2023年高考物理預(yù)測題練習(xí) 光學(xué)含答案

高考物理預(yù)測題之光學(xué)

一、單選題

1.如圖所示為某導(dǎo)光管采光系統(tǒng)過中心軸線的截面圖，上面部分是某種均勻透明材料制成的半球形薄

采光罩，0為球心，下面部分是導(dǎo)光管，MN所在水平面為兩部分的分界面，M、N為球面上兩點，若使

平行于MN的光束射入采光罩后，能全部直接通過MN面進入導(dǎo)光管（不考慮采光罩內(nèi)表面的反射），則

該材料的折射率不能超過（）

N―/采光罩

管、,內(nèi)側(cè)涂層導(dǎo)

壁/光

管

BDxI75

2.某三棱鏡的橫截面為等腰三角形，，I心。，,4。邊長為2/，空氣中一束包含a、b兩種單色光的

細光束沿平行于BC方向照射到,4〃邊的中點0,經(jīng)三棱鏡折射后分成a、b兩束單色光（部分光路圖如

圖所示）。其中，b單色光從0點入射后的折射光平行于/C。已知光在真空中傳播速度為c。（不考慮

.4C面的反射）下列結(jié)論正確的是（）

A.在該三棱鏡中，單色光a的傳播速度比b大

B.單色光b在該三棱鏡中發(fā)生全反射的臨界角C滿足SmC-Y'

2

C.若用單色光a、b分別通過同一單縫衍射裝置，單色光a的中央亮紋間距比b的大

D.僅改變?nèi)肷涔庠谶吷先肷潼c的位置，b光在該三棱鏡中的傳播時間始終為“"

C

3.冰雕展上有一塊邊長為Im的立方體的冰塊，冰塊內(nèi)上下底面中心連線為OO,在0'處安裝了一盞

可視為點光源的燈，已知冰塊的折射率為1.3。下列說法正確的是（）

A.光在冰塊中發(fā)生全反射的臨界角為C,可知SinC<'

4

B.由燈直接發(fā)出的光照到冰塊四個側(cè)面時都能從側(cè)面射出

C.由燈直接發(fā)出的光照到冰塊上表面時都能從上表面射出

D.從冰塊正上方沿。O*方向觀察，點光源的視深仍是Im

4.如圖甲所示為研究光的干涉與衍射現(xiàn)象的實驗裝置，狹縫Si、3的寬度可調(diào)，狹縫到屏的距離為

Lo同一單色光垂直照射在狹縫上，實驗中分別在屏上得到了圖乙、圖丙所示圖樣（圖中陰影部分表示

暗條紋）。下列說法正確的是（)

