2012高考物理月刊专版 专题11 光学综合 专家预测3

1 20122012 高考物理月刊专版高考物理月刊专版 1 一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上 经两次折射后从玻璃板另一个表面射 出 出射光线相对于入射光线侧移了一段距离 在下列情况下 出射光线侧移距离最大的是 A 红光以 30 的入射角入射 B 红光以 45 的入射角入射 C 紫光以 30 的入射角入射 D 紫光以 45 的入射角入射 解析 侧移距离是指出射光线与原入射方向的垂直距离 同一种光线相比折射率相等 入射角越大侧移距离越大 即 B 项侧移距离大于 A 项 D 项侧移距离大于 C 项 又在入射角 相同时 折射率越大 侧移距离越大 所以紫光在 45 的入射角入射时 侧移距离最大 即 D 项正确 答案 D 2 如图 一束单色光射入一玻璃球体 入射角为 60 已知光线在玻璃球内经一次反 射后 再次折射回到空气中时与入射光线平行 此玻璃的折射率为 A 2 B 1 5 C 3 D 2 2 解析 绘出光在玻璃体内的光路图 由几何关系可知 第一次折射时 折射角为 30 则 n C 正确 sin60 sin30 3 答案 C 3 右图是一个圆柱体棱镜的截面图 图中 1 4 E F G H 将半径 OM 分成 5 等份 虚线 EE1 FF1 GG1 HH1平行于半径 O N O N 边可吸收到达其 上的所有光线 已知该棱镜的折射率 n 若平行光束垂直 5 3 入射并覆盖 OM 则光线 A 不能从圆弧射出 A 1 NF B 只能从圆弧射出 A 1 NG C 能从圆弧射出 A 11 G H D 能从圆弧射出 A 1 H M 解析 由折射率 n 知该棱镜的全反射临界角为 C 37 sinC 刚好从 G 点入射 5 3 5 3 的光线垂直进入棱镜后 在 G1点恰全反射 则圆弧上所有入射光线均发生全反射 A 1 G M 不会从中射出 只有 NG1 圆弧上入射的光线折射后射出棱镜 所以只有 B 正确 A C D 错 误 答案 B 3 4 一束由红 蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角 射入 穿过 玻璃砖自下表面射出 已知该玻璃对红光的折射率为 1 5 设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的 时间分别为 t1和 t2 则在 从 0 逐渐增大至 90 的过程中 A t1始终大于 t2 B t1始终小于 t2 C t1先大于后小于 t2 D t1先小于后大于 t2 解析 假设玻璃砖的厚度为 d 光线在玻璃砖中的折射角为 由折射定律可得 sin 光线在玻璃砖中的传播速度 v 光在玻璃砖中的传播距离 L sin n c ncos d 可知光穿过玻璃砖所用的时间 t 因为红 L v ndd sin2d sin c cosc sincossin2c 光的折射率小于蓝光的折射率 所以红光的折射角大于蓝光的折射角 由题意知 n红 1 5 可知红光的折射角 45 所以两种光线在 从 0 逐渐增大到 90 的过程中 折 射角 的两倍都小于 90 因此 sin 2 也会增大 且折射角是红光的大于蓝光的 所以整个过程中红光所用的时间始终小于蓝光所用时间 故选 B 答案 B 5 长郡中学 如图所示 P Q 是两种透明材料制成的两块相 同的直角梯形棱镜 叠合在一起组成一个长方体 一单色光从 P 的 上表面射入 折射光线正好垂直通过两棱镜的界面 已知材料的折 射率 nP nQ 射到 P 上表面的光线与 P 的上表面的夹角为 下列 判断正确的是 A 光线一定在 Q 的下表面发生全反射 B 光线一定能从 Q 的下表面射出 出射光线与下表面的夹角一定等于 C 光线一定能从 Q 的下表面射出 出射光线与下表面的夹角一定大于 D 光线一定能从 Q 的下表面射出 出射光线与下表面的夹角一定小于 解析 因折射光线正好垂直界面而不改变传播方向 光路如图示 由折射定律 nP 4 而 nP nQ r1 r2 所以 sini1 sini2 i1 i2 所以 C 正确 12 Q 12 sinisini n sinrsini 答案 C 6 2011 山西太原 某直角棱镜顶角 41 3 由下表内各种色光组成的一窄光束以垂于直角边 AB 的 方向射入棱镜 如图所示 下表中给出了棱镜对各种色 光的折射率和临界角 