专题分层突破练13 光学A组1.(2021辽宁沈阳实验中学高三模拟)对于光的认识,下列说法正确的是( ) A.光不容易观察到衍射现象是因为光的速度太大B.偏振光可以是横波,也可以是纵波C.照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰D.雨后路面上的油膜呈现彩色,是光的折射现象2.(2020天津卷)新冠肺炎疫情突发,中华儿女风雨同舟、守望相助,筑起了抗击疫情的巍峨长城。志愿者用非接触式体温测量仪,通过人体辐射的红外线测量体温;防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒,为人民健康保驾护航。红外线和紫外线相比较( )A.红外线的光子能量比紫外线的大B.真空中红外线的波长比紫外线的长C.真空中红外线的传播速度比紫外线的大D.红外线能发生偏振现象,而紫外线不能3.(2021北京门头沟高三一模)如图所示,一束白光通过三棱镜发生色散,a、b是其中的两束单色光,这两束光相比较( )A.在真空中,a光的速度大B.在真空中,a光的波长长C.水对b光的折射率小D.光从水中射向空气,b光的临界角大4.如图所示,有三块等腰直角三角形的透明材料(图中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)恰好拼成一个长方形。从A点垂直于底边射入的单色光在B处发生全反射,在C、D处连续发生两次折射后射出。若该单色光在三块材料中的传播速率依次为v1、v2、v3,下列关系式中正确的是( )A.v2>v1>v3 B.v3>v1>v2C.v3>v2>v1 D.v1>v2>v35.(多选)(2021湖北华中师大附中高三质量测评)用如图所示的装置观察光的全反射现象,将半圆形玻璃砖固定在量角器上,量角器的圆心O与半圆形玻璃砖的圆心重合,半圆形玻璃砖可绕圆心O旋转。实验时将只含有红光和紫光的复色光,沿半径方向从量角器30°的刻度线射入半圆形玻璃砖,复色光被分成a、b两光束,a沿180°刻度线方向射出,b沿150°刻度线方向射出。下列判断正确的是( )A.b是复色光B.玻璃对红光的折射率为2C.若半圆形玻璃砖顺时针旋转α,a消失,b顺时针旋转2αD.若半圆形玻璃砖逆时针旋转α,a消失,b顺时针旋转2α6.(2021湖北武汉高三质检)如图所示,半圆AOB为透明柱状介质的横截面,半径为R,折射率为53,建立直角坐标系xOy,y轴与直径AB平行,且与半圆相切于原点O。一束平行单色光沿x轴正方向射向整个介质,欲使所有平行光线都不能到达x轴正半轴,需紧贴直径AB放置一遮光板,则该遮光板沿y轴方向的长度至少为(不考虑反射光的影响)( )A.65R B.45R C.35R D.25R7.(2021江苏南京高三二模)如图所示,一艘渔船停在平静的水面上,渔船的前部上端P点有一激光钓鱼灯,从P点射向水面的激光束与竖直方向的夹角为53°,激光在水中的折射光线与水面的夹角也为53°,照到水下B点的鱼,B处的深度h=1.8m,求:(c=3×108m/s,sin53°=0.8,cos53°=0.6)(1)水的折射率;(2)激光从A到B传播的时间。8.(2021湖南娄底高三零模)如图所示,AB是半径为R的玻璃球的水平直径,CD为竖直直径,O为圆心,P点为CB弧上一点,且P与O连线与OC夹角为30°,一个点光源贴在A点,发出的光经玻璃球传播到C点刚好发生全反射,光屏刚好与圆球相切于B点,求:(1)玻璃球对光的折射率;(2)照射到P点的光折射后,折射光照射在光屏上的位置离B点的距离。(tan15°=2-3)B组9.(2021辽宁抚顺高三模拟)有一腰长为16cm的等腰直角三棱镜,为了测定它的折射率,先把三棱镜的一个端面放在铺好白纸的桌面上,用铅笔画出它的轮廓线ABO,如图所示。从OB上的C点观察A,发现A的像的位置在D处,测得lDO=9cm,lOC=12cm,光在真空中的传播速度为c。则下列判断正确的是( )A.观察者看到A点的像时的折射光线对应的折射角的正弦值为0.6B.三棱镜的折射率为43C.光在三棱镜中传播的速度为3c5D.光在三棱镜中发生全反射的临界角的正弦值为0.510.(2021山东枣庄高三二模)右图为长方体均匀玻璃砖的截面,厚度为l。现有由两种单色光组成的复合光,从O点射入玻璃砖,入射角为60°,其折射光线分别沿OA、OB方向,对应的折射角分别为37°、53°,光从O点到A点的传播时间为tOA,从O点到B点的传播时间为tOB。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8。