2011《》高三物理一輪復(fù)習(xí) 第14章 光的傳播單元評(píng)估

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1、第十四章 單元評(píng)估 (本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中以活頁形式分冊(cè)裝訂！) 一、選擇題 1．如右圖所示，a、b、c三條光線交于一點(diǎn)S，如果在S點(diǎn)前任意位置放一塊平面鏡M，則a、b、c三條光線的反射光線 (　　) A．可能交于一點(diǎn)，也可能不交于一點(diǎn) B．一定不交于一點(diǎn) C．一定交于平面鏡前一點(diǎn) D．反射光線的反向延長線交于鏡后一點(diǎn) 【解析】　用光路可逆性分析可知：我們把a(bǔ)、b、c看成平面鏡M的反射光線，S是平面鏡中的虛像，根據(jù)平面鏡前的物體與其像對(duì)稱的關(guān)系，我們可以找到相應(yīng)的點(diǎn)光源S0和光路，由此可知：a、b、c三條光線的反射光線一定交于平面鏡前一點(diǎn)，這一點(diǎn)與S點(diǎn)關(guān)于平面鏡對(duì)稱

2、，故C正確． 【答案】　C 2．如右圖所示，甲、乙分別為兩種單色光在空氣和玻璃兩界面的sin i －sin β圖象，i為入射角，β為折射角，圖中虛線與橫軸的夾角為45°，則下列說法中正確的是 (　　) A．不斷增大入射角，兩種單色光都會(huì)發(fā)生全反射 B．不斷增大入射角，兩種單色光都不會(huì)發(fā)生全反射 C．甲光的頻率大于乙光的頻率 D．甲光在真空中的波長大 【解析】　由圖象可知，兩種光發(fā)生折射時(shí)，入射角小于折射角，所以都是從玻璃射入空氣中，所以不斷增大入射角，兩種單色光都會(huì)發(fā)生全反射，A正確；當(dāng)在空氣中的角即β相同時(shí)，甲光在玻璃中的角度大，故甲光的頻率低，在真空中的波長大，所以C錯(cuò)；D

3、正確． 【答案】　AD 3．如右圖所示，玻璃棱鏡的截面為等腰三角形，頂角α為30°，一束光線垂直于ab面射入棱鏡，又從ac面射出．出射光線與入射光線之間的夾角為30°，則此棱鏡材料的折射率是 (　　) A.　　　　　　　　　 B. C. D. 【解析】　過ac面作出法線，如右圖，可知θ2＝30°，θ1＝60°，所以n＝＝. 【答案】　D 4．如下圖所示為一塊建筑用幕墻玻璃的剖面圖，在其上建立直角坐標(biāo)系xOy，設(shè)該玻璃的折射率沿y軸正方向發(fā)生變化．現(xiàn)有一單色光a從原點(diǎn)O，以某一入射角θ由空氣射入該玻璃內(nèi)部，且單色光a在玻璃內(nèi)部的傳播路徑如圖中實(shí)線所示．則玻璃的折射率

4、沿y軸正方向發(fā)生變化的情況是 (　　) A．折射率沿y軸正方向減小 B．折射率沿y軸正方向先減小后增大 C．折射率沿y軸正方向增大 D．折射率沿y軸正方向先增大后減小 【解析】　本題考查光的折射規(guī)律、全反射的條件．任取一個(gè)平行于x軸的界面，作入射點(diǎn)的入射光線和折射光線會(huì)發(fā)現(xiàn)折射角總是大于入射角，說明界面上方的介質(zhì)為光疏介質(zhì)，下方為光密介質(zhì)，沿y軸正方向的折射率越來越小，光線最終發(fā)生全反射．A項(xiàng)正確． 【答案】　A 5．夏天，海面上的下層空氣的溫度比上層低，我們?cè)O(shè)想海面上的空氣是由折射率不同的許多水平氣層組成的，遠(yuǎn)處的景物發(fā)出的光線由于不斷被折射，逐漸偏離原來的方向，以至發(fā)生

