专题15 光、电磁波、相对论（选修3-4）（第05期）-2017届高三物理百所名校好题速递分项解析汇编 16页

一、选择题 ‎1．【宁夏罗平中学2017届高三12月适应性考试】（5分）光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是 A．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象 C．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象 D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 E．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变窄 ‎【答案】CDE 考点：光的干涉和衍射；全反射；双缝干涉 ‎【名师点睛】解答本题应掌握光的折射、全反射及干涉等在生产生活中的应用；人类对于光学的研究及应用非常广泛，在学习中要注意掌握不同现象在生产生活中的应用。‎ ‎2．【河北省衡水中学2017届高三上学期四调考】光在科学技术、生产和生活有着广泛的应用，下列选项符合实际应用的是（ ）‎ A．在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象 ‎ B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象 ‎ C．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 ‎ D．全息照相是利用光的干涉现象 ‎【答案】CD ‎【解析】在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象．故A错误．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光折射现象．故B错误．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象．故C正确；‎ 一、选择题 ‎1．【宁夏罗平中学2017届高三12月适应性考试】（5分）光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是 A．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象 C．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象 D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 E．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变窄 ‎【答案】CDE 考点：光的干涉和衍射；全反射；双缝干涉 ‎【名师点睛】解答本题应掌握光的折射、全反射及干涉等在生产生活中的应用；人类对于光学的研究及应用非常广泛，在学习中要注意掌握不同现象在生产生活中的应用。‎ ‎2．【河北省衡水中学2017届高三上学期四调考】光在科学技术、生产和生活有着广泛的应用，下列选项符合实际应用的是（ ）‎ A．在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象 ‎ B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象 ‎ C．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 ‎ D．全息照相是利用光的干涉现象 ‎【答案】CD ‎【解析】在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象．故A错误．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光折射现象．故B错误．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象．故C正确；‎ 全息照相是利用光的干涉现象，选项D正确；故选CD.‎ 考点：光的干涉和衍射；全反射；‎ ‎【名师点睛】本题属于基础题，要了解光的各种现象，以及各种现象在生产和生活中的运用，注意掌握光的全反射条件，理解光的干涉与衍射区别。‎ ‎3．