2020年全國(guó)名校高三一模物理3-4光學(xué)試題解析匯編

1、A.玻璃對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率B. a光和b光由空氣進(jìn)入玻璃棱鏡后頻率都變小3-4光學(xué)2020年全國(guó)大市名校高三期末一模物理試題解析匯編選修（2020安徽黃山一模）如圖所示，一橫截面為等腰直角三角形的玻璃棱鏡，兩種顏色不同的可見(jiàn)光細(xì)光a、b,垂直于斜邊從空氣射向玻璃，光路如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是（C. a光和b光在玻璃中傳播時(shí) a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)D.在相同條件下進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光的條紋間距比b光小E. a光和b光以相同的入射角由玻璃射向空氣，若逐漸增大入射角，則a光先發(fā)生全反射【答案】CDE【解析】A.由圖可知，經(jīng)過(guò)玻璃棱鏡后a光的偏折程度比b光大，所以玻璃對(duì) a光的折

2、射率小于對(duì)b光的折射率，即na %,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B.光的頻率由光源決定，與介質(zhì)無(wú)關(guān)，所以 a光和b光 由空氣進(jìn)入玻璃棱鏡后頻率都不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C.傳播速度由介質(zhì)決定，所以 a光和b光在玻璃中傳播時(shí)傳播速度相同，因?yàn)?na nb ,所以fa fb ,根據(jù)v tf可知在玻璃種傳播時(shí) a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)，選項(xiàng) C正確；D.雙縫干涉的條紋間距與波長(zhǎng)成正比，所以在相同條件下進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a1無(wú)的條紋間距比b無(wú)小，選項(xiàng)D正確；E.根據(jù)sinC ，na nb可知a光和b光以相同的入射角由玻 n璃射向空氣，若逐漸增大入射角，則a光先發(fā)生全反射，選項(xiàng) E正確。故選CDE。2、（2020江蘇省蘇北四

3、市高三上學(xué)期期末）下列說(shuō)法正確的有 A.光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種縱波B.紅外線比紫外線更容易發(fā)生衍射C.白光下鍍膜鏡片看起來(lái)有顏色，是因?yàn)楣獍l(fā)生了衍射D.交警可以利用多普勒效應(yīng)對(duì)行駛的汽車進(jìn)行測(cè)速【答案】BD【解析】A.光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種橫波，故 A錯(cuò)誤；B.當(dāng)波長(zhǎng)與障礙物的尺寸差不多 或大于障礙物的尺寸，可以發(fā)生明顯的衍射，故對(duì)同一障礙物，波長(zhǎng)越長(zhǎng)越容易發(fā)生明顯的衍射；根據(jù)電 磁波譜可知紅外線比紫外線的波長(zhǎng)更長(zhǎng)，則紅外線更容易出現(xiàn)明顯衍射，B正確；C.白光下鍍膜鏡片看起來(lái)有顏色，是因?yàn)殓R片的前后表面的反射光相遇后發(fā)生光的干涉現(xiàn)象，且只有一定波長(zhǎng)（一定顏色）的光干涉時(shí)，才會(huì)相互加強(qiáng)，所以

4、看起來(lái)有顏色，故 C錯(cuò)誤；D.交警借助測(cè)速儀根據(jù)微波發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)， 反射波的頻率與發(fā)射波的頻率有微小差異，對(duì)差異進(jìn)行精確測(cè)定，再比對(duì)與速度的關(guān)系，就能用電腦自動(dòng) 換算成汽車的速度，故 D正確；故選BD。3、（2020江蘇省常州市高三上學(xué)期期末）.一個(gè)半徑為r的薄軟木圓片，在它的圓心處插入一枚大頭針.讓它們浮在水面上，如圖所示.調(diào)整大頭針露出的長(zhǎng)度，直至從水面上方的各個(gè)方向向水中看，都恰好看不到大頭針，這是因?yàn)榘l(fā)生了 現(xiàn)象.若此時(shí)木片下方大頭針的長(zhǎng)度為h,則水的折射率為4、（2020安徽蚌埠第二次檢測(cè)）如圖示為一透明柱體的縱截面，柱體的上半部分是高度為R的圓柱體，其上表面是圓心為 C、半徑為

