1、2011高考物理二轮复习光学综合专题预测3 1.一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离.在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是A.红光以30的入射角入射B.红光以45的入射角入射C.紫光以30的入射角入射D.紫光以45的入射角入射解析:侧移距离是指出射光线与原入射方向的垂直距离.同一种光线相比折射率相等，入射角越大侧移距离越大，即B项侧移距离大于A项.D项侧移距离大于C项.又在入射角相同时，折射率越大，侧移距离越大，所以紫光在45的入射角入射时，侧移距离最大，即D项正确.答案:D2.如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角
2、为60，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行.此玻璃的折射率为()A.B.1.5C.D.2解析:绘出光在玻璃体内的光路图，由几何关系可知，第一次折射时，折射角为30，则n=，C正确.答案:C3.右图是一个圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径O N，O N边可吸收到达其上的所有光线.已知该棱镜的折射率n=，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线()A.不能从圆弧射出B.只能从圆弧射出C.能从圆弧射出D.能从圆弧射出解析:由折射率n=知该棱镜的全反射临界角为C=37(sinC=)，刚好从G点入射的光线垂
3、直进入棱镜后，在G1点恰全反射，则圆弧上所有入射光线均发生全反射，不会从中射出，只有 NG1圆弧上入射的光线折射后射出棱镜.所以只有B正确，A、C、D错误.答案:B4.一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角射入，穿过玻璃砖自下表面射出.已知该玻璃对红光的折射率为1.5.设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t1和t2，则在从0逐渐增大至90的过程中()A.t1始终大于t2B.t1始终小于t2C.t1先大于后小于t2D.t1先小于后大于t2解析:假设玻璃砖的厚度为d，光线在玻璃砖中的折射角为，由折射定律可得sin=，光线在玻璃砖中的传播速度v=，光在玻璃砖中的传播距离L=,
4、可知光穿过玻璃砖所用的时间t= =，因为红光的折射率小于蓝光的折射率，所以红光的折射角大于蓝光的折射角.由题意知n红=1.5，可知红光的折射角45，所以两种光线在从0逐渐增大到90的过程中，折射角的两倍都小于90，因此sin 2也会增大，且折射角是红光的大于蓝光的.所以整个过程中红光所用的时间始终小于蓝光所用时间，故选B.答案:B5.（长郡中学）如图所示，P、Q是两种透明材料制成的两块相同的直角梯形棱镜，叠合在一起组成一个长方体，一单色光从P的上表面射入，折射光线正好垂直通过两棱镜的界面，已知材料的折射率nPnQ，射到P上表面的光线与P的上表面的夹角为，下列判断正确的是()A.光线一定在Q的下
5、表面发生全反射B.光线一定能从Q的下表面射出，出射光线与下表面的夹角一定等于C.光线一定能从Q的下表面射出，出射光线与下表面的夹角一定大于D.光线一定能从Q的下表面射出，出射光线与下表面的夹角一定小于解析:因折射光线正好垂直界面而不改变传播方向，光路如图示,由折射定律nP=,而nPnQ,r1=r2，所以sini1sini2、i1i2,所以,C正确.答案:C6.（2011山西太原）某直角棱镜顶角=41.3，由下表内各种色光组成的一窄光束以垂于直角边AB的方向射入棱镜，如图所示.下表中给出了棱镜对各种色光的折射率和临界角，下列说法正确的是()色光紫光蓝光绿光黄光橙光红光折射率1.5321.5281
6、.5191.5171.5141.513临界角40.7540.8841.7741.2341.3441.37A.只有橙光、红光从棱镜的AC面射出B.只有紫光、蓝光、绿光和黄光从棱镜的AC面射出C.若在BC的下方放一光屏，从BC出射的光在光屏上将会形成一彩色光带D.只有紫光、蓝光、绿光和黄光从BC射出并在光屏上形成彩色光束解析:由图可知在AC界面处的入射角=41.30，由全反射的条件可知，当入射角C时能发生全反射，因此只有橙、红光不能全反射，这两种光在AC面上同时发生折射和反射，A对B错，其余四种光线经AC面反射后射到BC面而折射，橙、红光虽折射但同时也有反射光射到BC面，因各色光折射率不同形成六色