【广西桂林中学2017届高三12月月考】（5分）关于下列光学现象，说法中正确的是（填正确答案标号，选对一个得2分，选对两个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）‎ A．电磁波和其他可见光一样，也能产生衍射现象 B．水中蓝光的传播速度比红光的慢 C．光的偏振现象说明光是纵波 D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽 E．一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹，是因为玻璃三棱镜吸收了白光中的一些色光 ‎【答案】ABD 考点：衍射现象、双缝干涉、光的折射 ‎【名师点睛】本题主要考查了衍射现象、双缝干涉、光的折射。所有电磁波在真空中的速度均相同，均为光速；因为蓝光的折射率大于红光的折射率，由可知蓝光的传播速度与红光的速度大小关系；根据可明确干涉条纹与波长间的关系；明确光的色散的原理．‎ 二、非选择题 ‎4．【重庆市第一中学2017届高三上学期期中考试】（10分）如图所示，真空有一个下表面镀反射膜的平行玻璃砖，其折射率，一束单色光与界面成角斜射到玻璃砖上表面，最后在玻璃砖的右侧竖直平面光屏上出现两个光点A和B，A和B相距h=4.0cm。已知光在真空中的传播速度m/s.‎ ‎①画出光路图；②求玻璃砖的厚度。‎ ‎【答案】①光路如下图 ②‎ ‎【解析】①光路如图所示 考点：考查光的折射定律．‎ ‎【名师点睛】本题考查光的折射，根据光路可逆原理及光的反射定律可以证明AC与BE平行，从而确定CE的长度．‎ ‎5．【四川省成都外国语学校2017届高三11月月考】（10分）如图，将半径为R的透明半球体放在水平桌面上方，O为球心，直径恰好水平，轴线OO′垂直于水平桌面．位于O点正上方某一高度处的点光源S发出一束与OO′夹角θ=60°的单色光射向半球体上的A点，光线通过半球体后刚好垂直射到桌面上的B点，已知O′B=R，光在真空中传播速度为c，不考虑半球体内光的反射，求：‎ ‎（i）透明半球对该单色光的折射率n；（ii）该光在半球体内传播的时间．‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】（i）光从光源S射出经半球体到达水平桌面的光路如图． 光由空气射向半球体，由折射定律，有：‎ ‎　　 在△OCD中，sin∠COD=得：γ=∠COD=60° 光由半球体射向空气，由折射定律，有：   故α=β　　　　　　　　　　　　　　          　 由几何知识得：α+β=60° 故有：α=β=30° 因此：　　　　　　                        ‎ 考点：光的折射定律 ‎6．【四川省成都外国语学校2017届高三12月一诊模拟】(10分)半径为R的玻璃半圆柱体，横截面如图所示，圆心为O.两条平行单色红光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，光线1的入射点A为圆柱面的顶点，光线2的入射点为B，∠AOB＝60°.已知该玻璃对红光的折射率n＝.‎ ‎(1)求两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离d.‎ ‎(2)若入射的是单色蓝光，则距离d将比上面求得的结果大还是小？‎ ‎【答案】（1）（2）小 ‎【解析】（1）光路如图所示，可知i=60°‎ 由折射率，可得r=30° （2）由于单色蓝光比单色红光波长小、折射率n大，所以光线2向OD偏折更明显，d将减小 考点：光的折射定律 ‎7．【四川省成都市龙泉第二中学2017届高三12月月考】如图，玻璃球冠的折射率为，其底面镀银，底面的半径是球半径的倍；在过球心O且垂直于底面的平面（纸面）内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点。求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角。‎ ‎【答案】1500‎ ‎【解析】设球半径为R，球冠地面中心为O′，连接OO′，则OO′⊥AB 令∠OAO′=α 则：…① 即∠OAO′=α=30°…② 已知MA⊥AB，所以∠OAM=60°…③‎ 设图中N点为光线在球冠内地面上的反射点，光路图如图所示． 设光线在M点的入射角为i，折射角为r，在N点的入射角为i′，反射角为i″，玻璃的折射率为n． 