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2022届高考物理一轮复习光学专题几何光学---光的直线传播与反射能力提升（1）
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这是一份2022届高考物理一轮复习光学专题几何光学---光的直线传播与反射能力提升（1），共14页。试卷主要包含了单选题，共10小题，多选题，共3小题，填空题，共4小题，解答题，共4小题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题，共10小题
1．在内表面只反射而不吸收光的圆筒内有一黑球，距球心为L处有一点光源S，球心O和光源S皆在圆筒轴线上，已知筒的内半径为r，如图所示。若使点光源向右半边发出的光最后全被黑球吸收，则黑球的半径R最小为（ ）
A．B．C．D．
2．下列关于光的现象说法正确的是（ ）
A．雨后看到的彩虹属于全反射现象B．汽车的尾灯利用的是光的色散
C．露珠上的彩色条纹属于光的色散现象D．树荫中看到的亮斑是光的折射
3．以下哪些现象是由光的全反射造成的（ ）
A．在岸上能看见水中的鱼B．夜晚，湖面上映出了岸上的彩灯
C．夏天，海面上出现的海市蜃楼D．用光导纤维传输光信号
4．如图所示，让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上，在这个边与空气的界面上会发生反射和折射． 逐渐增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化．关于该实验现象，下列说法正确的是（ ）
A．反射光线和折射光线都沿顺时针方向转动
B．反射光线和折射光线转过的角度相同
C．在还未发生全反射过程中，反射光越来越强
D．最终反射光完全消失
5．在竖直的墙壁上挂一平面镜，一个人站在平面镜前刚好能在平面镜中看到自己的全身像。当他向后退的过程中，下列说法正确的是
A．像变小，他仍能刚好看到自己的全身像
B．像变大，头顶和脚的像看不到了
C．像的大小不变，若刚好看到自己的全身像，可以用尺寸小些的平面镜
D．像的大小不变，若刚好看到自己的全身像，需要的平面镜尺寸仍然不变
6．如图所示，国家游泳中心“水立方”的透明薄膜“外衣”上点缀了无数白色亮点，他们被称为镀点，北京奥运会举行时正值盛夏，镀点能改变光线方向，将光线挡在场馆外，镀点对外界阳光的主要作用是（ ）
A．反射太阳光线，遵循光的反射定律
B．反射太阳光线，不遵循光的反射定律
C．折射太阳光线，遵循光的折射定律
D．折射太阳光线，不遵循光的折射定律
7．某物体左右两侧各有一竖直放置的平面镜，两平面镜相互平行，物体距离左镜4m，右镜8m，如图所示，物体在左镜所成的像中从右向左数的第二个像与物体的距离是( )
A．24mB．32mC．40mD．48m
8．以下关于波的认识，哪些是不正确的（ ）
A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理
B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的
C．雷达的工作原理是利用波的折射
D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象
9．以下关于波的认识，哪些是不正确的（ ）
A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理
B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的
C．雷达的工作原理是利用波的折射
D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象
10．下列关于光的现象说法正确的是（ ）
A．雨后看到的彩虹属于全反射现象B．汽车的尾灯利用的是光的色散
C．露珠上的彩色条纹属于光的色散现象D．树荫中看到的亮斑是光的折射
二、多选题，共3小题
11．如图所示，一束由两种单色光混合的复色光沿PO方向射向一立方体玻璃砖的上表面，得到三束平行光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，玻璃砖的下表面有反光薄膜，下列说法正确的是（ ）
A．光束Ⅰ为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光B．光束Ⅲ的频率大于光束Ⅱ的频率
C．改变α角，光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行D．在真空中，光束Ⅱ的速度等于光束Ⅲ的速度
12．由透明材料制成的长方体物块放在水平面上，且长方体物块的下表面涂有水银层面．一束由两种单色光组成的细光束沿的方向斜射到长方体物块的上表面，且与上表面的夹角大小为，结果在长方体物块的上表面得到三束光线甲、乙、丙．则下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙、丙中只有甲为复色光
B．光束乙的折射率大于光束丙的折射率
C．减小角，甲、乙、丙不一定平行
D．如果用以上两种色光通过相同的双缝，光束丙的条纹间距小于光束乙的条纹间距
13．下列说法正确的是（ ）
A．光具有波粒二象性B．光在同一种介质中沿直线传播
C．用光导纤维束传输图象信息利用了光的全反射D．让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，形成的干涉条纹间距较大的是绿光
E.围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是多普勒效应
三、填空题，共4小题
14．卡文迪许扭秤是用来测定万有引力恒量的重要仪器，为了观察悬挂的石英丝发生的微小扭转形变，卡文迪许采用了光放大的原理，图中悬挂在石英丝下端的T形架的竖直杆上装一块小平面镜M，M可将由光源S射来的光线反射到弧形的刻度尺上（圆弧的圆心即在M处）．已知尺距M为2m，若反射光斑在尺S上移动2cm，则平面镜M转过的角度是________rad．
15．光线从空气射到某种介质的表面上，一部分发生反射，一部分发生折射。已知入射角为30°，介质的折射率为1.5，则反射光线与法线的夹角为______，折射光线与法线的夹角为_____。
16．阅读短文并回答下列问题:光的全反射
一束激光从某种玻璃中射向空气(如图7所示)，保持入射点不动，改变入射角(每次增加0.2°)，当入射角增大到引41.8°时，折射光线消失，只存在入射光线与反射光线，这种现象叫做光的全反射，发生这种现象时的入射角叫做这种物质的临界角。当入射角大于临界角时，只发生反射，不发生折射。
(1)上述玻璃的临界角是_____.
