《高考备考指南 理科综合 物理》课件-选修3－4 第3讲

选修3－4第3讲一、选择题(在题中给出的选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6题有多项符合题目要求)1．(2017届北京校级模拟)a、b两种单色光以相同的入射角从空气斜射向某种玻璃中，光路如图所示．关于a、b两种单色光，下列说法正确的是()A．该种玻璃对a光的折射率较大B．b光在该玻璃中传播时的速度较大C．a光的频率较小D．两种单色光从该玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小【答案】C【解析】由图看出，b光的折射角小于a光的折射角，b光的偏折程度大．根据折射定律得知，玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率，故A错误．由v＝eq\f(c,n)可知，在该玻璃中a光的传播速度较大，故B错误．a光的折射率较小，则a光的频率较小，故C正确．由临界角公式sinC＝eq\f(1,n)分析得知，折射率越大，临界角越小，可知a光的全反射临界角较大，故D错误．故选C．2．(2017届日照一模)如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点．已知入射方向与边AB的夹角为θ＝30°，E、F分别为边AB、BC的中点，则()A．该棱镜的折射率为eq\r(3)B．光在F点发生全反射C．光从空气进入棱镜，波长变大D．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行【答案】A【解析】由几何知识得：光线在AB面上入射角为i＝60°，折射角为r＝30°，则折射率为n＝eq\f(sini,sinr)，故A正确．光线在F点的入射角与AB面上的折射角相等，根据光路可逆性原理，知光在F点不可能发生全反射，而且从F点出射的光束与BC的夹角为θ，所以从F点出射的光束与入射到E点的光束不平行，故B、D错误．光从空气进入棱镜，频率不变，波速变小，由公式v＝λf可知，波长变小，故C错误．故选A．3．(2017届天津模拟)如图所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB＝60°，两束平行于角平分线OM的单色光a和b由OA面射入介质，经OA面折射的光线都相交于M点，其中a光的折射光线恰好平行于OB．以下说法正确的是()A．该介质对a光的折射率为eq\f(3\r(3),2)B．a光的折射光线不能在AB面发生全反射C．在同一介质中，a光的光速大于b光的光速D．用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距【答案】B【解析】作出光路图．由几何知识可知，入射角i＝60°，折射角r＝30°，根据折射定律得n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)，故A错误．由几何知识求出光线在M点的入射角i′＝30°，sini′＝0.5.临界角的正弦为sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(3),3)＞sini′，即有i′＜C，故折射光线中恰好射到M点的光线不能发生全反射，故B正确．由题图可知，a光的折射率要大于b光．由v＝eq\f(c,n)可知，a光的光速小于b光的光速，故C错误．因a光的折射率大，故a光的波长小于b光．由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距小于b光的条纹间距，故D错误．故选B．4．(2017届凉山州模拟)某同学将一枚大头针从一边长为6cm的正方形不透光的轻质薄板正中心垂直于板插入，制作成了一个测定液体折射率的简单装置．他将该装置放在某种液体液面上，调整大头针插入深度，当插入液体的深度为4cm时，A．eq\f(5,3) B．eq\f(4,5)C．eq\f(5,4) D．eq\f(3,4)【答案】A【解析】要在液面上各处均看不到大头针，要求光线射到薄板边缘界面处时恰好发生全反射．设临界角为C．由临界角与折射率的关系得sinC＝eq\f(1,n)①由几何关系得sinC＝eq\f(r,\r(r2＋h2))＝eq\f(3,\r(32＋42))＝eq\f(3,5)②联立①②式可得n＝eq\f(5,3)故选A．5．(2017届上海模拟)在水面下同一深处有两个点光源P、Q发出不同颜色的光．当它们发光时，在水面上看到P光照亮的水面区域大于Q光．以下说法正确的是()A．P光的频率大于Q光B．P光在水中的传播速度小于Q光C．让P光和Q光通过同一单缝装置，P光的中心条纹宽度大于Q光的中心条纹宽度D．让P光和Q光通过同一双缝干涉装置，P光的条纹间距小于Q光【答案】C【解析】由题意可知，P光照亮的水面区域大于Q光，则P光的临界角大于Q.由临界角公式sinC＝eq\f(1,n)知，P光的折射率小于Q光的折射率，那么P在水中的速度大于Q，P光的频率也小于Q光，故A错误．由v＝eq\f(c,n)知，P光的折射率小于Q光的折射率，则P光在水中的速度大于Q光，故B错误．P光的折射率小于Q光的折射率，则P光的波长大于Q光的波长，P光的衍射现象比较显著，P光的中心条纹宽度大于Q光的中心条纹宽度，故C正确．P光的折射率小于Q光的折射率，P光的波长大于Q光的波长，而干涉条纹的间距与波长成正比，则让P光和Q光通过同一双缝干涉装置，P光的相邻条纹间距大于Q光，故D错误．故选C．6．(2017届钦州一模)如图所示，真空中有一个半径为R质量分布均匀的玻璃球．频率为γ的细光束在空中沿直线BC传播，于C点经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的D点折射进入真空中．已知∠COD＝120°，玻璃球对该激光的折射率为eq\r(3).则下列说法正确的是(设c为真空中的光速)()A．激光束的入射角i＝60°B．改变入射角i的大小，细激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射C．光子在射入玻璃球后，光的频率变小D．此激光束在玻璃中的波长为λ＝eq\f(\r(3)c,3ν)【答案】AD【解析】由几何知识得到激光束在C点折射角r＝30°.由n＝eq\f(sini,sini)得，sini＝nsinr＝eq\r(3)sin30°＝eq\f(\r(3),2)，得入射角i＝60°，故A正确．激光束从C点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，折射角都小于临界角．根据几何知识可知光线在D点的入射角不可能大于临界角，所以在D点都不可能发生全反射，故B错误．光子的频率由光源决定，与介质无关，所以光子穿越玻璃球时频率不变，故C错误．此激光束在玻璃中的波速为v＝eq\f(c,n)，由v＝νλ得在玻璃中的波长λ＝eq\f(v,ν)＝eq\f(c,nν)＝eq\f(\r(3)c,3ν)，故D正确．故选AD．二、非选择题7．(2017届沈阳校级四模)如图，半径为R的半球形玻璃对a、b两束光的折射率分别为eq\r(2)、eq\r(3)，这两束光分别由直径的两个端点A点、C点同时射入，入射角均为45°.(已知光在真空中传播的速度为c)求：(1)哪一束光最先照到半球面发生反射？(2)a光束从射入半球形玻璃到射出所用的时间为多少？【答案】(1)同时到达(2)eq\f(3\r(2)R,c)【解析】(1)如下图．光从A传到半球面的时间t＝eq\f(2OAsinr,v)又v＝eq\f(c,n)，在A点，由折射定律得n＝eq\f(sini,sinr)联立得t＝eq\f(2Rsin