2012年3月高考物理 模拟联考题精选解析 23光学（教师版）

用心 爱心 专心1 光学光学 1 2012 年 3 月四川乐山市二模 如图所示 OBCD 为半圆柱体玻璃的横截面 OD 为直径 二束由紫光和红 光组成的复色光沿 AO 方向从真空射人玻璃 紫光 红 光分别从 B C 点射出 设紫光由 O 到 B 的传播时间为 tB 红光由 O 到 C 的传播时间为tC 则 A tBtC C tB tC D 因入射角未知 无法比较 tB tC 2 2012 年 3 月江苏省苏北四星级高中联考 下列说法中正确的是 A 当某列声波产生多普勒效应时 相应声源的振动频率一定发生变化 B 狭义相对论指出 电磁相互作用在真空中的传播速度c是自然界中速度的极限 C 家用微波炉的工作应用了一种电磁波 而军用雷达的工作应用了一种脉冲超声波 D 大豆色拉油中的气泡看起来特别明亮 是因为光从气泡射向油时 一部分光在界面上 发生了全反射的缘故 2 答案 1 B 解析 1 当某列声波产生多普勒效应时 相应声源的振动频率不一定发生变化 选项 A 错误 狭义相对论指出 电磁相互作用在真空中的传播速度c是自然界中速度的极限 选 项 B 正确 家用微波炉的工作应用了一种电磁波 而军用雷达的工作应用的也是一种电磁 波 选项 C 正确 大豆色拉油中的气泡看起来特别明亮 是因为光从油射向气泡时 一部 分光在界面上发生了全反射的缘故 选项 D 错误 3 2012 年 3 月兰州诊断 如图所示 半圆形玻璃砖的半径为 R 直径 MN 一细束白光从 Q 点垂直于直径 MN 的方向射入半圆形玻璃砖 从玻璃砖的 圆弧面射出后 打到光屏 P 上 得到由红到紫的彩色光带 用心 爱心 专心2 已知 QM R 2 如果保持入射光线和屏的位置不变 只使半圆形玻璃砖沿直径方向向 上或向下移动 移动的距离小于 R 2 则有 A 光屏 P 上彩色光带的最上部分为紫色 B 光屏 P 上彩色光带的最上部分为红色 C 半圆形玻璃砖向下移动的过程中 屏上红光最先消失 D 半圆形玻璃砖向下移动的过程中 屏上紫光最先消失 4 6 分 湖北八市 2012 年 3 月联考 以下有关振动 波动和相对论内容的若干叙述 中正确的是 A 在 用单摆测定重力加速度 实验中 必须从最大位移处开始计时 B 光速不变原理是真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 C 两列波相叠加产生干涉现象 在干涉图样中 振动加强区域的质点 其位移始终保 持最大 振动减弱区域的质点 其位移始终保持最小 D 光的偏振现象说明光波是横波 E 用绿光做双缝干涉实验 在光屏上呈现出明 暗相间的条纹 相邻两条绿条纹间的 距离为 x 如果只增大双缝到光屏之间的距离 x 将增大 4 答案 BDE 解析 在 用单摆测定重力加速度 实验中 必须从最低位置开始计时 选 项 A 错误 光速不变原理是真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 选项 B 正确 两列波相叠加产生干涉现象 在干涉图样中 振动加 5 2012 年 3 月江苏三校联考 下列说法中正确的是 2 用心 爱心 专心3 A 眼睛直接观察全息照片不能看到立体图象 B 电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象 C 驱动力频率等于系统固有频率时 受迫振动的振幅最大 这种现象叫共振 D 在测定单摆周期时 为减小实验误差 最好在小球经过最高点时开始计时 5 答案 BC 解析 眼睛直接观察全息照片能看到立体图象 选项 A 错误 电磁波和机械 