高考物理（山东专用）一轮复习专题十四光训练课件

考点一光的折射与全反射五年高考1.

(2023江苏,5,4分)地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大,太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是

(

)A2.

(2023湖北,6,4分)如图所示,楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30°,OP边上的点光源S到顶点O的距离为d,垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45°。不考虑多次反

射,OQ边上有光射出部分的长度为

(

)

A.

d

B.

d

C.d

D.

dC3.

(2022山东,7,3分)柱状光学器件横截面如图所示,OP右侧是以O为圆心、半径为R的

圆,左侧是直角梯形,AP长为R,AC与CO夹角45°,AC中点为B。a、b两种频率的细激光束,垂直AB面入射,器件介质对a、b光的折射率分别为1.42、1.40。保持光的入射

方向不变,入射点从A向B移动过程中,能在PM面全反射后,从OM面出射的光是(不考虑

三次反射以后的光)

(

)A.仅有a光

B.仅有b光C.a、b光都可以

D.a、b光都不可以A4.

(2020山东,9,4分)(多选)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'C'C的光线。下列说法正确的是

(

)ACA.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5.

(2023湖南,7,5分)(多选)一位潜水爱好者在水下活动时,利用激光器向岸上救援人员发射激光信号,设激光光束与水面的夹角为α,如图所示。他发现只有当α大于41°

时,岸上救援人员才能收到他发出的激光光束,下列说法正确的是

(

)

BCA.水的折射率为

B.水的折射率为

C.当他以α=60°向水面发射激光时,岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小

于60°D.当他以α=60°向水面发射激光时,岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大

于60°6.

[2023全国乙,34(2),10分]如图,一折射率为

的棱镜的横截面为等腰直角三角形△ABC,AB=AC=l,BC边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC方向经

AB边上的M点射入棱镜,若这束光被BC边反射后恰好射向顶点A,求M点到A点的距

离。答案

l7.

(2023山东,16,8分)一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量,其部分原理简化如图所示。两光纤可等效为圆柱状玻璃丝M、N,相距为d,直径均为2a,折射

率为n(n<

)。M、N下端横截面平齐且与被测物体表面平行。激光在M内多次全反射后从下端面射向被测物体,经被测物体表面镜面反射至N下端面,N下端面被照亮的

面积与玻璃丝下端面到被测物体距离有关。(1)从M下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为θ,求θ的正弦值;(2)被测物体自上而下微小移动,使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮,求玻璃丝下端面到被测物体距离b的相应范围(只考虑在被测物体表面反射一次的光线)。答案

(1)由题意可知光在M内恰好发生全反射时,从M下端面出射的光与竖直方向的

偏角最大为θ,设光在M下端面的入射角为α,则有α=90°-C,故有sinα=cosC,又sinC=

,n=

,联立解得sinθ=

。(2)由题意可知,从M下端面最右侧射出的与竖直方向夹角为θ的光,刚好能反射到N下端面,如图所示,设光刚好反射到N下端面最左侧,此时玻璃丝下端面到被测物体距离为

b0,由图可知tanθ=

,又sinθ=

,解得b0=

;设被测物体下移Δb时,光刚好反射到N下端面最右侧,则tanθ=

,解得Δb=a

,所以玻璃丝下端面到被测物体的距离b的范围是b0≤b≤b0+Δb,即

≤b≤

。

8.

(2021山东,15,7分)超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔物理学奖,其中用到的一种脉冲激光展宽器截面如图所示。在空气中对称放置四个相同的直角三棱镜,顶角为

θ。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射,经过前两个棱镜后分为平行的光束,

再经过后两个棱镜重新合成为一束,此时不同频率的光前后分开,完成脉冲展宽。已

知相邻两棱镜斜面间的距离d=100.0mm,脉冲激光中包含两种频率的光,它们在棱镜

中的折射率分别为n1=

和n2=

。取sin37°=

,cos37°=

,

=1.890。

(1)为使两种频率的光都能从左侧第一个棱镜斜面射出,求θ的取值范围;(2)若θ=37°,求两种频率的光通过整个展宽器的过程中,在空气中的路程差ΔL(保留3位

有效数字)。答案

(1)0<θ<45°(或θ<45°)

(2)14.4mm考点二光的波动性9.

(2023江苏,6,4分)用某种单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示,改变双缝间的距离后,干涉条纹如图乙所示,图中虚线是亮纹中心的位置。

则双缝间的距离变为原来的

(

)A.

B.

C.2倍

D.3倍B10.

