特色练 第18练 光学（Word练习）-【优化指导】2024高考物理二轮复习高中总复习·第2轮（老教材）

第18练　光学 [母题探源]—高考真题指明热点 1．(2023·浙江1月选考)如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图。一细黄光束从直角边AB以角度θ入射，依次经AC和BC两次反射，从直角边AC出射。出射光线相对于入射光线偏转了α角，则α(　　) A．等于90° B．大于90° C．小于90° D．与棱镜的折射率有关 A　解析：如图所示，设光线在AB边的折射角为β，根据折射定律有n＝；设光线在BC边的入射角为φ，光线在AC边的入射角为r，折射角为i；由反射定律和几何知识可知β＋φ＝45°，β＋2φ＋r＝90°，解得r＝β，根据折射定律有＝＝n，可得i＝θ，过AB边入射点作AC边出射光的平行线，则该平行线与AB的夹角为θ，由几何知识可知，入射光与出射光的夹角为90°，A正确。 2．(2022·辽宁卷)完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是(　　) A．此单色光从空气进入水球，频率一定变大 B．此单色光从空气进入水球，频率一定变小 C．若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射 D．若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射 C　解析：光的频率是由光源决定的，与介质无关，频率不变，A、B错误；如图可看出光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射角，则光线1在水球外表面折射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角，设水球半径为R、气泡半径为r、光线经过水球后的折射角为α、光线进入气泡的入射角为θ，根据几何关系有＝，则可得出光线2的θ大于光线1的θ，故若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射，C正确，D错误。 3．(2022·全国甲卷)如图，边长为a的正方形ABCD为一棱镜的横截面，M为AB边的中点。在截面所在平面内，一光线自M点射入棱镜，入射角为60°，经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，反射光线从CD边的P点射出棱镜。求棱镜的折射率以及P、C两点之间的距离。 答案：　a 解析：设光在AB面的折射角为r，则由折射定律有n＝ 光在BC面恰发生全反射，有sin C＝ 由几何知识有r＋C＝90° 联立解得sin C＝，sin r＝，n＝ 设BN＝b，PC＝c，则有 sin r＝，sin C＝ 联立解得c＝a。 [衍生演练]—名校模拟引领趋势 4．(2023·山东烟台二模)水面上漂浮一半径为R＝0.25 m的圆形荷叶，一条小蝌蚪从距水面h＝ m的图示位置处沿水平方向以速度v＝0.05 m/s匀速穿过荷叶，其运动的轨迹与荷叶径向平行，已知水的折射率为，则在小蝌蚪穿过荷叶过程中，在水面之上看不到小蝌蚪的时间为(　　) A．3 s　　　　　　　 B．4 s C．5 s D．6 s B　解析：当蝌蚪反射的光在荷叶边缘水面上发生全反射时，则在水面上 看不到蝌蚪，如图所示，由于sin C＝＝，则有tan C＝＝，则有OE＝R－h tan C＝0.1 m，由对称性可知AB＝2OE＝0.2 m，则在水面之上看不到小蝌蚪的时间为t＝＝4 s，B正确。 5．(2023·江苏南通、盐城六校联考)(多选)如图为一个由玻璃制成的直角三棱镜ABC的截面图，其中AB＝AC，该三棱镜对红光的折射率大于。一束平行于BC边的白光射到AB面上。光束先在AB面折射后射到BC面上，接着又从AC面射出。下列说法正确的是(　　) A．各色光在BC面的入射角都大于45° B．有的色光可能不在BC面发生全反射 C．从AC面射出的有色光束中红光在最上方 D．从AC面射出的光束一定平行于BC边 AD　解析：由几何关系知，各色光射向BC面时，入射角都大于45°，故A正确；由临界角公式sin C＝知，各色光全反射的临界角都小于45°，各色光都在BC面发生全反射，故B错误；从AC面射出的光束一定平行于BC边，由于红光射向BC面时的入射角最大，故红光射到AC面时处于最下方，故D正确，C错误。 6．(2023·山东省实验中学二模)如图所示长方体容器，已知长CD＝3a，宽DD′＝2a，高BD＝2a，其中A′B′D′C′内侧面涂有反光物质，只考虑该反光面反射的光。容器内充入某种溶液，深度为h＝a，在CD边中点E处放一点光源，观察发现，经长方体几何中心点F射出的两束光相互垂直。已知光在真空中的速度为c，结果可用根式表示。求： (1)该液体的折射率n； (2)从F点射出的两束光在液体中传播的时间差Δt。 答案：(1)　(2) 解析：(1)根据几何关系有 sin i1＝＝，sin i2＝＝ 根据折射定理可得＝＝n 根据几何关系有sin2r2＋sin