波都能产生干涉和衍射现象 选项 B 正确 驱动力频率等于系统固有频率时 受迫振动的 振幅最大 这种现象叫共振 选项 C 正确 在测定单摆周期时 为减小实验误差 最好在 小球经过最低点时开始计时 选项 D 正确 6 2012 年 3 月山东威海一模 只含有a b两种单色光的复色光由某种介质射向真空 光路如图所示 则下列说法正确的是 A a光在玻璃砖中的传播速度比 b 光小 B a光的频率比 b 光小 C a光的临界角比 b 光小 D a b通过相同的双缝干涉实验装置 a光的条纹间距比 b 光大 7 6 分 2012 年 3 月河南焦作一模 下列说法中正确的是 选对一个给 3 分 选对两个给 4 分 选对 3 个给 6 分 每选错一个扣 3 分 最低得分为 0 分 A 光的偏振现象说明光是纵波 B 人耳能听见的声波比超声波更易发生衍射 C 光的双缝干涉实验中 若仅将入射光从红光改为紫光 则相邻亮条纹间距一定变大 D 光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理 E 麦克斯韦预言了电磁波的存在 赫兹用实验证实了电磁波的存在 用心 爱心 专心4 8 2012 年 3 月湖北孝感二模 两束平行的光斜射到平行玻璃砖 经玻璃砖折射后如图所 示 则关于这两束光的说法中正确的是 A A 光的折射率比 B 光的折射率小 B A 光在水中的传播速度比 B 光在水中的传播速度小 C 从玻璃砖下表面射出的两束光可能不平行 D 若分别用这两束光用同一装置做双缝干涉实验 则 A 光在光屏上形成的条纹间距小 E 增大 A 光在上界面的入射角 则进人玻璃砖的光线在下界面可能发生全反射 9 2012 年 3 月江苏三校联考 相对论论认为时间和空间与物质的速度有关 在高速前进 中的列车的中点处 某乘客突然按下手电筒 使其发出一道闪光 该乘客认为闪光向前 向后传播的速度相等 都为c 站在铁轨旁边地面上的观察者认为闪光向前 向后传播的 速度 填 相等 不等 并且 车上的乘客认为 电筒的闪光同时到达列车的 前 后壁 地面上的观察者认为电筒的闪光先到达列车的 填 前 后 壁 9 答案 相等 后 解析 根据光速不变原理 站在铁轨旁边地面上的观察者认为闪光向前 向后传播的速度 相等 地面上的观察者认为 由于列车运动 电筒的闪光先到达列车的后壁 用心 爱心 专心5 10 2012 年 3 月江苏省苏北四星级高中联考 如图所示 AOB 为 半圆形玻璃砖截面 玻璃的折射率为 现有一束平行光线以2 n 45 角入射到 AB 面上后 经折射从半圆面上的部分位置射出 试 求半圆柱面能被照亮的部分与整个半圆柱面的面积之比 10 解 透射光范围 E F A EO C sinC C 45 n 1 OA E 60 AOE 75 同理 BOF 15 所以 EOF 90 故 被照亮的面积与整个半圆柱的面积之比为 1 2 4 分 11 9 分 2013 年 3 月吉林二模 如图所示 有一截面是直角三 角形的棱镜 ABC A 30 它对红光的折射率为 n1 对紫光的 折射率为 n2 在距 AC 边 d 处有一与 AC 平行的光屏 现有由以 上两种色光组成的很细的光束垂直 AB 边射入棱镜 1 红光和紫光在棱镜中的传播速度比为多少 2 若两种光都能从 AC 面射出 求在光屏 MN 上 两光点间的 距离 11 解 1 v红 C n1 1 分 v紫 C n2 1 分 v红 v紫 n2 n1 1 分 2 1 分 1分 1 1 30sin sin n r 2 2 30sin sin n r x d tanr2 tanr1 d 2 分 2 1 1 2 2 2 44n n n n 12 