高考物理二轮总复习专题分层突破练13光学

专题分层突破练13光学A组1.对于光的认识,下列说法正确的是()A.光不容易观察到衍射现象是因为光的速度太大B.偏振光可以是横波,也可以是纵波C.照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰D.雨后路面上的油膜呈现彩色,是光的折射现象2.非接触式体温测量仪可通过人体辐射的红外线测量体温;紫外线灯可用来消杀病毒,为人民健康保驾护航。红外线和紫外线相比较()A.红外线的光子能量比紫外线的大B.真空中红外线的波长比紫外线的长C.真空中红外线的传播速度比紫外线的大D.红外线能发生偏振现象,而紫外线不能3.如图所示,一束白光通过三棱镜发生色散,a、b是其中的两束单色光,这两束光相比较()A.在真空中,a光的速度大B.在真空中,a光的波长长C.水对b光的折射率小D.光从水中射向空气,b光的临界角大4.如图所示,有三块等腰直角三角形的透明材料(图中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)恰好拼成一个长方形。从A点垂直于底边射入的单色光在B处发生全反射,在C、D处连续发生两次折射后射出。若该单色光在三块材料中的传播速率依次为v1、v2、v3,下列关系式中正确的是()A.v2>v1>v3 B.v3>v1>v2C.v3>v2>v1 D.v1>v2>v35.(2023河北沧州一模)下图为某汽车自动感应雨刷的光学式传感器示意图,基本原理为LED发出一束锥形红外线,经过透镜系统成为平行光射入前挡风玻璃,当挡风玻璃上无雨滴时,恰好几乎所有光都会反射到光学传感器的光电二极管上,当挡风玻璃上有雨滴时,光电二极管接收到的光的总量会发生变化,进而计算出雨量大小并控制刮水速度和频率。以下说法正确的是()A.挡风玻璃相对于空气是光密介质B.若光发生全反射的临界角是42°,则玻璃的折射率为2C.挡风玻璃上雨滴越多,光电二极管接收到的光的总量越多D.红外线同时能对汽车内部环境进行消毒6.(2023广东广州二模)如图所示,光导纤维的内芯折射率为n1、外套折射率为n2,光由光导纤维的一端从空气进入内芯后,经多次全反射传播到另一端射出,则()A.n1>n2 B.n1<n2C.sinα=1n1 D.sinα7.如图所示,一艘渔船停在平静的水面上,渔船的前部上端P点有一激光钓鱼灯,从P点射向水面的激光束与竖直方向的夹角为53°,激光在水中的折射光线与水面的夹角也为53°,照到水下B点的鱼,B处的深度h=1.8m,求:(c=3×108m/s,sin53°=0.8,cos53°=0.6)(1)水的折射率;(2)激光从A到B传播的时间。8.如图所示,AB是半径为R的玻璃球的水平直径,CD为竖直直径,O为圆心,P点为CB弧上一点,且P与O连线与OC夹角为30°,一个点光源贴在A点,发出的光经玻璃球传播到C点刚好发生全反射,光屏刚好与圆球相切于B点,求:(1)玻璃球对光的折射率;(2)照射到P点的光折射后,折射光照射在光屏上的位置离B点的距离。(tan15°=23)B组9.(2023山东省实验中学模拟)如图所示,a、b和c都是厚度均匀的平行玻璃板,a和b、b和c之间的夹角都为β,一细光束由红光和蓝光组成,以入射角θ从O点射入a板,且射出c板后的两束单色光射在地面上P、Q两点,由此可知()A.射出c板后的两束单色光与入射光不再平行B.射到Q点的光在玻璃中的折射率较大C.若改变入射角θ的大小,光可能在b玻璃砖的下表面发生全反射D.若射到P、Q两点的光分别通过同一双缝发生干涉现象,则射到P点的光形成干涉条纹的间距小,这束光为蓝光10.右图为长方体均匀玻璃砖的截面,厚度为l。现有由两种单色光组成的复合光,从O点射入玻璃砖,入射角为60°,其折射光线分别沿OA、OB方向,对应的折射角分别为37°、53°,光从O点到A点的传播时间为tOA,从O点到B点的传播时间为tOB。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8。则下列对tOA和tOB的比较,正确的是()A.tOA=tOB B.tOA<tOBC.tOA>tOB D.无法确定11.(多选)如图所示,a、b两束单色光通过半圆形玻璃砖从圆心O点出射。保持入射光的方向不变,让半圆形玻璃砖绕O点逆时针缓慢转动,当转过α角时,a光出射光消失;当转过β角时,b光出射光消失。已知α<β,下列说法正确的是()A.玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率B.a、b两束光在介质中的光速之比为sinC.通过同一狭缝时,a光的衍射现象更明显D.分别用两束光使用同一装置做双缝干涉实验,a光的条纹间距大于b光的条纹间距12.