高考物理模拟题分类训练(05期)专题18光学(教师版含解析).docx
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1、专题18 光学1(2021广东高三模拟)如图所示,a、b为两束颜色不同的单色光,它们以不同的入射角射入等腰梯形玻璃棱镜,两条射出光能合为一束,下列说法正确的是()Ab光在玻璃中的折射率小Bb光在玻璃中的光速大C对于同种金属,a光能发生光电效应,则b光一定也能发生光电效应D若两束光通过同一双缝装置且都能形成干涉图样,则a光条纹间距较大【答案】AB【解析】A根据题意画出光路图,两光束出棱镜时,折射角相同,a光的入射角小,b光入射角大,可得a光的折射率大,b光的折射率小,A正确;B在同种介质中的光速 ,折射率越大,光速越小,在同种介质中b光的速度较大,B正确;C折射率越大,光子频率越大,光子能量越大
2、,a光能发生光电效应,但b光折射率更小,故b光不一定也能发生光电效应,C错误;D折射率大的光束波长小,根据条纹间距公式较大,b光折射率较小,故b光条纹间距较大,D错误。2(2021济南市历城第二中学高三模拟)一个横截面为等腰三角形abc的棱镜,顶角为,一细束单色光从棱镜的ac面上的M点垂直于底面bc射入棱镜,经折射后射到底面上N点,且,下列说法正确的是()A光线从bc面射出的折射角一定等于在ac面的入射角B若光线从bc面射出的折射角等于在ac面的入射角,则C时,光线也有可能在bc面上发生全反射D只有当时,光线才有可能在bc面上发生全反射【答案】BD【解析】AB如图所示,只有当光线在bc面的入射
3、角等于在ac面的折射角时,光线从bc面射出的折射角才等于在ac面的入射角,由几何关系知,当等腰三角形底角等于顶角即截面为等边三角形时才能满足要求,故A错误B正确;CD当时,光线在bc面上的入射角大于在ac面的折射角,这样才有可能等于或大于材料的临界角而发生全反射,故C错误D正确。故选BD。3(2021山东济南市高三一模)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点逆时针级慢转动,当转过角时,a光出射光消失;当转过角时,b光出射光消失,已知。下列说法正确的是()Aa光在介质中的折射率大于b光在介质中的折射率Ba、b两束光在介质中的光速之比为
4、C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【答案】AB【解析】A由于a光的临界角小于b光临界角,根据,a光在介质中的折射率大于b光在介质中的折射率,故A正确;B由于,而,所以,故B正确;C由于a光在介质中的折射率大于b光在介质中的折射率,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,故C错误;Da光的波长小于b光的波长,根据,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,故D错误。故选AB。4(2021河北衡水高三模拟)如图所示,直角三角形ABC为一棱镜的横截面,B=90,C=5
5、3,M点为AB边的中点。复色光k由a、b两种单色光混合而成,k由M点平行于底边BC射入棱镜。仅有a光从AC上的N点射出,在BC下侧P点(图中未画出)检测到b光。sin53=0.8,cos53 =0.6。则()A该棱镜对b光的折射率等于B在BC边下方射出的b光的右侧,可检测到a光C若k光经M点斜向下入射,则a光可能在界面AC上发生全反射D在双缝干涉实验中,要使相邻亮条纹间距较大,应该使用b光E.由M点至N点,a光所用的时间小于b光所用的时间【答案】BCE【解析】A由题知b光在AC上发生了全反射,恰好发生全反射时AC右侧亦无b光射出,此时,由几何关系可知,得出,故棱镜对b光的折射率大于等于,故A错
