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高考物理高频考点2013模拟新题精选训练 专题47 光学1(2013浙江省海宁市质检)幻日是一种非常罕见的光学现象（如图甲为2012年12月10日，上海出现的“三个太阳”即幻日现象）。在天空出现的半透明薄云里面，有许多飘浮在空中的六角形柱状的冰晶体，偶尔它们会整整齐齐地垂直排列在空中。当太阳光射在这一根根六角形冰柱上，就会发生非常规律的折射现象（如图乙）。有人在实验室用白光束和转动的六角棱镜模拟了幻日现象（如图丙）。图甲图丙图丙下列说法正确的是：a人造幻日接近太阳一侧展现偏紫b光线从冰晶侧面入射时，入射角一定大于或等于折射角c形成幻日的光线可能是经过冰晶的一个侧面射入，又从与之平行的另一侧面射出进入观察者眼中d图丙中二个人造幻日是六角棱镜转动时入射光线从棱镜侧面不同方向射入时分别产生的2. .(2013年安徽省合肥市一模)一束由红、蓝两单光组成的光以入射角由空气射到半圆形玻璃砖表面的a处，ab是半圆的直径。进入玻璃后分为两束，分别为ac、ad，它们从a到c和从a到d的时间分别为t1和t2，则a.ac是蓝光，t1小于t2b.ac是红光，t1小于t2c.ac是蓝光，t1等于t2d.ac是红光，t1大于t22. 答案：c3（2013北京丰台期末）已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则a蓝光光子的能量较大 b在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大c从该玻璃中射入空气发生反射时，蓝光的临界角较大d以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光的折射角较大4（2013四川攀枝花二模）如图所示，折射率n=的半圆形玻璃砖置于光屏mn的上方，其平面ab与mn的距离h=10cm。一束单色光沿图示方向射向圆心o，经玻璃砖后射到光屏上的o点。现使玻璃砖绕圆心o点逆时针转动，下列关于光屏上光点的移动方向，距o点的最远距离的说法，正确的是 a向右移动，最远距离10cm b向左移动，最远距离10cm c向右移动，最远距离10cmd向左移动，最远距离10cm 5（2013南通第一次调研）关于光的偏振现象，下列说法中正确的是 a偏振光沿各个方向振动的光波的强度都相同b自然光在水面反射时，反射光和折射光都是一定程度的偏振光c光的偏振现象说明光是一种纵波d照相机镜头表面的镀膜是光的偏振现象的应用6.（5分）（2013湖南益阳检测）下列现象中由光的干涉产生的是()a天空出现彩虹 b肥皂泡在阳光照耀下呈现彩色条纹c阳光通过三棱镜形成彩色光带d光线通过一条很窄的缝后在光屏上呈现明暗相间的条纹答案：b解析：天空出现彩虹，是光的折射现象，阳光通过三棱镜折射形成彩色光带，选项ac错误; 肥皂泡在阳光照耀下呈现彩色条纹是由光的干涉产生的，选项b正确；光线通过一条很窄的缝后在光屏上呈现明暗相间的条纹，是由光的衍射产生的，选项d错误。7. （2013福建省厦门市期末）为了连续改变反射光的方向，并多次重复这个过程，方法之一是旋转由许多反射面组成的多面体棱镜（简称镜鼓），如图所示。当激光束从固定方向入射到镜鼓上的一个反射面上时，由于反射镜绕竖直轴旋转，反射光就可在屏幕上扫出一条水平线。依此，每块反射镜都将轮流扫描一次。如果要求扫描的范围=45且每秒钟扫描48次，那么镜鼓的反射镜的数目和镜鼓旋转的转速分别为a.8、360r/min b. 16、180r/min c.16、360r/min d. 8、180r/min 8（2013福建省南安一中质检）a、b两种单色光组成的光束从介质进入空气时，其折射光束如图所示。用a、b两束光a先后照射双缝干涉实验装置，若在缝后屏上都能出现干涉条纹，则能确定光是横波b先后照射某金属，若a光照射时恰能逸出光电子，则b光照射时也能逸出光电子c从同一介质以相同方向射向空气，其界面为平面，若b光不能进入空气，则a光也不能进入空气 d从同一介质以相同方向射向空气，其界面为平面，a光的反射角比b光的反射角大9.