如图所示,AOBC为某种透明介质的截面图,△AOC为等腰直角三角形,BC为半径R=10cm的四分之一圆弧,AB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n1=233,n2=(1)请画出光路示意图,标出两个亮斑的大致位置,说明亮斑的颜色;(2)求两个亮斑间的距离。13.(2022湖南卷)如图所示,某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成,其中屏障垂直于屏幕平行排列,可实现对像素单元可视角度θ的控制(可视角度θ定义为某像素单元发出的光在图示平面内折射到空气后最大折射角的2倍)。透明介质的折射率n=2,屏障间隙l=0.8mm。发光像素单元紧贴屏下,位于相邻两屏障的正中间。不考虑光的衍射。(1)若把发光像素单元视为点光源,要求可视角度θ控制为60°,求屏障的高度d;(2)若屏障高度d'=1.0mm,且发光像素单元的宽度不能忽略,求像素单元宽度x最小为多少时,其可视角度θ刚好被扩为180°(只要看到像素单元的任意一点,即视为能看到该像素单元)。答案：1.C2.B解析红外线的频率比紫外线小,根据ε=hν,可知红外线的光子能量比紫外线的小,A错误。波长λ=cν,红外线的频率低,波长长,B正确。所有电磁波在真空中的传播速度都一样大,都是c=3.0×1083.B解析在真空中光速都相同,A错误。由题图可看出,三棱镜对b光的折射率大于对a光的,所以νa<νb,设真空中光速为c,由c=λν得λa>λb,B正确。因νa<νb,所以水对a光的折射率小,C错误。根据sinC=1n可知,Ca>Cb4.A解析设Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种材料对光的折射率分别为n1、n2、n3。根据全反射条件,光从Ⅰ射向Ⅱ时发生了全反射,则有n1>n2,光从Ⅰ射向Ⅲ时发生了折射,由题图知入射角大于折射角,则有n1<n3,所以n2<n1<n3,根据光在介质中的传播速度公式v=cn,可得v3<v1<v25.A解析发生全反射的一个条件是光从光密介质射入光疏介质,挡风玻璃的折射率大于空气的折射率,是光密介质,故A正确。光发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系为sinC=1n,若玻璃的折射率为26.A解析欲使光在n1、n2界面上发生全反射,必须从光密介质射入光疏介质,需要满足n1>n2,故A正确,B错误。在内芯发生全反射的临界角为sinC=n2n1,图中发生全反射,满足α≥C,所以sinα≥sinC,解得sinα7.答案(1)43(2)1×108解析(1)根据折射定律可得,水的折射率为n=sinα(2)根据折射定律可得激光在水中的传播速度为v=c由几何关系可得x=h激光从A到B传播的时间为t=xv=1×1088.答案(1)2(2)R解析(1)根据题意画出光路图如右图所示。由于照射在C点的光刚好发生全反射,由几何关系可知,光在C点的入射角为45°,则全反射临界角C=45°,折射率n=1sin(2)由于∠COP=30°,根据几何关系,照射在P点的光线的入射角i=30°,根据折射率公式n=sinrsini设光线照射到屏上的位置为Q点,由几何关系得lQB=Rsin60°+(RRcos60°)tan15°=R。9.D解析光线经过平行玻璃板时出射光线和入射光线平行,则最终从c板射出的两束单色光与入射光仍然平行,故A错误。射到P点的光偏折程度比射到Q点的光偏折程度大,可知射到P点的光在玻璃中的折射率较大,故B错误。平行玻璃砖不能改变光的传播方向,只能将光路平移,所以改变入射角θ的大小,光从b板上表面射入其下表面时的入射角等于上表面的折射角,根据光路可逆性可知,光线不可能在下表面发生全反射,故C错误。射到P点的光折射率较大,根据v=cn知,在玻璃中传播的速度较小,折射率大,则频率大,波长短,根据Δx=ldλ知,条纹间距较小的光波长短,则频率大,折射率大,射到10.A解析玻璃砖对沿OA方向的单色光的折射率为n1=sin60°sin37°,此单色光在玻璃砖中传播的速度为v1=cn1,光在玻璃砖中的路程为sOA=lcos37°,光从O点到A点的传播时间为tOA=sOAv1=lsin60°c·cos37°·sin37°=253l24c;玻璃砖对沿OB方向的单色光的折射率为n211.AB解析由于a光的临界角小于b光的临界角,根据sinC=1n,na>nb,A正确。由于sinα=1na,sinβ=1nb,而v=cn,所以vavb=n12.答案(1)见解析(2)(52+10)cm解析(1)根据临界角公式sinC=1n,可得红光与紫光的临界角分别为C红=60°,C紫=45°。而光线在AB面上入射角i=45°,说明紫光恰好发生全反射,红光在AB面有反射,也有折射。所以AM区域的亮斑P1为红色,AN区域的亮斑P2(2)设折射角为r,根据折射定律n1=sin得到sinr=6由几何知识可得tanr=R解得lAP1=