由于△OAM为等边三角形，所以入射角i=60°…④ 由折射定律得：sini=nsinr…⑤ 代入数据得：r=30°…⑥ 作N点的法线NE，由于NE∥MA，所以i′=30°…⑦ 由反射定律得：i″=30°…⑧ 连接ON，由几何关系可知△MAN≌△MON，则∠MNO=60°…⑨ 由⑦⑨式可得∠ENO=30° 所以∠ENO为反射角，ON为反射光线．由于这一反射光线垂直球面，所以经球面再次折射后不改变方向． 所以，该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角为β=180°-∠ENO=150°‎ 考点：光的折射定律 ‎8．【广东省五校协作体2017届高三上学期第一次联考】（10分）如图12所示为一直角三棱镜的截面，∠B＝90°，∠A＝60°，现有一束单色光垂直照射到AC面上，从O点进入，经AB面反射，在BC面上折射光线与入射光线的偏向角为30°。‎ ‎①求棱镜对光的折射率；②证明光在AB面上会发生全反射。‎ ‎【答案】① ②见解析；‎ ‎②由几何关系可知，光在AB面的入射角为60°，‎ 光从棱镜进入空气发生全反射的临界角为 即60°＞C，因此光线在AB面上会发生全反射 考点：光的折射定律；全反射 ‎【名师点睛】本题是几何光学问题，作出光路图是解题的关键之处，再运用几何知识求出入射角、折射角，即能很容易解决此类问题。‎ ‎9．【四川省绵阳南山中学2017届高三12月月考】(10分)一足够大的水池水深h=m，水池底部中心有一点光源，其中一条光线斜射到水面上，其在水面上的反射光线和折射光线恰好垂直，并测得点光源到水面反射点的距离L=2m，求：‎ ‎①水的折射率n ‎②水面上能被光源照亮部分的面积（取=3）‎ ‎【答案】①②4.5m2‎ ‎②设射向水面的光发生全反射的临界角为C 则有： 由数学知识得： 由几何关系可知：‎ 解得：‎ 圆形光斑的面积为：S=π|AB|2 解得：S=4.5m2．‎ 考点：光的折射定律；全反射 ‎【名师点睛】本题考查光的折射定律与光的全反射现象，主要是要画出光路图，运用几何知识来解题，同时注意全反射的条件。‎ ‎10．【湖北省八校2017届高三上学期第一次联考试题】（10分）如图所示，折射率为的上下两面平行的梯形玻璃砖，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MN。一细光束以入射角i = 45°射到玻璃砖上表面的A点，会在标尺上的两个位置出现光点（图中未画出），若折射进入玻璃砖内的光在玻璃砖内传播时间为t，则在标尺上出现的两光点的距离为多少?（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）‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】如图,由光的折射定律：得：‎ 则：GF＝BE 光在玻璃中的速度为 光在玻璃中的路径长度：‎ AB两点距离AB＝‎ 则在标尺上形成的两光点距离GF＝BE＝AB＝‎ 考点：光的折射定律 ‎【名师点睛】作出光路图，运用几何知识求出光在玻璃砖内传播的距离s是解决本题的关键，并能由折射定律求出折射角，把握出射和入射的联系。‎ ‎11．【安徽省皖南八校2017届高三第二次联考】（5分）频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚平行玻璃砖，单色光1、2在玻璃砖中折射角分别为30。和60。，其光路如图所示，下列说法正确的是．（填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分）‎ A.射出折射光线1和2-定是平行光 B．单色光1的波长大于单色光2的波长 C．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度 D．图中单色光1、2通过玻璃砖所需的时间相等 E．单色光1从玻璃射到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃射到空气的全反射临界角 ‎【答案】ADE ‎【解析】根据几何知识可知，光线在玻璃砖上表面的折射角等于在下表面的入射角，由光路可逆性原理可知，出射光线的折射角等于入射光线的入射角，所以出射光线与入射光线，因此出射光线1与2相互平行．故A正确．在上表面，单色光1比单色光2偏折厉害，则单色光1的折射率大，频率大，则单色光1的波长小．故B错误．根据知，单色光1的折射率大，则单色光1在玻璃中传播的速度小．