(2)折射光线消失后反射光线的亮度会增强，其原因是折射光消失后，入射光几乎全部变为______.
(3)当光从空气射向玻璃，__________(选填“会”或“不会”)发生光的全反射现象。
(4)一个三棱镜由上述玻璃构成，让一束光垂直于玻璃三棱镜的一个面射入(如图8所示)，请在图中完成这束入射光的光路图_______。
17．下列说法正确的是_______________
E、当我们看到太阳从地平线上刚刚升起时，太阳的实际位置已经在地平线上的上方
F、无色肥皂液吹出了肥皂泡呈彩色，是由于光的色散
G、海市蜃楼是光在密度不均匀的空气中传播时发生折射而产生的
H、日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏转滤光片可以使景象更清晰
四、解答题，共4小题
18．在水平地面上有一点光源S，被不透明的罩遮住，在罩的正上方开一小孔，一束光经过小孔竖直照到距地面高度为3m的水平放置的平面镜上，如图所示，若平面镜突然开始绕水平轴O顺时针转动，在0.1ｓ内转过π／6的角，那么由镜面反射到水平地面上的光斑在这0.1ｓ内沿水平地面移动的平均速度?
19．平面镜成像时，从光源发出的光线第一次被银面反射所生成的像最明亮，被称为主像。如图所示，为测量一面嵌入墙壁的平面镜的厚度，可以在紧贴平面镜的表面放置一点光源S，现观测到S与其主像S′的距离为D。已知随着观察角度的变化，该距离也会发生变化。
(i)试通过作图来确定光源S的主像S′的位置；(保留作图痕迹)
(ii)若玻璃的折射率n=，垂直平面镜方向观测，S与其主像S′的距离D=5mm，求平面镜的厚度d。(结果保留位有效数字)
20．一细光束以入射角60°射到某种透明玻璃表面，其反射光线与折射光线互相垂直。如图，△ABC是用同种玻璃做成的直角三棱镜的横截面，其顶角θ=30°，AB边长为l；PQ为平行于直线AB的光屏。现有一宽度也为l的单色平行光束垂直射向AB面，求在光屏PQ上形成光带的宽度。
21．Mrph蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图如图所示．一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射．设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h.取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t.
A．除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光
B．全息照相利用了激光相干性好的特性
C．光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理
D．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大
参考答案
1．A
【详解】
如图示为恰好沿黑球边缘入射的光线经反射后恰好与球的右侧相切的情形，若球半径比此时的还大，那么点光源向右侧发出的光线全部都会被黑球吸收。根据几何关系有
（为如图入射光线与的夹角）
解得
只有选项A正确。
故选A。
2．C
【详解】
A．雨后在空气中有若干的小水滴，太阳光经过小水滴后能色散成七种色光，由此而产生彩虹现象，故A错误；
B．汽车尾灯为红色，是因为红光比其他可见光波长长，易发生衍射，故B错误；
C．露珠上的彩色条纹是阳光经过小水滴后能色散成七种色光即属于色散现象，故C正确；
D．光下茂密树荫中地面上的圆形亮斑是小孔成像，故D错误。
故选C。
3．D
【详解】
A．在岸上能看见水中的鱼，是光的折射，A错误；
B．夜晚湖面上映出了岸上的彩灯，是光的反射，B错误；
C．夏天海面上出现的海市蜃楼，是光的折射产生的，C错误；
D．用光导纤维传输光信号，是利用了光的全反射原理，D正确。
故选D。
4．C
【解析】
A、逐渐增大入射角，反射光线沿逆时针方向转动，折射光线沿顺时针方向转动，故A错误；
B、根据折射定律可知，反射光线和折射光线转过的角度不相同，故B错误；
CD、入射角增大，则反射光线OB的强度增强，折射光线OC的强度减弱，最终折射光完全消失，故C正确，D错误；
故选C．
5．D
【解析】
试题分析：人站在平面镜前，根据光的反射知识及平面镜成像特点可知，人的像与人等大，且所用平面镜的长度为人身高的一半；若人向后退的过程中，平面镜成的像大小不变，所需平面镜的长度仍然不变，故选D.
