贵州高考物理三年（2020-2022）模拟题汇编-13光学

贵州高考物理三年（2020-2022）模拟题汇编-13光学

一、多选题

1．（2020·贵州铜仁·统考三模）一束光射向半圆形玻璃砖的圆心，折射光分成A、B两束单色光，关于A、B两束光，下列判断正确的是__________

A．在真空中一定是A光波长较长

B．增大入射角一定是B光先发生全反射

C．在玻璃砖中传播时，B光速度更大

D．分别通过同一单缝时，B光衍射现象更明显

E．分别在同一双缝干涉装置上做实验时，A光产生的干涉条纹间距较大

2．（2020·贵州铜仁·统考二模）以下关于光学常识的描述中说法正确的是____。

A．偏振光可以是横波，也可以是纵波

B．泊松亮斑支持了光的波动说

C．雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的折射现象

D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象

E．光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理

3．（2022·贵州·统考一模）2021年7月1日，上午，中国共产党成立100周年庆祝大会在北京天安门隆重举行，中央广播电视总台全程直播。央视首次使用5G网络代替传统微波技术进行移动4K高清视频直播，5G技术大带宽、低延时的技术优势在直播中得以充分展现，全国人民看到了精彩的现场直播。下列说法正确的是（  ）

A．现场影像资料传输的时候利用了5G高速网络，5G网络技术使用更高频率的传输波段，单个基站覆盖范围更大，更利于信号绕过障碍传播

B．在广场上两个喇叭之间行走时，听到声音忽高忽低，这是两个喇叭发出的声波的干涉现象造成的

C．现场摄影师使用的照相机镜头采用镀膜技术增加透射光，这利用了光的薄膜干涉原理

D．当天活动结束后，有演职人员发现，通过前方路面的“积水”可以看到前方行车的倒影，但是走到前方发现路面无水，这是因为柏油马路温度较高，靠近地表的空气密度较小，光线发生了全反射

E．现在很多家庭使用的是光纤有线网络电视，信号在光纤中的高速传播利用了光的干涉原理

二、解答题

4．（2020·贵州·统考模拟预测）一扇形玻璃砖的横截面如图所示，圆心角∠AOC=，图中的虚线OB为扇形的对称轴，D为OC的中点，一细束平行于玻璃砖截面的单色光沿与OC面成角的方向从D点射入玻璃砖，折射光线与竖直方向平行。

（i）求该玻璃砖对该单色光的折射率；

（ii）请计算判断此单色光能否从玻璃砖圆弧面射出，若能射出，求射出时折射角的正弦值。

5．（2020·贵州铜仁·统考二模）如图所示为一个半径为R的透明介质球体，M、N两点关于球心O对称，且与球心的距离均为2R．一细束单色光从M点射出穿过透明介质球体后到达N点，真空中的光束为c．

①若介质的折射率为n0，光线沿MON传播到N点，光传播的时间t为多少；

②已知球面上的P点到MN的距离为,若光束从M点射出后到达P点，经过球体折射后传播到N点，那么球体的折射率n等于多少．(取sin37°=0.6，cos37°=0.8)

6．（2021·贵州·统考二模）如图所示，某三棱镜的横截面为等腰直角三角形长度为a，O为中点。在所在平面内，光线垂直边入射，恰好在边界发生全反射。

（1）求该三棱镜的折射率；

（2）保持入射点O不变，使光线的入射方向逐渐向方向偏转，求边有光线射出的区域宽度。

7．（2021·贵州毕节·统考二模）如图甲，一透明圆柱体折射率为n=，半径为R、长为L。平行光束仅从半圆柱体的矩形上表面射入，与竖直方向成45°角，且平行于横截面，其横截面如图乙，不计光线在柱体内的多次反射，只有部分光线从圆柱面射出，求

(1)光束在矩形上表面发生折射时的折射角大小。

(2)有光线射出圆柱面的面积S大小。

8．（2021·贵州黔东南·统考一模）如图所示，由某种透明材料制成、截面为等腰直角三角形的三棱镜放置在水平地面上，一细束单色光从AB边的中点D平行于BC边射入棱镜，从AC边射出时出射光线与水平地面成45°角射向地面，并在地面上的E点（图中未画出）形成光斑。已知AB边长为20cm，取cos22.5°=0.92，=1.41。计算结果均保留两位有效数字。求：

