适用于新高考新教材浙江专版2025届高考物理一轮总复习大题增分特训9光学新人教版

大题增分特训(九)光学1.(2024浙江舟山东海中学期末)如图所示,一半径为R的半球形透亮介质,O点为底面的圆心,AB为直径,一束单色光以入射角α=60°从D点射入介质,从AO的中点E垂直射出,已知光在真空中的传播速度为c。(1)求半球形透亮介质对单色光的折射率n。(2)求单色光在透亮介质中的传播时间t。(3)若单色光在法线另一侧从D点射入介质,恰好在AB边的F点(图中未画出)发生全反射,求E、F两点间的距离d。2.如图所示,△ABC为始终角玻璃三棱镜的横截面,∠A=30°,∠B=60°,BC边长为2L、中点为D,CE⊥AB。一束光平行于CE方向从D点入射后到达E点,已知光在真空中的传播速度为c。(1)求该玻璃三棱镜的折射率n。(2)求光从D点传播到E点的时间t。(3)推断光在E点是否能发生全反射。3.(2024浙江缙云期末)如图所示,一玻璃砖的截面由半圆柱和等腰直角三角形柱ABC组成,AC是半圆的直径,O点为圆心,AC长为2R,光屏MN距圆心O的距离为3R。一束与AB等宽的平行光垂直AB面射入玻璃砖,发觉从半圆弧上D点出射的光线恰好落在光屏上的F点,FO连线沿半圆的半径方向且垂直于AC,OD与OF夹角为30°(忽视未发生全反射光线的二次反射),光在真空中的传播速度为c。(1)求该玻璃砖的折射率。(2)半圆弧上有一点E,OE与OF夹角为60°,求射到E点的光线在玻璃砖中的传播时间。4.(2024浙江宁波三中期末)如图所示,一种透亮柱状材料的横截面是由一个直角三角形OAB和一个半圆组成的,∠AOB=30°,半圆的圆心恰好位于O点,OB为半圆的一条半径,圆的半径为R。一束单色光从OA面上的D点由空气射入材料中,进入材料后沿直线射到圆周上的E点,入射角θ=60°,DE∥AB,∠BOE=45°,已知光在真空中的传播速度为c。(1)求材料对该单色光的折射率n;(2)推断E点是否有光线射出,并画出光在该材料中传播的光路图;(3)求光在材料内传播的时间t。参考答案大题增分特训(九)光学1.答案(1)3(2)3R2c(3)6解析(1)设光射入介质的折射角为γ,则有n=sin而sinγ=1解得n=3。(2)依据已知条件有t=nR解得t=3R2c(3)设单色光在介质中的临界角为C,则有1sintanC=d解得d=642.答案(1)3(2)3L解析(1)光在玻璃三棱镜中的传播路径如图所示,可知入射角为i=60°由几何关系得BD=BE,依据几何学问可知△DEB是等边三角形,故折射角为r=30°依据折射定律可得n=sini(2)光在玻璃三棱镜中的速度为v=c故光从D点传播到E点的时间为t=DEv(3)依据前面分析可知光在E点时的入射角∠CED=30°,光在该玻璃三棱镜中发生全反射时的临界角sinC=1n=33可知此时间在E点时的入射角小于临界角,故不能发生全反射。3.答案(1)3(2)7解析(1)由于忽视非全反射光线的二次反射,因此能到达D点的光线只能是BC面上发生反射的结果,三角形柱ABC为等腰直角三角形,则经反射后光线平行于AB边,光路图如图所示由几何关系得,DF与法线DO夹角为60°,经BC边反射后光线与OD夹角为30°,由折射定律有n=sin解得n=3。(2)由于折射率n=3,可知到达E点的光线发生全反射。射到E点的光线在玻璃砖中的光路如上图所示由几何关系可知,其在ABC中的光程总长为4R,而在半圆形部分的光程长为3R。光在玻璃砖中的传播速度为v=c因此在玻璃砖中的总传播时间为t=4R+3Rv4.答案(1)3(2)没有光从E点射出(3)2解析(1)由题意可知,光线在D点折射角α=∠AOB=30°折射率n=sin解得n=3。(2)设OE与DE的夹角为β,由几何关系可知β=90°-∠BOE=45°设发生全反射的临界角为C,则sinC=1因为sinβ=22>sin所以β>C光线在E点发生全反射,没有光射出。光路图如图所示。(3)光线在E、F两