考点：平面镜成像规律.
6．A
【详解】
光的反射是光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象；光的传播方向发生了改变，且介质没变，则这种现象是光的反射现象；遵循光的反射定律。
故选A。
7．A
【详解】
物体在左镜所成的像中从右向左数的第二个像实质上是物体在右镜中成的第一个像后，再次在左镜中成像得到的，所以只需画出物体的这个像即可求解.如下图所示.
物体与右镜距离8 m，物与左镜为4 m，所以R1与左镜的距离为20 m，,即L2与左镜的距离为20 m，所以物体与L2间的距离为24m．
故选A。
8．C
【详解】
声呐探测水中的暗礁、潜艇，利用了波的反射现象，故A正确；
隐形飞机的原理是：通过降低飞机的声、光、电等可探测特征量，使雷达等防空探测器无法早期发现，所以隐形飞机可能在机身表面涂有高效吸收电磁波的物质，使用吸收雷达电磁波材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现，故B正确；
雷达发射电磁波，然后根据被障碍物返回的电磁波判断，故利用波的反射，C错误；
水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象，故D正确；
9．C
【详解】
声呐探测水中的暗礁、潜艇，利用了波的反射现象，故A正确；
隐形飞机的原理是：通过降低飞机的声、光、电等可探测特征量，使雷达等防空探测器无法早期发现，所以隐形飞机可能在机身表面涂有高效吸收电磁波的物质，使用吸收雷达电磁波材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现，故B正确；
雷达发射电磁波，然后根据被障碍物返回的电磁波判断，故利用波的反射，C错误；
水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象，故D正确；
10．C
【详解】
A．雨后在空气中有若干的小水滴，太阳光经过小水滴后能色散成七种色光，由此而产生彩虹现象，故A错误；
B．汽车尾灯为红色，是因为红光比其他可见光波长长，易发生衍射，故B错误；
C．露珠上的彩色条纹是阳光经过小水滴后能色散成七种色光即属于色散现象，故C正确；
D．光下茂密树荫中地面上的圆形亮斑是小孔成像，故D错误。
故选C。
11．ACD
【详解】
A．两种色光都在玻璃砖的上表面发生了反射，入射角相同，由反射定律知，它们的反射角相同，可知光束Ⅰ是复色光，而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导致偏折分离，所以光束Ⅱ、Ⅲ为单色光，故A正确；
B．由图可知
光束Ⅱ的偏折程度大于光束Ⅲ的偏折程度，根据折射定律可知玻璃对光束Ⅱ的折射率大于对光束Ⅲ的折射率，则光束Ⅱ的频率大于光束Ⅲ的频率，故B错误；
C．一束由两种单色光混合的复色光沿PO方向射入，经过折射、反射、再折射后，光线仍平行，这是因为光反射时入射角与反射角相等，改变α角，光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行，故C正确；
D．在真空中，所有光的速度都相等，故D正确。
故选ACD。
12．AB
【详解】
所有色光都能反射,反射角相同,则由图可以知道光束甲是复色光; 而光束乙和丙因为折射率的不同导致偏折分离,成为单色光，故A正确；光束乙和丙因为折射率的不同导致偏折分离，根据光路图可知折射率越大，折射角越小，则从上表面出射时光线越靠近左侧，所以乙的折射率大于丙的折射率，故B正确；因为厚玻璃平面镜的上下表面是平行的.根据光的可逆性,知两光速仍然平行射出，即使减小角，光线也是平行光线，故C错误；乙的折射率大于丙的折射率，所以乙的波长就小于丙的波长，根据，对于同一个装置来说，波长越长，则条纹间距就越大，所以乙小于丙的条纹间距，故D错误；故选AB
