2021高三物理复习专题练专题95光的折射、全反射及波动性含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2021高三物理人教版一轮复习专题练：专题95光的折射、全反射及波动性含解析专题95光的折射、全反射及波动性1．[2020·重庆市摸底](多选）下列说法正确的是()A．受迫振动的频率总等于驱动力的频率B．一切波都能发生干涉，干涉是波特有的现象C．波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的频率不变D．红外线是一种光波E．狭义相对论认为，物体的质量随着物体速度的增大而减小2．[2020·长春质检]（多选)下列说法正确的是（)A．简谐运动的周期与振幅无关B．弹簧振子做简谐运动的回复力表达式F＝－kx中，F为振动物体所受的合外力，k为弹簧的劲度系数C．在波的传播方向上,某个质点的振动速度就是波的传播速度D．在双缝干涉实验中，同种条件下用紫光做实验比红光做实验得到的条纹更宽E．在单缝衍射现象中要产生明显的衍射现象，狭缝宽度必须比波长小或者相差不多3．［2020·海口调研］（多选）下列有关光学现象描述正确的是（）A．肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的B．光导纤维传送图象信息利用了光的全反射原理C．在双缝干涉实验中条纹变宽，可能是将入射光由红光变为绿光造成的D．光从真空中以相同的入射角斜射入水中,红光的偏折程度小于紫光的偏折程度E．A、B两种光从相同的介质入射到真空中，若A光的频率大于B光的频率,则逐渐增大入射角，A光先发生全反射4．［2020·湖北重点中学摸底]（多选）下列说法正确的是(）A．在潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里B．光纤通信利用了全反射的原理C．泊松亮斑的发现支持了光的波动说D．人们利用慢中子来研究晶体的结构是利用了中子发生的干涉现象E．变化的磁场一定产生变化的电场5．[2019·北京卷]利用图1所示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象,在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样．下列关于P处放置的光学元件说法正确的是（）A．甲对应单缝,乙对应双缝B．甲对应双缝，乙对应单缝C．都是单缝，甲对应的缝宽较大D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大6．如图，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面,∠A＝30°.一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为________．若改用蓝光沿同一路径入射,则光线在D点射出时的折射角________（填“小于"“等于”或“大于”）60°.7．(多选)ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC,由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路图如图所示，则a、b两束光（)A．a光的频率比b光的频率小B．b光比a光更容易发生衍射现象C．在棱镜内，a光的传播速度比b光的大D．以相同的入射角从空气斜射入水中,b光的折射角较小E．分别通过同一双缝干涉装置,a光的相邻亮条纹间距较小8。[2020·重庆市模拟］如图所示，一容器内装有深为h的某透明液体，底部有一点光源K，可向各个方向发光,该透明液体的折射率为n,液面足够宽．已知真空中光的传播速度为c，求：（ⅰ）能从液面射出的光，在液体中经过的最短时间t；（ⅱ）液面上有光射出的区域的面积S。9．[2020·广东七校联考]如图为一玻璃球过球心的横截面，玻璃球的半径为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：（ⅰ）玻璃的折射率；（ⅱ）球心O到BN的距离．10。［2020·包头市质检]如图所示,一透明半圆柱体的折射率n＝2、半径R＝0.4m、长L＝1.2m，一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，部分柱面有光线射出．求：(ⅰ)光在半圆柱体中出射时的临界角θ；(ⅱ)该部分柱面的面积S（结果保留一位有效数字）．11．[2019·全国卷Ⅲ］如图，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝30°.一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜，然后垂直于AC边射出．(ⅰ)求棱镜的折射率;(ⅱ）保持AB边上的入射点不变,逐渐减小入射角，直到BC边上恰好有光线射出．求此时AB边上入射角的正弦．12．[2020·西安中学模拟］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点入射,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，折射光线在上边界的B点恰好发生全反射．求A、B两点间的距离．13。[2020·江南十校模拟］如图所示，扇形BAC为透明柱状介质的横截面，半径为R,圆心角A为30°。现有一细束单色光MN平行于AC由N点从AB面射入介质．已知光束MN到AC的距离eq\f（R，3)，且此光束从AB面射入介质后恰好在BC面上的P点发生全发射．求该介质的折射率．14．［2019·全国卷Ⅰ］如图,一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3m．距水面4m的湖底P点发出的激光束,从水面出射后恰好照射到桅杆顶端,该出射光束与竖直方向的夹角为53°（取sin53°＝0。8)．已知水的折射率为eq\f(4,3).