2021届新高考物理二轮复习专题强化双击训练 专题十七 光学 B卷

2021届新高考物理二轮复习专题强化双击训练

专题十七 光学 B卷

1.半圆柱体玻璃砖的横截面如图所示,O点为圆心,为直径的垂线,足够大的光屏与直径垂直并接触于N点,已知半圆柱体玻璃砖的半径,折射率,一束激光沿半径方向射向圆心O点,入射光线与的夹角为,光屏上出现两个光斑,则这两个光斑之间的距离为(   )

A. B. C. D.

2.如图所示,一足够大的水池内盛有某种透明液体,液体的深度为H,在水池的底部放一点光源S,其中一条光线以入射角射到液体与空气的界面上,以折射角发生折射.则(   )

A.液体的折射率为

B.光从液体射向空气,光波的波长变短

C.液体表面亮斑的面积为

D.光线从液体射向空气发生全反射时的临界角为45°

3.环境监测中通常需要监测烟尘浓度,如图所示为光电式烟尘浓度计的工作原理图.光源1发出的光线经聚光透镜2后,再经半透半反镜3分成两束强度相等的光线.其中一束光线经反射镜4后穿过被测烟尘,其中的部分光线被烟尘吸收或散射(光在介质中与物质微粒相互作用,使光的传播方向发生改变的现象)后,经过光电转换电路6转换成电压信号.另一束光线直接到达光电转换电路7(6、7完全相同)后,产生作为被测烟尘浓度的参照电压信号.运算电路通过计算和的比值监测出被测烟尘的浓度.根据上述信息,应用所学知识可以判断下列说法正确的是(   )

A.没有烟尘时,和的比值应该为零

B.散射过程不遵循动量守恒定律

C.如果用全反射棱镜作为反射镜4,其折射率至少为2

D.烟尘浓度越高,和的差值越大

4.半径为R的半圆柱体玻璃的截面如图所示,圆心为O,两束平行单色光沿截面射向圆柱面,方向与底面垂直,,若玻璃对此单色光的折射率,则两条光线经圆柱面和底面折射后的交点与O点的距离为(   )

A. B. C. D.R

5.某玻璃棱镜的截面如图所示,由半径为R的四分之一圆和直角三角形构成,,玻璃折射率为,一平行细光束从边上的D点射入该玻璃棱镜,,以下判断正确的是(   )

A.有光从边射出 B.有光从边水平射出

C.有光从边射出 D.有光从边射出

6.如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在图中P处迎着光入射的方向观察，看不到光亮。则(   )

A.图中a是偏振光  B.图中b是偏振光

C.将B转过180°，将在P处看到光亮 D.将A转过90°，将在P处看到光亮

7.若甲、乙两种单色光通过同一双缝干涉装置后得到的干涉条纹间距，由此可知(   )

A.甲光能发生偏振现象，乙光不能发生偏振现象

B.若甲、乙两种单色光从真空射入同一介质中，该介质对甲光的折射率大于对乙光的折射率

C.若甲、乙两种单色光从同一介质射入真空中，甲光发生全反射的临界角大于乙光的

D.在同一介质中传播，甲光的传播速度大于乙光的

8.一个高为h的玻璃圆柱体中心S处装有一个小彩灯.小彩灯可以发出红、蓝两种颜色变换的光，已知圆柱体的玻璃对红、蓝两种光的折射率分别为，则(   )

A.在玻璃圆柱体内，红光的传播速度大于蓝光的传播速度

B.若圆柱体的半径足够大，红光在玻璃圆柱体上表面的圆形透光面积比蓝光小

C.若要使两种色光均可从玻璃圆柱体上表面的各个方向射出，则玻璃圆柱体上表面的半径不能超过

D.从玻璃圆柱体上表面正上方观看小彩灯，看到的灯比实际高，且蓝光比红光更高

9.在光学仪器中,“道威棱镜”被广泛用于图形翻转.如图所示,其棱镜的横截面是底角为45°的等腰梯形,与平行的三条光线经面射入棱镜,经面反射后直接射到面上.已知棱镜材料的折射率,则(   )

A.光线1在面上的折射角为30°

B.三条光线在面上都发生全反射

C.只有光线3在面上发生全反射

D.从面射出的光线跟入射光线平行,且距离C点最近的为光线3

10.如图所示，两块相同的玻璃等腰三棱镜置于空气中，，两者的面相互平行放置，由红光和蓝光组成的细光束平行于面从P点射入，通过两棱镜后，从两点射出.对于从射出的这两束光，下列说法正确的是(   )