13．ACD
【详解】
A．光具有波粒二象性，选项A正确；
B．光在同一种均匀介质中沿直线传播，选项B错误；
C．用光导纤维束传输图象信息利用了光的全反射，选项C正确；
D．让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，根据，因绿光的波长大于蓝光，则形成的干涉条纹间距较大的是绿光，选项D正确；
E．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是声波的干涉现象，选项E错误；
故选ACD。
14．0.01
【解析】
由数学关系，反射光线转过的角度 ；
根据光的反射定律，入射光线不变，镜面转过的角度为0.02πrad×=0.01πrad．
15．30° arcsin
【详解】
[1]根据反射定律：入射角等于反射角，所以反射角为30°；
[2]折射光线与发现的夹角为折射角。根据折射定律有
则有
解得折射角
16．（1）41.8；（2）反射光；（3）不会；
【解析】
【详解】
（1）由题意可以知道，当入射角为41.8°时，折射光线消失了，所以玻璃的临界角为41.8°，
（2）当入射光线从一种介质斜射入另一种介质时，会发生折射，同时也发生反射，所以反射光线要比入射光线暗一些，而当光从小于临界角向临界角靠近，当折射光线消失后，发生了全反射，光线全变为反射光线，所以反射光线亮度增强了。
（3）光只有从水或玻璃射向空气时，才会发生全反射，所以光从空气射向玻璃，入射角增大，折射光不可能完全消失；
（4）光线从空气进入玻璃时，因是垂直照射，所以方向不变；当从玻璃中斜射入空气时，其入射角为45°大于临界角，故其发生全反射，其大致路径如下图：
【点睛】
本题主要考查了光的折射现象以及光的全反射现象的实验，要读数实验的过程，并能总结出相应的结论加以运用。同时还考查了光的折射的光路图，有一定综合性。
17．ABCH
【详解】
试题分析：经过反射光或折射光都是偏振光，所以除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光，故A正确；全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理，故BC正确；根据双缝干涉的条纹间距公式知，紫光的波长比红光的波长短，则紫光产生的条纹间距变小，故D错误；早晨看太阳从地平线刚刚升起时，由于大气层的折射现象，实际上它还处在地平线的下方，故E错误；无色肥皂液吹出的肥皂泡呈彩色是由于光照时，在膜的前后表面的反射光发生叠加，形成的干涉图样，是薄膜干涉，故F错误；海市蜃楼是光在密度不均匀的空气中传播时，发生光的全反射现象而产生的，故G错误；日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏转滤光片可以使景象更清晰，H正确；
考点：考查了光的折射，光的全反射，光的色散，光的偏振，光的干涉
【名师点睛】
明确各种物理现象的实质和原理才能顺利解决此类题目，故平时学习时要“知其然，更要知其所以然”．
18．
【详解】
作光路图，如下图所示：
由图则有：x=htan60°
而
19．（i）光路图如图所示：
(ii) 3.33mm
【解析】（i）光路图如图所示：
（ii）由几何关系
SB=2dtanr
SB=Dtani
垂直平面镜方向观测，满足i→0，r→0
即tani≈sini，tanr≈sinr
由折射定律有
解得：
代入数据，得 d=3.33mm。
20．23l
【解析】
【分析】
根据“光束射到某种透明玻璃表面反射和折射”可知，本题考查光的反射和折射规律，根据 折射定律、反射定律，结合几何关系进行求解.