（2013安徽省江南十校联考）如图所示，一束含有红光和蓝光的光线，由空气射入玻璃三棱 镜，折射后分成了 a、b两束光，其中有一束光在ac边界发生 了全反射，则下列说法中正确的是a.a为红光，b为蓝光，发生全反射的是ab.a为红光，b为蓝光，发生全反射的是bc.a为蓝光，b为红光，发生全反射的是ad.a为蓝光，b为红光，发生全反射的是b答案：b解析：a为红光，b为蓝光，发生全反射的是b，选项b正确。10（2013北京丰台期末）已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则a蓝光光子的能量较大 b在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大c从该玻璃中射入空气发生反射时，蓝光的临界角较大d以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光的折射角较大答案：a解析：根据某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，蓝光的频率较高，蓝光光子的能量较大，选项a正确；在该玻璃中传播时，蓝光的速度较小，从该玻璃中射入空气发生反射时，蓝光的临界角较小；以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光的折射角较小，选项bcd正确。nmaobai11(2013江苏宿迁一模)如图所示，半圆玻璃砖的半径r=10cm，折射率n=，直径ab与屏幕mn垂直并接触于a点。激光a以入射角i=60射向玻璃砖圆心o，结果在屏幕mn上出现两光斑，求两光斑之间的距离l。12（9分）（2013河南开封一模）半径为r的玻璃圆柱体，截面如图所示，圆心为o，在同一截面内，两束相互垂直的单色光射向圆柱面的a、b两点，其中一束沿ao方向，aob=30，若玻璃对此单色光的折射率n=（i）试作出两条光线从射入到第一次射出的光路途径，并求出b光第一次射出圆柱面时的折射角。（当光线射向柱面时，如有折射光线则不考虑反射光线）并作出光路图。（ii）求两条光线经圆柱体后第一次射出的光线的交点（或延长线的交点）与a点的距离。13（10分）（2013陕西宝鸡期末质检）如图所示，一直角三棱镜截面abc，abc=30，acb=90斜边长为l，其折射率为，一束平行光从斜边距a点处的o点平行于bc边射入该棱镜。（光在真空中的速度c=3.0108m/s，不考虑光的反射。）做出光的折射光路图，并求出光射出棱镜时光的偏向角；求出光在棱镜中传播的时间。解：光路图如图所示。设光在ab面和ac面两次折射的入射角分别为、，折射角分别为、，由光的折射定律得：， （1）2分14(4分) （2013江苏南京盐城一模）半球形介质截面如图所示，o为圆心，单色光a、b相互平行，从不同位置进入介质，光线a在o点恰好产生全反射。光线b的入射角为45，求：（1）介质的折射率；（2）光线b在介质中的折射角。解析： a光线发生刚好全反射b光线用折射定律 所以15（9分）(2013河北邯郸高三12月质检)如右图所示，两面平行的玻璃砖下表面涂有反射物质，一束与上表面成30入射的光线，在右端垂直标尺上形成了a、b两个光斑，a、b间距为4cm，已知玻璃砖的折射率为，画出形成两光斑的光路图，并求此玻璃砖的厚度。注：光路图不得出现涂抹，光路要画出箭头，实线虚线区分，否则可酌情扣分。评分标准：本题9分。光路图3分；-式各1分，式2分。16.（9分）（2013云南昆明调研）如图所示，abc为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料折射率n=2，ac为一半径为r的圆弧，d为圆弧面圆心，abcd构成正方形，在d处有一点光源。