用心 爱心 专心1高三一轮章末检测试卷高三一轮章末检测试卷 几何光学几何光学 （含解析）（含解析） (时间：90 分钟，满分：100 分) 一、选择题(本题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分在每小题给出的四个选项中，有 的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有 选错的得 0 分) 1(2009 年高考天津理综卷)已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种 光( ) A在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大 B以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大 C从该玻璃中射入空气发生全反射时，红光临界角较大 D用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大解析：选 C.在光的折射和干涉现象中有四个公式：v ，n，sinC ，xc nsin1 sin21 n.据此结合题目中的条件可知只有 C 选项正确l d 2.(2009 年宁夏一中二模)如图 121 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 Da光在水中的临界角大于b光在水中的临界角 解析：选 AD.由题图知，a光的折射率小，波长长，波 速大，临界角大，故 A、D 正确，C 错；任何光的衍射条纹宽 度都不均匀，故 B 错 3.如图 122 所示，把由同种玻璃制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B分 别放在报纸上，且让半球的凸面向上从正上方(对B来 说是最高点)竖直向下分别观察A、B中心处报纸上的文 字，下面的观察记录正确的是( ) 看到A中的字比B中的字高 看到B中的字比 A中的字高 看到A、B中的字一样高 看到B中的 字和没有放玻璃半球时一样高 A B只有 C只有 D 答案：A 4下列有关光现象的说法不正确的是( ) A在平静的湖面上出现树的倒影是光的反射现象 B在阳光照射下，水面上的油膜出现彩色花纹是光的干涉现象 C激光和自然光一样，都是偏振光 D在光的双缝干涉实验中，把入射光由绿光改为黄光，条纹间距将变宽 解析：选 C.水面相当于平面镜，倒影是由于光的反射而成的虚像，A 正确水面上的油 膜出现彩色花纹是由于薄膜干涉现象，B 正确自然光的光振动向各个方向均匀分布，而偏振光的光振动沿特定方向，故 C 错误由 x，黄光波长大于绿光，故 D 正确，所以l d 选 C. 5在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，通过狭缝观察发光的白图 121图 122用心 爱心 专心2炽灯也会看到彩色条纹，这两种现象( ) A都是光的衍射现象 B前者是光的衍射现象，后者是光的干涉现象 C前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象 D都是光的波动性的表现 答案：C 6MN是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分 界面时，一部分光线被反射，一部分光线进入液体中，当入射 角是 45时，折射角为 30，如图 123 所示，以下判断正确 的是( ) A反射光线与折射光线的夹角为 90 B该液体对红光的全反射临界角为 60 C在该液体中，红光的传播速率比紫光大 D当紫光以同样的入射角从空气射到分界面，折射角也是 30 解析：选 C.根据题图几何关系可知，反射光线与折射光线夹角为 105，A 错；介质折射率n，sinC ，得全反射临界角为 45，Bsin45 sin3021 n错；n ，红光折射率小，介质中红光速率大于紫光速率，C 正确；入射角相同情况下，折c v 射率越大，折射角越小，D 错 7.OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面 MN，在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图 124 所 示由此可知( ) A棱镜内a光的传播速度比b光的小 B棱镜内a光的传播速度比b光的大 Ca光的频率比b光的高 Da光的波长比b光的长 解析：选 BD.由图可知，在OM、ON面上入射角相同的 情况下，b光发生了全反射，而a光没有，可推知a光的临界角大，又 sinC ，则有nanb，fafb，C 错；在真空中1 ncf，故ab，D 正确；又因为n ，所以c v vavb，B 正确 8.如图 125 所示，用三块完全相同的两面平行的 玻璃板组成一等边三角形(中间是空气)，由红光和蓝光 组成一细光束以平行底边BC从AB面射入，由AC面射 出，则从AC面射出的光束( ) A分成两束，上面为红光，下面为蓝光 B分成两束，上面为蓝光，下面为红光 C仍然为一束，并与底边BC平行 D仍然为一束，但向底边BC偏折 答案：C 9 “井底之蛙，坐井观天”其寓意众人皆知，今从物理学角度试分析以下两只青蛙之见 识井口和深度相同的两口井，一口是枯井，一口是水井(水面在井口之下)，两井底中心各 有一只青蛙，则( ) A枯井中的青蛙觉得井口大些 B水井中的青蛙觉得井口大些 C晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星 D晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星图 123图 124图 125用心 爱心 专心3解析：选 AD.光路图分别如图甲、乙所示光进入水中时，由于折射光线靠近法线，折射角小于入射角，青蛙也是根据光的直线传播确 定位置的，所以水井中的青蛙看到的范围是AB部分，而枯井中的看到的是AB范围，所 以 A 对 B 错由光路图可知，在水井中，青蛙的视角增大了，故在晴天的夜晚看到的星星更 多，故 D 正确，C 错误 10.