2023年高考物理预测题之光学含答案

这是一份2023年高考物理预测题之光学含答案，共11页。试卷主要包含了单选题，多选题，综合题，解答题等内容，欢迎下载使用。
高考物理预测题之光学一、单选题1．如图所示为某导光管采光系统过中心轴线的截面图，上面部分是某种均匀透明材料制成的半球形薄采光罩，O为球心，下面部分是导光管，MN所在水平面为两部分的分界面，M、N为球面上两点，若使平行于MN的光束射入采光罩后，能全部直接通过MN面进入导光管（不考虑采光罩内表面的反射），则该材料的折射率不能超过（　　）  A． B．1.5 C． D．1.752．某三棱镜的横截面为等腰三角形，，边长为，空气中一束包含a、b两种单色光的细光束沿平行于方向照射到边的中点O，经三棱镜折射后分成a、b两束单色光（部分光路图如图所示）。其中，b单色光从O点入射后的折射光平行于。已知光在真空中传播速度为c。（不考虑面的反射）下列结论正确的是（　　） A．在该三棱镜中，单色光a的传播速度比b大B．单色光b在该三棱镜中发生全反射的临界角C满足C．若用单色光a、b分别通过同一单缝衍射装置，单色光a的中央亮纹间距比b的大D．仅改变入射光在边上入射点的位置，b光在该三棱镜中的传播时间始终为3．冰雕展上有一块边长为1m的立方体的冰块，冰块内上下底面中心连线为，在处安装了一盏可视为点光源的灯，已知冰块的折射率为1.3。下列说法正确的是（）  A．光在冰块中发生全反射的临界角为C，可知B．由灯直接发出的光照到冰块四个侧面时都能从侧面射出C．由灯直接发出的光照到冰块上表面时都能从上表面射出D．从冰块正上方沿方向观察，点光源的视深仍是1m4．如图甲所示为研究光的干涉与衍射现象的实验装置，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射在狭缝上，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样（图中阴影部分表示暗条纹）。下列说法正确的是（　　）  A．图乙是光的衍射图样，图丙是光的干涉图样B．遮住一条狭缝，仅减小另一狭缝的宽度，图丙中亮条纹宽度将变宽C．照射双缝时，仅增加L，图乙中相邻亮条纹的中心间距减小D．照射双缝时，若S1、S2到屏上P点的距离差为半波长的奇数倍，P点处是亮条纹5．如图所示，真空环境下某光纤弯曲部分两侧面圆弧的半径分别为R和2R，圆心为O，光纤的笔直部分的长度为L，现两束光线a、b垂直于端面AB入射，光线a的入射点距O点为R，光线b的入射点距O点为R，光纤对两光线的折射率均为，光速为c，则（　　）  A．光线a、b均能在该光纤内全反射传播B．光线a、b在光纤内的传播速度为C．光线a第一次在圆弧面射出的折射角为D．光线b在光纤内传播时间后从CD面射出二、多选题6．如图所示，直角三角形ABD为某种透明介质的横截面，，P为BD边上的一点，。某单色光从P点垂直BD射入介质，在AB边恰好发生全反射，且回到P点。真空中的光速为c。下列说法正确的是（　　） A．介质对该光的折射率为2B．介质对该光的折射率为C．该光在介质中传播的时间为D．该光在介质中传播的时间为三、综合题7．半径为R的透明球体内装了一半的透明液体，液体上方是真空，其截面如图所示。一激光器从球体最底端P点沿着内壁向上移动，所发出的光束始终指向球心O，当激光器在与竖直方向成30°角的P1点时，发出的光束透过液面后，照射到球体内壁上的P2点。已知OP2与液面的夹角为37°，光在真空中的传播速度为c，sin37°=0.6，求：（1）从P1点发出的光束到P2点的时间；（2）激光器至少向上移至距P点多高时，所发出的光束恰好不从液面折射出来？8．如图所示为一四分之一圆环形玻璃砖的横截面，其中E、F两点将圆弧BC三等分，M、N两点将圆弧AD三等分，a、b两束单色光先后从E点射入玻璃砖，a光的入射角为60°，经折射后直接从AB面上的A点射出，b光的入射角为45°，经N点后射到BC面上的C点。已知两束光同时从玻璃砖射出，小圆半径为R，大圆半径为R。求：（1）a、b光射入玻璃砖时的时间差；（2）a、b光射出玻璃砖时二者间的夹角。9．如图，有一玻璃圆柱体，横截面半径为，长为。一点光源在玻璃圆柱体中心轴线上的点，与玻璃圆柱体左端面距离，点光源向各个方向发射单色光，其中射向玻璃圆柱体从左端面中央半径为圆面内射入的光线恰好不会从柱体侧面射出。