高中物理高考 (二轮复习 名师经验)14光学-2021高考备考绝密题型专项突破题集（原卷版）

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(二轮复习 名师经验)14光学-2021高考备考绝密题型专项突破题集1．如图甲所示为特殊玻璃制成的五角棱镜，其特性是光线从夹角为90°角的两个面中的任一面垂直入射，然后经其夹角为45°角的两个面发生全反射，从90°角的另一面出射，入射光线和出射光线夹角等于90°角，这样应用五角棱镜可把光线转向90°。如图乙为五角棱镜的横截面示意图，两反射面的延长线夹角为45°。光路图如图丙所示，图丙中的夹角为90°角的两个面的边长均为L，入射光线距右边距离为s，求：（1）若两次反射都为全反射，则该玻璃的折射率的最小值是多少；（2）该单色光在五角棱镜中传播的时间。（结果都可以带根号）（，，，光速为c）2．如下图所示，在某次双缝干涉实验中，Q处是中央亮条纹P往上数的第一条亮纹，已知从S1和S2发来的两束相干光到Q处的路程差是9×10-7m，则实验所用的单色光的频率是多少？第二条暗纹到两双缝的路程差为多少？3．如图，剖面为等腰的玻璃柱，其顶角。垂直MN边入射光线在OM边和ON边都能发生全反射。已知该玻璃的折射率。求的取值范围。4．水晶是一种石英结晶体矿物，其折射率范围为1.544～1.553，不良商家常用碳酸聚酯（折射率一般大于1.6）制成假水晶饰品充当真水晶高价来卖。某人在旅游时买到一水晶饰品，其截面为直角三角形，如图所示。为了检验其真假，他用量角器测量可知∠C=60°，∠B=30°。他用一束红色激光射向AC面，方向与AC面夹角为，折射后的光线MN平行于底边BC。根据以上数据，回答下列问题： （1）该饰品是否是真水晶？红色激光束在N点能否发生全反射？如果能，画出由底边BC射出的光线。（2）如果将绿色激光从M点射向AC面，方向与AC面夹角为θ=30°，其在AC面的折射角是大于30°还是小于30°？5．如图所示，用折射率n=的透明物质做成内外半径分别为a=m，b=5m的空心球，其内表面涂有能完全吸光的物质，不考虑光在介质内部传播时的反射。一平行光从左向右射向此球。求：(1)光进入透明物质后的最大折射角θ；(2)光在透明物质中传播的最大距离l。6．如图甲、乙所示为同种材料制成的玻璃砖，图甲的横截面是半径为R的圆，图乙的横截面是边长为R的正三角形。当一束光从图甲中的M处沿垂直于半径OB的方向射入时恰能在弧面上发生全反射，OM=R。当该束光从图乙中玻璃砖DE面的中点N与DE面成45°角射向三棱镜时，经三棱镜折射后，光束能够从CE面射出。光在真空中传播的速度为c。求：(1)光束在玻璃砖中传播的速率；(2)光束在圆玻璃砖和正三角形玻璃砖中传播的时间差（不考虑光束在正三角形玻璃砖中的反射）。7．一半圆柱形透明物体横截面如图所示，地面AOB镀银，（图中粗线）O表示半圆截面的圆心一束光线在横截面内从M点入射，经过AB面反射后从N点射出，已知光线在M点的入射角为30，角MOA=60，角NOB=30。求(1)光线在M点的折射角；(2)透明物体的折射率。8．半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，与直径AB垂直的足够大的光屏CD紧靠住玻璃砖的左侧，OO′与AB垂直。一细光束沿半径方向与OO′成θ＝30°角射向O点，光屏CD区域出现两个光斑，两光斑间的距离为，求：（1）此玻璃的折射率；（2）当θ变为多大时，两光斑恰好变为一个。9．如图，一潜水员在距海岸A点45m的B点竖直下潜，B点和灯塔之间停着一条长4m的皮划艇。皮划艇右端距B点4m，灯塔顶端的指示灯与皮划艇两端的连线与竖直方向的夹角分别为和（，），水的折射率为，皮划艇高度可忽略。(1)潜水员在水下看到水面上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里。若海岸上A点恰好处在倒立圆锥的边缘上，求潜水员下潜的深度；(2)求潜水员竖直下潜过程中看不到灯塔指示灯的深度范围。10．一透明半圆柱的横截面如图所示，圆心为O，一束光线在横截面内从C点沿垂直于直径AB的方向入射，在半圆柱内沿图示路径传播，最后从E点射出半圆柱。已知圆半径为，半圆柱折射率为，，真空中的光速为m/s。求①判断光线在AB面上能否发生全反射；②在半圆柱内沿图示路径传播的时间（结果保留两位有效数字）。11．在双缝干涉实验中，若双缝处的两束光的频率均为6×1014Hz，两光源S1、S2的振动情况恰好相反，光屏上的P点到S1与到S2的路程差为3×10-6m，如图所示，则： (1)P点是亮条纹还是暗条纹？(2)设O为到S1、S2路程相等的点，则P、O间还有几条亮条纹，几条暗条纹？（不包括O、P两处的条纹）12．将自然光引入室内进行照明是一种新型的绿色能源技术。某科技兴趣小组设计了一种接收太阳光的实验装置，如图为过装置中心轴线的截面，上部的集光球是半径为R的某种均匀透明材料的半球体，下部为导光管，两部分的交界面是PQ。若只有PQ上方高度范围内的光束平行于PQ射入后，能直接通过PQ面进入导光管（不考虑集光球内表面的反射），求该材料的折射率。13．光学元件有其共性，但不同的光学元件便如你我，都独具个性。(1)横截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜，当光束垂直斜边照射时，可以将光路改变，如图甲所示，从而可作为反光镜使用在天文望远镜及自行车上。现将入射光线在纸面内绕M点旋转很小的角度Δθ，请论述光路改变的角度。（提示：以可见的单色光为例进行分析，已知玻璃的折射率介于1.5到1.8之间。）
 (2)有一种被称作“道威棱镜”的玻璃砖，是将上述的全反射棱镜从O点向下截去后的部分。如图乙所示，其横截面是等腰梯形，可用来进行图形翻转。现有一束由红、紫两种单色光组成的宽度为d的平行光束，平行棱镜BC边入射，且折射后到达BC边，从CD边射出，红、紫两单色光对“道威棱镜”的折射率分别为 n1、n2。
 ①请在答题纸图乙上，规范地画出光束上、下两个边界的红光从入射到出射的光路图；②若两种单色光从CD边出射时完全分开，求BC边的长度应满足什么条件？14．如图所示，救生员坐在泳池旁边凳子上，其眼睛到地面的高度h0为1.2m，到池边的水平距离L为1.6m，池深H为1.6m，池底有一盲区。设池水的折射率为。当池中注水深度h为1.2m和1.6m时，池底盲区的宽度分别是多少。15．如图所示，折射率为、厚度为d的平行玻璃砖，下表面涂有反射物质，上表面右端垂直于上表面放置一标尺AB。一细光束以入射角射到玻璃砖上表面的P点，会在标尺上的两个位置出现光点，设光在真空中的速度为c，不考虑细光束在玻璃砖下表面的第二次反射，求：(1)光在玻璃砖内的传播时间t；(2)在标尺上出现的两光点的距离l。