高中物理复习题—光学

基础1、人看到沉在水杯底的硬币，其实看到的是：（）A、硬币的实像，其位置比硬币实际所在位置浅B、硬币的实体，其位置即硬币的实际位置C、硬币的虚像，但位置比硬币的实际位置浅D、硬币的虚像，其位置比硬币的实际位置深2、如图所示，在两束光的交点P前，放一块长方形的玻璃砖则交点位置：（）A、不变B、向左C、向右D、可能向左、也可能向右，由光的颜色决定的3、光线以某一入射角从空气进入折射率为的玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直，则入射角等于．（）A、30°B、45°C、60°D、80°4、光从某种介质射入空气中，入射角i从零开始逐渐增大时，折射角r也随之增大，下述说法正确的是（）A、比值不变B、比值不变C、比值是一个大于1的常数D、比值是一个小于1的常数5、观察者看见太阳刚从地平线升起时，关于太阳位置的叙述正确的是（）A、太阳位于地平线之上、B、太阳位于地平线之下C、太阳位于地平线D、大气密度不知，无法判断6、水对空气的折射率为4/3，在水面下放一个可以在竖直方向上下移动的点光源，则在水平上可看到一个面积变化的圆形光斑，若看到光斑的面积正大扩大，那么()A、光源正在下沉B、光源正在上浮C、光源不动D、条件不足无法确定7、水的折射率等于玻璃的折射率等于，光在水中的传播速度与在玻璃中的传播速度之比等于．8、玻璃的折射率是1.50，水晶的折射率是1.55，让一块厚度为1cm的玻璃片与一块水晶片叠放在一起，若光线垂直射入时，通过它们所用时间相等，则水晶片厚度是cm、图14—2—1图14—2—29、一个大游泳池，池底是水平面，池水深1.2m，有一直杆竖直立于地底，浸入水中部分杆是全长的一半，当太阳光以与水平面成37°角射在水面上时，测得杆在池底的影长为2.5m，求水的折射率．答案：1、C2、C3、C4、BD5、B6、A7、9：88、0.979、4/3一束平行光以45°入射角射向玻璃，在玻璃中的折射角为30°求：（1）玻璃的折射率；（2）光在玻璃中的传播速度．分析解答：（1）折射率（2）根据公式则光在玻璃中的传播速度能力1．如图14—2—1所示，有一锥形光束以与界面成045角入射到半径为R的半圆球的球心O点处，折射光束与界面夹角为600，现让所有光线向界面方向偏转，则出射光线照亮玻璃球的最大截面积是（）A．22RB．22RC．222RD．232R2．2008年奥运会上，光纤通信网将覆盖所有的奥运场馆，为各项比赛提供安全、可靠的服务，光纤通信是利用光的全反射将大量信息高速传输，若采用的光导纤维是由内芯和包层两层介质组成，下列说法正确的是（）A．内芯和包层的折射率相同，折射率都大B．内芯和包层的折射率相同，折射率都小Ｃ．内芯和包层的折射率不同，包层折射率较大Ｄ．内芯和包层的折射率不同，包层折射率较小3．由某种透明物体制成的等腰直角棱镜ABO，两腰都为16㎝，图14—2—3图14—2—4图14—2—5且两腰与Ox和Oy轴都重合，如图14—2—2所示，从BO边的C点注视A棱，发现A棱的位置在D点，在C、D两点插上大头针，测出C点的坐标为(0，12)，D点的坐标为(9，0)，由此可以算出该透明物质的折射率为()A．n=4／3B．n=5／4C．n=3／2D．n=6／74．2003年3月1日，美军空投传单，向伊军宣传说，美国利用卫星可以将地面状况看得一清二楚．而伊方称，已在首都布满了对空机关炮．试问：伊方欲用激光器击毁位于地平线上方的空间站，则应将激光器()A.瞄高些B．瞄低些C．沿视线直接瞄准D．若激光束是红色，而空间站是蓝色的，则将瞄高些5．如图14—2—3所示，截面为ABC的玻璃直角三棱镜放置在空气中，宽度均为d的紫、红两束光垂直照射三棱镜的一个直角边AB，在三棱镜的另一侧放置一个平行于AB边的光屏，屏的距离远近可调，在屏上出现紫、红两条光带，可能是()A．紫色光带在上，红色光带在下，紫色光带较宽B．紫色光带在下，红色光带在上，紫色光带较宽C．红色光带在上，紫色光带在下，红色光带较宽D．红色光带在下，紫色光带在上，红色光带较宽6．在没有月光的夜间，一个池面较大的水池底部中央有一盏灯(可看作点光源)，小鱼在水中游动，小鸟在水面上方飞翔，设水中无杂质，且水面平静，下面的说法正确的是()A．小鱼向上方水面看去，看到水面到处都是亮的，但中部较暗．B．小鱼向上方水面看去，看到的是一个亮点，它的位置与鱼的位置无关．C．小鸟向下方水面看去，看到水面中部有一个圆形区域是亮的，周围是暗的．D．小鸟向下方水面看去，看到的是一个亮点．７．如图14—2—4所示，某玻璃棱镜的顶角为，恰为黄光的临界角，当白光通过棱镜发生色散，在光屏A上形成彩色光带后，把白光的入射角θ1逐渐减小到零的过程中，在光屏上会观察到（）A．A屏上最先消失的是紫光B．最后B屏上左边是紫光C．最后B屏上右边是紫光D．最后B屏上左边是黄光8．