適用于新高考新教材浙江專版2025屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)大題增分特訓(xùn)9光學(xué)新人教版

大題增分特訓(xùn)(九)光學(xué)1.(2024浙江舟山東海中學(xué)期末)如圖所示,一半徑為R的半球形透亮介質(zhì),O點(diǎn)為底面的圓心,AB為直徑,一束單色光以入射角α=60°從D點(diǎn)射入介質(zhì),從AO的中點(diǎn)E垂直射出,已知光在真空中的傳播速度為c。(1)求半球形透亮介質(zhì)對(duì)單色光的折射率n。(2)求單色光在透亮介質(zhì)中的傳播時(shí)間t。(3)若單色光在法線另一側(cè)從D點(diǎn)射入介質(zhì),恰好在AB邊的F點(diǎn)(圖中未畫出)發(fā)生全反射,求E、F兩點(diǎn)間的距離d。2.如圖所示,△ABC為始終角玻璃三棱鏡的橫截面,∠A=30°,∠B=60°,BC邊長(zhǎng)為2L、中點(diǎn)為D,CE⊥AB。一束光平行于CE方向從D點(diǎn)入射后到達(dá)E點(diǎn),已知光在真空中的傳播速度為c。(1)求該玻璃三棱鏡的折射率n。(2)求光從D點(diǎn)傳播到E點(diǎn)的時(shí)間t。(3)推斷光在E點(diǎn)是否能發(fā)生全反射。3.(2024浙江縉云期末)如圖所示,一玻璃磚的截面由半圓柱和等腰直角三角形柱ABC組成,AC是半圓的直徑,O點(diǎn)為圓心,AC長(zhǎng)為2R,光屏MN距圓心O的距離為3R。一束與AB等寬的平行光垂直AB面射入玻璃磚,發(fā)覺從半圓弧上D點(diǎn)出射的光線恰好落在光屏上的F點(diǎn),FO連線沿半圓的半徑方向且垂直于AC,OD與OF夾角為30°(忽視未發(fā)生全反射光線的二次反射),光在真空中的傳播速度為c。(1)求該玻璃磚的折射率。(2)半圓弧上有一點(diǎn)E,OE與OF夾角為60°,求射到E點(diǎn)的光線在玻璃磚中的傳播時(shí)間。4.(2024浙江寧波三中期末)如圖所示,一種透亮柱狀材料的橫截面是由一個(gè)直角三角形OAB和一個(gè)半圓組成的,∠AOB=30°,半圓的圓心恰好位于O點(diǎn),OB為半圓的一條半徑,圓的半徑為R。一束單色光從OA面上的D點(diǎn)由空氣射入材料中,進(jìn)入材料后沿直線射到圓周上的E點(diǎn),入射角θ=60°,DE∥AB,∠BOE=45°,已知光在真空中的傳播速度為c。(1)求材料對(duì)該單色光的折射率n;(2)推斷E點(diǎn)是否有光線射出,并畫出光在該材料中傳播的光路圖;(3)求光在材料內(nèi)傳播的時(shí)間t。參考答案大題增分特訓(xùn)(九)光學(xué)1.答案(1)3(2)3R2c(3)6解析(1)設(shè)光射入介質(zhì)的折射角為γ,則有n=sin而sinγ=1解得n=3。(2)依據(jù)已知條件有t=nR解得t=3R2c(3)設(shè)單色光在介質(zhì)中的臨界角為C,則有1sintanC=d解得d=642.答案(1)3(2)3L解析(1)光在玻璃三棱鏡中的傳播路徑如圖所示,可知入射角為i=60°由幾何關(guān)系得BD=BE,依據(jù)幾何學(xué)問可知△DEB是等邊三角形,故折射角為r=30°依據(jù)折射定律可得n=sini(2)光在玻璃三棱鏡中的速度為v=c故光從D點(diǎn)傳播到E點(diǎn)的時(shí)間為t=DEv(3)依據(jù)前面分析可知光在E點(diǎn)時(shí)的入射角∠CED=30°,光在該玻璃三棱鏡中發(fā)生全反射時(shí)的臨界角sinC=1n=33可知此時(shí)間在E點(diǎn)時(shí)的入射角小于臨界角,故不能發(fā)生全反射。3.答案(1)3(2)7解析(1)由于忽視非全反射光線的二次反射,因此能到達(dá)D點(diǎn)的光線只能是BC面上發(fā)生反射的結(jié)果,三角形柱ABC為等腰直角三角形,則經(jīng)反射后光線平行于AB邊,光路圖如圖所示由幾何關(guān)系得,DF與法線DO夾角為60°,經(jīng)BC邊反射后光線與OD夾角為30°,由折射定律有n=sin解得n=3。(2)由于折射率n=3,可知到達(dá)E點(diǎn)的光線發(fā)生全反射。射到E點(diǎn)的光線在玻璃磚中的光路如上圖所示由幾何關(guān)系可知,其在ABC中的光程總長(zhǎng)為4R,而在半圓形部分的光程長(zhǎng)為3R。光在玻璃磚中的傳播速度為v=c因此在玻璃磚中的總傳播時(shí)間為t=4R+3Rv4.答案(1)3(2)沒有光從E點(diǎn)射出(3)2解析(1)由題意可知,光線在D點(diǎn)折射角α=∠AOB=30°折射率n=sin解得n=3。(2)設(shè)OE與DE的夾角為β,由幾何關(guān)系可知β=90°-∠BOE=45°設(shè)發(fā)生全反射的臨界角為C,則sinC=1因?yàn)閟inβ=22>sin所以β>C光線在E點(diǎn)發(fā)生全反射,沒有光射出。光路圖如圖所示。(3)光線在E、F兩