如图所示, 是一块用折射率 的玻璃制成的透明体的横截面, 是半径为R的圆弧, 边垂直于 边, ,当一束平行单色光垂直照到 上,光在真空中的速度 ,求:

    1. (1) 该色光在玻璃中的传播速度;
    2. (2) 该色光在玻璃中的临界角;
    3. (3) 圆弧 的外表面只有一部分有光线穿出,则穿出光线部分的弧长。
  • 26. (2020高二下·眉山期末) 如图所示,一半径为R的半圆形玻璃砖,一束与AB面成45°的平行光由真空射向AB上表面。已知,光对玻璃的折射率为 ,光在真空中的传播速度大小为c。求:

    1. (1) 光在玻璃中传播的速度大小;
    2. (2) 有光从曲面 上射出的部分圆弧长度。(忽略光在AB面上的反射)
  • 27. (2020高二下·广元期末) 一透明柱体的横截面如图所示,圆弧AED的半径为R、圆心为O,BD⊥AB,半径OE⊥AB。两细束平行的相同色光1、2与AB面成θ=37°角分别从F、O点斜射向AB面,光线1经AB面折射的光线恰好通过E点。已知光速为c,OF= R,OB= R,取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求:

    1. (1) 透明柱体对该色光的折射率n;
    2. (2) 光线2从射入柱体到第一次射出柱体的时间t。

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