如图14—2—5所示，一束只含有红色、紫色的复色光沿PO垂直于AB边射入三棱镜，在界面AC的O处分成两束光线沿MO和NO射出，则可能的是（）A．MO为紫光，NO为复色光B．MO、NO都为复色光C．MO为红光，NO为复色光D．MO为红光，NO为紫光图14—2—6图14—2—7图14—2—89．如图14—2—6所示一个学生按照课本上的小实验广口瓶和直尺测定水的折射率，填写下述实验步骤中的空白：(1)用测出广口瓶瓶口内径d。(2)在瓶内装满水。(3)将直尺沿瓶口边缘竖直插入水中。(4)沿广口瓶边缘向水中直尺正面看去，若恰能看到直尺上0刻度，(即图中A点)，同时看到水面上B点刻度的像B恰与A点的像相重合。(5)若水面恰与直尺的C点相平，读出和长度。(6)由题中所给条件，可以计算水的折射率n=。10．水池深为h，一根长棍竖直地插入水底，棍露出水面部分长度为L，现有与水平面夹角为060的太阳光照射到水面上，已知水的折射率为n，求棍在水底的影子的长度．11．如图14—2—7所示，某透明液体折射率2n，液体中有一点光源S，上方空气中有一根很长的细杆，与液面的夹角为450，交点为A，且A点与点光源S的水平距离为0.1m，细杆与S在同一竖直平面内．要使点光源S所发生的光束照亮整个细杆，又不从A点左侧透射出水面，则点光源的深度h应满足什么条件？S所发出的光束与竖直方向的夹角在什么范围内?12．某有线制导导弹发射时，在导弹发射基地和导弹间连一根细如蛛丝的特制光纤，它双向传输信号，能达到有线制导作用．光纤由纤芯和包层组成，其剖面如图14—2—8所示，其中纤芯材料的折射率21n，包层折射率32n，光纤长度为km36．(已知当光从折射率为1n的介质射人折射串为2n的介质时，入射角1、折射角2间满足：2211sinsinnn)(1)试通过计算说明从光纤一端入射的光信号是否会通过包层“泄漏”出去，(2)若导弹飞行过程中，将有关参数转变为光信号，利用光纤发回发射基地经瞬间处理后转化为答14—2—1答14—2—2答14—2—3指令光信号返回导弹，求信号往返需要的最长时间．1．B介质折射率230sin45sin00n，光线向界面方向偏转后，折射角最大值为045，由几何关系知B正确；2．D光纤通信是利用全反射的原理；3．A如图14—2—2所示，由于光的折射现象，A的像生成于D，可作出光路图，由几何关系有：8.0sinsinODCi,6.0sinsinCAO,故34sinsinin．4．Ｃ空间站反射太阳的光射向地球，通过地球大气层要发生折射，而激光器发出的光通过大气层射向空间站也要发生折射，根据光路可逆，两者的光路相同．因此A、B错，C对．D选项中空间站是蓝色的，反射光也是蓝色的，比红色激光束的折射率大，由于地球周围大气层的折射率为越靠近地球折射率越大，故可画出如图14—2—2所示光路，可见应瞄低些方能射中．故选C．5．CD由色散及几何知识判断；6.BD小鱼向上看，由平面镜成像可知，看到的是点光源的虚像；小鸟向下看，类似于岸边的人看水里的鱼。７．AB由于玻璃对于各种色光的折射率不同，导致了各种色光的偏折角不同而形成彩色光带（即色散），玻璃对紫光的折射角最大，紫光的偏折角最大，而紫光的临界角最小，所以首先在EG面上发生全反射后，再从GF面上折射到光屏B上，当θ1=0时，白光射到EG面上的入射角为θ，此时黄光恰好发生全反射，而频率高于黄光的绿、蓝、紫光均发生全反射到GF面上，它们的入射角相同，折射角最大的是紫光，所以B屏的左边是紫光，由以上分析可知选项A、B正确。8．C由nC1arcsin知紫光折射率大，临界角小，易全反射。9．直尺、AC、BC、2222BCdACd10．如图14—2—3所示的示意图，且AO长为L，因060OOA，所以LLOOBC3330tan0，因为nsin30sin0所以nn2130sinsin0，14tan2nhhCD答14—2—3答14—1所以水底的影子长为14332nhLBCDCBD11.液体的临界角211sinnC解得C=450根据题意可知要使光束不从A点左侧透射出液面，应有COAhtan0.1m要使光束照亮整个细杆，则右侧透射出液面的边界光线应平行于细杆，由折射定律可得insinsin解得030i，所以，S所发出光束应在竖直方向向左450、向右300共750范围内12．(1)如图14—2—3所示，由题意在纤芯和包层分界面上全反射临界角C满足02190sinsinnCn，得060C当在端面上的入射角最大（090mi）时，折射角也最大，在纤芯与包层分界面上的入射角i最小．端面上090mi时，由mnsin90sin01，得030m这时Ci000min603090，所以，在所有情况中从端面入射到光纤中的信号都不会从包层中“泄漏”出去．(2)当在端面上入射角最大时所用的时间最长，这时光在纤芯中总路程为mLscos2，光纤中光速1ncv，时间为scLnvstm41106.1cos2