第4章 光及其应用 高考强化-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第一册同步课件（粤教版2019）

物理 选择性必修 第一册 YJ 1 4 第四章高考强化 刷真题 2 1.[江苏2023·5] 地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会 发生弯曲.下列光路图中能描述该现象的是( ) A A. B. C. D. 考点1 光的折射 3 解析 由题意可知，越靠近地球表面，空气的折射率越大，从光疏介质射入 光密介质的光路如图所示，太阳光斜射向地面的过程中发生折射，随着折射 率不断变大，太阳光不断向法线方向偏折，A正确. 考点1 光的折射 4 2.[全国甲2023 · 34（1）] （多选）等腰三角形 为一棱镜的横截面， ;一平行于边的细光束从边射入棱镜，在边反射后从 边射出，出 ACE A.甲光的波长比乙光的长 B.甲光的频率比乙光的高 C.在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大 D.该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率 E.在棱镜内 边反射时的入射角，甲光比乙光的大 射光分成了不同颜色的两束，甲光的出射点在乙光的下方，如图所示.不考虑多次反射.下列说法 正确的是( ) 考点1 光的折射 5 解析 甲、乙两束光传播的光路图如图所示，由图知,乙光的折射角较小，由折射 定律知,棱镜对乙光的折射率较大，故乙光的频率较大，波长较短，A正确，B、 D错误；由知,甲光在棱镜中的传播速度比乙光的大，C正确；由几何关系知, 在棱镜内 边 反射时甲光的入射角比乙光的大， 正确. 考点1 光的折射 6 3.[全国乙2023·34（2）] 如图，一折射率为 的棱镜的横截面为等腰直 角三角形,, 边所在底面上镀有一层反射膜.一细光束沿垂 直于方向经边上的点射入棱镜，若这束光被 边反射后恰好射向顶 点,求点到 点的距离. [答案] 考点1 光的折射 7 解析 根据题意画出如图所示的光路示意图， 由折射定律有，由几何关系可得 ，解得 ， 由几何关系可得 ， ， 则折射光线在底边的入射角为 ，由反射定律可知反射角等于入 射角，则 ， 则 ， 故为等腰三角形，设，则 ， ， 根据三角形对应角相等，判定与相似，有 ， 代入数据解得 . 考点1 光的折射 8 【一题多解】正弦定理法 在三角形中由正弦定理有，，解得. 考点1 光的折射 9 4.[广东2023·11] 某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率.实验过程如下： 图（a） 图（b） （1）将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上，用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界. 考点2 测量玻璃的折射率 10 （2）①激光笔发出的激光从玻璃砖上的点水平入射，到达面上的点后反射到 点射出.用大 头针在白纸上标记点、点和激光笔出光孔 的位置. ②移走玻璃砖.在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路，作连线的延长线与 面的边界交于 点，如图（a）所示. ③用刻度尺测量和的长度和的示数如图（b）所示，为______，测得 为 . 解析 ③题图（b）刻度尺的读数为 . 考点2 测量玻璃的折射率 11 （3）利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式___，由测得的数据可得折射率 为 ______（结果保留3位有效数字）. 1.51 解析 作出法线，入射光线、折射光线与法线的夹角如图所示， 设长度为，由几何关系可知， ，所以玻璃砖的折射率 ，代入数据解得 . 考点2 测量玻璃的折射率 12 （4）相对误差的计算式为.为了减小、 测量的相对误差，实验 中激光在 点入射时应尽量使入射角______. 较小 解析 要使和测量的相对误差减小，和 应当更大一点，所以入射角应当较小. 考点2 测量玻璃的折射率 13 5.[海南2023·14] 如图所示，在用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻 璃砖与光屏 平行放置，从另一侧用激光笔以一定角度照射，此时在 光屏上的处有激光点，移走玻璃砖，光点移到 处. （1）请在图中画出激光束经玻璃砖折射后完整的光路图. [答案] 见解析 考点2 测量玻璃的折射率 14 图1 解析 根据平行玻璃砖的特点，光经过平行玻璃砖后出射光线和入射光线 平行，可过点作的平行线与玻璃砖交于点，再连接 ，如图1所示. 考点2 测量玻璃的折射率 15 （2）已经测出，，，则折射率_ ______________（用、、 表示）. 