1、高三一轮章末检测试卷 几何光学 （含解析）(时间：90分钟，满分：100分) 一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1(2009年高考天津理综卷)已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光()A在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大B以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大C从该玻璃中射入空气发生全反射时，红光临界角较大D用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大解析：选C.在光的折射和干涉现象中有四个公式：v，n，sinC，x.据此结合题目
2、中的条件可知只有C选项正确2.(2009年宁夏一中二模)如图121所示，两束单色光a、b从水下射向A点后，光线经折射合成一束光c，则下列说法中正确的是()A用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距图121B用a、b光分别做单缝衍射实验时它们的衍射条纹宽度都是均匀的C在水中a光的速度比b光的速度小Da光在水中的临界角大于b光在水中的临界角解析：选AD.由题图知，a光的折射率小，波长长，波速大，临界角大，故A、D正确，C错；任何光的衍射条纹宽度都不均匀，故B错图1223.如图122所示，把由同种玻璃制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B分别放在报纸
3、上，且让半球的凸面向上从正上方(对B来说是最高点)竖直向下分别观察A、B中心处报纸上的文字，下面的观察记录正确的是()看到A中的字比B中的字高看到B中的字比A中的字高看到A、B中的字一样高看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高A B只有C只有 D答案：A4下列有关光现象的说法不正确的是()A在平静的湖面上出现树的倒影是光的反射现象B在阳光照射下，水面上的油膜出现彩色花纹是光的干涉现象C激光和自然光一样，都是偏振光D在光的双缝干涉实验中，把入射光由绿光改为黄光，条纹间距将变宽解析：选C.水面相当于平面镜，倒影是由于光的反射而成的虚像，A正确水面上的油膜出现彩色花纹是由于薄膜干涉现象，B正确自然光的
4、光振动向各个方向均匀分布，而偏振光的光振动沿特定方向，故C错误由x，黄光波长大于绿光，故D正确，所以选C.5在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹，这两种现象()A都是光的衍射现象B前者是光的衍射现象，后者是光的干涉现象C前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象图123D都是光的波动性的表现答案：C6MN是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面时，一部分光线被反射，一部分光线进入液体中，当入射角是45时，折射角为30，如图123所示，以下判断正确的是()A反射光线与折射光线的夹角为90B该液体对红光的全反射临界角为60C在该液体中，
5、红光的传播速率比紫光大D当紫光以同样的入射角从空气射到分界面，折射角也是30解析：选C.根据题图几何关系可知，反射光线与折射光线夹角为105，A错；介质折射率n，sinC，得全反射临界角为45，B错；n，红光折射率小，介质中红光速率大于紫光速率，C正确；入射角相同情况下，折射率越大，折射角越小，D错7.OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN，在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图124所示由此可知()A棱镜内a光的传播速度比b光的小B棱镜内a光的传播速度比b光的大Ca光的频率比b光的高图124Da光的波长比b光的长解析：选BD.由图可知，在OM、ON面
6、上入射角相同的情况下，b光发生了全反射，而a光没有，可推知a光的临界角大，又sinC，则有nanb，fafb，C错；在真空中cf，故ab，D正确；又因为n，所以vavb，B正确图1258.如图125所示，用三块完全相同的两面平行的玻璃板组成一等边三角形(中间是空气)，由红光和蓝光组成一细光束以平行底边BC从AB面射入，由AC面射出，则从AC面射出的光束()A分成两束，上面为红光，下面为蓝光B分成两束，上面为蓝光，下面为红光C仍然为一束，并与底边BC平行D仍然为一束，但向底边BC偏折答案：C9“井底之蛙，坐井观天”其寓意众人皆知，今从物理学角度试分析以下两只青蛙之见识井口和深度相同的两口井，一口
7、是枯井，一口是水井(水面在井口之下)，两井底中心各有一只青蛙，则()A枯井中的青蛙觉得井口大些B水井中的青蛙觉得井口大些C晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星D晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星解析：选AD.光路图分别如图甲、乙所示光进入水中时，由于折射光线靠近法线，折射角小于入射角，青蛙也是根据光的直线传播确定位置的，所以水井中的青蛙看到的范围是AB部分，而枯井中的看到的是AB范围，所以A对B错由光路图可知，在水井中，青蛙的视角增大了，故在晴天的夜晚看到的星星更多，故D正确，C错误10.图126一块透明的光学材料，AB为其一个端面，建立平面直角坐标系如图126所示，设该光学材料的折