limnmm

乙丙

A.圖乙是光的衍射圖樣，圖丙是光的干涉圖樣

B.遮住一條狹縫，僅減小另一狹縫的寬度，圖丙中亮條紋寬度將變寬

C.照射雙縫時，僅增加L,圖乙中相鄰亮條紋的中心間距減小

D.照射雙縫時，若SKS?到屏上P點的距離差為半波長的奇數(shù)倍，P點處是亮條紋

5.如圖所示，真空環(huán)境下某光纖彎曲部分兩側(cè)面I圓弧的半徑分別為R和2R,圓心為0,光纖的筆直

4

部分的長度為L,現(xiàn)兩束光線a、b垂直于端面AB入射，光線a的入射點距0點為R,光線b的入射點

距0點為√jR,光纖對兩光線的折射率均為石，光速為c,則（）

A.光線a、b均能在該光纖內(nèi)全反射傳播

B.光線a、b在光纖內(nèi)的傳播速度為在C

2

C.光線a第一次在圓弧面射出的折射角為45

D.光線b在光纖內(nèi)傳播?NIi時間后從CD面射出

二、多選題

6.如圖所示，直角三角形ABD為某種透明介質(zhì)的橫截面，?力30一，P為BD邊上的一點，/>/）-/0

某單色光從P點垂直BD射入介質(zhì)，在AB邊恰好發(fā)生全反射，且回到P點。真空中的光速為c。下列說

法正確的是（）

F

B

A.介質(zhì)對該光的折射率為2

B.介質(zhì)對該光的折射率為、,工

C.該光在介質(zhì)中傳播的時間為空‘“

C

D.該光在介質(zhì)中傳播的時間為

C

三、綜合題

7.半徑為R的透明球體內(nèi)裝了一半的透明液體，液體上方是真空，其截面如圖所示。一激光器從球體

最底端P點沿著內(nèi)壁向上移動，所發(fā)出的光束始終指向球心0,當(dāng)激光器在與豎直方向成30°角的Pl

點時，發(fā)出的光束透過液面后，照射到球體內(nèi)壁上的巴點。已知OP?與液面的夾角為37°,光在真空

中的傳播速度為c,sin37o=0.6,求:

（1）從PI點發(fā)出的光束到P?點的時間；

（2）激光器至少向上移至距P點多高時，所發(fā)出的光束恰好不從液面折射出來？

8.如圖所示為一四分之一圓環(huán)形玻璃磚的橫截面，其中E、F兩點將圓弧BC三等分，M、N兩點將圓弧

AD三等分，a、b兩束單色光先后從E點射入玻璃磚，a光的入射角為60°,經(jīng)折射后直接從AB面上

的A點射出，b光的入射角為45°,經(jīng)N點后射到BC面上的C點。已知兩束光同時從玻璃磚射出，小

圓半徑為R,大圓半徑為√QR0求：

（1）a、b光射入玻璃彼時的時間差；

（2）a、b光射出玻璃磚時二者間的夾角。

9.如圖，有一玻璃圓柱體，橫截面半徑為/?二18小，長為/.：IOW一點光源在玻璃圓柱體中心軸

線上的」點，與玻璃圓柱體左端面距離〃4cm,點光源向各個方向發(fā)射單色光，其中射向玻璃圓柱體

從左端面中央半徑為rSan圓面內(nèi)射入的光線恰好不會從柱體側(cè)面射出。光速為（JlO'm、；求:

（1）玻璃對該單色光的折射率；

（2）該單色光通過玻璃圓柱體的最長時間。

10.如圖所示，透明液體中有一點光源。，位于液面下深度為4處。點光源向周圍發(fā)出單色光，在液

面形成一個半徑為二的圓形透光區(qū)域。

痣

（1）求該液體的折射率；

（2）如果點光源O以速度\豎直向下勻速運動，則液面圓形透光區(qū)域的半徑隨時間的變化率是多

少？

11.某玻璃磚的截面如圖所示，4C的連線與48垂直，48長為〃，ZJRC45,，弧/WC的圓心O

為8C邊的中點。若一束寬度為〃的平行光從JA邊垂直射入玻璃磚，恰好在HC界面發(fā)生全反射后，

全部從弧“九,界面射出（不考慮光在弧.八，（.界面的二次反射），真空中的光速為小，求：

(1)玻璃磚的折射率〃;

(2)光在玻璃磚內(nèi)傳播的最長時間/io

12.如圖所示，AOB是截面為四分之一圓的玻璃磚，圓的半徑為R,一束單色光從OA的中點G垂直O(jiān)A

射入，在圓弧面上的D點發(fā)生反射和折射，反射光線和折射光線分別照射到OB所在平面上的E點和F

點，已知aEDF為直角三角形。

(1)求玻璃磚對光的折射率;

(2)若將入射光從G點向上平移，則向上平移多大距離，光照射到圓弧面上剛好發(fā)生全反射?