一块透明的光学材料，AB为其一个端面，建立平 面直角坐标系如图 126 所示，设该光学材料的折射率沿 y轴正方向(即BA方向)均匀减小，有一光线PO从真空中 以某一入射角射向O点，并进入该材料内部，则该光线在 光学材料内部可能的传播路径是图 127 中的( )图 127 解析：选 D.光线从光密介质进入光疏介质，越来越远离法线，入射角越来越大，当入 射角超过临界角，光线又从光疏介质进入光密介质，越来越靠近法线，该光线在光学材料内 部可能的传播路径是图 D，故选 D 正确 二、 填空题(本题共 2 小题，每小题 8 分，共 16 分把答案填在题中横线上) 11用三棱镜测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚 大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住，接着在眼睛所在 的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出 的大头针位置和三棱镜轮廓如图 128 所示图 126用心 爱心 专心4图 128 (1)在本题的图上画出所需的光路 (2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是_、_，在图上标出它 们 (3)计算折射率的公式是n_. 解析：(1)如图所示画出通过P1、P2的入射光线交AC面于O，画出通过P3、P4的出射光 线交AB面于O，则光线OO就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线(2)在所画的图上，标明入射角i和折射角r，并画出虚线部分用量角器测量出i和 r或用刻度尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度(3)n或因为 sini，sinr，sini sinrEF OEGH OG则n.EF OEOG GH 答案：(1)见解析图 (2)入射角i 折射角r(或线段和、和)EFOEGHOG(3)(或)sini sinrEF OEOG GH 12用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d0.25 mm，双缝到毛玻璃屏 间距离L的大小由图 129 中毫米刻度尺读出(如图戊所示)，实验时先移动测量头(如图甲 所示)上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条明条纹(如图乙所示)，并记下螺旋测微器 的读数x1(如图丙所示)，然后转动手轮，把分划线向右边移动，直到对准第 7 条明条纹并 记下螺旋测微器读数x7(如图丁所示)，由以上测量数据可求该单色光的波长图 129 图示中双缝的位置L1_mm，毛玻璃屏的位置L2_mm，螺旋测微器的用心 爱心 专心5读数x1_mm，螺旋测微器读数x7_mm.请用以上测量量的符号表示该单色 光波长的表达式_ 解析：毫米刻度尺和螺旋测微器读数时，应估读一位 双缝到光屏的距离为LL2L1条纹间距为 x，由 xx7x1 6L d所以波长.dx Ld(x7x1) 6(L2L1)答案：100.0 938.0 0.300 14.700 d(x7x1) 6(L2L1) 三、计算题(本题包括 4 小题，共 44 分解答应写出 必要的文字说明、方程式和重要演算步骤只写出最后答 案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数 值和单位) 13.(10 分)如图 1210 所示，用折射率n的玻璃2 做成一个外径为R的半球形空心球壳一束与OO平行的平行光射向此半球的外表面，若让一个半径为R的圆22 形遮光板的圆心过OO轴，并且垂直该轴放置则球壳 内部恰好没有光线射入，问： (1)临界光线射入球壳时的折射角r为多大？ (2)球壳的内径R为多少？答案：(1)30 (2)R22 14.(10 分)安全门上的玻璃观察孔直径d2 cm，门的厚度h3.464 cm，为了扩大向 外观察的范围，在孔中完全嵌入折射率为的光学玻璃，如图3 1211 所示求： 嵌入玻璃后视野的最大张角？ 解析：门外物体射出的光到达门上的玻璃观察孔后，若在光 学玻璃中的折射光能射到光学玻璃的内表面，则门内的人就能看 到门外的物体临界情况即入射光从门外右侧入射，其折射光恰 从门内左侧射出的情况 光路图如图所示sinr ，dh2d22(3.464)2221 2 所以r30.据折射定律：n.sini sinr所以 sininsinr .31 232 即i60. 根据对称性知张角为 2i120. 答案：120 15.(12 分)如图 1212 所示，ABC为一直角三棱镜 的横截面，其顶角30，P为垂直于直线BCO的光屏，现有一宽度为HAB的单色平行光束垂直射向AB面，结果在光屏上形成一条宽为 的光带，H 2BOH.32图 1210图 1211用心 爱心 专心6图 1212 (1)求出射光的偏折角 (2)求介质的折射率 (3)如果红、紫两种颜色的光混合后同时入射，入射方向斜向上，则屏上顶端的光带是 什么颜色？ 解析：(1)AC面上的入射角130.延长AD，交BCO的延长线于E点，由几何知识可知BOOEH，32OD ，tanOED，H 2OD OE33 所以OED30. 由此可知折射角260，所以偏折角为 30.(2)n1.732.sin2 sin1 (3)因为玻璃对红光的折射率小，偏折角小，所以光屏的上方是红色的水平光带 答案：(1)30 (2)1.732 (3)红色的 16.(12 分)半径为R的半圆柱形玻璃，横截面如图 1213 所示，O为圆心已知玻璃的 折射率为，当光由玻璃射向空气时，发生全反射的临界角为2 45.一束与MN平面成 45的平行光束射到玻璃的半圆柱面上， 经玻璃折射后，有部分光能从MN平面上射出，求能从MN射出 的光束