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(5)光学—2024年九省联考+2023年四省联考+2021年八省联考物理专项精编
一、计算题
1.[2024届·广西·模拟考试]光学反射棱镜被广泛应用于摄像、校准等领域,其中一种棱镜的截面如图,eh边为镀膜反射面,,棱镜的折射率为,光在真空中的传播速度为.若细光束从O点以的入射角从真空射入棱镜,求:
(1)光在上述棱镜中传播速度的大小;
(2)光束从棱镜中射出的折射角,并完成光路图.
2.如图,一潜水员在距海岸A点45m的B点竖直下潜,B点和灯塔之间停着一条长4m的皮划艇。皮划艇右端距B点4m,灯塔顶端的指示灯与皮划艇两端的连线与竖直方向的夹角分别为α和,水的折射率为,皮划艇高度可忽略。
(1)潜水员在水下看到水面上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里。若海岸上A点恰好处在倒立圆锥的边缘上,求潜水员下潜的深度;
(2)求潜水员竖直下潜过程中看不到灯塔指示灯的深度范围。
二、多选题
3.[2024届·甘肃·模拟考试]图为一透明均匀介质球的横截面,O为圆心,为直径.一束光以从A点入射,弧面出射的光与平行.下列说法正确的是()
A.介质球的折射率约为1.55
B.介质球的折射率约为1.73
C.θ在变化时,弧面上观察不到全反射现象
D.若入射光为白光,弧面上出射光形成彩色光带
4.[2024届·黑龙江·模拟考试]波长不同的a、b两束单色平行光,分别照射到同一双缝干涉装置上,在屏上得到干涉条纹如图所示.下列说法正确的是()
A.在真空中,a光的波长比b光的长
B.在真空中,a光的传播速度比b光的小
C.若只减小双缝到屏的距离,两光产生的条纹间距均变小
D.两光分别照射同一单缝衍射装置,若只减小缝宽,中央亮纹宽度均变小
5.[2024届·河南·模拟考试]如图,将一平面镜置于某透明液体中,光线以入射角进入液体,经平面镜反射后恰好不能从液面射出。此时,平面镜与水平面(液面)夹角为α,光线在平面镜上的入射角为β。已知该液体的折射率为,下列说法正确的是()
A.
B.
C.若略微增大α,则光线可以从液面射出
D.若略微减小i,则光线可以从液面射出
三、单选题
6.小华通过偏振太阳镜观察平静水面上反射的阳光转动镜片时发现光有强弱变化下列说法能够解释这一现象的是()
A.阳光在水面反射时发生了偏振,镜片起起偏器的作用
B.阳光在水面反射时发生了偏振,镜片起检偏器的作用
C.阳光在水面反射时没有发生偏振,镜片起起偏器的作用
D.阳光在水面反射时没有发生偏振,镜片起检偏器的作用
7.如图所示,一束激光照射在横截面为正方形的透明玻璃柱上,光线与横截面平行,则透过玻璃柱的光线可能是图中的()
A.① B.② C.③ D.④
8.[2024届·江西·模拟考试]用图(a)装置测量玻璃的折射率时,俯视图如图(b)所示.在水平木板上插大头针P、Q,透过玻璃砖观察,使Q把P挡住,再插大头针M和N,使N挡住M同时挡住玻璃砖中的P和Q,这样就可以确定玻璃砖的入射光线及其出射光线,从而可以测量玻璃的折射率.下列关于该实验时眼睛所看到大头针的情形,可能正确的是()
A. B.
C. D.
四、实验题
9.[2024届·贵州·模拟考试]某实验小组在用激光笔测量半圆形玻璃砖折射率的实验中,足够长的光屏与半圆形玻璃砖的直边平行,O点为玻璃砖圆心,为法线。当激光沿AO方向入射时光屏上未出现光斑;当激光沿BO方向入射时光屏上C点出现光斑,如图所示。
(1)激光沿AO方向入射时光屏上未出现光斑的原因是_______。
(2)过B点作的垂线,垂足为D。测得和,则该玻璃砖的折射率______(用和表示)。
参考答案
1.答案:(1);(2)60°;
解析:(1)由光的折射定律
可得光在上述棱镜中传播速度的大小为
(2)作出光路图如图所示
由光的折射定律
其中
解得
由图可知
根据可得,临界角为
故光线在处发生全反射,根据几何关系可知,光线垂直射到eh边,根据光路的可逆性,则光线沿着原路返回,故光线在O处发生折射,根据几何关系,光束从棱镜中射出的折射角为60°。
2、(1)答案:
解析:设潜水员下潜到M点时,A点恰好处在倒立圆雉的边缘上,说明从A点射入水的光线当入射角无限接近时,折射角等于临界角C,
则有
(2)答案:
解析:由折射定律,灯塔发出的光恰好照到皮划艇右沿外侧并射入水中时,,可得
同理,灯塔发出的光恰好照到皮划艇左沿外侧并射入水中时,,可得
则潜水员看不到灯塔指示灯的深度范围为。
3.答案:BCD
解析:AB.根据题意,由折射定律画出光路图,如图所示
由几何关系有
可知
则有
折射率为
故A错误,B正确;
C.由AB分析可知,光线在弧面上的入射角等于在A点的折射角,则θ在0~90°变化时,不可能在弧面上发生全反射,故C正确;
D.若入
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