若只考虑首次从圆弧ac直接射向ab、bc的光线，从点光源射入圆弧ac的光中，有一部分不能从ab、bc面直接射出，求这部分光照射圆弧ac的弧长。17（10分）（2013山西四校联考）如图所示是一个透明圆柱的横截面，其半径为r，折射率是，ab是一条直径今有一束平行光沿ab方向。射向圆柱体若一条入射光线经折射后恰经过b点，则这条入射光线到ab的距离是多少？(10分)解析：设光线p经折射后经过b点，光路如右图所示 根据折射定律n 3分在obc中， 3分可得30，60 2分所以cdrsinr. 2分18 (9分）（2013河南三市联考）如图所示，abc为一直角三棱镜的截 面，其顶角6=30，p为垂直于直线光屏。现一宽 度等于ab的单色平行光束垂直射向ab面，在光屏p上形成一条光带，已知棱镜的折射率为，ab的长度为d ,求光屏p上形成的光带的宽度。19（9分）（2013宝鸡检测）如图所示，一束光线以60的入射角射到一水平放置的平面镜上，反射后在正上方与平面镜平行的光屏上留下一光点a 。现将一块上下两面平行的透明体平放在平面镜上，如图中虚线所示，则进入透明体的光线经平面境反射后再从透明体的上表面射出，打在光屏上的光点p与原来相比向左平移了346cm ，已知透明体对光的折射率为。 透明体的厚度为多大？ 光在透明体里运动的时间多长？图1220（9分）（2013黄冈月考）在折射率为n、厚度为d的玻璃平板上方的空气中有一点光源，从s发出的光线sa以入射角入射到玻璃板上表面，经过玻璃板后从下表面射出，如图12所示若沿此光线传播的光从光源至玻璃板上表面的传播时间与在玻璃板中的传播时间相等，点光源s到玻璃上表面的垂直距离l应是多少？21（9分）一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，图13为过轴线的截面图，调整入射角，光线恰好在水和空气的界面上发生全反射，已知水的折射率为，求sin 的值解析：当光线在水面发生全反射时有sin c (3分)当光线从左侧射入时，由折射定律有n (3分) 联立这两式代入数据可得sin . (3分)22（2013徐州摸底）如图所示的玻璃砖为半径为r的半圆形玻璃砖上截取的一部分，其折射率为n，一束光线垂直于ab边入射，当人射点p距ab边中点至少为多远时，曲面上将无光线透射?解析：当射到曲面上的光发生全反射时曲面上将无光线透射。图中poo等于临界角，即sinpoo=1/n。设人射点p距ab边中点为l，则有sinpoo=l/r。联立解得l=r/n。23(9分) （2013江西省吉安市七校联考）两束平行的细激光束，垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图所示。已知其中一条光线沿直线穿过玻璃，它的入射点是o；另一条光线的入射点为a，穿过玻璃后两条光线交于p点。已知玻璃截面的圆半径为r，oa=，op =r。求玻璃材料的折射率。oapb12解: 作出光路如图所示，其中一条光线沿直线穿过玻璃，可知o点为圆心； (2分)另一条光线沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为b，入射角设为1，折射角设为2则得1=300 (2分)因op=r，由几何关系知bp=r，则折射角2=600(2分)由折射定律得玻璃的折射率为n=1.73 (3分)24（2013江苏四校联考）一块半圆柱形玻璃砖放在空气中，如图所示，一束白光从空气中沿着图示方向射向玻璃砖，经玻璃砖折射后在光屏p上形成彩色光带。下列说法正确的是 a红光穿越玻璃砖的时间比紫光穿越玻璃砖的时间长 b光带从左到右排列顺序为红紫 c如果a逐渐减小时，则紫光最先消失 d无论a多大，各色光都能从玻璃砖中射出25（2013江苏四校联考）如图所示，一个半径为r的1/4透明球体放置在水平面上，一束蓝光从a点沿水平方向射入球体后经b点射出，最后射到水平面上的c点已知oa，该球体对蓝光的折射率为则它从球面射出时的出射角_；若换用一束紫光同样从a点射向该球体，则它从球体射出后落到水平面上形成的光点与c点相比，位置_（填“偏左”、“偏右”或“不变”）（2）60，偏左（每空2分）解析：根据oa可知入射角为30，由折射定律可得它从球面射出时的出射角60。