(2023山东,5,3分)如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环,C为待测柱形样品,C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行

光垂直照射上方石英板,会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数,当温

度升高时,下列说法正确的是

(

)A.劈形空气层的厚度变大,条纹向左移动B.劈形空气层的厚度变小,条纹向左移动C.劈形空气层的厚度变大,条纹向右移动D.劈形空气层的厚度变小,条纹向右移动A11.

(2022山东,10,4分)(多选)某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象,狭缝S1、S2的宽度可调,狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝,实验中

分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是

(

)

图甲ACDA.图乙是光的双缝干涉图样,当光通过狭缝时,也发生了衍射B.遮住一条狭缝,另一狭缝宽度增大,其他条件不变,图丙中亮条纹宽度增大C.照射两条狭缝时,增加L,其他条件不变,图乙中相邻暗条纹的中心间距增大D.照射两条狭缝时,若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍,P点处一定是暗条纹12.

(2021山东,7,3分)用平行单色光垂直照射一层透明薄膜,观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像,可能正确的是(

)D13.

(2020山东,3,3分)双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源S到S1、S2的距离相等,O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的波长为λ的光,经S1出射后垂

直穿过玻璃片传播到O点,经S2出射后直接传播到O点,由S1到O点与由S2到O点,光传播

的时间差为Δt。玻璃片厚度为10λ,玻璃对该波长光的折射率为1.5,空气中光速为c,不

计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是

(

)A.Δt=

B.Δt=

C.Δt=

D.Δt=

A三年模拟考点一光的折射与全反射1.

(2024届山东高三开学考)如图所示为圆柱形透明介质的截面,圆的半径为R,S为过圆心O的水平线上的一个光源,S到O的距离为

R。从S点射出一束单色光,照射到圆面上的A点,折射光线从圆面上的B点射出,出射光线恰好与SO平行,光束SA与SO的夹角θ=30°,则透明介质对该单色光的折射率为

(

)A.

B.

C.

D.

A2.

(2023届聊城三模)汽车的前挡风玻璃设计成双层玻璃,会使驾驶员在视觉上有“缩短”距离的作用。如图甲,在水平路面上行驶的某型号重卡的双层玻璃中夹的是

空气,双层玻璃的倾斜角为30°(与竖直方向的夹角),将重卡驾驶员前方的小轿车尾灯

简化为一个点光源A,若其发出的与水平方向成30°角的光线在B点到达重卡外层玻璃

外表面,该光线在外层玻璃内部的折射光线恰好沿水平方向,光线射出外层玻璃经过

中间的空气层进入内层玻璃,折射后进入重卡驾驶员的眼睛,部分光路图如图乙所

示。已知双层玻璃的厚度均为d。则双层玻璃使驾驶员的视觉上“缩短”的距离AA'

的长度为(忽略两层玻璃之间的距离)

(

)B

A.

d

B.

d

C.

d

D.

d3.

(2023届德州高三期末)某课题组要研究某光导纤维(可视为均匀材质)的导光原理,他们垂直截取了如图所示长为L的一段直光导纤维,让一单色光射向右侧截面某点,

缓慢减小入射角α,发现减小至α=53°时便不再有光从长侧面逸出。已知光在真空中的

传播速度为c,sin53°=0.8。求:(1)该光导纤维对这种单色光的折射率;(2)入射角α=53°时,此单色光在这段光导纤维中的传播时间。答案

(1)

(2)

4.

(2024届青岛开学考)古代学者早已认识到光沿直线传播,战国时期《墨经》中就记载了小孔成倒像的实验。如图,一身高L的实验者站在水平地面上,距他正前方s处

的竖直墙上有一个圆形孔洞,其直径为d(d≪L),深度为h,孔洞距水平地面的高度是实验

者身高的一半。由于孔洞深度过大,使得光屏上成像不完整。现用厚度等于洞深的透

明均匀介质填充孔洞,不考虑光在透明介质中的反射。求:(1)若实验者通过小孔能成完整的像,介质折射率的最小值n1;(2)若从实验者一侧进入孔洞的光均能成功出射,介质折射率的最小值n2。答案

(1)

(2)

5.

(2024届山东高三开学考)如图所示为半圆柱体玻璃砖的截面示意图。MN为直径,O点为圆心,半径为R。一束由红光和紫光组成的复色光沿AM方向射入玻璃砖,分

成两束单色光后各自传播到B、C两点,两束光分别记作B光、C光。已知∠AMN=150

°,∠MOB=60°,∠MOC=90°,光在真空中的传播速度为c,求:(1)玻璃对C光、B光的折射率(结果可用根式表示);(2)C光与B光从M点射入到第一次射出玻璃砖所经过的时间之比。答案

(1)

(2)1∶3考点二光的波动性6.