【详解】
光束射到透明玻璃表面时，根据折射定律：n=sinisinr
得玻璃折射率n=sin60°sin30°=3
平行光束经棱镜AC面折射后，出射光束仍是平行光束，如图所示：
图中α、β为AC面上入射角和折射角，其中α=30°，
根据折射定律：n=sinβsinα
得：β=60°
由几何关系得：γ=30°，故DA′=ADtanγ，又AD=ltanθ
故AD′=l3
所以PQ上形成光带的宽度A1C1=A′C=l−DA′=23l
【点睛】
本题的解题关键是正确作出光路图，根据几何知识求解入射角和折射角，运用折射定律求折射率．
21．2n2dcn2−sin2i+2hccsi
【解析】试题分析：设光在鳞片中的折射角为γ，根据折射定律有：2分
根据折射率定义式可知，光在鳞片中传播的速度为v＝cn2分
由图中几何关系可知，光从a到b的过程中，在鳞片中通过的路程为：s1＝2dcsγ2分
在空气中通过的路程为：s2＝2hcsi1分
所以光从a到b所需的时间为：t＝s1v＋s2c2分
联立以上各式解得：t＝2n2dcn2−sin2i+2hccsi3分
考点：光的折射、全反射。
视频
一、单选题，共10小题
1．在内表面只反射而不吸收光的圆筒内有一黑球，距球心为L处有一点光源S，球心O和光源S皆在圆筒轴线上，已知筒的内半径为r，如图所示。若使点光源向右半边发出的光最后全被黑球吸收，则黑球的半径R最小为（ ）
A．B．C．D．
2．下列关于光的现象说法正确的是（ ）
A．雨后看到的彩虹属于全反射现象B．汽车的尾灯利用的是光的色散
C．露珠上的彩色条纹属于光的色散现象D．树荫中看到的亮斑是光的折射
3．以下哪些现象是由光的全反射造成的（ ）
A．在岸上能看见水中的鱼B．夜晚，湖面上映出了岸上的彩灯
C．夏天，海面上出现的海市蜃楼D．用光导纤维传输光信号
4．如图所示，让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上，在这个边与空气的界面上会发生反射和折射． 逐渐增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化．关于该实验现象，下列说法正确的是（ ）
A．反射光线和折射光线都沿顺时针方向转动
B．反射光线和折射光线转过的角度相同
C．在还未发生全反射过程中，反射光越来越强
D．最终反射光完全消失
5．在竖直的墙壁上挂一平面镜，一个人站在平面镜前刚好能在平面镜中看到自己的全身像。当他向后退的过程中，下列说法正确的是
A．像变小，他仍能刚好看到自己的全身像
B．像变大，头顶和脚的像看不到了
C．像的大小不变，若刚好看到自己的全身像，可以用尺寸小些的平面镜
D．像的大小不变，若刚好看到自己的全身像，需要的平面镜尺寸仍然不变
6．如图所示，国家游泳中心“水立方”的透明薄膜“外衣”上点缀了无数白色亮点，他们被称为镀点，北京奥运会举行时正值盛夏，镀点能改变光线方向，将光线挡在场馆外，镀点对外界阳光的主要作用是（ ）
A．反射太阳光线，遵循光的反射定律
B．反射太阳光线，不遵循光的反射定律
C．折射太阳光线，遵循光的折射定律
D．折射太阳光线，不遵循光的折射定律
7．某物体左右两侧各有一竖直放置的平面镜，两平面镜相互平行，物体距离左镜4m，右镜8m，如图所示，物体在左镜所成的像中从右向左数的第二个像与物体的距离是( )
A．24mB．32mC．40mD．48m
8．以下关于波的认识，哪些是不正确的（ ）
A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理
B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的
C．雷达的工作原理是利用波的折射
D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象
9．以下关于波的认识，哪些是不正确的（ ）
A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理
B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的
C．雷达的工作原理是利用波的折射
D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象
10．下列关于光的现象说法正确的是（ ）
A．雨后看到的彩虹属于全反射现象B．汽车的尾灯利用的是光的色散
C．露珠上的彩色条纹属于光的色散现象D．树荫中看到的亮斑是光的折射
二、多选题，共3小题
11．如图所示，一束由两种单色光混合的复色光沿PO方向射向一立方体玻璃砖的上表面，得到三束平行光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，玻璃砖的下表面有反光薄膜，下列说法正确的是（ ）
A．光束Ⅰ为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光B．光束Ⅲ的频率大于光束Ⅱ的频率
C．改变α角，光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行D．在真空中，光束Ⅱ的速度等于光束Ⅲ的速度
12．由透明材料制成的长方体物块放在水平面上，且长方体物块的下表面涂有水银层面．一束由两种单色光组成的细光束沿的方向斜射到长方体物块的上表面，且与上表面的夹角大小为，结果在长方体物块的上表面得到三束光线甲、乙、丙．则下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙、丙中只有甲为复色光
B．光束乙的折射率大于光束丙的折射率
C．减小角，甲、乙、丙不一定平行
D．如果用以上两种色光通过相同的双缝，光束丙的条纹间距小于光束乙的条纹间距
13．下列说法正确的是（ ）
A．光具有波粒二象性B．光在同一种介质中沿直线传播
C．用光导纤维束传输图象信息利用了光的全反射D．让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，形成的干涉条纹间距较大的是绿光
E.围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是多普勒效应
三、填空题，共4小题
14．卡文迪许扭秤是用来测定万有引力恒量的重要仪器，为了观察悬挂的石英丝发生的微小扭转形变，卡文迪许采用了光放大的原理，图中悬挂在石英丝下端的T形架的竖直杆上装一块小平面镜M，M可将由光源S射来的光线反射到弧形的刻度尺上（圆弧的圆心即在M处）．已知尺距M为2m，若反射光斑在尺S上移动2cm，则平面镜M转过的角度是________rad．
15．光线从空气射到某种介质的表面上，一部分发生反射，一部分发生折射。已知入射角为30°，介质的折射率为1.5，则反射光线与法线的夹角为______，折射光线与法线的夹角为_____。
16．阅读短文并回答下列问题:光的全反射
一束激光从某种玻璃中射向空气(如图7所示)，保持入射点不动，改变入射角(每次增加0.2°)，当入射角增大到引41.8°时，折射光线消失，只存在入射光线与反射光线，这种现象叫做光的全反射，发生这种现象时的入射角叫做这种物质的临界角。当入射角大于临界角时，只发生反射，不发生折射。
(1)上述玻璃的临界角是_____.