故C错误．单色光1在玻璃中传播的速度小，而在玻璃中单色光1通过的路程比单色光2短．二者通过的时间将无法确定，故D错误；根据知，单色光1的折射率大，则临界角小．故E正确．故选ADE.‎ 考点：光的折射；全反射 ‎【名师点睛】解决本题的突破口在于根据光的偏折程度比较出折射率的大小，知道折射率、频率、波长、在介质中的速度等大小关系。‎ ‎12．【宁夏固原市第一中学2017届高三上学期适应性训练】如图所示，MN为半圆形玻璃砖的对称轴，O为玻璃砖圆心，某同学在与MN平行的直线上插上两根大头针P1、P2，在MN上插大头钱P3，从P3一侧透过玻璃砖观察P1、P2的像，调整P3位置使P3能同时挡住P1、P2的像，确定了的P3位置如图所示，他测得玻璃砖直径D=8cm，P1P2连线与MN之间的距离d1=2cm，P3到O的距离d2=6.92cm．＝1.73，做出光路图并求该玻璃砖的折射率。‎ ‎【答案】1.73‎ 故r=180°-∠OAB-∠BAP3=60°‎ 由折射定律得 考点：光的折射定律 ‎【名师点睛】本题的难点是求入射角和折射角，在作出光路图的基础上，运用几何知识求解。‎ ‎13．【湖南师范大学附属中学2017届高三上学期月考（四）】如图所示，横截面为矩形ABCD的玻璃砖竖直放置在水平面上，其厚度为d，AD面镀有水银．用一束与BC成45°角的细激光向下照射在BC面上，在水平面上出现两个光斑，距离为d，求玻璃砖的折射率．‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】作出光路图，由光的反射定律和光路图可逆性可知，反射光线和OH与FG平行，且OH与水平面的夹角为45°.‎ 则得OF＝GH＝d IE＝OF＝d tan r＝＝，可得r＝30°‎ 所以折射率n＝＝ 考点：折射率 ‎14．【辽宁省庄河市高级中学2017届高三12月月考】玻璃材料制成的一棱镜的截面图如图所示，一细光束从圆弧AB的中点E沿半径射入棱镜后，恰好在圆心O点发生全反射，经CD面反射，再从圆弧的F点射出，已知，，求：‎ ‎①F点的出射光线与法线的夹角；‎ ‎②光在棱镜中传播的时间。‎ ‎【答案】①；②‎ ‎【解析】①作出光路图如图所示：‎ 考点：光的折射定律 ‎【名师点睛】本题的突破口是“光线恰好在圆心O点发生全反射”，根据全反射临界角公式、折射定律、光速公式相结合进行处理．分析时，要灵活几何知识求解相关角度和光传播的距离，要加强这方面的训练。‎ ‎15．【贵州省贵阳市第一中学2017届高三上学期第四次适应性考试】如图所示为一直角棱镜的截面图，,，AC面镀膜，经棱镜射到AC面的光只能反射，AC边长为L。一平行细光束从AB面上的O点沿垂直于AB面的方向射入棱镜，经AC面的中点P反射后，发现从BC面上的M点射出，且射出的光线与BC面成，（P点和M点图中未画出），已知光在真空中的传播速度为，求：‎ ‎①该棱镜的折射率；‎ ‎②光在棱镜中传播时从O点到M点所用的时间。‎ ‎【答案】①；②‎ ‎【解析】①作图可知入射角为，出射角为，则根据公式：。‎ ‎②根据几何关系有：。‎ 考点：光的折射定律 ‎【名师点睛】本题运用光的折射定律、反射定律及光的全反射条件．还利用光的几何特性，来寻找角与角的关系，从而算出结果。‎ ‎16．【辽宁省鞍山市2016-2017届高三二模】（10分）如图，有一玻璃圆柱体，横截面半径为R=10cm，长为L=100cm．一点光源在玻璃圆柱体中心轴线上的A点，与玻璃圆柱体左端面距离d=4cm，点光源向各个方向发射单色光，其中射向玻璃圆柱体从左端面中央半径为r=8cm圆面内射入的光线恰好不会从柱体侧面射出．光速为c=3×108m/s；求：‎ ‎（1）玻璃对该单色光的折射率；（结果保留根号）‎ ‎（2）该单色光通过玻璃圆柱体的最长时间．‎ ‎【答案】 （1） （2）‎ ‎（2）折射光BD在玻璃柱体内传播路程最长，因而传播时间最长．最长的路程为：‎ ‎ （2分）‎ 光在玻璃中传播的速度为： （2分）‎ 则该单色光通过玻璃圆柱体的最长时间为： （1分）‎ 考点：光的折射定律、全反射。‎ ‎【名师点晴】本题主要考查了光的折射定律、全反射。要紧扣全反射产生的条件：一是光从光密介质射入光疏介质；二是入射角大于等于临界角．光线AB从圆柱体左端面射入，其折射光BD射到柱面D点恰好发生全反射，入射角等于临界角C，由几何关系求出临界角C，再由公式求玻璃对该单色光的折射率；折射光BD在玻璃柱体内传播路程最长，因而传播时间最长．由几何知识求出该单色光通过玻璃圆柱体的最长路程，由求光在玻璃中传播的速度，再求最长时间．‎