专题24选修34光学和电磁波第02期备战2020高考物理2019届二模和三模好题分项版汇编教师版

1专题24光学和电磁波2019年高三二模、三模物理试题分项解析（I）一．选择题1.（2019辽宁沈阳一模）.a、b、c三条平行光线垂直于半圆柱体玻璃砖的截面直径从空气射向玻璃砖，如图所示，光线b正好过圆心O，光线a、c从光线b的两侧对称入射，光线a、c从玻璃砖下表面进入空气后与光线b交于P、Q，则下列说法正确的是A.玻璃对三种光的折射率关系为nanbncB.玻璃对a光的折射率大于对c光的折射率C.在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比c光窄D.a、c光分别从空气射入某种介质中，c光发生全反射时临界角较小E.a光比c光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间长【参考答案】BCE【名师解析】根据折射定律判断出折射角的大小，从而得到折射率的大小关系，判断波长的长短，分析干涉条纹间距的大小以及临界角等问题即可；由图可知，a光和c光入射角相同，但是c光折射角较大，根据折射率公式可知玻璃对a光的折射率大于对c光的折射率，当时由于玻璃对b光没有发生折射，故无法比较b光的折射率的大小，故选项A错误，B正确；由于a光的折射率大，波长较短，则在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比c光窄，故选项C正确；a、c光分别从某种介质射入空气中时，能发生全反射，根据临界角公式可知a光发生全反射时临界角较小，故选项D错误；根据公式，由于a光的折射率大，则a光在玻璃中传播速度较小，故a光比c光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间长，故选项E正确。【名师点睛】本题考查对光的几何光学和物理光学理解能力，注意判断折射率的大小关系，从而得到干涉2条纹间距以及临界角的关系。二．填空题（1）（5分）（2019广东省广州市下学期一模）光纤通信中，光导纤维传递光信号的物理原理是利用光的现象，要发生这种现象，必须满足的条件是：光的入射方向应该是（填“从光密介质到光疏介质”或“从光疏介质到光密介质”），且入射角_______临界角（填“≤”或“≥”）。【参考答案】全反射从光密介质到光疏介质≥【命题意图】本题考查光导纤维、全反射及其相关知识点。【解题思路】光导纤维传递光信号的物理原理是利用光的全反射现象，要发生这种全反射，根据全反射产生条件可知，必须满足的条件是：光的入射方向应该是从光密介质到光疏介质，且入射角≥临界角。三．计算题1.（10分）（2019河南郑州二模）如图所示，ABCD是某种透明材料的截面，AB面为平面，CD面是半径为R的圆弧面，O1O2为对称轴，一束单色光从O1点斜射到AB面上折射后照射到圆弧面上E点，刚好发生全反射。已知单色光在AB面上入射角α的正弦值为，DO⊥CO，透明材料对单色光的折射率为，光在真空中传播速度为c，求：①O1O2与O2E的夹角θ的大小；②光在透明材料中传播的时间（不考虑光在BC面的反射）。（结果可以用根号表示）【命题意图】本题考查折射定律、全反射及其相关知识点。【解题思路】（i）由折射公式有sinsinnr（2分）可得r=30°光在圆弧面上刚好发生全反射，因此有13sin2Cn（2分）3临界角C=60°由几何关系可知r+θ=Cθ=30°（1分）（ii）由几何关系知O1E=R，光在E点的反射光线EF平行于AB，则EF=Rsin45°-Rsin30°(2分)(21)2REF光在材料中传播的速度32cvcn（1分）因此材料中传播时间1OEEFtv（1分）cRt3)12(（1分）2．（2019湖北四地七校考试联盟期末）如图所示，一透明介质的横截面为等腰梯形，∠BAD＝∠CDA＝120°，BA、AD、DC三边长度均为．一束平行于BC边的单色光从AB面折射进入该介质，介质对该单色光的折射率为n＝（临界角为C＝31.2°）。已知sin15°＝，cos15°＝。（i）求光线在AB面发生折射时的折射角α；（ii）现在只考虑经DC面反射后直接到达BC面上的光线，求BC面上有光线到达的长度x。