（1）该透明材料的折射率；

（2）E点到C点的距离。

9．（2021·贵州六盘水·统考一模）半径为R的半球形透明体截面如图，AB为直径，O为圆心，其折射率为。一细束光从圆周上某点射入透明体，经两次折射后沿平行于BA方向从圆周上的P点射出。已知∠AOP=60°，真空中的光速为c，求

(i)出射光线与入射光线延长线间的夹角；

(ii)光通过透明体所用的时间。

10．（2022·贵州贵阳·统考模拟预测）一个玻璃圆柱体的横截面如图所示，其半径为，圆心为。柱面内侧处的单色点光源发出的一束光与直径的夹角为，从点射出，出射光线与平行。已知该玻璃的折射率，光在真空中的传播速度为。

（1）求夹角的值；

（2）当，求从发出的光线经多次全反射回到点的时间。

11．（2022·贵州·统考模拟预测）如图所示，某透明物体截面是边长为a的正方形ABCD，底面AB镀银，一束光线在截面内从AD边的中点O入射，入射角为60°，光线经底面AB反射后恰从C点射出。已知真空中光速为c，求:

①该透明物体的折射率。

②光在透明物体中传播的时间。

12．（2022·贵州黔南·统考模拟预测）如图所示为一截面为直角三角形MNQ的棱镜，一条光线从A点垂直于MQ由真空射向棱镜，已知棱镜材料对入射光的折射率为，，MN边的长度为8m，A点距离M点1m，真空中的光速为3×108m/s。求（不考虑光线沿原路返回的情况，要作光路图，结果可用根号表示）：

（1）在此截面所在的平面内，光线第一次射出棱镜时出射点的位置；

（2）光从A点进入棱镜到第一次射出棱镜所经历的时间。

13．（2022·贵州黔南·统考模拟预测）如图，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4/3．

（i）求池内的水深；

（ii）一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到地面的高度为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）．

14．（2022·贵州黔南·统考模拟预测）单色细光束射到折射率的透明球的表面，光束在过球心的平面内，入射角，经折射进入球内又经球内表面反射一次，再经球面折射出的光线如图所示（图上已画出入射光线和出射光线）

(1)在图中大致画出光线在球内的路径和方向；

(2)求入射光与出射光之间的夹角α；

(3)如果入射的是一束白光，透明球的色散情况与玻璃相仿.问哪种颜色光的α角最大？哪种颜色光的α角最小？

参考答案：

1．ABE

【详解】A．由图可知，B光偏折更大，则B光的折射率更大，B光的频率更大，由公式可知，在真空中一定是A光波长较长，故A正确；

B．由于B光的折射率更大，由公式可知，折射率越大的，发生全反射角的临界角越小，故增大入射角一定是B光先发生全反射，故B正确；

C．由公式可知，由于B光的折射率更大，则在玻璃砖中传播时，B光速度更小，故C错误；

D．由于A光的波长更长，则分别通过同一单缝时，A光衍射现象更明显，故D错误；

E．由于A光的波长更长，由公式可知，分别在同一双缝干涉装置上做实验时，A光产生的干涉条纹间距较大，故E正确。

故选ABE。

2．BDE

【详解】A．偏振光，只可以是横波，不可以是纵波，故A错误；

B．泊松亮斑支持了光的波动说．故B正确．

C．雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的干涉现象，故C错误；

D．光学镜头上的增透膜，膜的上表面与玻璃表面反射的光发生干涉，利用了光的干涉现象，故D正确；

E．光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理，故E正确；

故选BDE。

3．BCD

【详解】A．现场影像资料传输的时候利用了5G高速网络，5G网络技术使用更高频率的传输波段，意味着波长更短，抗干扰能力更强，缺点就是单个基站覆盖范围小，需要更多基站才能实现信号全覆盖，故A错误；

B．在广场上两个喇叭之间行走时，听到声音忽高忽低，这是两个喇叭发出的声波的干涉现象造成的，故B正确；

C．现场摄影师使用的照相机镜头采用镀膜技术增加透射光，这利用了光的薄膜干涉原理，故C正确；

D．通过前方路面的“积水”可以看到前方行车的倒影，但是走到前方发现路面无水，这是因为柏油马路温度较高，靠近地表的空气密度较小，光在传播过程中发生了全反射，故D正确；