5、全反射，人們逆著光線看去就出現(xiàn)了蜃景，如下圖所示，下列說法中正確的是(　　) A．海面上，上層空氣的折射率比下層空氣的折射率要小 B．海面上，上層空氣的折射率比下層空氣的折射率要大 C．A是蜃景，B是景物 D．B是蜃景，A是景物 【答案】　AC 6．如右圖所示，兩束單色光a、b分別照射到玻璃三棱鏡AC面上，穿過三棱鏡后互相平行，則 (　　) A．a(chǎn)光頻率高 B．b光頻率高 C．a(chǎn)光穿過棱鏡時(shí)間短 D．b光穿過棱鏡時(shí)間短 【解析】　b光的入射角大于a光，而穿過三棱鏡后互相平行，說明玻璃對(duì)b光的折射率大，b光的頻率高，光子能量大，A錯(cuò)B對(duì)；a光在棱鏡中通過的路程比b光小

6、，而a光在棱鏡中的速度又比b光大，因此a光穿過棱鏡的時(shí)間短，C對(duì)D錯(cuò)．試題通過折射考查光子頻率的判斷和光在棱鏡中穿越時(shí)間的比較，本題難度中等． 【答案】　BC 7．2010年我國“嫦娥奔月”工程將完成載人登月計(jì)劃．假設(shè)月球上的兩名宇航員之間利用光導(dǎo)纖維進(jìn)行通訊聯(lián)系．如下圖所示，一條圓柱形的光導(dǎo)纖維，長為L，它的玻璃芯的折射率為n1，外層材料的折射率為n2，光在空氣中的傳播速度為c，若光從它的一端射入經(jīng)全反射后從另一端射出所需的最長時(shí)間為t，這時(shí)全反射的臨界角C滿足sin C＝，則下列說法中正確的是 (　　) A．n1>n2，t＝ B．n1

7、t＝ C．n1>n2，t＝ D．n1

8、的特點(diǎn)．作出光路可知，a光比b光折射程度大，因此a光頻率比b光的高，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)幾何關(guān)系，它們?cè)谌忡R中a光的路程長，由于在空氣中的速度可以認(rèn)為等于真空中的速度，因此a光在三棱鏡中傳播時(shí)間比b光的長，B項(xiàng)錯(cuò)誤；b光波長比a光長，因此在相同條件下做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，由Δx＝可知，b光干涉條紋間距比a光大，C項(xiàng)正確；水對(duì)a光的折射率比對(duì)b光的大，因此由sin C＝可知，兩光由水中射向空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角比b光的小，D項(xiàng)錯(cuò)誤．本題難度中等． 【答案】　C 9．如右圖所示，有一光束與界面成45°入射角射到半徑為R的半玻璃球的球心O點(diǎn)處，折射光束與界面夾角為60°.現(xiàn)讓光線向界面方向偏轉(zhuǎn)，同

9、時(shí)旋轉(zhuǎn)半玻璃球且保持半玻璃球上表面始終水平，則出射光線照亮玻璃球的最大截面積是 (　　) A. B. C. D. 【解析】　當(dāng)光束以45°角入射時(shí)，折射角為30°，n＝＝.當(dāng)光線向界面靠近時(shí)，當(dāng)入射角等于90°時(shí)，折射光線照亮玻璃球的截面積最大，此時(shí)折射角γ＝45°，被照亮的截面半徑r＝Rsin 45°＝R，被照亮的最大截面積S＝πr2＝，故B選項(xiàng)正確． 【答案】　B 10．如右圖所示為一直角棱鏡的橫截面，∠bac＝90°，∠abc＝60°，一平行細(xì)光束從O點(diǎn)沿垂直于bc面的方向射入棱鏡．已知棱鏡材料的折射率n＝，若不考慮原入射光在bc面

10、上的反射光，則有光線 (　　) A．從ab面射出 B．從ac面射出 C．從bc面射出，且與bc面斜交 D．從bc面射出，且與bc面垂直 【解析】　根據(jù)折射定律，光從棱鏡射向空氣，若發(fā)生全反射，入射角應(yīng)大于臨界角．先求臨界角C，因sin C＝，所以C＝45°，n＝，sin θ1＝nsin θ2＝·sin 30°＝，θ1＝45°，因此光束在棱鏡中的光路如圖所示， 【答案】　BD 二、非選擇題 11．(1)在用插針法測(cè)定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫出的界面aa′、bb′與玻璃磚位置的關(guān)系分別如下圖①、②和③所示，其中甲、丙兩同學(xué)用的是矩形玻璃磚，乙同學(xué)用的是