(2024届青岛高三开学考)关于光在竖直肥皂液薄膜上产生的干涉条纹,下列说法正确的是

(

)A.若明暗相间的条纹相互平行,说明薄膜厚度均匀B.薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的C.用紫光照射薄膜产生的干涉条纹间距比用红光照射时大D.干涉条纹是光在薄膜前、后两个表面反射后叠加的结果D7.

(2023届泰安二模)如图所示为双缝干涉实验原理图,单缝S0、双缝中点O、屏上的P0点位于狭缝S1和S2连线的中垂线上,当双缝与光屏距离为8cm时,屏上P处为中央亮

纹一侧的第3条亮纹,现将光屏靠近双缝,观察到P处依旧为亮纹,则光屏移动的最小距

离为

(

)

A.2cm

B.3.2cm

C.4cm

D.6cmA8.

(2023届青岛三模)如图,利用平面镜也可以实现杨氏双缝干涉实验的结果,下列说法正确的是

(

)A.光屏上的条纹与镜面垂直B.相邻亮条纹的间距为Δx=

λC.若将平面镜向右移动一些,相邻亮条纹间距不变D.若将平面镜向右移动一些,亮条纹数量保持不变C9.

(2023届淄博一中二模)(多选)某同学利用图甲所示的装置研究光的干涉和衍射,光电传感器可用来测量光屏上光强的分布。某次实验时,在电脑屏幕上得到图乙所示

的光强分布。下列说法正确的是

(

)BC

A.这位同学在缝屏上安装的是双缝B.这位同学在缝屏上安装的是单缝C.当做干涉现象研究时,若使干涉条纹的间距变大,应选用狭缝间距较小的双缝D.当做干涉现象研究时,若使干涉条纹的间距变小,应增大缝屏与光屏间的距离10.

(2024届历城二中开学考)如图甲所示,把一矩形均匀薄玻璃板ABCD压在另一个待测矩形平行玻璃板上,BC一侧用薄片垫起,将红单色光从上方射入,这时可以看到

明暗相间的条纹,如图乙所示,下列关于这些条纹的说法中正确的是

(

)DA.条纹与DC边平行B.乙图弯曲条纹表示下方待测板在该处有凹陷C.如果用手用力捏右侧三层,会发现条纹保持间距不变,整体向AD侧移动D.看到的条纹越多,说明薄片的厚度越厚微专题19光路分析微专题专练1.

(2023届济南三模)如图所示,由同种材料制成的玻璃吊坠下部分是半径为R的半球体,上部分是高为R的圆锥体,O点为半球体的球心,M为圆锥体的顶点。平行于MO的光线从半球体表面N点射入玻璃吊坠,经折射后恰好经过M点,N点到直线MO的距离为

R,则该玻璃吊坠的折射率为

(

)A.

B.

C.

D.

C2.

(2024届莱芜一中期中)(多选)如图所示,一折射率为

的棱镜的横截面为等腰直角三角形ABC,AB=AC=l,BC边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC

方向经AB边上的M点射入棱镜,若这束光被BC边反射后恰好射向顶点A,真空中光速为

c。则

(

)A.M点到A点的距离为

lB.M点到A点的距离为

lC.光在棱镜中传播的时间为

D.光在棱镜中传播的时间为

AD3.

(2023浙江1月选考,13,3分)如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图。一细黄光束从直角边AB以角度θ入射,依次经AC和BC两次反射,从直角边AC出射。出

射光线相对于入射光线偏转了α角,则α

(

)A.等于90°B.大于90°C.小于90°D.与棱镜的折射率有关A4.

(2022江苏,12,8分)如图所示,两条距离为D的平行光线,以入射角θ从空气射入平静水面,反射光线与折射光线垂直。求:(1)水的折射率n;(2)两条折射光线之间的距离d。答案

(1)tanθ

(2)D·tanθ5.

[2022全国甲,34(2),10分]如图,边长为a的正方形ABCD为一棱镜的横截面,M为AB边的中点。在截面所在平面内,一光线自M点射入棱镜,入射角为60°,经折射后在BC

边的N点恰好发生全反射,反射光线从CD边的P点射出棱镜。求棱镜的折射率以

及P、C两点之间的距离。答案

a6.

[2022全国乙,34(2),10分]一细束单色光在三棱镜ABC的侧面AC上