(2)折射光线消失后反射光线的亮度会增强，其原因是折射光消失后，入射光几乎全部变为______.
(3)当光从空气射向玻璃，__________(选填“会”或“不会”)发生光的全反射现象。
(4)一个三棱镜由上述玻璃构成，让一束光垂直于玻璃三棱镜的一个面射入(如图8所示)，请在图中完成这束入射光的光路图_______。
17．下列说法正确的是_______________
E、当我们看到太阳从地平线上刚刚升起时，太阳的实际位置已经在地平线上的上方
F、无色肥皂液吹出了肥皂泡呈彩色，是由于光的色散
G、海市蜃楼是光在密度不均匀的空气中传播时发生折射而产生的
H、日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏转滤光片可以使景象更清晰
四、解答题，共4小题
18．在水平地面上有一点光源S，被不透明的罩遮住，在罩的正上方开一小孔，一束光经过小孔竖直照到距地面高度为3m的水平放置的平面镜上，如图所示，若平面镜突然开始绕水平轴O顺时针转动，在0.1ｓ内转过π／6的角，那么由镜面反射到水平地面上的光斑在这0.1ｓ内沿水平地面移动的平均速度?
19．平面镜成像时，从光源发出的光线第一次被银面反射所生成的像最明亮，被称为主像。如图所示，为测量一面嵌入墙壁的平面镜的厚度，可以在紧贴平面镜的表面放置一点光源S，现观测到S与其主像S′的距离为D。已知随着观察角度的变化，该距离也会发生变化。
(i)试通过作图来确定光源S的主像S′的位置；(保留作图痕迹)
(ii)若玻璃的折射率n=，垂直平面镜方向观测，S与其主像S′的距离D=5mm，求平面镜的厚度d。(结果保留位有效数字)
20．一细光束以入射角60°射到某种透明玻璃表面，其反射光线与折射光线互相垂直。如图，△ABC是用同种玻璃做成的直角三棱镜的横截面，其顶角θ=30°，AB边长为l；PQ为平行于直线AB的光屏。现有一宽度也为l的单色平行光束垂直射向AB面，求在光屏PQ上形成光带的宽度。
21．Mrph蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图如图所示．一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射．设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h.取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t.
A．除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光
B．全息照相利用了激光相干性好的特性
C．光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理
D．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大
参考答案
1．A
【详解】
如图示为恰好沿黑球边缘入射的光线经反射后恰好与球的右侧相切的情形，若球半径比此时的还大，那么点光源向右侧发出的光线全部都会被黑球吸收。根据几何关系有
（为如图入射光线与的夹角）
解得
只有选项A正确。
故选A。
2．C
【详解】
A．雨后在空气中有若干的小水滴，太阳光经过小水滴后能色散成七种色光，由此而产生彩虹现象，故A错误；
B．汽车尾灯为红色，是因为红光比其他可见光波长长，易发生衍射，故B错误；
C．露珠上的彩色条纹是阳光经过小水滴后能色散成七种色光即属于色散现象，故C正确；
D．光下茂密树荫中地面上的圆形亮斑是小孔成像，故D错误。
故选C。
3．D
【详解】
A．在岸上能看见水中的鱼，是光的折射，A错误；
B．夜晚湖面上映出了岸上的彩灯，是光的反射，B错误；
C．夏天海面上出现的海市蜃楼，是光的折射产生的，C错误；
D．用光导纤维传输光信号，是利用了光的全反射原理，D正确。
故选D。
4．C
【解析】
A、逐渐增大入射角，反射光线沿逆时针方向转动，折射光线沿顺时针方向转动，故A错误；
B、根据折射定律可知，反射光线和折射光线转过的角度不相同，故B错误；
CD、入射角增大，则反射光线OB的强度增强，折射光线OC的强度减弱，最终折射光完全消失，故C正确，D错误；
故选C．
5．D
【解析】
试题分析：人站在平面镜前，根据光的反射知识及平面镜成像特点可知，人的像与人等大，且所用平面镜的长度为人身高的一半；若人向后退的过程中，平面镜成的像大小不变，所需平面镜的长度仍然不变，故选D.