9 分 2012 年 3 月陕西渭南市质检 如图 16 所示 半圆形玻璃砖的半径R 10cm 折射率为 n 直径AB与屏幕MN垂直并接触于A点 激3 光a以入射角i 30 射入玻璃砖的圆心O 在屏幕MN上出现了两个光斑 求这两个光斑 用心 爱心 专心6 之间的距离L 12 解 作出光路如答图 3 所示 据折射定律知 1sin sin i nr 所以 3 sinsin 2 rni 解得r 60 4 分 由图知L1 Rtan30 L2 Rtan60 所以L L1 L2 R tan30 tan60 cm 23 cm 40 3 3 13 10 分 2012 年 3 月东北四校一模 如图所示 AOB 是由某种 透明物质制成的圆柱体横截面 O 为圆心 折射率 今 1 4 2 有一束平行光以 45 的入射角向柱体的 OA 平面 这些光线中 有一部分不能从柱体的 AB 面上射出 设凡射到 OB 面的光线全 部被吸收 也不考虑 OA 面的反射 求圆柱 AB 面上能射出光线 的部分占 AB 表面的几分之几 13 解 从O点射入的光线 折射角为r 根据折射定律有 r n sin 45sin 解得r 30 从某位置P点入射的光线 折射到AB弧面上Q点时 入射角恰等于临界角 C 有 n C 1 sin 代入数据得 C 45 PQO中 180 90 r 15 所以能射出的光线区域对应的圆心角 4590 r 能射出光线的部分占AB面的比例为 2 1 90 45 14 2012 年 3 月山东德州一模 某同学用刻度尺测定如图所示的容器内某种液体的折 用心 爱心 专心7 射率 实验步骤如下 a 用刻度尺测出容器瓶口内径为 l2 cm b 在瓶内装满液体 c 将刻度尺沿容器边缘竖直插入液体中 d 沿容器内侧边缘 D 点向液体中刻度尺正面看去 恰能看到刻度尺 的 0 刻度 即图中 A 点 的像与 B 点刻度的像 B 重合 e 液面恰与刻度尺的 C 点相平 读出 C 点的刻度为 16 cm B 点的刻 度为 25 cm 试利用以上数据求出该液体的折射率 若仍在容器边缘 D 点观察刻度尺 通过计算判断能否看到刻度尺的 7 cm 刻度线的像 14 解 设折射角为 1 入射角为 2 则有 sin 1 0 8 sin 2 0 6 22 912 12 22 1612 12 由折射定律可得该液体的折射率 n sin 1 sin 1 4 3 如图所示 设光线的入射角为 1 则有 sin 3 0 8 2 2 7 1612 12 该液体临界角 sinC 1 n 3 4 由 sin 3 sinC 即 3 C 可知无法从原来方向看到刻度 尺的 7cm 刻度线的像 15 2012 年 3 月山东烟台一模 如图所示 一个横截面 为直角三角形的三棱镜 A 30 C 90 三棱镜材料的折射率是n 一条与BC3 面成 30 角的光线斜射向BC面 经AC面第一次反射后从AB面射出 求 光在三棱镜中的传播速度 光经AC面第一次反射后 反射光线与AC面的夹角 15 解 v n c 3 2 解 v 108m s 2 分 n c 3 用心 爱心 专心8 16 10 分 2012 年 3 月陕西宝鸡第二次质检 一束平行光线在垂直于玻璃半圆柱体轴线 的平面内 按如图所示的方向射到半圆柱的平面上 已知光线与上表面 的夹角为 45 求在半圆柱体的圆表面上有光线射出部分的弧长是多少 已知玻璃半圆柱体的半径为 0 2m 玻璃的折射率为 2 16 解 设光线以 45 射到半圆柱的平面上时的折射角为 如图所示 所以由折射定律得 1 2 分 sin45 sin n 解得 即 30 2 sin451 sin 2n 2 分 设从半圆柱体平面上的 P Q 两点射入的光线 