8、射率沿y轴正方向(即BA方向)均匀减小，有一光线PO从真空中以某一入射角射向O点，并进入该材料内部，则该光线在光学材料内部可能的传播路径是图127中的()图127解析：选D.光线从光密介质进入光疏介质，越来越远离法线，入射角越来越大，当入射角超过临界角，光线又从光疏介质进入光密介质，越来越靠近法线，该光线在光学材料内部可能的传播路径是图D，故选D正确二、 填空题(本题共2小题，每小题8分，共16分把答案填在题中横线上)11用三棱镜测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头
9、针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图128所示图128(1)在本题的图上画出所需的光路(2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是_、_，在图上标出它们(3)计算折射率的公式是n_.解析：(1)如图所示画出通过P1、P2的入射光线交AC面于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB面于O，则光线OO就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线(2)在所画的图上，标明入射角i和折射角r，并画出虚线部分用量角器测量出i和r或用刻度尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度(3)n或因为sini，sinr，则n.答案：(1)见解析图(2)
10、入射角i折射角r(或线段和、和)(3)(或)12用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d0.25 mm，双缝到毛玻璃屏间距离L的大小由图129中毫米刻度尺读出(如图戊所示)，实验时先移动测量头(如图甲所示)上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条明条纹(如图乙所示)，并记下螺旋测微器的读数x1(如图丙所示)，然后转动手轮，把分划线向右边移动，直到对准第7条明条纹并记下螺旋测微器读数x7(如图丁所示)，由以上测量数据可求该单色光的波长图129图示中双缝的位置L1_mm，毛玻璃屏的位置L2_mm，螺旋测微器的读数x1_mm，螺旋测微器读数x7_mm.请用以上测量量的符号表示该单色光波长的表达式
11、_解析：毫米刻度尺和螺旋测微器读数时，应估读一位双缝到光屏的距离为LL2L1条纹间距为x，由x所以波长.答案：100.0938.00.30014.700三、计算题(本题包括4小题，共44分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13.(10分)如图1210所示，用折射率n的玻璃做成一个外径为R的半球形空心球壳一束与OO平行的平行光射向此半球的外表面，若让一个半径为R的圆形遮光板的圆心过OO轴，并且垂直该轴放置则球壳内部恰好没有光线射入，问：(1)临界光线射入球壳时的折射角r为多大？图1210(2)球壳的内径R为多少？答
12、案：(1)30(2)R14.图1211(10分)安全门上的玻璃观察孔直径d2 cm，门的厚度h3.464 cm，为了扩大向外观察的范围，在孔中完全嵌入折射率为的光学玻璃，如图1211所示求：嵌入玻璃后视野的最大张角？解析：门外物体射出的光到达门上的玻璃观察孔后，若在光学玻璃中的折射光能射到光学玻璃的内表面，则门内的人就能看到门外的物体临界情况即入射光从门外右侧入射，其折射光恰从门内左侧射出的情况光路图如图所示sinr，所以r30.据折射定律：n.所以sininsinr.即i60.根据对称性知张角为2i120.答案：12015.(12分)如图1212所示，ABC为一直角三棱镜的横截面，其顶角30
13、，P为垂直于直线BCO的光屏，现有一宽度为HAB的单色平行光束垂直射向AB面，结果在光屏上形成一条宽为的光带，BOH.图1212(1)求出射光的偏折角(2)求介质的折射率(3)如果红、紫两种颜色的光混合后同时入射，入射方向斜向上，则屏上顶端的光带是什么颜色？解析：(1)AC面上的入射角130.延长AD，交BCO的延长线于E点，由几何知识可知BOOEH，OD，tanOED，所以OED30.由此可知折射角260，所以偏折角为30.(2)n1.732.(3)因为玻璃对红光的折射率小，偏折角小，所以光屏的上方是红色的水平光带答案：(1)30(2)1.732(3)红色的图121316.(12分)半径为R
14、的半圆柱形玻璃，横截面如图1213所示，O为圆心已知玻璃的折射率为，当光由玻璃射向空气时，发生全反射的临界角为45.一束与MN平面成45的平行光束射到玻璃的半圆柱面上，经玻璃折射后，有部分光能从MN平面上射出，求能从MN射出的光束的宽度为多少？解析：如图所示，进入玻璃中的光线垂直半球面，沿半径方向直达球心位置O，且入射角等于临界角，恰好在O点发生全反射光线左侧的光线(如：光线)经球面折射后，射在MN上的入射角一定大于临界角，在MN上发生全反射，不能射出光线右侧的光线经半球面折射后，射到MN面上的入射角均小于临界角，能从MN面上射出最右边射向半球的光线与球面相切，入射角i90.由折射定律知：sinr则r45故光线将垂直MN射出所以在MN面上射出的光束宽度应是OERsinrR.答案：R