若换用一束紫光同样从a点射向该球体，由于紫光的折射率大于蓝光的折射率，则它从球体射出后落到水平面上形成的光点与c点相比，位置偏左。26（2013江苏名校质检）单色细光束射到折射率n的透明球表面，光束在过球心的平面内，入射角i45，经折射进入球内后又经内表面反射一次，再经球表面折射后射出的光线，如图13718所示(图上已画出入射光线和出射光线)图13718(1)在图上大致画出光线在球内的路径和方向；(2)求入射光线与出射光线之间的夹角；(3)如果入射的是一束白光，透明球的色散情况与玻璃相仿，问哪种颜色光的角最大，哪种颜色光的角最小？射率判断fedbac300300第34题图乙27（9分）（2013贵州六校联考）由透明体做成的三棱柱，横截面为有一个锐角为300的直角三角形，如图乙所示，ac面镀膜，经透明体射到ac面的光只能反射。现有一束光从ab面的d点垂直ab面射入透明体，经ac面e点反射后从bc面射出透明体，出射光线与bc面成300角。求该透明体的折射率； 若光线从bc面的f点垂直bc面射入透明体，经ac面e点反射后从ab面射出透明体，试画出经e点后的光路图，并标明出射光线与ab面所成夹角的角度（不用列式计算）。28.（2013山东省聊城一中期末）透明光学材料制成的棱镜的正截面为等腰直角三角形，其折射率为n=。一束波长为564 nm的单色光与底面平行射入棱镜，如图所示，入射点为o(oc间距大于ac)，求：(1) 此单色光在棱镜中的波长。(2) 这束光线从哪个面首先射出？出射光线的方向如何？计算后回答并画出光路图。解析：（1）由n=c/v= ct/vt=/n=解得n=/n=399m。(2) 在ac面上有sin45sin=229.(4分) （2013江苏南京盐城一模）半球形介质截面如图所示，o为圆心，单色光a、b相互平行，从不同位置进入介质，光线a在o点恰好产生全反射。光线b的入射角为45，求：（1）介质的折射率；（2）光线b在介质中的折射角。解析：a光线发生刚好全反射b光线用折射定律 所以30.（2013江苏名校质检）如图所示，将一个折射率为n的透明长方体放在空气中，矩形abcd是它的一个截面，一单色细光束入射到p点，入射角为求：若要使光束进入长方体后能射至ad面上，角的最小值为多少?若要此光束在ad面上发生全反射，角的范围如何?（2分）又（1分）解得：31、(9分). （2013江西省九江市七校联考）如图所示，一透明球体置于空气中，球半径r10 cm，折射率n，mn是一条通过球心的直线，单色细光束ab平行于mn射向球体，b为入射点，ab与mn间距为5 cm，cd为出射光线(1)补全光路图(2)求出光从b点传到c点的时间(3)求cd与mn所成的角.：+cop= 得=30o（3分）bac32.(9分) （2013湖北省襄阳市3月质检）如图，截面为等腰三角形的棱镜，顶角a=120.一束平行底边的光从侧面中点射入，经底边反射后，从另一侧面射出。证明出射光线与底边平行；如果光从另一侧面中点射出，则棱镜材料的折射率n=?33.（2013甘肃省名校质检）雨过天晴，人们常看到天空中出现彩虹，它是阳光照射到空中弥漫的水珠上时出现的现象在说明这个现象时，需要分析光线射入水珠后的光路一细束光线射入水珠，水珠可视为一个半径r10mm的球，球心o到入射光线的垂直距离d8mm，水的折射率n4/3.在图上画出该束光线射入水珠后，第一次从水珠中射出的光路图求这束光线从射入水珠到第一次射出水珠，光线偏转的角度解析：光路如图所示32解析：(2)如图所示由几何关系得sin10.8 即 153由折射定律得sin1nsin2解得sin20.6，237。=2（1-2）32。34.