【创新设计】2011届高考物理一轮复习 第1课时光的传播练习 人教大纲版

第十四章第十四章 光的传播光的传播 第第 1 1 课时课时 光的传播光的传播 1 2010 河南郑州检测 大气中空气层的密度是随着高度的增加而减小的 从大气层外射来 一束阳光 如图所示的四幅图中 能粗略表示这束阳光射到地面的路径的是 解析 大气层外相对大气层来说是光疏介质 光由光疏介质射向光密介质中 入射角大于 折射角 但折射角不可能等于零 故 B 项正确 答案 B 图 14 1 16 2 如图 14 1 16 所示 M是竖直放置的平面镜 镜离地面的距离可调节 甲 乙二人站在镜 前 乙离镜的距离是甲离镜的距离的 2 倍 二人略错开 以便甲能从镜中看到乙的像 以 l表示镜的长度 h表示乙的身高 为使甲能从镜中看到镜中乙的全身像 l的最小值为 A h B h C h D h 1 3 1 2 3 4 解析 我们用逆向思维考虑题中的问题 当甲能从镜中看到乙的全身像时 在乙身长所在 的位置必然都能看到甲的眼睛的像 因此 我们作出甲眼睛的像 并作出在乙身长所在的 范围看到甲眼睛像的光路图 如图所示 AB为所需镜的最小长度 由图可知 所以 l h 1 3 l 正确选项应为 A h 3 答案 A 图 14 1 17 3 如图 14 1 17 所示 将一截面是矩形的玻璃棒 已知棒宽为d 折射率为 1 5 弯成马蹄形 弯曲部分是一个半圆 内半径为R 一束光线从棒的一端垂直端面射入 若要使光线从另 一端面全部射出 是R d的值至少是 A 1 1 B 2 1 C 1 2 D 3 1 解析 经分析 光线垂直于一端面射入 只要靠玻璃棒内侧的光线射向弯曲部分的外侧界 面时能发生全反射 其他的光线就都能从另一端面全部射出 如图所示 则由图中的几何 关系和临界角的定义可得 sin C 将n 1 5 代入解得R 2d 故正确选项为 B 1 n R R d 答案 B 图 14 1 18 4 如图 14 1 18 所示 直角三棱镜ABC的一个侧面BC紧贴在平面镜上 BAC 从点光 源S发出的细光束SO射到棱镜的另一侧面AC上 适当调整入射光SO的方向 当SO与AC 成 角时 其折射光与镜面发生一次反射 从AC面射出后恰好与SO重合 则此棱镜的折 射率为 A B cos cos cos sin C D sin cos sin sin 解析 作出正确的光路图 依题意可知光垂直BC反射才能从AC面射出后恰好与SO重合 则光在AC面的入射角为 90 由几何关系可知折射角为 90 根据折射定律 n 故 A 项对 sin 90 sin 90 cos cos 答案 A 图 14 1 19 5 2009 全国卷 21 一玻璃砖横截面如图 14 1 19 所示 其中ABC为直角三角形 AC边 未画出 AB为直角边 ABC 45 ADC为一圆弧 其圆心在BC边的中点 此玻璃的折 射率为 1 5 P为一贴近玻璃砖放置的 与AB垂直的光屏 若一束宽度与AB边长度相等的 平行光从AB边垂直射入玻璃砖 则 A 从BC边折射出一束宽度与BC边长度相等的平行光 B 屏上有一亮区 其宽度小于AB边的长度 C 屏上有一亮区 其宽度等于AC边的长度 D 当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时 屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大 解析 设光在玻璃砖BC面与AC弧面上的临界角为C 则有 sin C 显然C 45 1 n 2 3 故可知光将在整个BC面上发生全反射 也会在AC弧面上靠近A点和C点附近区域发生全 反射 D点附近的射出光线形成会聚光束照到光屏P上 由以上分析可知 B D 选项正确 答案 BD 图 14 1 20 6 如图 14 1 20 所示 A B C为等腰棱镜 a b两束不同频率的单色光垂直AB边射入棱 镜 两束光在AB面上的入射点到OC的距离相等 两束光折射后相交于图中的P点 以下 判断正确的是 A 在真空中 a光光速大于b光光速 B 在真空中 a光波长大于b光波长 C a光通过棱镜的时间大于b光通过棱镜的时间 D a b两束光从同一介质射入真空过程中 a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射 