经折射后从玻 璃中射向圆柱体圆表面上的 A 点和 B 点时的入射角恰好 为临界角 C 如图所示 由于得 C arcsin 45 C n sin 1 n 1 3 2 分 所以由图及几何知识可求得 15 75 4 2 分 由题意分析可知 在 15 75 即 90 所对应的圆柱体圆表面 AB 上有光 线射出 且有光线射出部分的弧长 AB 2 R 0 31m 5 2 分 4 1 17 9 分 20122012 年年 3 3 月江西省六校联考月江西省六校联考 一底面半 径为 R 的半圆柱形透明体的折射率为 横截面3n 如图所示 O 表示半圆柱形截面的圆心 一束极窄的光 线在横截面内从 AOB 边上的 A 点以 60 的入射角入射 用心 爱心 专心9 求 该光线从进入透明体到第一次离开透明体时 共经历的时间 已知真空中的光速为 c 计算结果用 R n c 表示 3 arcsin35 3 17 解答 设此透明物体的临界角为C 依题意 sinC 1 n 所以 C 35 2 分 当入射角为 60 时 由 n sin60 sinr 得到折射角 r 30 2 分 即此时光线折射后射到圆弧上的 C 点 在 C 点的入射 角为 60 大于临界角 会发生全反射 往后光线水平反射至圆弧上的 D 点并在 D 点发生全反射 再反射至 B 点 从 B 点第一 次射出 在透明体内的路径长为 s 3R 2 分 光在透明体内的速度 v c n 2 分 经历的时间 t s v 3nR c 1 分 18 2012 年 3 月山东潍坊模拟 如图所示 一截面为正三角形的棱镜 其折射率为 3 今有一束单色光从 A8 侧面入射 经 AB 面折射后 折射光线偏离入射光线 300角 求光在 AB 面的入射角及 AC 面的折射角 18 解析 由折射定律得 n o 30 sin sin 3 解得光在 AB 面的入射角 60 由几何关系可知 30 由折射定律 n sin sin 解得光在 AC 面的折射角 60 19 8 分 2012 年海南琼海一模 如图示 AOB 是 1 4 圆柱 玻璃砖的截面 玻璃砖的折射率 n 2 一束平行光以 45 入射 角射入玻璃砖的 OA 面 这些光线中只有一部分能从圆柱的 AB 面上射出 假设凡射到 OB 面的光线全部被吸收 也不考虑 OA 面 用心 爱心 专心10 的反射作用 试问圆柱 AB 面上能射出光线部分占 AB 表面的几分之几 19解 由sinC 1 n 解得全反射临界角C 45 设射到D点的光线刚好折射到B点 sin 0 5 30 D点以下的光线射到OB面上被吸收 设射到E点的光线折射 到P点刚好全反射 E点以上的光线射到圆弧面被全反射 不难求出 15 所以弧PB 1 6 弧AB 即圆柱AB面上能射出 光线部分占AB表面的1 6 20 9 分 湖北八市 2012 年 3 月联考 如图所示 用折射率 n 的玻璃做成一个外径2 为 R 的半球形空心球壳 一束与O O平行的平行光射向此半球的外表面 若让一个半 径为的圆形遮光板的圆心过O O轴 并且垂直该轴放 2 2 R 置 则球壳内部恰好没有光线射入 问 临界光线射入球壳时的折射角 2为多大 球壳的内径 R 为多少 20 解析 由题图和几何知识 1 分 R R 2 2 1 sin 由折射定律 2 分 联立解出 2 30 2 分 2 1 sin sin n 用心 爱心 专心11 21 2012 年 3 月青岛市高三一模 有一腰长是 16cm 的等腰直 角三棱镜 为了测定它的折射率 先把三棱镜的一个端面放在铺 好白纸的桌面上 用铅笔画出它的轮廓线 AOB 如图所示 从OB 上的 C 点观察 A 棱 由插针法确定射入眼中光线的反向延长