（2013山东省威海质检）如图所示，abc为折射率n=的等腰直角三棱镜的横截面，c=90，一束激光a平行于ab边射入棱镜，经一次折射后到达bc边。试通过计算说明激光能否从bc边射出？35.(9分) （2013江西省红色六校联考）如图所示，一束截面为圆形(半径r=1m)的平行紫光垂直射向一半径也为r的玻璃半球的平面，经折射后在屏幕s上形成一个圆形亮区。屏幕s至球心距离为，不考虑光的干涉和衍射，试问若玻璃半球对紫色光的折射率为，请你求出圆形亮区的半径。若将题干中紫光改为白光，在屏幕s上形成的圆形亮区的边缘是什么颜色？(直接给出结果)36.（9分）（2013河北省衡水中学质检）如图所示，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=12cm的四分之一圆弧，ab与水平屏幕mn垂直并接触于a点现有一束紫光射向圆心o，交圆弧bc与d点，在ab分界面上的入射角i=45，结果在水平屏幕mn上出现一个亮斑已知该介质对紫光的折射率为。求亮斑到a的距离求紫光在透明介质的传播时间（光速c=3.0108 m/s）。37（9分）（2013年2月28日湖北武汉调研）如图所示，在桌面上方有一倒立的玻璃圆锥，顶角aob=120，顶点o与桌面的距离为4a，圆锥的底面半径，圆锥轴线与桌面垂直。有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率，求光束在桌面上形成的光斑的面积。 光束在桌面上形成光环的面积 38.(2013重庆冲刺卷)如图所示，某种透明玻璃球的折射率为，一束足够强的细光束在过球心的平面内以45入射角由真空射入玻璃球，在玻璃球中多次发生多次反射，从各个方向观察玻璃球，能看到几束光线射出？其中最强的一束出射光与入射光之间的夹角为多大？39（9分）（2013辽宁省沈阳名校质检）如图所示，一水池深为h，一根长直木棍竖直地插入水底，棍露出水面部分的长度为l，当太阳光与水平面夹角为斜射到水面时，求棍在水底的影子的长度（已知水的折射率为n）解析：依题意画出如图所示的示意图，且ao长为l，因，所以 （2分）因为 （2分）ab40. （2013福建省厦门市期末）如图所示，一束红光和一束蓝光平行入射到三棱镜上，经折射后，汇聚在屏上同一点，若n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率，下列判断正确的有a. n1n2 ，a为蓝光，b为红光b. n1n2 ，a为红光，b为蓝光d. n1n2 ，a为蓝光，b为红光答案：a解析：从光路图可知，a为蓝光，b为红光，n1n2 ，选项a正确。41.(9分) (2013河南平顶山期末)一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱，图2为过轴线的截面图，调整入射角，光线恰好在和空气的界面上发生全反射，已知水的折射率为4/3，求sin的值。解析：当光线在水面发生全放射时有（3分）当光线从左侧射入时，由折射定律有（3分）联立这两式代入数据可得。（3分）42（2013江苏苏南四校联考）某学习小组利用大色拉油圆桶（去掉上半部）、小石子a来测定水的折射率，如图所示。当桶内没有水时，从某点b恰能看到桶底边缘的某点c；当桶内水的深度等于桶高的一半时，仍沿bc方向看去，恰好看到桶底上的小石子a，a在圆桶的底面直径cd上。用毫米刻度尺测得直径cd=16.00cm，桶高de=12.00cm，距离ac=3.50cm。光在真空中的传播速度为c,求水的折射率n和光在水中的传播速度v。 解析:根据折射定律 有由公式 得 (4分)43（9分）（2013河北省唐山市期末模拟）光纤是现代通讯普遍使用的信息传递媒介，它利用全反射原理来传递光信号。现有一根圆柱形光纤，已如制作光纤材料的折射率为n。假设光信号从光纤一端的中心进入。为保证沿任意方向进入的光信号都能传递到另一端，n不能小于某一值。 （1）求n的最小值； （2）沿不同方向进入光纤的光信号传递到另一端所用的时间会有所不同，求最长与最短时间的