下列说法正确的是 色光紫光蓝光绿光黄光橙光红光 折射率 1 5321 5281 5191 5171 5141 513 临界角 40 75 40 88 41 77 41 23 41 34 41 37 A 只有橙光 红光从棱镜的 AC 面射出 B 只有紫光 蓝光 绿光和黄光从棱镜的 AC 面射出 C 若在 BC 的下方放一光屏 从 BC 出射的光在光屏上将会形成一彩色光带 D 只有紫光 蓝光 绿光和黄光从 BC 射出并在光屏上形成彩色光束 解析 由图可知在 AC 界面处的入射角 41 30 由全反射的条件可知 当入射角 C 时能发生全反射 因此只有橙 红光不能全反射 这两种光在 AC 面上同时发生折射 和反射 A 对 B 错 其余四种光线经 AC 面反射后射到 BC 面而折射 橙 红光虽折射但同 时也有反射光射到 BC 面 因各色光折射率不同形成六色彩色光带 C 对 D 错 答案 AC 7 2011 河北保定 如图所示 激光器固定在转台上发出一束细光 转台在某液体 中匀速转动 使激光束在竖直平面内扫描 扫描一周的时间为 T 32s 激光束转动方向如图 中箭头所示 该液体的折射率为 一个周期 T 内在液面上方能观察到激光束的时间是 2 5 A 4 s B 8 s C 16 s D 32 s 解析 光从水射向空气可能发生全反射 sinC 知全反射的临界角 C 45 入射角 1 n 小于 45 的光线能射出水面 由对称性知 能射出水面的入射光的最小夹角 90 故 时间 t T 8s B 正确 1 4 答案 B 8 井底之蛙 这个成语常被用来讽刺没有见识的人 现有井口大小和深度相同的两 口井 一口是枯井 一口是水井 水面在井口之下 两井底都各有一只青蛙 则 A 枯井中青蛙觉得天比较小 水井中青蛙看到井外的范围比较大 B 枯井中青蛙觉得天比较大 水井中青蛙看到井外的范围比较小 C 枯井中青蛙觉得天比较大 水井中青蛙看到井外的范围比较大 D 两只青蛙觉得井口一样大 水井中青蛙看到井外的范围比较大 解析 如图所示 1 2 则水井中青蛙看到井外的范围比较大 1 2 故枯 井中青蛙觉得天大 6 答案 C 9 如图所示 光源 S 发出的光经狭 缝 A 沿半径射至折 射率 n 的半圆柱形玻璃砖的圆心 O 处后 有两条光线2 OB OC 射回空气中 玻璃砖绕 O 轴旋转 BOC 的最大值 是 最小值是 当入射光 AO 与出射光 OC 的夹角为 时 另一出射光 OB 恰好消失 解析 当入射光 AO 与 O 点处法线重合时 BOC 有最大值 且最大值为 因玻璃的折 射率 n 即临界角 C 所以当 AO 在 O 点的入射角恰等于时 刚好发生全反射 2 4 4 此时 BOC 最小为 且此时即为 OB 刚好消失的位置 这时 AO 与 OC 的夹角为 4 2 42 答案 4 2 10 山东济宁三模 有一腰长是 16 cm 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 发现 A 棱的位置在 OA 的 D 处 测得 OC 12 cm OD 9 cm 求 1 此三棱镜的折射率 2 光在三棱镜中传播的速度 解析 1 作出光路图如下图所示 7 得 sini 22 OC4 5 OCOD sinr 22 OC3 5 OCOA 折射率 n sini4 sinr3 2 光在三棱镜中传播的速度 v 2 25 108m s c n 答案 1 2 2 25 108m s 4 3 11 如图所示 一个半径为 r 的圆木板静止在水面上 在圆木板圆心 O 的正下方 H 处有一点光源 S 已知水的折射率 n 3r2 1 求沿圆木板边缘出射的折射光线的折射角 2 若要在水面上方观察不到点光源 S 所发出的光 则应将点光源 S 至少竖直向上移多 大的距离 结果可用根式表示 8 C 45 由几何关系 tanC 得 r h h r 则点光源 S 至少上移 h 1 r 3 答案 1 45 2 1 r3 12 如图所示 玻璃棱镜 ABCD 可以看成是由 ADE ABE BCD 三个直角三棱镜组成 一 束频率为 5 3 1014Hz 的单色细光束从 AD 面入射 在棱镜中的折射光线如图中 ab 所示 ab 与 AD 面的夹角 60 已知光在真空中的速度 c 3 108m s 玻璃的折射率 n 1 5 求 9 1 这束入射光线的入射角多大 2 该束光线第一次从 CD 面出射时的折射角 结果可用三角函数表示 解析 1 设光在 AD 面的入