光速为；求：  （1）玻璃对该单色光的折射率；（2）该单色光通过玻璃圆柱体的最长时间。10．如图所示，透明液体中有一点光源，位于液面下深度为处。点光源向周围发出单色光，在液面形成一个半径为的圆形透光区域。  （1）求该液体的折射率；（2）如果点光源以速度竖直向下匀速运动，则液面圆形透光区域的半径随时间的变化率是多少？  11．某玻璃砖的截面如图所示，的连线与垂直，长为，，弧的圆心为边的中点。若一束宽度为的平行光从边垂直射入玻璃砖，恰好在界面发生全反射后，全部从弧界面射出（不考虑光在弧界面的二次反射），真空中的光速为，求： （1）玻璃砖的折射率；（2）光在玻璃砖内传播的最长时间。12．如图所示，AOB是截面为四分之一圆的玻璃砖，圆的半径为R，一束单色光从OA的中点G垂直OA射入，在圆弧面上的D点发生反射和折射，反射光线和折射光线分别照射到OB所在平面上的E点和F点，已知△EDF为直角三角形。（1）求玻璃砖对光的折射率；（2）若将入射光从G点向上平移，则向上平移多大距离，光照射到圆弧面上刚好发生全反射？13．如图为宽度、高度的水池，装有深度为的透明液体，在水池边右侧处有一照明电灯，电灯距池高度，电灯发光时恰好照射到池底部左侧拐角P点。已知。（1）该透明液体的折射率；（2）若池内装满该液体，求电灯发光照射到水池底部区域的左右宽度。四、解答题14．如图所示，由均匀材料制作的透明物体的截面为矩形ABCD，单色光线DE经BC面反射后从AB边的中点O射出，已知CD边长为3cm，AD边长为6cm，光线在O点的入射角与折射角之和为90°。求该透明物体的折射率。（结果可以用分数表示）
 1．A2．D3．C4．B5．D6．A,C7．（1）解：由图可知，根据折射定律可得 所以光在介质中的传播速度为 所以光从P1点发出到P2点的时间为 （2）解：根据临界角与折射率的关系有 根据几何关系 8．（1）根据题意可作出光路图，如图所示根据余弦定理有解得根据几何知识可知a、b两束光在E点的折射角都为30°根据折射定律有光在该玻璃转中的传播速率为a光在该玻璃砖的传播距离为R，b光的传播距离为2R由于两束光同时从该玻璃砖中射出，则射入时的时间差为联立解得（2）根据几何关系可得出a光在AB上的入射角为，b光在BC上的入射角也为30°根据光路的可逆性可知，a光的折射角为60°，b光的折射角为45°则射出玻璃砖时a光与竖直方向的夹角为，b光与竖直方向的夹角为45°a、b光射出玻璃砖时二者间的夹角为9．（1）解：由题意可知，光线 从圆柱体左端面射入，其折射光 射到柱面 点恰好发生全反射，如图  设光线在 点的入射角为 ，则有 由折射定律得 ， 根据几何知识得 得 ；（2）解：折射光 在玻璃柱体内传播路程最长，因而传播时间最长，最长的路程为 光在玻璃中传播的速度为 则该单色光通过玻璃圆柱体的最长时间为 10．（1）解：圆形透光区域的边缘即为刚好发生全反射的位置，有 ， 解得 （2）解：若点光源 以速度 竖直向下匀速运动，设圆形透光区域半径为 ，有 又 解得 则圆半径对时间的变化率 11．（1）解：垂直于 边射入的光恰好在 界面发生全反射，可知光从玻璃射向空气的临界角为45°，则有 解得玻璃砖的折射率 （2）解：如图所示，可等效看成光线是从 射入 即射向圆心 的光线在玻璃砖中的光程最大，时间最长，设经过圆心 的光线在玻璃中的光程为 ，光线在玻璃中的传播速度为 ，则有 ， 最长时间为 联立解得 12．（1）解：设光在D点的入射角为i，根据几何关系 由几何关系可知 由于 ，设折射角为r，根据几何关系可知，折射角 则折射率 （2）解：设光线向上平移的高度h，光线照射到圆弧面上时刚好发生全反射 这时光线在圆弧面上的入射角等于临界角C根据几何关系 解得 13．（1）解：电灯发光恰好照射到水池底部左侧拐角P点的光路图如图所示。 入射角的正弦 由几何关系 ， 折射角正弦 水的折射率 （2）解：若装满水，电灯发光照射到水池底最右侧光路如图虚线所示 则照射到水池底区域宽度 解得 14．解：设AB面的入射角为 折射角为   ，作D的对称点 ，CD中点F，如图所示。根据几何关系可知 可知 光线在O点的入射角与折射角之和为90°，可知折射角为 根据折射率定义可知