专题41 光学-2017年高考物理高频考点穿透卷

专题41 光学-2017年高考物理高频考点穿透卷

一.真题再现 ‎1.(2015·全国卷Ⅱ)如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线．则________．‎ A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度 B．在真空中，a光的波长小于b光的波长 C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失 E．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距 ‎【答案】ABD ‎【题型】多选题 ‎【难度】一般 ‎2.(2016·全国乙卷)如图所示，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0 m．从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为.‎ ‎(1)求池内的水深；‎ ‎(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0 m．当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)．‎ ‎【答案】　(1)2.6 m　(2)0.7 m ‎【解析】　(1)如图，设到达池边的光线的入射角为i，依题意，水的折射率n＝，光线的折射角θ＝90°.由折射定律有 nsin i＝sin θ ①‎ 由几何关系有 sin i＝ ②‎ 式中，l＝3. 0 m，h是池内水的深度．联立①②式并代入题给数据得 h＝ m≈2.6 m． ③‎ ‎ ‎ 式中h′＝2 m．联立③④⑤⑥式得 x＝m≈0.7 m． ⑦‎ ‎【题型】计算题 ‎【难度】一般 ‎3．(2014·全国卷Ⅱ)一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r的圆形发光面．在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上．已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率．‎ ‎【答案】　 ‎【解析】　根据全反射定律，圆形发光面边缘发出的光线射到玻璃板上表面时入射角为临界角(如图所示)设为θ，且sin θ＝.‎ 根据几何关系得：‎ sin θ＝ 而L＝R－r 联立以上各式，解得n＝. ‎ ‎【题型】计算题 ‎【难度】一般 ‎（二）试题猜想 ‎4．图示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB代表端面．已知光在真空中的传播速度为c.‎ ‎(1)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光线在端面AB上的入射角应满足的条件；‎ ‎(2)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间．‎ ‎【答案】　(1)sin i≤　(2) ‎【解析】　(1)设光线在端面AB上C点(见图)的入射角为i，折射角为r，由折射定律有sin i＝nsin r ①‎ 设该光线射向玻璃丝内壁D点的入射角为α，为了使该光线可在此光导纤维中传播，应有 α≥θ ②‎ 式中，θ是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角，它满足 nsin θ＝1 ③‎ 由几何关系得 α＋r＝90° ④‎ 由①②③④式得 sin i≤. ⑤‎ ‎【题型】计算题 ‎【难度】一般 ‎5．桌面上有一玻璃圆锥，圆锥的轴(图中的虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，此三角形的边长为L，如图所示．有一半径为的圆柱形平行光束垂直底面射到圆锥上，光束的中心轴与圆锥的轴重合．已知玻璃圆锥的折射率为，求：‎ ‎(1)光在玻璃圆锥中的传播速度；‎ ‎(2)光束在桌面上形成光斑的面积．‎ ‎【答案】　(1)1.73×108 m/s　(2) ‎【解析】　(1)由n＝ 解得v＝1.73×108 m/s.‎ ‎△OBE为等边三角形，所以BE＝L－OA＝ 光斑半径R＝－＝ 所以光斑面积S＝πR2＝. ‎ ‎【题型】计算题 ‎【难度】一般 ‎6．如图所示，两束单色光a、b从水下射向A点后，光线经折射合成一束光c，则下列说法中正确的是(　　) ‎ A．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距 B．用a、b光分别做单缝衍射实验时，它们的衍射条纹宽度都是均匀的 C．在水中a光的速度比b光的速度小 D．a光在水中的临界角大于b光在水中的临界角 E．a光的频率小于b光的频率 ‎【答案】ADE ‎【题型】多选题 ‎【难度】一般 ‎7．下列说法正确的是(　　)‎ A．在水中的鱼斜向上看岸边的物体时，看到的物体将比物体所处的实际位置高 B．光纤通信是一种现代通信手段，光纤内芯的折射率比外壳的大 C．水中的气泡，看起来特别明亮是因为光线从气泡中射向水中时，一部分光在界面上发生了全反射 D．全息照相主要是利用了光的衍射现象 E．沙漠蜃景和海市蜃楼都是光的全反射现象 ‎ ‎【答案】ABE ‎【解析】A选项中，画光路图可知在水中的鱼斜向上看岸边的物体时，看到的物体比物体所处的实际位置高，A选项正确．光纤通信是利用全反射的原理工作的，而发生全反射时必须是从光密介质射向光疏介质，所以光纤内芯的折射率比外壳的大，B选项正确．水中的气泡看起来特别亮是因为光从水中射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射，而不是光从气泡射向水中，C选项是错误的．全息照相主要是利用了光的干涉现象，因此D选项是错误的．沙漠蜃景和海市蜃楼都是光的全反射现象，E选项是正确的．‎ ‎【题型】多选题 ‎【难度】一般。 ‎