A.从两点射出的两束光不平行

B.从两点射出的两束光仍平行，且平行于面

C.从b点射出的光比从a点射出的光更容易使金属发生光电效应

D.从a点射出的光比从b点射出的光更容易观察到单缝衍射现象

11.利用图示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长，下列说法正确的是(   )

A.实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝

B.将滤光片由紫色换成红色，干涉条纹间距变宽

C.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽

D.测量过程中误将5个条纹间距数成6个，波长测量值偏大

12.如图所示，一束光由空气射到透明介质球的A点，入射角为i，则(   )

A.当i足够大时，在A点将发生全反射

B.当i足够大时，光从球内向外射出时将发生全反射

C.无论i多大，在A点都不会发生全反射

D.无论i多大，光从球内向外射出时，都不会发生全反射

13.如图所示，真空中有一半径为R、质量分布均匀的玻璃球，频率为ν的细激光束在真空中沿直线传播，于玻璃球表面的C点经折射进入小球，并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空。已知，玻璃球对该激光的折射率为，c为光在真空中的传播速度，则下列说法正确的是(   )

A.激光束在C点的入射角

B.此激光束在玻璃中从C到D传播的时间为

C.改变入射角α的大小，激光束不可能在玻璃球表面发生全反射

D.改变入射角α的大小，激光束可能在玻璃球表面发生全反射

14.如图所示，将一个折射率为的透明长方体放在空气中，矩形是它的一个截面，一单色细光束入射到点，入射角为。，求：

（1）若要使光束进入长方体后能射至面上，角的最小值；

（2）若要此光束在面上发生全反射，角的范围。

答案以及解析

1.答案：C

解析：激光射入玻璃砖后的光路图如图所示,设折射角为r,根据折射定律有,则得，解得，根据几何关系,光屏上的两个光斑之间的距离,故C正确,A、B、D错误.

2.答案：D

解析：由折射定律可知,液体的折射率,选项A错误;光从液体射向空气,频率和周期不变,由知,波速变大,由可知,光波的波长变长,选项B错误;根据，可得,即光线从液体射向空气发生全反射时的临界角为45°,则液体表面亮斑的面积,选项C错误,D正确.

3.答案：D

解析：没有烟尘时,光的传播方向没有发生改变,和的大小相等,其比值应该为1,不为零,故A错误;根据康普顿效应,散射过程是光子与微粒碰撞作用的结果,所以仍然遵循动量守恒定律,故B错误;如果用全反射棱镜作为反射镜4,其反射光线与入射光线的夹角是90°,故需要其临界角小于45°,再根据临界角的计算式可知,则其折射率至少为,故C错误;烟尘浓度越高,光线被烟尘吸收或散射得就会越多,光线照射到6的亮度就会越小,所以和的差值越大,故D正确.

4.答案：B

解析：光路图如图所示,由几何关系可知,,由折射率可得,,由几何关系得,光线射到底边上时的入射角,光线在底边折射时,由折射定律得，可得,由几何知识得,所以,在中,由几何知识可得,两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离,A、C、D错误,B正确.

5.答案：D

解析：由于,圆周的半径为R，如图所示,可得，由于玻璃折射率为,根据全反射临界角公式,可得全反射的临界角为45°,则该光线恰好发生全反射,反射光线从E点沿着平行于边的方向传播,根据几何关系可得,光线在边的入射角为∠2=60°,大于临界角,所以在边继续发生全反射,再根据几何关系可知,光线在边的入射角为,此时将不再发生全反射,光线将从边射出,但不是垂直射出,综上分析,D正确,A、B、C错误.

6.答案：BD

解析：电灯S发出的光是自然光，自然光沿各个方向的振动是均匀分布的，通过一个偏振片后透射光中只有沿偏振片透振方向振动的光，所以A错误，B正确。偏振片B只透过振动方向与其透振方向一致的偏振光，人眼在P处看不到光亮，说明其透振方向与偏振片A的透振方向垂直。将A转过180°后，其透振方向仍与偏振片B的透振方向垂直，人眼在P处依然看不到光亮，所以C错误。将B转过90°后，其透振方向与偏振片A的透振方向相同，人眼在P处能看到光亮，所以D正确。