则下列对tOA和tOB的比较,正确的是( )A.tOA=tOB B.tOAtOB D.无法确定11.(多选)(2021山东济南高三一模)如图所示,a、b两束单色光通过半圆形玻璃砖从圆心O点出射。保持入射光的方向不变,让半圆形玻璃砖绕O点逆时针缓慢转动,当转过α角时,a光出射光消失;当转过β角时,b光出射光消失。已知α<β,下列说法正确的是( )A.玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率B.a、b两束光在介质中的光速之比为sinαsinβC.通过同一狭缝时,a光的衍射现象更明显D.分别用两束光使用同一装置做双缝干涉实验,a光的条纹间距大于b光的条纹间距12.(2021河南高三二模)如图所示,AOBC为某种透明介质的截面图,△AOC为等腰直角三角形,BC为半径R=10cm的四分之一圆弧,AB与水平屏幕MN垂直并接触于A点。由红光和紫光两种单色光组成的复色光射向圆心O,在AB分界面上的入射角i=45°,结果在水平屏幕MN上出现两个亮斑。已知该介质对红光和紫光的折射率分别为n1=233,n2=2。(1)请画出光路示意图,标出两个亮斑的大致位置,说明亮斑的颜色。(2)求两个亮斑间的距离。13.(2021湖南高三高考模拟)下图是一个水平横截面为圆形的平底玻璃缸,玻璃缸深度为2h,缸底面圆心处有一单色点光源S,缸中装有某种液体,深度为h,O点为液面的圆心,OS垂直于水平面。用面积为πh2的黑纸片覆盖在液面上,则液面上方恰好无光线射出。若在上述黑纸片上,以O为圆心剪出一个面积为13πh2的圆孔,把余下的黑纸环仍放置在液面上原来的位置,使所有出射光线都从缸口射出,则缸口的最小面积为多少?参考答案专题分层突破练13 光学1.C 解析光不容易观察到衍射现象是因为光的波长太小,A错误。偏振光只能是横波,不可以是纵波,B错误。由于水的反射光是偏振光,所以照相机镜头的偏振滤光片可减弱水面的反射光,使水下影像清晰,C正确。雨后路面上的油膜呈现彩色,是光的干涉现象,D错误。2.B 解析红外线的频率比紫外线小,根据ε=hν,可知红外线的光子能量比紫外线的小,A错误。波长λ=cν,红外线的频率低,波长长,B正确。所有电磁波在真空中的传播速度都一样大,都是c=3.0×108m/s,C错误。红外线和紫外线都是横波,都可以发生偏振现象,D错误。3.B 解析在真空中光速都相同,A错误。由题图可看出,三棱镜对b光的折射率大于对a光的,所以νa<νb,设真空中光速为c,由c=λν得λa>λb,B正确。因νa<νb,所以水对a光的折射率小,C错误。根据sinC=1n可知,Ca>Cb,D错误。4.A 解析设Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种材料对光的折射率分别为n1、n2、n3。根据全反射条件,光从Ⅰ射向Ⅱ时发生了全反射,则有n1>n2,光从Ⅰ射向Ⅲ时发生了折射,由题图知入射角大于折射角,则有n1nb,A正确。由于sinα=1na,sinβ=1nb,而v=cn,所以vavb=nbna=sinαsinβ,B正确。由于na>nb,所以a光的波长小于b光的波长,通过同一狭缝时,b光的衍射现象更明显,C错误。a光的波长小于b光的波长,根据Δx=ldλ,分别用两束光使用同一装置做双缝干涉实验,a光的条纹间距小于b光的条纹间距,D错误。12.答案(1)见解析 (2)(52+10)cm解析(1)根据临界角公式sinC=1n,可得红光与紫光的临界角分别为C红=60°,C紫=45°。而光线在AB面上入射角i=45°,说明紫光恰好发生全反射,红光在AB面有反射,也有折射。所以AM区域的亮斑P1为红色,AN区域的亮斑P2为红色与紫色的混合色,光路图如图所示。(2)设折射角为r,根据折射定律n1=sinrsini得到sinr=63由几何知识可得tanr=RlAP1解得lAP1=52cm由几何知识可得△OAP2为等腰直角三角形,解得lAP2=10cm所以两个亮斑间的距离为(52+10)cm。13.答案4+233πh2解析用面积为S1=πh2的黑纸片覆盖在液面上,液面上方恰好无光线射出,则从点光源S发出的光线射到黑纸片的边缘处恰发生全反射,临界角为C,光路图如图甲所示。甲S1=πr12=πh2由几何关系得tanC=r1h由全反射知识有sinC=1n解得n=2剪出一个面积为S2=13πh2的圆孔后,设透光部分的半径为r2,射出光线的最大入射角为i,对应的折射角为θ,光路图如图乙所示。乙S2=πr22=13πh2,解得r2=33h由几何关系得tan