5、R的圓形平面，柱體的下半部分是球心為O、半徑為R的半球體，A、B是半球面上的兩點(diǎn)且/ AOB=120 , AB與CO垂直。位于C處的光源發(fā)出一束單色光射向A點(diǎn)，經(jīng)球面折射后，恰好沿平行CO的方向射出。（1）求此透明柱體的折射率；（2）若由該單色光組成的截面為圓形的平行光束 垂直上表面射向這個(gè)透明柱體，并全部能從下表面射出，則該光束的截面半徑最大為多少？（不考慮多次【答案】全反射"2 h2【解析】因?yàn)閺乃嫔戏降母鱾€(gè)方向向水中看，都恰好看不到大頭針，這是因r射角i=30。，折射角r=60。，透明材料的折射率為n s叱 M （2）平行光束邊緣光線射到球面處的入射sin i角為臨界角。則有

6、sin - 4由幾何關(guān)系可得，平行光束截面半徑r Rsin解得r 3Rn -335、（2020重慶市高三上學(xué)期一診） 用某種材料做成的直角三棱鏡 ABC,如圖所示，一束光線從 AB面的 中點(diǎn)P平行于底邊 BC射入棱鏡，經(jīng)BC面反射后垂直于 AC邊射出，已知AB長(zhǎng)為a,真空中光速為 c,由幾何關(guān)系可知，光線在P點(diǎn)的入射角i=60。，1 BP a2sin60o c csn常 V3 (2)光線在玻璃中的速度v n & PD為發(fā)生了全反射現(xiàn)象.一二二一1二/由光路圖可知,sinC 1二二一'nrrr2 h2j 2，解得：n/ h反射的影響）?！敬鸢浮浚?）用（2） r3R3【解析】（1

7、）由C點(diǎn)射向A點(diǎn)的光路如圖中，由幾何關(guān)系知在球面上折射時(shí)的入求：（1）該材料對(duì)光的折射率；（2）該光在三棱鏡中的傳播時(shí)間。4c(1)a;(2)更3a折射角為r=30。則折射率n【解析】（1）畫出光路如圖:sin isin rBD 2PBcos30o -a2DCa,3acos30o21Z3a.3 3ax a 2624傳播時(shí)間：t xv3、3a4c（1）該材料對(duì)該單色光的折射率【解析】（1）經(jīng)過(guò)MN折射后折射角為r,因此可得sin isin rn根據(jù)幾何關(guān)系，因?yàn)楣馐M(jìn)入透明體后恰好不1從NP邊射出，所以有cosr 1聯(lián)立解得n（2）根據(jù)幾何關(guān)系可知，在透明體內(nèi)部光線所走的路程為l ，一八，cs

8、光線在透明體內(nèi)傳播速度為n cosrv因此光束從O點(diǎn)射入至到達(dá) PQ邊經(jīng)歷的時(shí)間為ts9一解得 t 1.0 10 s v6、（2020四川省成都市高三一診）.如圖，矩形MNPQ是某均勻材料制成的透明體的橫截面，MNPQ所在平面內(nèi)，一單色細(xì)光束以入射角i 30射到MN邊的。點(diǎn)。光束進(jìn)入透明體后恰好不從NP邊射出，接著光束到達(dá)PQ邊且部分射出。已知 NP邊的長(zhǎng)度l 0.24m,空氣中的光速c 3 108m/S。求：n； （2）光束從O點(diǎn)射入至到達(dá)PQ邊經(jīng)歷的時(shí)間to【答案】(1)叵(2) 1.0 10 9s 27、（2020江蘇省蘇北四市高三上學(xué)期期末） 為了從室內(nèi)觀察室外情況，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)貓

9、眼”裝置，即在門上開一個(gè)小孔，在孔內(nèi)安裝一塊與門厚度相同的圓柱形玻璃體，厚度 L=3.46cm,直徑D=2.00cm,如圖120。取J3 = 1.73求該玻璃的折射率。Dsin 1折射角設(shè)為2,由tan 2=一得2=30根據(jù)折射te律=n,得n=l.73Lsin 28、（2020湖北省荊門市高三元月調(diào)考）.如圖所示，直角三角形ABC為一玻璃三棱鏡的橫截面其中/ A=30°, 直角邊BC=a .在截面所在的平面內(nèi)，一束單色光從 AB邊的中點(diǎn)O射入棱鏡，入射角為i.如果i=45 °,光線經(jīng)折射再反射后垂直 BC邊射出，不考慮光線沿原路返回的情況.（結(jié)果可用根式表示）(i)求玻璃

