高考物理一輪復(fù)習(xí)基礎(chǔ)測試模擬試題 優(yōu)秀獎 省賽獲獎 市一等獎

1.(2022年高考浙江卷)如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向E點，并偏折到F點，已知入射方向與邊AB的夾角為θ＝30°，E、F分別為邊AB、BC的中點，則()A．該棱鏡的折射率為eq\r(3)B．光在F點發(fā)生全反射C．光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長變小D．從F點出射的光束與入射到E點的光束平行解析：在E點作出法線可知入射角為60°，折射角為30°，折射率為eq\r(3)，A對；由光路的可逆性可知，在BC邊上的入射角小于臨界角，不會發(fā)生全反射，B錯；根據(jù)公式λ介＝eq\f(λ空氣,n)可知C對；三棱鏡兩次折射使得光線都向底邊偏折，不會與入射到E點的光束平行，故D錯．答案：AC2.如圖所示某三棱鏡的頂角θ＝41°27′，幾種單色光的折射率n如表所示．一束白光以較大的入射角通過棱鏡后，在光屏上形成從紫到紅的彩色光帶，在入射角i逐漸減小到零的過程中，屏上彩色光帶的變化情況是(eq\f(1,sin41°27′)＝紫藍(lán)綠黃橙紅nA.紅光最先消失，紫光最后消失B．紅光最先消失，橙光最后消失C．紫光最先消失，黃光最后消失D．紫光最先消失，紅光最后消失解析：入射角i逐漸減小到零的過程中，光線從棱鏡另一界面射入空氣的入射角最大為θ＝41°27′，由單色光的折射率表，從紫光到黃光逐漸發(fā)生全反射，而橙、紅兩種色光不會發(fā)生全反射，故C正確．答案：C3．(2022年高考山東卷)一束單色光由左側(cè)射入盛有清水的薄壁圓柱形玻璃杯，下圖為過軸線的截面圖，調(diào)整入射角α，光線恰好在水和空氣的界面上發(fā)生全反射，已知水的折射率為eq\f(4,3)，求sinα的值．解析：當(dāng)光線在水面發(fā)生全反射時有sinC＝eq\f(1,n)當(dāng)光線從左側(cè)射入時，由折射定律有eq\f(sinα,sin\f(π,2)－C)＝n聯(lián)立這兩式代入數(shù)據(jù)可得sinα＝eq\f(\r(7),3).答案：eq\f(\r(7),3)4．(2022年高考山東理綜卷)如圖所示，一段橫截面為正方形的玻璃棒，中間部分彎成四分之一圓弧形狀，一細(xì)束單色光由MN端面的中點垂直射入，恰好能在弧面EF上發(fā)生全反射，然后垂直PQ端面射出．(1)該玻璃棒的折射率是．(2)若將入射光向N端平移，當(dāng)?shù)谝淮紊涞交∶鍱F上時________(填“能”“不能”或“無法確定能否”)發(fā)生全反射．解析：如圖所示單色光照射到EF弧面上時剛好發(fā)生全反射，由全反射的條件得C＝45°①由折射定律得n＝eq\f(sin90°,sinC)②由①②式得n＝eq\r(2)③答案：①eq\r(2)②能5．(探究創(chuàng)新)一臺激光器，它的功率為P，如果它發(fā)射出的單色光在空氣中的波長為λ，(1)它在時間t內(nèi)輻射的光能為________，如果已知這束單色光在某介質(zhì)中的傳播速度為v，那么這束單色光從該介質(zhì)射向真空發(fā)生全反射的臨界角為________．(2)由于激光是亮度高、平行度好、單色性好的相干光，所以光導(dǎo)纖維中用激光作為信息高速傳輸?shù)妮d體．要使射到粗細(xì)均勻的圓形光導(dǎo)纖維一個端面上的激光束都能從另一個端面射出，而不會從側(cè)壁“泄露”出來，光導(dǎo)纖維所用材料的折射率至少應(yīng)為多大？解析：(1)激光器t時間內(nèi)發(fā)出的光能W＝Pt由n＝eq\f(c,v)，sinC＝eq\f(1,n)，則C＝arcsineq\f(v,c).(2)設(shè)激光束在光導(dǎo)纖維端面的入射角為i，折射角為r，折射光線射向側(cè)面時的入射角為i′，折射角為r′，如圖所示．由折射定律：n＝eq\f(sini,sinr)，由幾何關(guān)系：r＋i′＝90°，sinr＝cosi′.由全反射臨界角的公式：sini′＝eq\f(1,n)，cosi′＝eq\r(1－\f(1,n2))，要保證從端面射入的任何光線都能發(fā)生全反射，應(yīng)有i＝r′＝90°，sinr′＝1.