考点：平面镜成像规律.
6．A
【详解】
光的反射是光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象；光的传播方向发生了改变，且介质没变，则这种现象是光的反射现象；遵循光的反射定律。
故选A。
7．A
【详解】
物体在左镜所成的像中从右向左数的第二个像实质上是物体在右镜中成的第一个像后，再次在左镜中成像得到的，所以只需画出物体的这个像即可求解.如下图所示.
物体与右镜距离8 m，物与左镜为4 m，所以R1与左镜的距离为20 m，,即L2与左镜的距离为20 m，所以物体与L2间的距离为24m．
故选A。
8．C
【详解】
声呐探测水中的暗礁、潜艇，利用了波的反射现象，故A正确；
隐形飞机的原理是：通过降低飞机的声、光、电等可探测特征量，使雷达等防空探测器无法早期发现，所以隐形飞机可能在机身表面涂有高效吸收电磁波的物质，使用吸收雷达电磁波材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现，故B正确；
雷达发射电磁波，然后根据被障碍物返回的电磁波判断，故利用波的反射，C错误；
水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象，故D正确；
9．C
【详解】
声呐探测水中的暗礁、潜艇，利用了波的反射现象，故A正确；
隐形飞机的原理是：通过降低飞机的声、光、电等可探测特征量，使雷达等防空探测器无法早期发现，所以隐形飞机可能在机身表面涂有高效吸收电磁波的物质，使用吸收雷达电磁波材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现，故B正确；
雷达发射电磁波，然后根据被障碍物返回的电磁波判断，故利用波的反射，C错误；
水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象，故D正确；
10．C
【详解】
A．雨后在空气中有若干的小水滴，太阳光经过小水滴后能色散成七种色光，由此而产生彩虹现象，故A错误；
B．汽车尾灯为红色，是因为红光比其他可见光波长长，易发生衍射，故B错误；
C．露珠上的彩色条纹是阳光经过小水滴后能色散成七种色光即属于色散现象，故C正确；
D．光下茂密树荫中地面上的圆形亮斑是小孔成像，故D错误。
故选C。
11．ACD
【详解】
A．两种色光都在玻璃砖的上表面发生了反射，入射角相同，由反射定律知，它们的反射角相同，可知光束Ⅰ是复色光，而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导致偏折分离，所以光束Ⅱ、Ⅲ为单色光，故A正确；
B．由图可知
光束Ⅱ的偏折程度大于光束Ⅲ的偏折程度，根据折射定律可知玻璃对光束Ⅱ的折射率大于对光束Ⅲ的折射率，则光束Ⅱ的频率大于光束Ⅲ的频率，故B错误；
C．一束由两种单色光混合的复色光沿PO方向射入，经过折射、反射、再折射后，光线仍平行，这是因为光反射时入射角与反射角相等，改变α角，光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行，故C正确；
D．在真空中，所有光的速度都相等，故D正确。
故选ACD。
12．AB
【详解】
所有色光都能反射,反射角相同,则由图可以知道光束甲是复色光; 而光束乙和丙因为折射率的不同导致偏折分离,成为单色光，故A正确；光束乙和丙因为折射率的不同导致偏折分离，根据光路图可知折射率越大，折射角越小，则从上表面出射时光线越靠近左侧，所以乙的折射率大于丙的折射率，故B正确；因为厚玻璃平面镜的上下表面是平行的.根据光的可逆性,知两光速仍然平行射出，即使减小角，光线也是平行光线，故C错误；乙的折射率大于丙的折射率，所以乙的波长就小于丙的波长，根据，对于同一个装置来说，波长越长，则条纹间距就越大，所以乙小于丙的条纹间距，故D错误；故选AB
13．ACD
【详解】
A．光具有波粒二象性，选项A正确；
B．光在同一种均匀介质中沿直线传播，选项B错误；
C．用光导纤维束传输图象信息利用了光的全反射，选项C正确；
D．让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，根据，因绿光的波长大于蓝光，则形成的干涉条纹间距较大的是绿光，选项D正确；
E．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是声波的干涉现象，选项E错误；