解析 设激光束在点的入射角为 ，折射角为 ，则 ， ，则折射率 . 考点2 测量玻璃的折射率 16 （3）若改用宽度比更小的玻璃砖做实验，则 间的距离会______（填“变大”“变小”或 “不变”）. 变小 解析 若改用宽度比更小的玻璃砖，光路图如图2所示，可知 之间距离变小. 图2 考点2 测量玻璃的折射率 17 6.[北京2023·2] 阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的( ) C A.偏振现象 B.衍射现象 C.干涉现象 D.全反射现象 考点3 光的干涉与衍射 18 解析 太阳光是复色光，照射肥皂膜时，膜前后表面的反射光在前表面叠加发生干涉，形成彩色 条纹，C正确. 考点3 光的干涉与衍射 19 7.[江苏2023·6] 用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉 条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线 是亮纹中心的位置.则双缝间的距离变为原来的( ) B A. B. C.2倍 D.3倍 考点3 光的干涉与衍射 20 解析 双缝干涉相邻亮（暗）条纹的间距为 ，其中 为双缝之间的距离，题图乙中相邻 亮条纹的间距是题图甲中的2倍，双缝与屏的距离和波长 均不变，那么题图乙对应的双缝间距 离变为原来的 ，B正确. 考点3 光的干涉与衍射 21 8.[山东2023·5] 如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图. 为标准石英环， 为待测柱形样品， 的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气 层.用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹.已知 的膨胀系 数小于 的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是( ) A A.劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动 B.劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动 C.劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动 D.劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动 考点3 光的干涉与衍射 22 解析 由于C的膨胀系数小于的膨胀系数，温度升高时，竖直方向 增加的长度比C增加得多， 所以劈形空气层的厚度变大，即相当于将装置（不包括样品C）向左移，故可知条纹向左移动， A正确. 考点3 光的干涉与衍射 23 9.[辽宁2023·8] （多选）“球鼻艏”是位于远洋轮船船头水面下方 的装置，当轮船以设计的标准速度航行时，球鼻艏推起的波与船首推 起的波如图所示，两列波的叠加可以大幅度减小水对轮船的阻力.下列 现象的物理原理与之相同的是( ) BD A.插入水中的筷子，看起来折断了 B.阳光下的肥皂膜，呈现彩色条纹 C.驶近站台的火车，汽笛音调变高 D.振动音叉的周围，声音忽高忽低 考点3 光的干涉与衍射 24 解析 观察题图中轮船两部件推起的波，两列波发生干涉现象.插入水中的筷子看起来折断了，是 光的折射现象，故A错误.阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，是薄膜干涉现象，故B正确.驶进站台的 火车汽笛音调变高，是多普勒现象，故C错误.振动音叉的周围声音忽高忽低，是因为音叉的两个 振动片产生的波发生干涉现象，故D正确. 考点3 光的干涉与衍射 25 10.[湖南2023·7] （多选）一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向 岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为 ,如图所示.他发 现只有当 大于 时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列 说法正确的是( ) BC A.水的折射率为 B.水的折射率为 C.当他以 向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于 D.当他以 向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于 考点4 光的全反射 26 解析 作出临界情况下的光路图，如图甲所示，激光发生全反射的临界角为 ，由 可得，水的折射率，A错误，B正确；当 时，光路图如图乙所示，由 可得，，由于，可知，故 ，岸上救 援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于 ，C正确，D错误. 