2015高考物理光及光的本性复习试题及答案

专题十光及光的本性一、选择题1.光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（）A.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C.在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象D.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象2.在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示。有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的地面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为（）A、rB、1.5rC、2rD、2.5r3.光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。以下关于光导纤维的说法正确的是（）A、内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射B、内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射C、内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射D、内芯的折射率比外套相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用4.光通过各种不同的障碍物后会产生各种不同的衍射条纹，衍射条纹的图样与障碍物的形状相对应，这一现象说明（）（A）光是电磁波。（B）光具有波动性。（C）光可以携带信息（D）光具有波粒二象性。5.关于光的性质，下列说法正确的是()A．光在介质中的速度大于光在真空中的速度B．双缝干涉说明光具有波动性C．光在同种介质种沿直线传播D．光的偏振现象说明光是纵波6.光的偏振现象说明光是横波，下列现象中不能反映光的偏振特性的是()A、一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化B、一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光与折射光线之间的夹角恰好是900时，反射光是偏振光C、日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振光片可以使景象更清晰D、通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹c7.现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是()A、一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多B、肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的C、质量为10-3kg、速度为10-2m/s的小球，其德布罗意波长约为10-23m，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹D、人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长一晶体中原子间距大致相同8.夏天，海面上的下层空气的温度比上层空气的温度低，设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，以至发生全反射人们逆看光线看去就出现了蜃景，如图所示。下列说法中正确的是（）A．A是蜃景，B是景物B．B是蜃景，A是景物C．海面上上层空气的折射率比下层空气折射率要小D．海面上上层空气的折射率比下层空气折射率要大9.如图示，直角三角形ABC为一透明介质制成的三棱镜的截面，且∠A=300，在整个AC面上有一束垂直于它的平行光线射入，已知透明介质的折射率n＞2，以下关于光线经过各个界面出射情况的说法中错CBA300误的是：：（）A．一定有光线垂直于AB面射出B．光线一定不会由AB面射出C．一定有光线垂直于BC面射出D．一定有光线垂直于AC面射出10.一束只含红光和紫光的复色光沿PO方向射入玻璃三棱镜然后分成两束光，并沿OM和ON方向射出（如图所示）已知OM和ON两束光中只有一束是单色光，则()A．OM为复色光，ON为紫光B．OM为复色光，ON为红光C.OM为紫光，ON为复色光D．OM为红光，ON为复色光11.如图所示，一个棱镜的横截面ABC为等腰直角三角形一细束红光从AC面上的P点沿平行于AB的方向射入棱镜，从BC面上的Q点平行于AB射出，且PQ//AB（图中未画出光在棱镜里的光路）．如果将一细束紫光也从P点沿同样的方向射入棱镜，则从BC面上射出的光线将（）A．仍从Q点射出，射出光线仍平行于ABB．仍从Q点射出，但射出光线不再平行于ABC．从Q点上方的某一点处射出，射出光线仍平行于ABD．从Q点下方的某一点处射出，射出光线仍平行于AB二、计算题12.一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠A=30o，斜边AB＝a。棱镜材料的折射率为n=在此截面所在的平面内，一条光线以45o的入射角从AC边的中点M向右射入棱镜，求射出的点的位置（不考虑光线沿原来路返回的情况）。OPM13.如图，一透明半圆柱体折射率为2n，半径为R、长为L。一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，从部分柱面有光线射出。求该部分柱面的面积S。14.图丙是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片，照相机的镜头竖直向上照片中，水利方运动馆的景象呈现在半径11rcm的圆型范围内，水面上的运动员手到脚的长度10lcm，若已知水的折射率为43n，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h，（结果保留两位有效数字）15.如图，置于空气中的一不透明容器中盛满某种透明液体。容器底部靠近器壁处有一竖直放置的6.0cm长的线光源。靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板，另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜，用来观察线光源。开始时通过望远镜不能看到线光源的任何一部分。将一光源沿容器底向望远镜一侧平移至某处时，通过望远镜刚好可能看到线光源底端。再将线光源沿同一方向移动8.0cm，刚好可以看到其顶端。求此液体的折射率n。16.一束截面为圆形（半径为R）的平行单色光正面射向一玻璃半球的平面，如图所示，经折射后在屏S上形成一圆形光斑。已知入射光的波长为λ、功率为P，玻璃半球的半径为R，折射率为n，屏S到球心O的距离为d（d3R）（1）从O点射入玻璃砖的光线要多长时间能到达屏S？（2）光从圆弧面上什么范围射出？（3）屏S上光斑的半径为多大？参考答案一、选择题1234567891011DCABCBDBDACADC二、计算题12.解：设入射角为i，折射角为r，由折射定律得sinsininr①由已知条件及①式得030r②如果入射光线在法线的右侧，光路图如图1所示。设出射点为F，由几何关系可得38AFa③即出射点在AB边上离A点38a的位置。如果入射光线在法线的左侧，光路图如图2所示。设折射光线与AB的交点为D。由几何关系可知，在D点的入射角060④设全发射的临界角为c，则1sincn⑤由⑤和已知条件得045c⑥因此，光在D点全反射。设此光线的出射点为E，由几何关系得∠DEB=090a2BDAF⑦0sin30BEBD⑧联立③⑦⑧式得18BEa⑨即出射点在BC边上离B点18a的位置。13.解：半圆柱体的横截面如图所示，'OO为半径。设从A点入射的光线在B点处恰好满足全反射条件，由折射定律有sin1n式中，为全反射临界角。由几何关系得'OOB②2'SRLOOB③代入题所给条件得3SRL④评分参考：本题5分。①式2分，②③④式各1分。14.解：设照片圆形区域的实际半径为R,运动员的实际长为L，光路如图：折射定律sin90nsin几何关系lLrRhRR物象比,sin22得rlLnh·12取mL2.2，解得)(1.2mh（本题为估算题，在取运动员实际长度时可以有一个范围，但要符合实际，故求得h值可以不同m6.2~6.1均可）15.解：当线光源上某一点发出的光线射到未被遮光板遮住的液面上时，射到遮光边缘Ｏ的那条光线的入射角最小。若线光源底端在Ａ点时，望远镜内刚好可以看到此光源底端，设过Ｏ点液面的法线为ＯＯ1，则1AOO①其中a为此液体到空气的全反射临界角。由折射定律有na1sin②同理，若线光源顶端在Ｂ1点时，通过望远镜刚好可以看到此光源顶端，则1BOB。设此时线光源底端位于Ｂ点。由图中几何关系可得1sinABABa③联立②③式得ABBBABn212④由题给条件可知cmAB0.8，cmBB0.61代入③式得n=1.3评分参考：，①式2分，②式１分，③式2分,⑤式2分（n=1.2－1.3都给这2分）16．解（1）/RdRtcnc；（2）临界角1arcsinn，光从圆弧AO1B部分出射，111arcsinAOOBOOn；（3）2()cotrOJdIO,cosRIO，解得：21rdnnR如图，紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕S上的点E到亮区中心G的距离r就是所求最半径。设紫光临界角为C，由全反射的知识：nC1sin（2分）由几何知识可知:nRCRABsin（1分）CROBcosnnR12（1分）1tan2nnRCABBF（1分）1)(2nnRDBFOBDGF（1分）FBGFABGE（1分）所以有:nRnDABFBGFGEr12（1分）紫色。