6、误;Bk光在AC上发生反射,如图因a光的折射率小于b光,二光以相同的入射角射到界面BC上同一点,故a光在b光的右侧,故B正确;C若k光经M点斜向下入射, 当a光射到AC上入射角大于等于其临界角时,将发生全反射, 故C 正确;Db光的折射率大于a光,故b光的频率大于a光,b光的波长小于a光,使用a光做双缝干涉实验时,相邻亮条纹间距较大, 故D错误;E由,可知,在棱镜中a光的速度大于b光,故由M至N的过程中,a光的传播时间小于b,故E正确。故选BCE。5(2021北京丰台区高三一模)一束单色光从空气进人水中,下列说法正确的是()A光的频率不变B光的传播速度变大C折射角大于入射角D人射角增大到某一角
7、度时将会发生全反射【答案】A【解析】A频率由波源决定,一束单色光从空气进人水中,光的频率不变,A正确;B根据可知,水的折射率较空气大,所以光进入水后的传播速度变小,B错误;C光从空气进入水中时,光从光疏进入光密,故折射角小于入射角,C错误;D当光从光密介质射入光疏介质时,才会发生全反射现象,而现在是光从空气进入水中,即从光疏进入光密,故不会发生全反射,D错误。故选A。6(2021天津高三一模)汽车的自适应巡航功能能够帮助驾驶员减轻疲劳,毫米波雷达是其中一个重要部件。毫米波的波长比短波波长短,比红外线波长长,则()A这三种电磁波,红外线最容易发生明显的衍射绕过粉尘B这三种电磁波在真空中传播,短波
8、的传播速度最小C这三种电磁波中毫米波比红外线更容易发生明显衍射绕过粉尘D这三种电磁波,短波频率最高【答案】C【解析】A这三种电磁波中,短波的波长最长,最容易发生明显的衍射绕过粉尘,故A错误;B这三种电磁波在真空中传播时速度相同,都为光速,故B错误;C毫米波波长比红外线波长长,则毫米波比红外线更容易发生明显衍射绕过粉尘,故C正确;D由公式可知,波长越小,频率越高,则红外线波的频率最高,故D错误。故选C。7(2021辽宁葫芦岛市高三一模)水中点光源S沿SO方向射岀a、b两种单色光,其中a单色光射出水面,光路如图所示。则下列说法正确的是()A水中的反射光是b单色光Ba光的频率大于b光的频率Ca、b在
9、水中的传播速度关系为vavbD用同一双缝干涉装置进行实验可看到a光干涉条纹间距比b光的宽【答案】D【解析】A水中的反射光是ab两种单色光的复合光,选项A错误;B因b光发生了全反射,则b光的临界角小于a光,根据,可得,b光的折射率较大,则b光的频率大于a光的频率,选项B错误;C根据可知,因nanb,a、b在水中的传播速度关系为vavb,选项C错误;D因a的频率小,波长较大,则根据可知,用同一双缝干涉装置进行实验可看到a光干涉条纹间距比b光的宽,选项D正确。故选D。8(2021北京朝阳区高三一模)抽制高强度纤维细丝时可用激光监测其粗细。如图所示,观察激光束经过细丝时在光屏上所产生的条纹即可判断细丝
10、粗细的变化。这一过程利用了光的()A干涉现象B衍射现象C折射现象D色散现象【答案】B【解析】当障碍物的尺寸与波的波长相当,或小于波的波长,会发生明显的衍射,该装置的原理是运用光的衍射现象,如果屏上条纹变宽,则说明衍射现象更加明显,可知金属丝变细。故选B。9(2021浙江衢州市高三二模)夜晚高速公路路标在灯光的照射下特别亮,主要是因为使用了由大量均匀透明介质球组成的反光材料。如图所示,介质球的球心位于O点,半径为R。平行于直径AOB的单色光从空气射入介质球,其中一条光线沿DC射入球体,在球内表面经一次反射后,再次折射回空气中出射光线恰好仍与DC平行,已知DC与AB的距离为R,下列说法正确的是()
11、A介质球的折射率为B换不同的单色光线,沿DC入射,在球内表面经一次反射后,再次折射回空气时仍与DC平行C在同一过球心的截面内,只有三条光线在球内表面经一次反射后,再次折射回空气时与入射光平行D增大单色光的频率,单色光射入球体后,在球内表面可能发生全反射【答案】C【解析】A光路图如下图由几何关系可得,解得i=60由图可知i=2r,则r=30所以介质球的折射率为,故A错误。B若增大入射光的频率,折射率增大,由折射定律知,折射角r减小,折射光线将射到B点下方,反射光线将射到E点左侧,再次折射到空气中时折射角r=i,由几何知识可知,出射光线与入射光线不再平行,故B错误;C在同一过球心的截面内,只有沿直
