原卷版-2019高考物理二轮复习选修专题3-4《光学》计算题精选讲课教案

1、卷 版 -2019高 考 物 理二轮复习选修专题 3-4 光 学 计 算 题精选绝密启用前2019高考物理二轮复习选修专题3-4光学计算题精选一、计算题(共28小题)1.物理选彳34(15分)(1)(5分)声波在空气中的传播速度为 340 m/s,在钢铁中的传播速度为 4 900 m/s.一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.005 .桥的长度为 m_若该声波在空气中的波长为入则它在钢铁中的波长为人的倍.(2)(10分)如图1, ABC是一直角三棱镜的横截面， ZA=90O, /B=60°.一细光束从BC边的D 点折射后，射

2、到 AC边的E点，发生全反射后经 AB边的F点射出.EG垂直于AC交BC于G,D恰好是CG的中点.不计多次反射.图1(i )求出射光相对于 D点的入射光的偏角；(ii)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？6 .如图所示，折射率 n1 = 1.54的半圆形玻璃砖置于光屏 MN的正上方.整个装置置于盛满折射率 为n2=1.5的液体的容器中，其平面 AB至|J MN的距离为h=20 cm. 一束单色光沿图示方向射向圆 心O,经玻璃砖后射到光屏上的 。点.现使玻璃砖绕圆心 。点顺时针转动.(1)当玻璃砖转过30°时，求射到光屏上的光点到O'的距离x；(2)求射到光屏上的光点

3、离 O'的最远距离Xm；7 .半径为R的玻璃半圆柱体，横截面如图所示，圆心为。两条平行单色红光沿截面射向圆柱面方向且与底面垂直.光线 1的入射点A为圆柱面的顶点，光线 2的入射点为B, ZAOB=60 ,已知 该玻璃对红光的折射率 n=m求：两条光线经柱面和底面折射后出射光线的交点与。点的距离d；(2)若入射的是单色蓝光，则距离 d将比上面求得的结果大还是小？(定性分析，不需要计算)8 .如图所示，半圆形玻璃砖的半径为R, AB边竖直，一纸面内的单色光束从玻璃砖的某一定点射入，入射角8可以任意变化，现要求只考虑能从况)，已知： 后45°,玻璃砖对该单色光的折射率AB边折射的情

4、况(不考虑从AB上反射后的情n=山，光在真空中的速度为 c则求：d.(1)光在玻璃砖中传播的最短时间t；(2)能从AB边出射的光线与 AB交点的范围宽度9 .如图所示，一玻璃球体的半径为R,。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：(1)玻璃的折射率；(2)球心。到BN的距离.10 如图所示，MN为竖直放置的光屏，光屏的左侧有半径为R、折射率为 由的透明半球体，O为球心，轴线OA垂直于光屏，O至光屏的距离 OA= R.一细束单色光垂直射向半球体的平面，在平面 的入射点为B, OB=R见求：(1)光

5、线从透明半球体射出时，出射光线偏离原方向的角度.(2)光线在光屏形成的光斑到A点的距离.11 如图所示，真空中有一个半径为 R= 0.1 m、质量分布均匀的玻璃球，频率为 f= 5.0 1014Hz的细 激光束在真空中沿直线 BC传播，于玻璃球表面的 C点经折射进入小球，并在玻璃球表面的 D点 又经折射进入真空中.已知 /COD = 120°,玻璃球对该激光束的折射率为 加.求：(1)此激光束在真空中的波长；(2)此激光束进入玻璃时的入射角J(3)此激光束穿越玻璃球的时间.12 如图所示，为某种透明介质的截面图，4AOC为等腰直角三角形， BC为半径R= 10 cm的四分之一圆弧，A

6、B与水平屏幕 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浮，n2f.(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.13 如图所示是一透明的折射率为n = 4的圆柱体，其半径 R=20 cm,。点为圆心，AB为其中的一直径.今有一束平行光沿平行于AB方向射向圆柱体，已知真空中光速为c=3.0 X08m/s.(1)求光在圆柱体中的传播速度；(2)假如在该平行光中有经圆柱体折射后刚好到达B点的光线，则该光线在圆柱体中的传播时间为多少？14

7、 .如图所示，折射率 n=W的半圆形玻璃砖置于光屏 MN的上方，其平面 AB到MN的距离为h =10 cm一束单色光沿图示方向射向圆心O,经玻璃砖后射到光屏上的O'点.现使玻璃砖绕圆心。点顺时针转动，经玻璃砖后射到光屏上的光点将向哪个方向移动？光点离。'点最远是多少？w7Pa15 .如图所示，半圆玻璃砖的半径R=10 cm,折射率n=4|,直径AB与屏幕MN垂直并接触于 A点.激光a以入射角i= 60°射向玻璃砖的圆心 O,结果在屏幕 MN上出现两光斑，求两光斑之间 的距离L.， 所7 N16 .用折射率为n的透明物质做成内、外径分别为a、b的球壳，球壳的内表面涂有能

8、完全吸收光的物质，如图所示，当一束平行光从左侧射向该球壳时，被吸收掉的光束在射进球壳左侧外表面前 的横截面积有多大？17 .如图所示，一束截面为圆形 (半径R= 1 m)的平行紫光垂直射向一半径也为R的玻璃半球的平面，经折射后在屏幕 S上形成一个圆形亮区.屏幕 S至球心距离为 D=(m+1)m,不考虑光的干 涉和衍射，试问：(1)若玻璃半球对紫色光的折射率为n=0 请你求出圆形亮区的半径.(2)若将题干中紫光改为白光，在屏幕S上形成的圆形亮区的边缘是什么颜色？18 .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=4,玻璃介质的上边界MN是屏幕.玻璃中有一正三角形空气泡，其边长