的临界角 解析 本题考查不同色光的比较 光在真空中的传播速度为 3 0 108 m s 故 A 选项错误 画出a b两束光通过棱镜的光路图 如图所示 由图可知棱镜对a光的偏折程度大于对b 光的偏折程度 即a光的频率 折射率大于b光的频率和折射率 所以在真空中a光的波 长小于b光的波长 故 B 选项错误 两种光在棱镜中的传播距离相等 由于a光在棱镜中 的传播速度小于b光在棱镜中的传播速度 故a光通过棱镜的时间较长 故 C 选项正确 由C arcsin 可知a光的临界角小于b光的临界角 故 D 选项错误 1 n 答案 C 1 2010 武汉模拟 海面下的潜艇Q为了与海面上的指挥船P保持联系 潜艇Q发出的红外 线信号 1 和紫外线信号 2 沿图示路线传播 到达指挥船P 下列传播路线的图示中可能正确 的是 解析 紫外线折射率比红外线折射率大 由n 可知 图 B C D 项均错 A 图正 sin i sin r 确 答案 A 2 图 14 1 21 如图 14 1 21 所示 甲 乙分别为两种单色光在空气和玻璃两界面的 sin i sin 图 象 i为入射角 为折射角 图中虚线与横轴的夹角为 45 则下列说法中正确的是 A 不断增大入射角 两种单色光都会发生全反射 B 不断增大入射角 两种单色光都不会发生全反射 C 甲光的频率大于乙光的频率 D 甲光在真空中的波长大 解析 由图象可知 两种光发生折射时 入射角小于折射角 所以都是从玻璃射入空气中 所以不断增大入射角 两种单色光都会发生全反射 A 正确 当在空气中的角即 相同时 甲光在玻璃中的角度大 故甲光的频率低 在真空中的波长大 所以 C 错 D 正确 答案 AD 3 图 14 1 22 2005 年 10 月 4 日 瑞典皇家科学院宣布 将该年度诺贝尔物理学奖授予两名美国科学家 和一名德国科学家 美国科学家约翰 霍尔和德国科学家特奥多尔 亨施之所以获奖是因 为对基于激光的精密光谱学发展作出了贡献 另一名美国科学家罗伊 格劳伯因为 对光 学相干的量子理论 的贡献而获奖 目前一种用于摧毁人造卫星或空间站的激光武器正在 研制中 如图 14 1 22 所示 某空间站位于地平线上方 现准备用一束激光射向该空间 站 则应把激光器 A 沿视线对着空间站瞄高一些 B 沿视线对着空间站瞄低一些 C 沿视线对着空间站直接瞄准 D 条件不足 无法判断 解析 由于大气层对光的折射 光线在传播中会发生弯曲 由光路的可逆性可知 视线与 激光束会发生相同的弯曲 所以 C 项正确 答案 C 4 图 14 1 23 如图 14 1 23 所示 用三块完全相同的两面平行的玻璃砖组成一等边三角形 现有一束 白光平行底面BC从AB面射入 由AC面射出 则从AC面射出的光 A 仍为一束白光 并与底面BC平行 B 仍为一束白光 并向底面BC偏折 C 形成彩色光带 上边为紫光 下边为红光 D 形成彩色光带 上边为红光 下边为紫光 解析 平行的玻璃砖对光具有偏折作用不改变光的传播方向 所以平行玻璃板对光不会起 色散作用 A 对 答案 A 图 14 1 24 5 如图 14 1 24 所示 在房间内靠近墙角的天花板上有一个平面镜 在房间地板上的B点 放一点光源S 通过平面镜的反射在竖直墙壁上出现一个光斑 若要使墙壁上光斑的面积 增大一些 下面的方法中可行的是 A 保持光源的位置不变 将平面镜绕过O点且垂直于纸面的轴沿顺时针方向转动一个小角 度 B 将光源沿地面向左移动一小段距离 C 将光源竖直向上移动一小段距离 D 在B点的位置放一盆清水 将光源放在水底 忽略盆底的厚度 解析 如右图所示 利用平面镜成像的对称特点 找出光源S通过平面镜所成的像S 做过平面镜边缘的入射光线BE和反射光线EF 用OF表示光斑的大小 由图可知 A C 不 正确 D 的做法不起作用 而 B 可减小入射角和反射角 从而使F点下移 故 B 是正确 的 答案 B 图 14 1 25 6 如图 14 1 25 所示为一块建筑用幕墙玻璃的剖面图 在其上建立直角坐标系xOy 设该 玻璃的折射率沿y轴正方向发生变化 现有一单色光a从原点O 以某一入射角 由空气 射入该玻璃内部 且单色光a在玻璃内部的传播路径如图中实线所示 则玻璃的折射率沿 y轴正方向发生变化的情况是 A 折射率沿y轴正方向减小 