12、径和直径两侧对称的两条,共三条光线在球内表面经一次反射后,再次折射回空气时与入射光平行,故C正确;D增大单色光的频率,若该光沿EF平行于CD射入时,根据几何知识得知,第一次的折射角等于第二次的入射角,根据光路的可逆性原理,不可能在介质球内表面发生全反射,故D错误。故选C。10(2021浙江高三二模)玻璃中有一个球形气泡。一束平行光射入气泡,下列光路图中正确的是()ABCD【答案】B【解析】光从玻璃进入空气,即由光密介质进入光疏介质,入射角小于折射角,后来又从玻璃进入空气,则入射角大于折射角,其光路图如图所示,所以B正确;ACD错误;故选B。11(2021山东枣庄市高三二模)如图所示为长方体均匀
13、玻璃砖的截面,厚度为L。现有两种单色光组成的复合光,从O点射入玻璃砖,入射角为,其折射光线分别沿、方向,对应的折射角分别为、,光从O点到A点的传播时间为,从O点到B点的传播时间为。已知,。则下列对和大小关系的比较,正确的是()ABCD无法确定【答案】A【解析】玻璃砖对沿OA方向的单色光的折射率为此单色光在玻璃传播的速度为光在玻璃砖中的路程为光从O点到A点的传播时间为玻璃砖对沿OB方向的单色光的折射率为此单色光在玻璃传播的速度为光在玻璃砖中的路程为光从O点到B点的传播时间为则有。12(2021天津高三模拟)如图所示,边长为L的等边三棱镜,面镀有反光膜(厚度不计),一单色光从面上的D点与面成角射入
14、三棱镜,经镜面反射后,从边上的E点射出,已知B点到D点的距离,C点到E点的距离,光在真空中的传播速度为c,则()A三棱镜的折射率为B该单色光从边射出时的折射角为C该单色光在三棱镜中的传播速度为D该单色光在三棱镜中的传播时间为【答案】A【解析】A根据题意,由反射光线的对称性画出光路图如图所示由几何关系可知,入射角,由B点到D点的距离、C点到E点的距离可知,三角形和三角形均为等边三角形,折射角,根据折射定律得,解得三棱镜的折射率,选项A正确;B由几何关系可知,光在边上射出时的入射角,根据折射定律得,解得,选项B错误;C光在棱镜中的传播速度大小,解得,选项C错误;D光在棱镜中的传播距离,则光在棱镜中
15、的传播时间,选项D错误。,故选A。13(2021辽宁锦州市高三一模)如图所示光屏竖直放置,一个半径为r的半圆形透明介质水平放置。一束光线由a、b两种频率的单色光组成。该光束与竖直方向成30沿半径方向从圆周上的某点入射,此时光屏截取到三个光斑,分别位于P、Q、R位置,其中P为a光的光斑。若已知a光的折射率为,下列说法正确的是()A在该透明介质中,a光的折射率小于b光的折射率B在该透明介质中,b光的速度大于a光的速度Ca光进入介质后经时间到达光屏P点D若要使Q处光斑消失,则入射光线绕O点逆时针转过至少15【答案】A【解析】A因P为a光的光斑,则Q为b光的光斑,R为两种光的复合光斑,由图可知,透明介
16、质对b光的折射程度较大,则b光的折射率大于a光的折射率,选项A正确;B根据可知,在该透明介质中,b光的速度小于a光的速度,选项B错误;C光线a出离介质后的折射角则,在介质中的速度,a光进入介质后经到达光屏P点的时间,选项C错误;D若入射光线绕O点逆时针转过15角,则此时入射角为45,则此时a光线的折射角为90,即此时a光线恰能发生全反射,而此时射到Q点的b光线早已发生了全反射从Q处消失了,选项D错误。故选A。14(2021北京门头沟区高三一模)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光的波长大C水对b光的折射率小
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