2019高中物理第十三章综合测评(三)光(含解析)新人教选修34

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光

(时间：90分钟满分：100分)

一、选择题(本大题共10小题，每题4分，共40分)

1．(2014·福建高考)一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，

以下列图能正确描述其光路的是( )

【剖析】由折射定律可知，光从光密介质进入光疏介质，折射角大于入射角，可能发

生全反射，由此判断A正确，C错误；B图中光从空气射到玻璃砖表面，应有折射光辉，B

错误；据光路可逆原理可知D错误．

【答案】A

2．(2015·南京高二检测)一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图1所

示．以下说法中正确的选项是( )

1

图1

A．此介质的折射率等于

B．此介质的折射率等于2

C．入射角小于45°时可能发生全反射现象

D．入射角小于30°时可能发生全反射现象

sin45°【剖析】n＝sin30°＝2，选项A错、B对．当光辉从介质中射向真空中时，随入射角增大折射角增大，当折射角等于90°时，即发生全反射，此时入射角为C，则有n＝2sin90°C、D错．＝解得C＝45°，即入射角大于等于45°时发生全反射现象，选项sinC【答案】B3．(多项选择)

图2

固定的半圆形玻璃砖的横截面如图2所示，O点为圆心，OO′为直径MN的垂线．足够

大的光屏PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN.由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向

O点，入射光辉与OO′夹角θ较小时，光屏NQ地域出现两个光斑，逐渐增大θ角，当θ

＝α时，光屏NQ地域A光的光斑消失，连续增大θ角，当θ＝β时，光屏NQ地域B光的

光斑消失，则( )

A．玻璃砖对A光的折射率比对B光的大

B．A光在玻璃砖中流传速度比B光的大

C．α<θ<β时，光屏上只有1个光斑

πD．β<θ<2时，光屏上只有1个光斑

2

c【剖析】依照全反射定律和n＝v解决问题．

当A光光斑消失时，sinα＝11n；当B光光斑消失时，sinβ＝.由于β>α，故nA>nB，ABcABv

π生折射和反射，在光屏PQ上有两个光斑，选项C错误；当β<θ<2时，A、B两光都发生全

反射，光屏PQ上有一个光斑，选项D正确．

【答案】AD

4．某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为的窄缝，进行

光的衍射实验，如图3所示，则他在光屏上看到的条纹是( )

图3

3

【剖析】单缝衍射条纹中间宽，两侧越来越窄，又由于单缝是水平的，衍射条纹也是

水平的，故B对．

【答案】B

5．(2012·江苏高考)如图4所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于

P、Q之间，B点位于Q右侧．旋转偏振片P，则A、B两点光的强度变化情况是( )

图4

A．A、B均不变B．A、B均有变化

C．A不变，B有变化D．A有变化，B不变

【剖析】白炽灯光包含各方向的光，且各个方向的光强度相等，因此旋转偏振片P

时各方向透射光强度相同，故A点光的强度不变；白炽灯光经偏振片P后为偏振光，当P

旋转时，只有与Q的偏振方向一致时才有光透过Q，因此B点的光强有变化，选项C正确．

【答案】C

6．酷热的夏天，在平坦的柏油公路上你会看到在必然距离之外，地面显得格外光明，

忧如是一片水面，忧如还能够看到远处车、人的倒影．但当你凑近“水面”时，它也随着你靠

近尔退后．对此现象正确的讲解是( )

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，使地表温度高升，地表空气折射率大，发生全反射

D．太阳辐射到地面，使地表温度高升，地表空气折射率小，发生全反射

【剖析】酷热的夏天地表温度高，地表周边空气的密度小，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．

【答案】D

7.

4

图5

如图5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，以下说法中正确的选项是

( )

A．n1＜n2，a为红光，b为蓝光

B．n1＜n2，a为蓝光，b为红光

C．n1＞n2，a为红光，b为蓝光

D．n1＞n2，a为蓝光，b为红光

【剖析】由题图可知，b光辉经过三棱镜后的偏折角较小，因此折射率较小，是红光．

【答案】B

8．(多项选择)某单色光从甲介质射入乙介质，入射角为30°，折射光辉与反射光辉之间的

夹角为95°，那么( )

A．乙介质是光疏介质

B．光辉在甲介质中的流传速度比在乙介质中快

C．光辉从甲介质进入乙介质可能发生全反射D．光辉从乙介质进入甲介质可能发生全反射【剖析】由题意知反射光辉与折射光辉的夹角为95°，则折射角为55°，而入射角为30°，则甲为光密介质，乙为光疏介质．据c＞n可知，光辉在介质中流传速n＝v和n甲乙

度v甲＜v乙．依照发生全反射的条件知，光辉从甲介质进入乙介质时可能发生全反射，因此

A、C正确．

【答案】AC

9．(2014·重庆高考)

5

图6

打磨某剖面如图6所示的宝石时，必定将OP、OQ边与轴线的夹角θ切磨在θ1<θ<θ2

的范围内，才能使从MN边垂直入射的光辉，在OP边和OQ边都发生全反射(仅考虑以下列图

的光辉第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN边的情况)，则以下判断正确的选项是( )