B 折射率沿y轴正方向先减小后增大 C 折射率沿y轴正方向增大 D 折射率沿y轴正方向先增大后减小 解析 本题考查光的折射规律 全反射的条件 任取一个平行于x轴的界面 作入射点的 入射光线和折射光线会发现折射角总是大于入射角 说明界面上方的介质为光疏介质 下 方为光密介质 沿y轴正方向的折射率越来越小 光线最终发生全反射 A 项正确 本题 难度中等 答案 A 图 14 1 26 7 在空气中 一条光线以 60 的入射角射到一平行玻璃板的上表面ab上 如图 14 1 26 所 示 已知该玻璃的折射率为 下列说法正确的是 3 A 光线可能在ab面上发生全反射而不能进入玻璃板 B 光线肯定能从ab面进入玻璃板且折射角为 30 C 光线可能在cd面上发生全反射而不能射出玻璃板 D 光线肯定能从cd面射出玻璃板且折射角为 30 解析 本题考查光的折射定律 全反射条件 平行玻璃砖对光的作用特点 光线从空气进 入玻璃是从光疏介质进入光密介质 因此光线肯定能进入玻璃 由折射率公式n 可 sin i sin r 以求得折射角为 30 A 项错误 B 项正确 根据对称性和光路可逆性可知 光线经过平 行玻璃砖时 光的传播方向不变 但光线发生侧移 因此光线不可能在cd边发生全反射 从cd边射出时折射角为 60 C D 两项错误 答案 B 图 14 1 27 8 2009 浙江卷 18 如图 14 1 27 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 30 E F分别为边 AB BC的中点 则 A 该棱镜的折射率为 3 B 光在F点发生全反射 C 光从空气进入棱镜 波长变小 D 从F点出射的光束与入射到E点的光束平行 解析 由几何知识可知三角形EBF为等边三角形 故从E点入射的光线 入射角为 60 折射角为 30 由折射定律可知n A 项正确 光射在F点时 入射角为 sin 60 sin 30 3 30 故不发生全反射 折射角为 60 B D 两项错 光从空气中进入棱镜中 光速减小 而光的频率不变 所以光在棱镜中的波长变小 故 C 项正确 答案 AC 图 14 1 28 9 如图 14 1 28 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 32 s 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 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 sin C 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 8 s 故 B 项正确 1 4 答案 B 图 14 1 29 10 如图 14 1 29 所示 一个由很薄 厚度不计 的玻璃围成的三棱镜 内封有空气 把三棱 镜放在水中 现有一束很细的具有两种不同频率的复色光P从三棱镜的AB边射入 经过二 次折射后 先后有a b两束光从三棱镜的AC边上R Q点射出 根据上述现象 可以判断 以下说法中正确的是 A b光的频率比a光的频率高 B 在三棱镜中a光传播时间比b光的短 C 用a b两种光做双缝干涉实验 在相同条件下 b光干涉条纹间距比a光大 D 当a b两光由水中射向空气产生全反射时 a光的临界角比b光的临界角大 解析 本题考查不同色光的特点 作出光路可知 a光比b光折射程度大 因此a光频率 比b光的高 A 项错误 根据几何关系 它们在三棱镜中a光的路程长 由于在空气中的 速度可以认为等于真空中的速度 因此a光在三棱镜中传播时间比b光的长 B 项错误 b 光波长比a光长 因此在相同条件下做双缝干涉实验 由 x 可知 b光干涉条纹间 L d 距比a光大 C 项正确 水对a光的折射率比对b光的大 因此由 sin C 可知 两光由 1 n 水中射向空气发生全反射时 a光的临界角比b光的小 D 项错误 本题难度中等 答案 C 图 14 1 30 11 透明光学材料制成的直角三棱镜 B 30 其折射率为 一束波长为 566 nm 的单色 2 光垂直于AC面射向棱镜 如图 14 1 30 所示 入射点为O 求 1 此单色光在棱镜中的波长 2 该光射出棱镜的折射角 解析 1 n