7.答案：CD

解析：甲、乙两种单色光都能够发生偏振现象，选项A错误。根据干涉条纹间距，可知甲光的波长大于乙光的波长，若甲、乙两种单色光从真空射入同一介质中，介质对甲光的折射率小于对乙光的折射率，选项B错误。由可知，在同一介质中传播，甲光的传播速度大于乙光的，选项D正确。由全反射临界角公式知，若甲、乙两种单色光从同一介质射入真空中，甲光发生全反射的临界角大于乙光的，选项C正确。

8.答案：AD

解析：由题可知，根据公式可知，在玻璃圆柱体内，红光的传播速度大于蓝光的传播速度，故A正确；由于红光的折射率小于蓝光的折射率，由可知，发生全反射时红光的临界角比蓝光的大，若圆柱体的半径足够大，红光在玻璃圆柱体上表面的圆形透光面积比蓝光大，故B错误；设玻璃圆柱体上表面的半径为R，若要使两种色光均可从玻璃圆柱体上表面的各个方向射出，则入射角小于蓝光的临界角，如图所示，根据几何关系，有，整理可得，故C错误；由于红光的折射率小于蓝光的折射率，在玻璃圆柱体内如果以相同的入射角射出，则射出的光线红光的折射角要小些，则根据光路的可逆性，从玻璃圆柱体上表面正上方观看小彩灯，看到的灯比实际高，且蓝光比红光更高，故D正确.

9.答案：AB

解析：三条光线平行入射,则光线在面上的入射角为,由折射定律有,得,即光线在面上的折射角为30°,故A正确；由公式可知,发生全反射的临界角为,光路图如图所示,由图可知,光线在面上的入射角,由于三条光线平行,三条光线在面上的入射角相同,则三条光线在面上都发生全反射,故B正确,C错误;由图可知,光线射到面的入射角为30°,折射角为45°,即从面射出的光线与入射光线平行,但距离C点最近的为光线1,故D错误.

10.答案：BCD

解析：由折射定律和几何关系可知，从两点射出的光线与入射光线平行，则从两点射出的单色光仍平行，且平行于面，故A错误，B正确.红光的折射率小于蓝光的折射率，光线经过三棱镜后红光的偏折角小于蓝光的偏折角，进入第二块三棱镜后，从a点射出的为红光，从b点射出的为蓝光.产生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，红光的频率小于蓝光的频率，则从b点射出的蓝光比从a点射出的红光更容易使金属发生光电效应，故C正确.红光的波长比蓝光的长，波长越长，波动性越强，越容易产生衍射现象，则从a点射出的红光比从b点射出的蓝光更容易观察到单缝衍射现象，故D正确.

11.答案：AB

解析：滤光片的作用是使入射光变成单色光，单缝的作用是使入射光变成线光源，双缝的作用是形成相干光源，其排列顺序合理，故A正确；将滤光片由紫色的换成红色的，波长λ变长，根据双缝于涉条纹的间距公式知，条纹间距增大，故B正确；将单缝向双缝移动一小段距离后，由可知与无关，故干涉条纹间距不变，故C错误；测量过程中，把5个条纹间距数成6个，导致变小，则波长测量值偏小，D错误。

12.答案：CD

解析：光从光密介质射向光疏介质时才可能发生全反射，因此光在A点由空气进入介质球时，肯定不能发生全反射；如图，光从介质球向外射出的入射角是随着i的增大而增大的，且的增大只是逐渐接近临界角，不可能大于临界角，原因如下，对于球上任意一点，球面法线一定过球心O，设r为光从A点射入时的折射角，则r和为等腰三角形的两底角，因此有，根据折射定律，得，即随着i的增大，r增大，但显然r不可能大于临界角C，故也不可能大于临界角，即光从B点射出时，也不可能发生全反射，在B点的反射光射向D点，同样在D点也不会发生全反射，故选CD。

13.答案：ABC

解析：由几何知识得到激光束在C点折射角，由可得入射角，故选项A正确；此激光束在玻璃中的波速为，间的距离为，则光束在玻璃球中从C到D传播的时间为，故选项B正确；激光束从C点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，折射角都小于临界角，根据几何知识可知光线在玻璃球内表面的入射角不可能大于临界角，所以在玻璃球表面不可能发生全反射，故选项C正确，D错误。

14.答案：（1）要使光束进入长方体后能射至面上，设最小折射角为，如图甲所示，根据几何关系有：，

根据折射定律有，解得角的最小值为；

（2）如图乙，要使光速在面发生全反射，则要使射至面上的入射角满足关系式：；

又；

解得，因此角的范围为。