9、l = 40 cm,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.rr(1)画出光路图.(2)求两个光斑之间的距离 L.19 .如图，直角玻璃三棱镜置于空气中，已知/A= 60。，ZC=90°, 一束极细的光于 AC的中点D垂直AC面入射，AD = a,棱镜的折射率为 n=陋，求：(1)求此玻璃的临界角；(2)光从棱镜第一次射入空气时的折射角；(3)光从进入棱镜到它第一次射入空气所经历的时间(设光在真空中的传播速度为C) .20 .如图所示，某透明介质的截面为直角三角形ABC,其中ZA=30 °, AC

10、边长为L.一束单色光从AC面上距A为:的D点垂直于AC边射入，恰好在 AB面发生全反射.已知光速为c,求：(1)该介质的折射率n；(2)该光束从射入介质到第一次穿出所经历的时间.21 .如图所示， ABC为一直角三棱镜的截面，其顶角 9= 30。，P为垂直于直线 BCD的光屏.束宽度等于AB的单色平行光束垂直射向AB面，经三棱镜折射后在屏 P上形成一条光带.fi P(1)以图中编号为 a b、c的三条光线为代表画出光束经棱镜折射的光路示意图；(2)若从AC面出射的光线与原来入射光线的夹角为30。，求棱镜的折射率.22 .如图所示，一束光波以 45。的入射角从 AB面射入透明的三棱镜中，已知光束

11、进入AB面的折射角r=30°.试求该棱镜的折射率 n和临界角C,并在图中画出该光束在棱镜中的光路图.23 .如图，为某种透明材料做成的三棱镜横截面，其形状是边长为a的等边三角形，现用一束宽度为a的单色平行光束，以垂直于 BC面的方向正好入射到该三棱镜的 AB及AC面上，结果所有从AB、AC面入射的光线进入后恰好全部直接到达BC面.试求:Ji(1)该材料对此平行光束的折射率；(2)这些到达BC面的光线从BC面折射而出后，如果照射到一块平行于BC面的屏上形成光斑,则当屏到BC面的距离d满足什么条件时，此光斑分为两块？24 .如图所示的直角三角形 ABC是玻璃砖的横截面， ZA=30

12、76;, ZB= 90°, BC的长为L, E为BC边的中点.一束平行于 AB的光束从AC边上的某点射入玻璃砖，进入玻璃砖后，在 BC边上 的E点被反射，EF是该反射光线，且 EF恰与AC平行.求：(1)玻璃砖的折射率；(2)该光束从AC边上射入玻璃砖后在玻璃砖中传播的时间.21.如图所示是一种折射率n= 1.5的棱镜，用于某种光学仪器中，现有一束光线沿棱镜的AB界面上，入射角的大小 i满足sini = ；.求：(c=3xi08m/s)MN的方向射到(1)光进入棱镜后的折射角和光在棱镜中传播的速率；(2)此束光线射出棱镜后的方向(不考虑返回到 AB面上的光线).22 .如图所示，上下

13、表面平行的玻璃砖折射率为n=G,下表面镶有银反射面，一束单色光与界面的夹角9= 45°射到玻璃表面上，结果在玻璃砖右边竖直光屏上出现相距h=2.0 cm的光点A和(1)在图中画出光路示意图.(2)求玻璃砖的厚度d.23 .如图所示，MNPQ是一块截面为正方形的玻璃砖，其边长MN = 30 cm.一束激光AB射到玻璃醇的MQ面上(入射点为B)进入玻璃砖后在 QP面上的F点(图中未画出)发生全反射，恰沿 DC方 向射出.其中 B 为 MQ 的中点，ZABM = 30 , PD=7.5 cm, ZCDN=30 .(1)画出激光束在玻璃砖内的光路示意图，求出QP面上的反射点F到Q点的距离QF

14、；(2)求出该玻璃砖的折射率；(3)求出激光束在玻璃砖内的传播速度(真空中光速c=3xi08m/s).24 .如图所示，某同学用插针法测定半圆形玻璃砖的折射率，按规范先后插入Pi、P2、P3、P4四枚大头针后，移开玻璃砖作出分析图.用圆规以O点为圆心画一个圆，分别交入射光线和折射光线于A点和B点，量出这两点到 y轴的距离分别为 AC=a、BD= b,求：(1)玻璃砖的折射率；(2)恰好发生全反射时临界角的正弦值.25 .如图所示，光线 a从某种玻璃射向空气，在它们的界面MN上发生反射和折射，反射光线b和折射光线C刚好垂直，已知此时入射角为iB,求：玻璃的折射率n；(2)若要光线C消失，入射角i

15、C应为多大？26 .某种光学元件有两种不同透明物质I和透明物质n制成，其横截面积如图所示，。为AB中点，/BAC=30。，半圆形透明物质I的折射率为ni = 0,透明物质n的折射率为n2.一束光线在 纸面内沿O点方向射入元件，光线与 AB面垂线的夹角到 8时，通过观察发现此时从 AC面恰好 无光线射出，在 BC面有光线垂直射出：该透明物质n的折射率n2；(2)光线在透明物质n中的传播速率大小 v；(3)光线与AB面垂线的夹角 8的正弦值.27 .如图所示为一巨大的玻璃容器，容器底部有一定的厚度，容器中装一定量的水，在容器底部有一单色点光源，已知水对该光的折射率为玻璃对该光的折射率为 1.5,容器底部玻璃的厚度为d,水的深度也为d.求：