(ⅰ）求桅杆到P点的水平距离;(ⅱ）船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向,当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍然照射在桅杆顶端,求船行驶的距离．专题95光的折射、全反射及波动性1．ABD受迫振动的频率总是等于驱动力的频率，A正确；一切波都能发生干涉现象，干涉是波特有的现象,B正确；当波源与观察者靠近时，接收到的频率增大,当波源与观察者远离时,接收到的频率减小，C错误;红外线是一种比可见光波长长的光波，D正确；根据相对论原理，当物体的速度增大时，其运动质量要增大，E错误．2．ABE3。BDE4。ABC5．A本题考查光的干涉和衍射现象，体现了科学推理的素养．单缝衍射图样中心亮纹较宽，两侧亮纹宽度逐渐变窄，故甲图样为单缝衍射图样；双缝干涉图样相邻两条亮纹的宽度相同,对应乙图样．故A正确，B、C、D均错．6.eq\r(3)大于解析：根据题述和图示可知,折射角i＝60°,入射角r＝30°，由折射定律得，玻璃对红光的折射率n＝eq\f(sini，sinr)＝eq\r（3）。若改用蓝光沿同一路径入射，由于玻璃对蓝光的折射率大于玻璃对红光的折射率，则光线在D点射出时的折射角大于60°.7．ACD在CD边和AE边都只有a光射出，说明b光发生了全反射，而a光没有发生全反射，b光的临界角较小，由临界角公式sinC＝eq\f（1，n)，可知b光的折射率较大，a光的频率比b光的频率小，选项A正确．根据n＝eq\f（c,v)可知，在棱镜内，a光的传播速度比b光的传播速度大，选项C正确．以相同的入射角从空气斜射入水中，根据折射定律n＝eq\f(sini，sinr），折射率越大，折射角越小，选项D正确．根据频率与波长的关系可知,a光的频率比b光的频率小,a光的波长比b光的波长长,a光比b光更容易发生衍射现象,选项B错误．由双缝干涉实验得出的相邻亮(暗)条纹间距公式Δx＝eq\f(l,d）λ可知,波长较长的单色光的干涉条纹间距较大，即让a、b两束光分别通过同一双缝干涉实验装置，a光的相邻亮条纹间距大，选项E错误．8．(ⅰ)eq\f(nh，c）（ⅱ）eq\f(πh2，n2－1)解析：（ⅰ)光在液体中的速度为v＝eq\f(c,n)在液体中经过的最短时间为光垂直水平面射出时，即vt＝ht＝eq\f（nh，c)(ⅱ)液面上有光射出的范围是半径为r的圆，光在液面发生全反射的临界角为C，有sinC＝eq\f（1，n）tanC＝eq\f（r，h）r＝eq\f(h,\r（n2－1))液面上有光射出的面积S＝πr2，解得S＝eq\f(πh2,n2－1）9．（ⅰ）eq\r(3）（ⅱ)eq\f（\r(3）,3）R解析：(ⅰ)设光线BM在M点的入射角为i,折射角为r,由几何图形可得i＝30°,r＝60°根据折射定律知n＝eq\f（sinr，sini）解得玻璃的折射率n＝eq\r（3）(ⅱ）光线BN恰好在N点发生全反射，则sinC＝eq\f(1，n)设球心到BN的距离为d，可知d＝RsinC解得d＝eq\f(\r（3),3)R10．(ⅰ)eq\f(π，6）(ⅱ)0.5m2解析：（ⅰ）半圆柱体的横截面如图所示，其中O为截面圆的圆心OO′＝R＝0.4m，如图示光线在B点处恰好发生全反射有sinθ＝eq\f（1,n)解得θ＝eq\f（π，6)（ⅱ）由S＝2RL·∠O′OB解得S＝0.5m211．（ⅰ）eq\r（3)(ⅱ）eq\f（\r（3）－\r(2）,2）解析:本题考查了光的折射、全反射，突出应用数学知识处理物理问题的能力，体现了核心素养中模型建构、科学论证要素，有利于培养考生的应用与创新价值观．(ⅰ)光路图及相关量如图所示．光束在AB边上折射，由折射定律得eq\f（sini，sinα）＝n①式中n是棱镜的折射率．由几何关系可知α＋β＝60°②由几何关系和反射定律得β＝β′＝∠B③联立①②③式，并代入i＝60°得n＝eq\r（3)④(ⅱ)设改变后的入射角为i′,折射角为α′，由折射定律得eq\f（sini′,sinα′）＝n⑤依题意，光束在BC边上的入射角为全反射的临界角θc，且sinθc＝eq\f（1,n）⑥由几何关系得θc＝α′＋30°⑦由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦为sini′＝eq\f(\r(3）－\r（2),2)⑧12。eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1（\f（1,\r(n2－1））－\f（\r（n2－sin2i0），sini0)))R解析：光路如图当光线在O点的入射角为i0时，折射角为r0，由折射定律得n＝eq\f（sini0,sinr0)设AD间的距离为d1,由几何关系得sinr0＝eq\f（R,\r（R2＋d\o\al（2，1）))若光线在B点恰好发生全反射，则在B点的入射角恰好等于临界角C，设BD间的距离为d2，则有sinC＝eq\f(1，n)由几何关系得sinC＝eq\f(d2,\r（R2＋d\o\al（2，2)）)则A、B间的距离d＝d2－d1联立解得d＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1，\r(n2－1））－\f(\r（n2－sin2i0)，sini0）))R13．n＝eq\r(3)解析：光路图如图所示，可知AN＝2R/3,AP＝R，∠i＝60°，在△ANP中，由正弦定理得eq\f（AN，sinC)＝eq\f(AP，sin90°＋r）eq\f(sini，sinr）＝nsin（90°＋r）＝cosr＝eq\r（1－sin2r）sinC＝eq\f（1,n）联立解得n＝eq\r（3)14．(ⅰ）7m(ⅱ）5.5m解析：（ⅰ)设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1，到P点的水平距离为x2；桅杆高度为h1，P点处水深为h2；激光束在水中与竖直方向的夹角为θ。由几何关系有eq\f(x1,h1)＝tan53°①eq\f(x2，h2）＝tanθ②由折射定律有sin53°＝nsinθ③设桅杆到P点的水平距离为x,则x＝x1＋x2④联立①②③④式并代入题给数据得x＝7m⑤（ⅱ)设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时，从水面出射的方向与竖直方向夹角为i′，由折射