专题36 光学（三）-2021年高考高三下学期5月模拟物理试题汇编

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2021年高考高三下学期5月模拟物理试题汇编专题36 光学（三）1、（2021·安徽省马鞍山市高三下学期5月三模）如图所示，一玻璃球体的半径为R， O为球心，AB为直径．有一点光源放置在B点，可以向玻璃球内各个方向发出单色光，部分光线经过折射后可以从某一球冠区域射出玻璃球。已知沿BA方向光线经时间射出， c为真空中光速。不考虑光在球面内反射后的折射情形。求：（i）玻璃的折射率；（ⅱ）球冠的底的面积。【答案】（i） ；（ⅱ） 【解析】（i）由于            其中        得
 （ⅱ） 由于        球冠底面的半径        球冠底面的面积2、（2021·河北省实验中学高三下学期调研）如图甲，某汽车大灯距水平地面的高度为，图乙为该大灯结构的简化图。现有一束光从焦点处射出，经旋转抛物面反射后，垂直半球透镜的竖直直径从点射入透镜。已知透镜直径远小于大灯离地面高度，，半球透镜的折射率为。求这束光照射到地面的位置与大灯间的水平距离。
【答案】300cm【解析】如图所示，
 设光线从C点水平射向半球玻璃时的入射角为α，从半球玻璃折射后的出射光线与水平面成β角，依题意由折射定律 设这束光照射到地面的位置与车头大灯间的水平距离为x。
 由几何关系 联立得x=300cm3、（2021·山东省烟台市高三下学期适应性练习）如图所示，一个三棱镜的横截面为直角三角形，A、B、C分别为三条棱的中点，，，该三棱镜材料的折射率。一条平行于平面的入射光线从面射入棱镜，开始时入射点为A点，当入射光线以一定的速度始终保持与面平行向上移动，使入射点以恒定的速度由A点向C点运动，不计光线在棱镜内的多次反射。求：（1）从面射出的光线的折射角；（2）从面射出的光线与该面交点的运动速度v。【答案】（1）0；（2）【解析】（1）设光线从M点入射时，经折射后恰好射向B点。光线在AC边上的入射角为θ1，折射角为θ2，光路图如下图所示由折射定律sinθ1=nsinθ2因，所以在AM范围内入射时，经折射后在AB边上的入射角为θ3在AB边上发生全反射，由几何关系知，全反射后的光线垂直于BC边，从BC边射出的光线的折射角为0。（2）在MC范围内入射时，经折射后在BC边上的入射角为θ5在BC边上发生全反射，由几何关系知，全反射后的光线垂直于AB边，AB边上有光线射出的部分为BN，则入射点在MC上的运动时间等于出射点在BN上的运动时间，有解得4、（2021·山东省济南市历城二中高三下学期压轴卷）如图所示为等腰直角三角形玻璃砖的截面图，的长度为，折射率 。一单色光从面距B点处垂直射入，已知光在真空中的传播速度为c，求：（1）出射光线的传播方向；（2）该单色光通过玻璃砖的时间。【答案】（1）由F指向G（2）【解析】（1）如图所示，由全反射知识有解得临界角由几何关系知该单色光在面恰好发生全反射，在面也发生全反射，则出射光线垂直于面由F指向G（2）根据几何关系可知，该单色光在玻璃砖中通过的距离为该单色光在玻璃砖中的传播速度为联立解得该单色光通过玻璃砖的时间为5、（2021·湖南省衡阳市高三下学期二模）如图所示，某一复合光线对准一半圆形玻璃砖的圆心O入射，当在O点的入射角为时，出射光线分成a、b两束，光束a与下边界的夹角为，光束b与下边界的夹角为，则下列说法正确的是         A. a光的频率比b光的频率大B. a光在玻璃砖中的传播速率比b光的大C. a、b两束光在该玻璃砖中的折射率之比为3：4D. 若使入射角增大，则出射光线a先消失E. 若用a、b两束光分别照射同一双缝干涉装置时，a的干涉条纹间距比b的小【答案】ADE【解析】A．由光路图可知，a光的偏折程度比b光大，则玻璃对a光的折射率较大，则a光的频率比b光的频率大，选项A正确；B．根据可知，a光在玻璃砖中的传播速率比b光的小，选项B错误；C．根据a、b两束光在该玻璃砖中的折射率分别为则折射率之比为4：3，选项C错误；D．根据可知，a光临界角较小，则若使入射角增大，则出射光线a先消失，选项D正确；E．因a光波长小，根据可知，若用a、b两束光分别照射同一双缝干涉装置时，a的干涉条纹间距比b的小，选项E正确。故选ADE。6、（2021·河南省郑州市高三下学期二模）一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠A=30o，斜边AB＝a．棱镜材料的折射率为n=．在此截面所在的平面内，一条光线以45o的入射角从AC边的中点M射入棱镜，画出光路图并求射出的点的位置（不考虑光线沿原来路返回的情况）．【答案】出射点在BC边上离B点的位置【解析】设入射角为i，折射角为r，由折射定律得：    ①由已知条件及①式得    ②如果入射光线在法线的右侧，光路图如图1所示．设出射点为F，由几何关系可得   ③即出射点在AB边上离A点的位置．如果入射光线在法线的左侧，光路图如图2所示．设折射光线与AB的交点为D．由几何关系可知，在D点的入射角      ④设全发射的临界角为，则     ⑤  由⑤和已知条件得       ⑥因此，光在D点全反射．设此光线的出射点为E，由几何关系得∠DEB=         ⑦       ⑧联立③⑦⑧式得  ⑨即出射点在BC边上离B点的位置．