E．现在很多家庭使用的是光纤有线网络电视，信号在光纤中的高速传播利用的是光的全反射原理，故E错误。

故选BCD。

4．（i）；（ii）能射出，

【详解】(i)光路图如图所示，有几何关系得:

根据折射定律有，解得

(ii)如图所示，光线出射过程中，入射角，折射角为，

根据正弦定理有

得

由可知，因＜C，故此单色光能从玻璃砖圆弧面射出，由光路可逆可得

解得

5．①②

【详解】①光在介质球外的传播时间为，

光在介质球中的传播速度为，

光在介质球中的传播时间为，

光传播的时间为；

②光路图如图所示，

其中，又，

根据折射定律：，所以

又，

，

，

解得：；

【点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律、临界角公式、光速公式，运用几何知识结合解决这类问题．

6．（1）；（2）

【详解】(1)光线恰好在边界发生全反射，入射角C=45°，可得

解得折射率为

(2)如图所示

当光线贴近时，由折射定律可得

解得

由几何关系得

边有光线射出的区域宽度

解得

7．(1)；(2)

【详解】(1)如图，从射入的光线，由折射定律得

代入数据得：折射角为

(2)若从射入得光线折射后，在处恰发生全反射，则由

由几何关系得

说明在横截面上，只有弧长区域有光线射出，其长度为个圆周长，所以有光线射出的这部分柱面的面积为

8．（1）；（2）

【详解】（1）光路如图所示，由几何关系可知，光束在点的入射角，光束从边射出三棱镜时的折射角，由折射定律有

则光束在边的折射角与在边的入射角相等，由几何关系有

即

解得

（2）由几何关系有

则

解得

9．(i)30°；(ii)

【详解】（i）设光在射出圆面时折射角为 i，入射角为 α，光路如图

由折射定律

解得

则

设从圆面射入时的入射角为 γ，折射角为 β

β=α=45°

射入圆面时，由折射定律得

解得

由几何关系得出射光线与入射光线延长线间的夹角

（ii）设光在透明体中通过的距离为 ，由几何关系得

光透明体中的速度为

设光在透明体内经历的时间为 t，则

代入数据得

10．（1）；（2）

【详解】（1）如图所示

有图中几何关系可知

根据折射定律可得

解得

（2）设光线在璃圆柱体发生全反射临界角为，则有

当时，从发出的光线经多次全反射回到点的光路图如图所示

从发出的光线经多次全反射回到点的时间为

又

联立解得

11．① ；②

【详解】①透明物体内部的光路图如图所示，设折射角为r

由于，有

又

所以

因此

②光在透明物体中的速度

光在透明物体中传播的路程

光在透明物体中传播的时间

12．（1）距N点；（2）

【详解】（1）光路如图所示

因，故

则E点的入射角

根据临界角公式

解得

因

故光线在E点发生全反射，F点的入射角

光线从F点第一次射出棱镜，根据几何关系得

解得

则

可得

即距N点；

（2）根据光在介质中的传播速度与光速的关系

解得

根据几何关系得

可得光传播的路程

则光从A点进入棱镜到第一次射出棱镜所经历的时间

13．（i）  （ii）0.7 m

【详解】（i）如图，设达到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=sinθ①

由几何关系有

sin i=②

式中，l=3 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 m③

（ii）设此时救生员的眼睛到池边的距离为x．依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为θ'=45°．由折射定律有

nsin i'=sin θ' ④

式中，i'是光线在水面的入射角．设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a．由几何关系有

sin i'=⑤

x+l=a+h' ⑥

式中h'=2 m．联立③④⑤⑥式得

x=(3–1)m≈0．7 m⑦

考点：光的折射定律

14．(1)；(2)；(3)红光的α最大，紫光的α最小

【详解】(1)光线从入射到出射的光路如图所示

入射光线AB经玻璃折射后，折射光线为BC，又经球内壁反射后，反射光线为CD，再经折射后，折射出的光线为DE，OB、OD为球的半球，即为法线

(2)由折射定律得

则

由几何关系及对称性有

则

(3)由于i=45°，n越小，sinr越大，r角越大，同时

α=2r－i

红光α最大，紫光α最小。