13.如圖為寬度/.、高度〃、八的水池，裝有深度為力*U的透明液體，在水池邊右側(cè)/[”處

有一照明電燈，電燈距池高度兒=LSm,電燈發(fā)光時恰好照射到池底部左側(cè)拐角P點。已知

Sin37°=06COS37°=0.8。

L--------?:

(1)該透明液體的折射率;

(2)若池內(nèi)裝滿該液體，求電燈發(fā)光照射到水池底部區(qū)域的左右寬度。

四、解答題

14.如圖所示，由均勻材料制作的透明物體的截面為矩形ABCD,單色光線DE經(jīng)BC面反射后從AB邊的

中點0射出，已知CD邊長為3cm,AD邊長為6cm,光線在0點的入射角與折射角之和為90°。求該透

明物體的折射率。(結(jié)果可以用分數(shù)表示)

1.A

2.D

3.C

4.B

5.D

6.A1C

7.(1)解：由圖可知，根據(jù)折射定律可得〃尸'”11.6

sin30

所以光在介質(zhì)中的傳播速度為?('

nLo

所以光從Pl點發(fā)出到Pz點的時間為"RJ

VCC

⑵解：根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系有-C=i-?

根據(jù)幾何關(guān)系Λ=Λ(l-cosC)=(l--)Λ

8

8.(1)根據(jù)題意可作出光路圖，如圖所示

Bl

W0

根據(jù)余弦定理有U(v?)z**2、GR-小W

解得〃:-R

根據(jù)幾何知識可知a、b兩束光在E點的折射角都為30°

根據(jù)折射定律有〃=纖)

“S加30

sin45

/=——r

sin30

光在該玻璃轉(zhuǎn)中的傳播速率為r'

n

a光在該玻璃磚的傳播距離為R,b光的傳播距離為2R

2RR

由于兩束光同時從該玻璃磚中射出，則射入時的時間差為?/

聯(lián)立解得AL口：TR

(2)根據(jù)幾何關(guān)系可得出a光在AB上的入射角為30，b光在BC上的入射角也為30°

根據(jù)光路的可逆性可知，a光的折射角為60°,b光的折射角為45°

則射出玻璃磚時a光與豎直方向的夾角為30,b光與豎直方向的夾角為45°

a、b光射出玻璃何時二者間的夾角為丁『

9.(1)解：由題意可知，光線AR從圓柱體左端面射入，其折射光RD射到柱面D點恰好發(fā)生

全反射，如圖

設(shè)光線在H點的入射角為，，則有sin，=-一-=?

√r2+√-√5

由折射定律得〃，MnC='

sun。n

根據(jù)幾何知識得sιn∕?cost√lsιn"(

得〃—-:

(2)解：折射光BD在玻璃柱體內(nèi)傳播路程最長，因而傳播時間最長，最長的路程為`—M

SinC

光在玻璃中傳播的速度為V,'

n

則該單色光通過玻璃圓柱體的最長時間為/-'-,--6χI0、

VC

4I

10.(1)解：圓形透光區(qū)域的邊緣即為剛好發(fā)生全反射的位置，有l(wèi)aπr上，〃、川L解得

d.sιn

(2)解：若點光源O以速度、豎直向下勻速運動，設(shè)圓形透光區(qū)域半徑為r,有，/d>V/

XrJunC

解得r=;,+'?

則圓半徑對時間的變化率’

Δ/2

11.(1)解：垂直于4R邊射入的光恰好在BC界面發(fā)生全反射，可知光從玻璃射向空氣的臨界角

為45°,則有MΠ45-?

n

解得玻璃磚的折射率”v2

(2)解：如圖所示，可等效看成光線是從夕『射入

即射向圓心O的光線在玻璃磚中的光程最大，時間最長，設(shè)經(jīng)過圓心O的光線在玻璃中的光程為

X，光線在玻璃中的傳播速度為、，則有X-'-2J，V='

2n

最長時間為An..='

聯(lián)立解得/-

nm2c

12.(1)解：設(shè)光在D點的入射角為i,根據(jù)幾何關(guān)系I

SIΠJ——―一

R2

由幾何關(guān)系可知Z.ODF=/M)'

由于ZED卜-90°,設(shè)折射角為r,根據(jù)幾何關(guān)系可知，折射角「60

則折射率?=s'πr=√3

sιn∕

(2)解：設(shè)光