故选ACD。
14．0.01
【解析】
由数学关系，反射光线转过的角度 ；
根据光的反射定律，入射光线不变，镜面转过的角度为0.02πrad×=0.01πrad．
15．30° arcsin
【详解】
[1]根据反射定律：入射角等于反射角，所以反射角为30°；
[2]折射光线与发现的夹角为折射角。根据折射定律有
则有
解得折射角
16．（1）41.8；（2）反射光；（3）不会；
【解析】
【详解】
（1）由题意可以知道，当入射角为41.8°时，折射光线消失了，所以玻璃的临界角为41.8°，
（2）当入射光线从一种介质斜射入另一种介质时，会发生折射，同时也发生反射，所以反射光线要比入射光线暗一些，而当光从小于临界角向临界角靠近，当折射光线消失后，发生了全反射，光线全变为反射光线，所以反射光线亮度增强了。
（3）光只有从水或玻璃射向空气时，才会发生全反射，所以光从空气射向玻璃，入射角增大，折射光不可能完全消失；
（4）光线从空气进入玻璃时，因是垂直照射，所以方向不变；当从玻璃中斜射入空气时，其入射角为45°大于临界角，故其发生全反射，其大致路径如下图：
【点睛】
本题主要考查了光的折射现象以及光的全反射现象的实验，要读数实验的过程，并能总结出相应的结论加以运用。同时还考查了光的折射的光路图，有一定综合性。
17．ABCH
【详解】
试题分析：经过反射光或折射光都是偏振光，所以除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光，故A正确；全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理，故BC正确；根据双缝干涉的条纹间距公式知，紫光的波长比红光的波长短，则紫光产生的条纹间距变小，故D错误；早晨看太阳从地平线刚刚升起时，由于大气层的折射现象，实际上它还处在地平线的下方，故E错误；无色肥皂液吹出的肥皂泡呈彩色是由于光照时，在膜的前后表面的反射光发生叠加，形成的干涉图样，是薄膜干涉，故F错误；海市蜃楼是光在密度不均匀的空气中传播时，发生光的全反射现象而产生的，故G错误；日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏转滤光片可以使景象更清晰，H正确；
考点：考查了光的折射，光的全反射，光的色散，光的偏振，光的干涉
【名师点睛】
明确各种物理现象的实质和原理才能顺利解决此类题目，故平时学习时要“知其然，更要知其所以然”．
18．
【详解】
作光路图，如下图所示：
由图则有：x=htan60°
而
19．（i）光路图如图所示：
(ii) 3.33mm
【解析】（i）光路图如图所示：
（ii）由几何关系
SB=2dtanr
SB=Dtani
垂直平面镜方向观测，满足i→0，r→0
即tani≈sini，tanr≈sinr
由折射定律有
解得：
代入数据，得 d=3.33mm。
20．23l
【解析】
【分析】
根据“光束射到某种透明玻璃表面反射和折射”可知，本题考查光的反射和折射规律，根据 折射定律、反射定律，结合几何关系进行求解.
【详解】
光束射到透明玻璃表面时，根据折射定律：n=sinisinr
得玻璃折射率n=sin60°sin30°=3
平行光束经棱镜AC面折射后，出射光束仍是平行光束，如图所示：
图中α、β为AC面上入射角和折射角，其中α=30°，
根据折射定律：n=sinβsinα
得：β=60°
由几何关系得：γ=30°，故DA′=ADtanγ，又AD=ltanθ
故AD′=l3
所以PQ上形成光带的宽度A1C1=A′C=l−DA′=23l
【点睛】
本题的解题关键是正确作出光路图，根据几何知识求解入射角和折射角，运用折射定律求折射率．
21．2n2dcn2−sin2i+2hccsi
【解析】试题分析：设光在鳞片中的折射角为γ，根据折射定律有：2分
根据折射率定义式可知，光在鳞片中传播的速度为v＝cn2分
由图中几何关系可知，光从a到b的过程中，在鳞片中通过的路程为：s1＝2dcsγ2分
在空气中通过的路程为：s2＝2hcsi1分
所以光从a到b所需的时间为：t＝s1v＋s2c2分
联立以上各式解得：t＝2n2dcn2−sin2i+2hccsi3分
考点：光的折射、全反射。
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