11、梯形玻璃磚．他們的其他操作均正確，且均以aa′、bb′為界面畫光路圖，則： 甲同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比________(填“偏大”“偏小”或“不變”)． 乙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比________(填“偏大”“偏小”或“不變”)． 丙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比 ________________________________________________________________________． (2)某同學(xué)由于沒有量角器，他在完成了光路圖以后，他以O(shè)點(diǎn)為圓心，10.00 cm為半徑畫圓，分別交線段OA于A點(diǎn)交OO′連線的延長線于C點(diǎn)，過A點(diǎn)作法線NN′的垂線

12、AB交NN′于B點(diǎn)，過C點(diǎn)作法線NN′的垂線CD交NN′于D點(diǎn)，如右圖所示．用刻度尺量得OB＝8.00 cm，CD＝4.00 cm.由此可得出玻璃的折射率n＝______. 【解析】　(1)用圖①測(cè)定折射率時(shí)，玻璃中折射光線偏了，所以折射角增大，折射率減小；用圖②測(cè)折射率時(shí)，只要操作正確，與玻璃磚形狀無關(guān)；用圖③測(cè)折射率時(shí)，無法確定折射光線偏折的大小，所以測(cè)得的折射率可大、可小、可不變． 【答案】　(1)偏小　不變　可能偏大、可能偏小、可能不變　(2)1.5 12．一半徑為R的1/4球體放置在水平桌面上，球體由折射率為的透明材料制成．現(xiàn)有一束位于過球心O的豎直平面內(nèi)的光線，平行于

13、桌面射到球體表面上，折射入球體后再從豎直表面射出，如右圖所示．已知入射光線與桌面的距離為R/2.求出射角θ. 【解析】　設(shè)入射光線與1/4球體的交點(diǎn)為C，連接OC，OC即為入射點(diǎn)的法線．因此，圖中的角α為入射角．過C點(diǎn)作球體水平表面的垂線，垂足為B.依題意，∠COB＝α. 又由△OBC知 sin α＝ ① 設(shè)光線在C點(diǎn)的折射角為β，由折射定律得 ＝

14、 ② 由①②式得 β＝30° ③ 由幾何關(guān)系知，光線在球體的豎直表面上的入射角γ(如圖)為30°.由折射定律得 ＝ ④ 因此sin θ＝ 解得θ＝60°. 【答案】　60° 13．透明光學(xué)材料制成的直角三棱鏡，∠B＝30°，其折射率為，一束波長為566 nm的單色光垂直于AC面射向棱鏡(如右圖所示)，入射點(diǎn)為O

15、，求： (1)此單色光在棱鏡中的波長； (2)該光射出棱鏡的折射角． 【解析】　(1)n＝＝ λ＝＝400 nm. (2)sin C＝＝ C＝45°<60° 故光線在AB面發(fā)生全反射光線在BC面的折射角為γ ＝ 解得γ＝45°. 【答案】　(1)400 nm　(2)45° 14．如下圖所示，一束光線以60°的入射角射到一水平放置的平面鏡上，反射后在正上方與平面鏡平行的光屏上留下一光點(diǎn)P.現(xiàn)將一塊上下兩面平行的透明體平放在平面鏡上，如圖中虛線所示，則進(jìn)入透明體的光線經(jīng)平面境反射后再從透明體的上表面射出，打在光屏上的光點(diǎn)P′，與原來相比向左平移了3.46 cm，已知透明體對(duì)光的折射率為. (1)作出后來的光路示意圖，標(biāo)出P′位置； (2)透明體的厚度為多大？ (3)光在透明體里運(yùn)動(dòng)的時(shí)間多長？ 【解析】　(1)光路圖如下圖所示． (2)由折射定律sin α＝nsin β代入數(shù)據(jù)解得：β＝30° 設(shè)透明體的厚度為d ＝＝－＝2dtan α－2dtan β ＝2 d－d＝2 cm d＝1.5 cm. (3)光在透明體里運(yùn)動(dòng)的速度v＝ 光在透明體里運(yùn)動(dòng)的路程s＝2· 光在透明體里運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是 t＝＝＝＝2×10－10 s. 【答案】　(1) (2)1.5 cm　(3)2×10－10 s