資源簡介

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高考物理考前沖刺押題預測 光學
一．選擇題（共8小題）
1．（2024秋 江蘇期末）一束單色光通過單縫，當單縫的寬度或者光的波長發生變化時，在光屏上得到甲、乙兩個圖樣。下列說法正確的是（　　）
A．兩者都是干涉圖樣
B．圖樣說明了光具有粒子性
C．若光的波長不變，甲圖對應的縫寬較大
D．若縫的寬度不變，乙圖對應光的波長較小
2．（2025 浙江）某廣場噴泉，在噴泉底部水平安裝有五顏六色的圓形彩燈。如圖所示，若所有彩燈均為圓盤狀，直徑均為d，燈面到水面的距離均為h。已知紅光在水中的折射率為，水池面積足夠大。則下列說法正確的是（　　）
A．每個燈盤在水面上的發光形狀為環形
B．紅光燈盤在水面上的發光面積為π（h+d）2
C．紅光燈盤在水面上的發光面積比綠光燈盤的大
D．燈盤在水中的深度越大，其在水面上的發光面積就越小
3．（2024秋 遼陽期末）《陽燧倒影》中記載的“凡寶石面凸，則光成一條，有數棱則必有一面五色”，表明白光通過多棱晶體折射會發生色散現象。如圖所示，一束光（含紅、綠兩種顏色）通過正三棱鏡后被分解成兩束單色光a、b，其中a光部分光路與三棱鏡的BC邊平行，下列說法正確的是（　　）
A．b光為紅光
B．在該三棱鏡中，a光的臨界角比b光的臨界角小
C．a光通過該三棱鏡的時間比b光通過該三棱鏡的時間短
D．增大復色光在AB面的入射角，復色光在AB面會發生全反射
4．（2024秋 紅橋區期末）下列四幅圖所涉及的光學現象和相應的描述中，說法正確的是（　　）
A．圖（a）是內窺鏡，可以把光傳送到人體內部進行照明，是利用了光的全反射
B．圖（b）是陽光下觀察肥皂膜，看到了彩色條紋，這是光的干涉現象，實驗時肥皂膜應水平放置
C．圖（c）是單色平行光線通過狹縫得到的干涉圖樣
D．圖（d）是用偏振眼鏡觀看立體電影，說明光是一種縱波
5．（2024秋 杭州期末）如圖所示，CD為透明圓柱體的水平直徑，a、b兩束單色光分別從A、B兩點平行于CD射入圓柱體，A、B兩點到CD的距離相等。兩束光線經圓柱體折射后相交于E點，E點在CD上方。下列說法正確的是（　　）
A．在圓柱體中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度
B．圓柱體對a光的折射率大于圓柱體對b光的折射率
C．b光在圓柱體中發生全反射的臨界角大于a光在圓柱體中發生全反射的臨界角
D．進入圓柱體中，a光和b光的頻率均將變小
6．（2024秋 杭州期末）下列關于多普勒效應和激光的特性描述，正確的是（　　）
A．醫院檢查身體的“彩超”儀利用了超聲波的多普勒效應
B．主動降噪技術應用的是聲波的多普勒效應
C．激光的相干性好，所以醫學上用激光“刀”做切除腫瘤等外科手術
D．激光可以用來精確的測距，這是利用了激光的亮度高這個特點
7．（2024秋 杭州期末）下列四幅圖中涉及的光學現象和對應的描述中，正確的是（　　）
A．圖（a）是內窺鏡，可以把光傳輸到人體內部照明，利用了光的衍射
B．圖（b）是陽光下觀察肥皂泡看到彩色條紋，這是光的干涉現象，條紋分布是上密下疏
C．圖（c）是單色光通過狹縫得到的干涉圖樣
D．圖（d）是利用偏振片觀看立體眼鏡，要求屏幕上的光必須是偏振光
8．（2024秋 淄博期末）有一種魔術道具稱為“穿墻而過”。其結構是將兩片塑料偏振片卷起來，放進空心的透明圓筒內，上、下兩偏振片中間重疊區域讓觀眾感覺為一塊“擋板”，如圖甲所示。當圓筒中的小球從B端滾向A端，居然穿過了“擋板”，如圖乙所示。則（　　）
A．該魔術說明光是縱波
B．只用一片塑料偏振片也可以完成該魔術
C．兩偏振片的透振方向互相垂直
D．兩偏振片的透振方向互相平行
二．多選題（共4小題）
（多選）9．（2024秋 郴州期末）關于下列四幅圖所涉及的光學知識中，說法正確的是（　　）
A．圖1檢查工件的平整度利用光的干涉現象，同時也是光的波動性的證明
B．圖2醫用內鏡利用光的衍射現象，說明了光可以不沿直線傳播