【思路分析】（i）根据折射定律求光线在AB面发生折射时的折射角α；4（ii）考虑光线AE，AE光线在DC面反射后BC面上的F点，根据几何关系求BC面上有光线到达的长度x。【名师解析】（i）根据折射定律得＝n可得折射角α＝15°；（ii）考虑AE这条光线，经DC面反射后到达BC面上的F点，易得∠AED＝∠CEF＝45°，∠EFC＝75°在△ADE中，由正弦定理得＝得DE＝1cm，EC＝cm在△EFC中，由正弦定理得＝解得BC面上有光线到达的长度FC＝x＝（3﹣）cm答：（i）光线在AB面发生折射时的折射角α是15°；（ii）BC面上有光线到达的长度x是（3﹣）cm。【关键点拨】本题关键要能正确作出光路图，找出临界光线，运用折射定律和几何知识结合进行研究。3.（2019年3月兰州模拟）如图所示，某同学用插针法测量等边三棱镜的折射率，在区域I内已插好两枚大头针P1、P2，在区域Ⅱ内可观察到大头针的像，再插大头针P3、P4以挡住P1、P2的像(P3、P4图中未画出)请完成下列问题：(I)在图中大致作出经过P1、P2、P3、P4的光路，并留下作图痕迹；(Ⅱ)若测得三棱镜的折射率为3，现将AC面涂上反射材料使之成为镜面，经过P1、P2的光线与AB面的夹角为30°，试通过计算画出完整的光路图，并注明出射光线与出射介面间的夹角。5【命题意图】本题考查插针法测量等边三棱镜的折射率及其相关知识点。【解题思路】4.（2019年3月山东烟台一模）6【名师解析】(ⅰ)光线BM恰好在M点发生全反射，则∠BMO为临界角C则BM=2RcosC=R362……………………………………………………①（1分）解得cosC=36………………………………………………………………②（1分）∴sinC=33…………………………………………………………………③（1分）∵sinC=n1………………………………………………………………④（1分）∴n=3……………………………………………………………………⑤（1分）(ⅱ)光线BN在N点的入射角为i，则折射角r=2i………………………………………………………………⑥（1分）由折射定律n=irsinsin得cosi=23…………………………………………………………………⑦（1分）BN=2Rcosi=R3…………………………………………………………⑧（1分）光在介质中的速度为v=nc………………………………………………⑨（1分）运动时间为t=cRBN3v…………………………………………………⑩（1分）5.（2019陕西西安市蓝田县模拟）如图所示，a、b是两条相距为L的不同颜色的平行光线，沿与玻璃砖上表面成30°角入射，已知玻璃砖对单色光a的折射率为，玻璃砖的厚度为h=（3+）L，不考虑折射光线在玻璃砖下表面的反射，玻璃砖下面只有一条出射光线，光在真空中的速度为c。求：①单色光a在玻璃砖中的传播时间；②玻璃砖对单色光b的折射率。7【名师解析】①玻璃砖对单色光a的折射率为，入射角为60°．由折射定律得na=代入数据得=解得a光的折射角ra=30°单色光a在玻璃砖中的传播距离x==（2+2）L单色光a在玻璃砖中的传播速度v=单色光a在玻璃砖中的传播时间t=联立解得t=；②单色光b的入射角为ib=60°，设其折射角为α。则tanα==1，即α=45°玻璃砖对单色光b的折射率nb===。答：①单色光a在玻璃砖中的传播时间是；②玻璃砖对单色光b的折射率是。6.(10分)（2019福建质检）如图，边长为L的正方体容器中装有透明液体，容器底部中心有一光源S，发出一垂直于容器底面的细光束。当容器静止在水平面时液面与容器顶部的距离为2L，光射出液面后在容器顶部O点形成光斑。当容器沿水平方向做匀变速直线运动时，液面形成稳定的倾斜面，光斑偏离O点光斑的位置与容器运动的加速度有关。已知该液体的折射率为3，重力8加速度为g。(i)通过计算分析液面倾角为45°时光能否射出液面；(ii)当容器以大小为33g的加速度水平向右做匀加速运动时，容器顶部的光斑在O点左侧还是右侧?并求出光斑与O点的距离。【名师解析】97.（2019湖南湘潭市二模）如图所示，由某种透明物质制成的直角三棱镜ABC，∠A＝30，AB长为2m，且在AB外表面镀有水银。一束与BC面成45度角的光线从BC边的中点D射人棱镜。已知棱镜对该光的折射率n＝2，有折射光线时，则不考虑反射光线。求光线射出棱镜的位置和在该位置对应的折射角。【名师解析】