甲 乙 考点4 光的全反射 27 【一题多解】几何分析法 考点4 光的全反射 28 11.[湖北2023·6] 如图所示，楔形玻璃的横截面的顶角为 ， 边上 的点光源到顶点的距离为，垂直于边的光线在边的折射角为 . 不考虑多次反射， 边上有光射出部分的长度为( ) C A. B. C. D. 考点4 光的全反射 29 解析 由几何关系可知，题中所给光路的入射角是 ，可得折射率 .根据，可知光线发生全反射的临界角 ，作 出恰好在边界发生全反射时的光线如图所示，则有光射出的长度就是 的长度，过点作的垂线交于点，则在中， ，根据几 何关系可知，，所以 ，C正确. 考点4 光的全反射 30 【一题多解】利用正弦定理解三角形 对使用正弦定理，有，解得，由几何关系可知 是等腰直角 三角形，因此 . 考点4 光的全反射 31 12.[浙江2023年6月·13] 在水池底部水平放置三条细灯带构成的等腰直角三角形发光体，直角 边的长度为，水的折射率，细灯带到水面的距离 ，则有光射出的水面形状 （用阴影表示）为( ) C A. B. C. D. 考点4 光的全反射 32 解析 作出一个发光点发生全反射时的光路图如图所示，设发光点照亮的圆的半径为 . 根据全反射公式，根据几何关系得 ， 代入，联立解得 .画出三角形灯带的照亮 范围的示意图. 考点4 光的全反射 33 13.[全国乙2022·34（2）] 一细束单色光在三棱镜的侧面上以大角度由 点入射（入射面在棱镜的横截面内），入射角为，经折射后射至边的 点，如 图所示.逐渐减小，点向点移动，当时，恰好没有光线从 边射出棱镜， 且 .求棱镜的折射率. [答案] 1.5 考点4 光的全反射 34 解析 设棱镜的折射率为，当时，恰好没有光线从 边射出，即此时 光线在 界面发生全反射，光路图如图所示， 对入射点有 ， 对反射点有 ， 根据题意，由几何知识得 , , ， 联立可得 . 考点4 光的全反射 35 14.[山东2023·16] 一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量，其部分 原理简化如图所示.两光纤可等效为圆柱状玻璃丝、，相距为，直径均为 , 折射率为、下端横截面平齐且与被测物体表面平行.激光在 内多次 全反射后从下端面射向被测物体，经被测物体表面镜面反射至下端面， 下端面 被照亮的面积与玻璃丝下端面到被测物体距离有关. （1）从下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为 ，求 的正弦值； [答案] 考点4 光的全反射 36 甲 解析 作出光路图如图甲所示，设光在中竖直端面与下端面的入射角分别为 、 , 则 ， 光在竖直端面发生全反射，则 ， 在下端面发生折射，则 ， 从下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为 时， 最大， 最小，即 ， 可得 ， 考点4 光的全反射 37 （2）被测物体自上而下微小移动，使 下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃 丝下端面到被测物体距离 的相应范围（只考虑在被测物体表面反射一次的光线）. [答案] 考点4 光的全反射 38 乙 解析 下端面刚能接收反射激光时，有最小值 ，作出光路图如图乙所示， 由几何关系可知 ， 解得 ， 丙 下端面恰好全部被照亮时，此时有最大值 ，作出光路图如图丙所示， 由几何关系可知 ， 解得 ， 故玻璃丝下端面到被测物体距离的范围为 . 考点4 光的全反射 39 【思路导引】“ 下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮”，要求玻璃 丝下端面到被测物体距离 的相应范围，需要明确光线照射的范围，如图所示. 考点4 光的全反射 40 4 第四章高考强化 刷原创 41 1.双缝干涉实验中，在空气中用某种单色光进行实验，获得干涉条纹，将装置放入折射率 的液体中重新实验，将双缝到屏的距离改变 后，发现条纹间距不变，则开始时双缝到屏的 距离为( ) C A. B. C. D. 42 解析 由题意有，，又，可得，解得 ，C正 确. 43 2.如图所示，截面为矩形的玻璃砖，，一束光从边的 点入射， 在边中点发生反射后从边上的点射出，已知光线从点传播到 点所用时 间为，玻璃砖对该束光的折射率为，真空中光速为 . （1）求光线在 点的入射角； [答案] 44 解析 根据， ， 解得 , 图1 作出光在玻璃砖中传播的光路图，如图1所示，可知 ， 解得，可得 ， 根据折射定律有 ， 解得 . 45 （2）保持入射点不变，若改变入射角使光线在上恰好发生全反射，则光线从点入射到 边上所用的时间（不考虑多次反射）. [答案] 46 图2 解析 画出光路图,如图2所示， 恰好发生全反射时有 ， 可得，则 ， 由第（1）问可求得，则 ， 光线从点入射到边上所用的时间 ， 解得 . 47 $$