A．若θ>θ2，光辉必然在OP边发生全反射

B．若θ>θ2，光辉会从OQ边射出

C．若θ<θ1，光辉会从OP边射出

D．若θ<θ1，光辉会在OP边发生全反射

【剖析】

1由全反射的临界角满足sinC＝，则入射角满足i≥C时发生全反射；作出光路如图所n

示，可知光辉垂直穿过MN后到达OP的入射角为90°－θ，则θ越小，越简单发生全反射．

6

【答案】D

10．(多项选择)

图7如图7所示，一束色光从长方体玻璃砖上表面射入玻璃，穿过玻璃后从侧面射出，变为a、b两束单色光，则以下说法正确的选项是()A．玻璃对a光的折射率较大B．在玻璃中b光的波长比a光短C．在玻璃中b光流传速度比a光大D．减小入射角i，a、b光辉有可能消失【剖析】由题图可知折射率n<n，则ν＜ν，又由n＝v得，ν＞ν，综上得λbababcab＜λa，故A、C错误，B正确；减小入射角i，由几何关系可知在玻璃内的入射角变大，可能发生全反射．a、b都可能消失，D正确．【答案】BD二、非选择题(本大题共6小题，共60分)

11．(8分)(2012·重庆高考)如图8甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的________

面不能够用手直接接触．

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

的地址相同，且插在c地址的针正好挡住插在a、b地址的针的像，但最后一个针孔的地址

不相同，分别为d、e两点，如图8乙所示．计算折射率时，用________(填“d”或“e”)点

获取的值较小，用________(填“d”或“e”)点获取的值误差较小．

7

甲乙

图8

【剖析】

实验用的光学玻璃砖的光学面不能够用手接触，以防范损坏其光学面．以下列图，连接

cd、ce并延长分别交玻璃砖于O1、O2点，并连接OO1、OO2，入射角i相同，折射角∠O′OO2sini＜∠O′OO1，由n＝sinr得，折射角越大的，求得的折射率越小．由图可得，ce与ab近似平行，故用e点获取的误差小．【答案】光学de12．(8分)在“双缝干涉测光的波长”实验中，调治分划板的地址，使分划板的中心刻线对齐中央亮条纹的中心，此时螺旋测微器的示数如图9甲所示．转着手轮，使分划线向一侧搬动，使分划板的中心刻线对齐第3条亮条纹的中心，此时螺旋测微器的示数如图9乙所

8

示．已知双缝间距d＝，双缝到屏的距离L＝，则被测光波的波长为________．

图9【剖析】图甲读数为，图乙读数为1.760mm.亮条纹间距－mm＝0.21mm.x＝3L由公式x＝dλ得：dx×10－3××10－3－7λ＝L＝m＝×10m.【答案】×10－7m13．(10分)(2015·黄冈高二检测)

图10

9

如图10所示为用某种透明资料制成的一块柱形棱镜的截面图，圆弧CD是半径为R的四

分之一的圆周，圆心为O，光辉从AB面上的某点入射，入射角θ＝45°，它进入棱镜后恰

好以临界角射在BC面上的O点．

画出光辉由AB面进入棱镜且从CD弧面射出的光路图；

求该棱镜的折射率n；

(3)求光辉在该棱镜中流传的速度大小(已知光在空气中的流传速度c＝×108m/s)．

【剖析】(1)光路以下列图

光辉在BC面上恰好发生全反射，入射角等于临界角C

sinC＝1n在AB界面上发生折射，折射角θ2＝90°－C由折射定律：sinθ1sin＝nθ26由以上几式解得n＝2(3)光速v＝c＝6×108m/s.n68【答案】(1)见分析(2)2(3)6×10m/s14．(10分)如图11所示，某同学为了表演“隐形的大头针”节目，在半径为r的圆形软木片中心垂直插入一枚大头针，并将其放入水中．已知水的折射率为4，为了保证表演成3功，需在水面上方各处均看不到大头针，求大头针尾端离水面的最大距离h.

10

图11

【剖析】设临界角为C，由临界角与折射率的关系得

3sinC＝n＝4

由几何关系得

sinC＝

r

r2＋h2

7解得：h＝3r

7【答案】3r

15．(12分)(2013·江苏高考)图12为单反照相机取景器的表示图，ABCDE为五棱镜的

一个截面，AB⊥BC.光辉垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相

等，最后光辉垂直BC射出．若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？(计

算结果可用三角函数表示)

11

图12

【剖析】光辉在棱镜中的光路图以下列图，依照反射定律和题设条件，得4α＝90°因此入射角α＝°

1依照全反射规律，sinC＝n

1故°≥n11因此n≥°，即折射率的最小值为°.1【答案】°

16．(12分)(2014·泉州高二检测)如图13，桌面上有一玻璃圆锥，圆锥的轴(图中虚线)

与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，此三角形的边长为L，以下列图，有一半径为L的312

圆柱形平行光束垂直底面入射到圆锥上，光束的中心轴与圆锥的轴重