7、彩色光带，C对D错.答案:AC7.（2011河北保定）如图所示，激光器固定在转台上发出一束细光，转台在某液体中匀速转动，使激光束在竖直平面内扫描，扫描一周的时间为T=32s.激光束转动方向如图中箭头所示，该液体的折射率为.一个周期T内在液面上方能观察到激光束的时间是()A.4 sB.8 sC.16 sD.32 s解析:光从水射向空气可能发生全反射，sinC=，知全反射的临界角C=45，入射角小于45的光线能射出水面，由对称性知，能射出水面的入射光的最小夹角=90，故时间t=T=8s,B正确.答案:B8.“井底之蛙”这个成语常被用来讽刺没有见识的人，现有井口大小和深度相同的两口井，一口是枯井，一
8、口是水井（水面在井口之下），两井底都各有一只青蛙，则 ()A.枯井中青蛙觉得天比较小，水井中青蛙看到井外的范围比较大B.枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较小C.枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较大D.两只青蛙觉得井口一样大，水井中青蛙看到井外的范围比较大解析:如图所示，12，则水井中青蛙看到井外的范围比较大，12，故枯井中青蛙觉得天大.答案:C9.如图所示，光源S发出的光经狭缝A沿半径射至折射率n=的半圆柱形玻璃砖的圆心O处后，有两条光线OB，OC射回空气中，玻璃砖绕O轴旋转，BOC的最大值是_，最小值是_.当入射光AO与出射光OC的夹角为_时，另一出射光O
9、B恰好消失.解析:当入射光AO与O点处法线重合时，BOC有最大值，且最大值为.因玻璃的折射率n=，即临界角C=，所以当AO在O点的入射角恰等于时，刚好发生全反射，此时BOC最小为，且此时即为OB刚好消失的位置，这时AO与OC的夹角为.答案: 10.(山东济宁三模)有一腰长是16 cm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AOB，如图所示，从OB上的C点观察A棱，发现A棱的位置在OA的D处，测得OC=12 cm，OD=9 cm，求：（1）此三棱镜的折射率；（2）光在三棱镜中传播的速度.解析:(1)作出光路图如下图所示.得sini=si
10、nr=折射率n=.（2）光在三棱镜中传播的速度v= =2.25108m/s.答案:(1) (2)2.25108m/s11.如图所示，一个半径为r的圆木板静止在水面上，在圆木板圆心O的正下方H=处有一点光源S，已知水的折射率n=.(1)求沿圆木板边缘出射的折射光线的折射角.(2)若要在水面上方观察不到点光源S所发出的光，则应将点光源S至少竖直向上移多大的距离？（结果可用根式表示）解析:(1)设入射角为1，折射角为2,则tan1=即1=30联立式得2=45.(2)若在水面上方观察不到点光源所发出的光，则入射到圆木板边缘的光线将发生全反射，设临界角为C，点光源S离圆心的距离为h,则由sinC=得C=
11、45由几何关系tanC=得h=r则点光源S至少上移h=(-1)r.答案:(1)45 (2)( -1)r12.如图所示，玻璃棱镜ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成.一束频率为5.31014Hz的单色细光束从AD面入射，在棱镜中的折射光线如图中ab所示，ab与AD面的夹角=60.已知光在真空中的速度c=3108m/s，玻璃的折射率n=1.5，求：(1)这束入射光线的入射角多大？（2）该束光线第一次从CD面出射时的折射角.（结果可用三角函数表示）解析:（1）设光在AD面的入射角、折射角分别为i、r,r=30，根据n=得sini=nsinr=1.5sin30=0.75,i=arcsin0.75.(2)光路如图所示，ab光线在AB面的入射角为45，设玻璃的临界角为C，则sinC=0.67sin450.67,因此光线ab在AB面会发生全反射，光线在CD面的入射角r=r=30根据n=，光线从CD面的出射光线与法线的夹角i=i=arcsin0.75.答案:(1)arcsin0.75 (2)arcsin0.75