故n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(sini,cosi′)＝eq\f(1,\r(1－\f(1,n2)))，解得n＝eq\r(2)，故光導(dǎo)纖維的折射率應(yīng)為n≥eq\r(2).答案：(1)Ptarcsineq\f(v,c)(2)eq\r(2)6．麥克斯韋在1865年發(fā)表的《電磁場的動力學(xué)理論》一文中揭示了電、磁現(xiàn)象與光的內(nèi)在聯(lián)系及統(tǒng)一性，即光是電磁波．(1)一單色光波在折射率為的介質(zhì)中傳播，某時刻電場橫波圖象如圖甲所示，求該光波的頻率．(2)圖乙表示兩面平行玻璃磚的截面圖，一束平行于CD邊的單色光入射到AC界面上，a、b是其中的兩條平行光線．光線a在玻璃磚中的光路已給出．畫出光線b從玻璃磚中首次出射的光路圖，并標(biāo)出出射光線與界面法線夾角的度數(shù)．解析：(1)設(shè)光在介質(zhì)中的傳播速率為v，波長為λ，頻率為f，則f＝eq\f(v,λ)①v＝eq\f(c,n)②聯(lián)立①②式得f＝eq\f(c,nλ)③從波形圖上讀出波長λ＝4×10－7m，代入數(shù)據(jù)解得f＝5×1014Hz.(2)光路如圖所示．答案：(1)5×1014Hz(2)圖見解析7．如圖所示，一條長度為L＝m的光導(dǎo)纖維用折射率n＝eq\r(2)的材料制成．一細(xì)束激光由其左端的中心點以α＝45°的入射角射入光導(dǎo)纖維內(nèi)，經(jīng)過一系列全反射后從右端射出，求：(1)該激光在光導(dǎo)纖維中的速度v是多大？(2)該激光在光導(dǎo)纖維中傳播所經(jīng)歷的時間是多少？解析：(1)由n＝eq\f(c,v)可得v＝×108m/s.(2)由n＝eq\f(sinα,sinr)可得光線從左端面射入后的折射角為30°，射到側(cè)面時的入射角為60°，大于臨界角45°，因此發(fā)生全反射，同理光線每次在側(cè)面都將發(fā)生全反射，直到光線達(dá)到右端面，由三角關(guān)系可以求出光線在光纖中通過的總路程為s＝eq\f(2L,\r(3))，因此該激光在光導(dǎo)纖維中傳播所經(jīng)歷的時間是t＝eq\f(s,v)＝×10－8s.答案：(1)×108m/s(2)×10－8s8．(2022年寧夏高考)一棱鏡的截面為直角三角形ABC，∠A＝30°，斜邊AB＝a，棱鏡材料的折射率為n＝eq\r(2).在此截面所在的平面內(nèi)，一條光線以45°的入射角從AC邊的中點M射入棱鏡．畫出光路圖，并求光線從棱鏡射出的點的位置(不考慮光線沿原來路返回的情況)．解析：設(shè)入射角為i，折射角為r，由折射定律得eq\f(sini,sinr)＝n①由已知條件及①式得r＝30°②如果入射光線在法線的右側(cè)，光路圖如圖1所示．設(shè)出射點為F，由幾何關(guān)系可得AF＝eq\f(3,8)a③即出射點在AB邊上離A點eq\f(3,8)a的位置．如果入射光線在法線的左側(cè)，光路圖如圖2所示．設(shè)折射光線與AB的交點為D由幾何關(guān)系可知，在D點的入射角θ＝60°④設(shè)全反射的臨界角為θC，則sinθC＝eq\f(1,n)⑤由⑤和已知條件得θC＝45°⑥因此，光在D點全反射．設(shè)此光線的出射點為E，由幾何關(guān)系得∠DEB＝90°eq\x\to(BD)＝a－2eq\x\to(AF)⑦eq\x\to(BE)＝eq\x\to(BD)sin30°⑧聯(lián)立③⑦⑧式得eq\x\to(BE)＝eq\f(1,8)a即出射點在BC邊上離B點eq\f(1,8)a的位置．答案：如果入射光線在法線的右側(cè)，出射點在AB邊上離A點eq\f(3,8)a的位置；如果入射光線在法線的左側(cè)，出射點在BC邊上離B點eq\f(1,8)a的位置．9．半徑為R的玻璃半圓柱體，橫截面如圖所示，圓心為O.兩條平行單色紅光沿截面射向圓柱面，方向與底面垂直，光線1的入射點A為圓柱的頂點，光線2的入射點為B，∠AOB＝60°.已知該玻璃對紅光的折射率為n＝eq\r(3).(1)求兩條光線經(jīng)柱面和底面折射后的交點與O點的距離d.(2)若入射的是單色藍(lán)光，則距離d′將比上面求得的結(jié)果大還是小？解析：(1)光路如圖所示，可知i＝60°由折射率n＝eq\f(sini,sinr)，可得r＝30°由幾何關(guān)系及折射定律公