10、的折射率 n (ii)若入射角i在090°之間變化時(shí)，求從 。點(diǎn)折射到AC邊上的光線射出的寬度.【答案】(i)J2(ii) 蟲a【解析】(i)設(shè)光線進(jìn)入棱鏡是的折射角為r,如圖1所示，4由幾何關(guān)系可知r 30o根據(jù)折射定律可求得sin i1n J2 (ii)設(shè)光線進(jìn)入棱鏡在 AC面發(fā)生全發(fā)射時(shí)的臨界角為 C, sinC 解得：C 45o如圖2 sin rn所示，當(dāng)r 0o時(shí)，關(guān)系進(jìn)入棱鏡在 AC面的入射點(diǎn)計(jì)為P,隨著入射角的增大，光線在 AC面的入射點(diǎn)由移，入射角增大，入射角等于C時(shí)發(fā)生全發(fā)射，此時(shí)入射點(diǎn)計(jì)為Q,所以在AC面上PQ之間有光線射出.a由幾何關(guān)系知OP 1，作OD垂直AC

11、,則OD OPsin 60 2DQ ODX3a所以AC邊三有光線射出的寬度 pq DQtan 45°4(ii) “4.3a4DP1DP OPcos60o a4吏a 故本題答案是：(i) &49、(2020河北省衡水中學(xué)下學(xué)期高三一調(diào))如圖所示，真空中兩細(xì)束平行單色光a和b從一透明半球的左側(cè)以相同速率沿半球的平面方向向右移動(dòng)，光始終與透明半球的平面垂直.當(dāng)b光移動(dòng)到某一位置時(shí)，兩束光都恰好從透明半球的左側(cè)球面射出(不考慮光在透明介質(zhì)中的多次反射后再射出球面).此時(shí)a和b都停止移動(dòng)，在與透明半球的平面平行的足夠大的光屏M上形成兩個(gè)小光點(diǎn).已知透明半球的半徑為R,對(duì)單色光a和b的折

12、射率分別為n1號(hào)和n22 ,光屏M到透明半球的平面的距離為不考慮光的干涉和衍射，真空中光速為c,求:(1)兩細(xì)束單色光 a和b的距離d (2)兩束光從透明半球的平面入射直至到達(dá)光屏傳播的時(shí)間差t(2)逅3c【解析】(1)由sinC1得，透明半球?qū)光和b光的臨界角分別為60和30 , n畫出光路如圖A、B為兩單色光在透明半球面的出射點(diǎn)，折射光線在光屏上形成光點(diǎn)為C,AD、BC沿切線方向.由幾何關(guān)系得 d Rsin60 Rsin30R (2)a光在透明介質(zhì)中的速FA則tlan1c傳播時(shí)間t1Rcos603R-一光屏M到透明半球的平面的距離為 3cRcos60AD AF/ cos30R故a光在真空

13、中傳播的時(shí)間t '1ADt1t'13 3 R 土日一、b光在透明介質(zhì)中的速度cv2一c-傳播時(shí)間t2Rcos30,3 R3c在真空中而幾何關(guān)系得BC RRt 2 一則 tc tbt'2tbta2 .3R3c10、(2020廣東省珠海市高三上學(xué)期期末)如圖所示,橫截面為扇形的玻璃磚AOB,。為圓心，半徑為R,BOC 60 .一束激光垂直 AO邊從距離。點(diǎn)Y2R處的P點(diǎn)入射到玻璃磚中，然后從玻璃磚的2BO邊與BO成45。角射出.光在空氣中的傳播速度為玻璃磚中傳播的時(shí)間63R3c(1)激光垂直 AO射入玻璃磚后，其光路如圖所示(1)玻璃磚折射率;(2)光在因OPsinin sinUr所以2可得n 2PMO OMN 45 MQ/AC 因此 MQO30(2)由幾何關(guān)系，可求得光在玻璃磚中通過(guò)的路程R tan30光在玻璃磚中傳播速度c S 一 v t一聯(lián)立以上各式得t6+ . 3R3c11、( 2020福建省南平市高三一模)如圖，一長(zhǎng)方體透明玻璃磚在底部挖去半徑為R的半圓柱，玻璃磚長(zhǎng)為L(zhǎng)。一束單色光垂直于玻璃磚上表面射入玻璃磚，且覆蓋玻璃磚整個(gè)上表面，已知該單色光在玻璃磚中的折射率為n=J2,真空的光速c=3.0 108m/s,求：（1）