C．圖3在坦克內壁上開孔安裝玻璃利用光的折射現象擴大視野
D．圖4泊松亮斑是由于光的衍射現象產生的，是光的粒子性的實例證明
（多選）10．（2024秋 撫順期末）如圖所示，a、b為兩束不同頻率的單色光，以相同的入射角射到玻璃磚的上表面，入射點分別為A、B。經玻璃磚上表面折射后兩束光相交于P點，已知AP＞BP，下列說法正確的是（　　）
A．玻璃對a光的折射率大于玻璃對b光的折射率
B．玻璃對b光的折射率大于玻璃對a光的折射率
C．在玻璃磚中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度
D．在玻璃磚中，b光的傳播速度大于a光的傳播速度
（多選）11．（2024秋 雨花區校級期末）如圖所示是一種脈沖激光展寬器的截面圖，其構造為四個相同的頂角為θ的直角三棱鏡，對稱放置在空氣中。一細束脈沖激光垂直第一個棱鏡左側面入射，經過前兩個棱鏡后分為平行的光束，再經過后兩個棱鏡重新合成為一束，此時不同頻率的光前后分開，完成脈沖展寬。已知相鄰兩棱鏡斜面間的距離d＝100.0mm，脈沖激光中包含頻率不同的光1和2，它們在棱鏡中的折射率分別為n1和n2。取sin37°，cos37°，1.890，則（　　）
A．光1和2通過相同的雙縫干涉裝置后2對應條紋間距更大
B．為使光1和2都能從左側第一個棱鏡斜面射出，需θ＞45°
C．減小d后光1和2通過整個展寬器過程中在空氣中的路程差不變
D．若θ＝37°則光1和2通過整個展寬器過程中在空氣中的路程差約為14.4mm
（多選）12．（2024秋 淄博期末）利用薄膜干涉可檢查工件表面的平整度。如圖甲所示，現使透明標準板M和待檢工件N間形成一楔形空氣薄層，并用單色光照射，可觀察到如圖乙所示的干涉條紋，條紋的彎曲處P對應于A處。下列說法正確的是（　　）
A．判斷A處缺陷為凸起
B．判斷A處缺陷為凹陷
C．當減小薄片的厚度，則相鄰的干涉條紋間距會變大
D．當減小薄片的厚度，則相鄰的干涉條紋間距會變小
三．填空題（共4小題）
13．（2024秋 上海校級期末）激光技術在工農業生產、光纖通信、寬帶網絡、信息處理、醫療衛生、文化教育、科技研究、軍事發展等多方面都發揮著重要的作用。
（1）有關激光的特點與應用，下列說法錯誤的是 　 　。
A.激光是一種人工產生的相干光，全息照相技術，利用了激光相干性好的特點
B.激光在醫學上被當做“光刀”使用，但其亮度還不足以在金屬上打孔、切割、焊接
C.激光具有良好的單色性，光纖通信是激光和光導纖維相結合的產物
D.激光的平行度非常好，可以用來進行精確的測距
（2）用單色光完成“楊氏雙縫干涉實驗”，光屏上形成的圖樣是 　 　。
（3）如圖所示，兩束單色光a和b從水中射向水面的O點，它們進入空氣后的光合成一束光c。根據這一現象可知，下列說法正確的是 　 　。
A.兩束光在空氣中頻率相同
B.兩束光在水中的傳播速度相同
C.水對a光的折射率較小
D.從水射向空氣時，a光全反射的臨界角小于b光的臨界角
14．（2023秋 福建期末）光纖在通信、醫療等領域應用廣泛。如圖所示，光纖由內芯和包層構成，為使入射光能在光纖內發生全反射，實現在內芯中傳播，要求內芯折射率n1　 　（選填“大于”“等于”或“小于”）包層折射率n2。已知n1＝1.5，光從空氣進入內芯時，折射角的正弦值，則入射角正弦值sini＝ 　 　。
15．（2024 福建模擬）如圖，一束復色光a垂直射向三棱鏡右側面，從左側面透射出b、c兩束單色光，不考慮光在棱鏡中的多次反射，則三棱鏡對b光的折射率 　 　（填“大于”“等于”或“小于”）對c光的折射率；b光在三棱鏡中的傳播時間 　 　（填“大于”“等于”或“小于”）c光在三棱鏡中的傳播時間。
16．（2024 福建）鍍有反射膜的三棱鏡常用在激光器中進行波長的選擇。如圖，一束復色光以一定入射角i（i≠0）進入棱鏡后，不同顏色的光以不同角度折射，只有折射后垂直入射到反射膜的光才能原路返回形成激光輸出。若復色光含藍、綠光，已知棱鏡對藍光的折射率大于綠光，則藍光在棱鏡中的折射角 　 　（填“大于”“等于”或“小于”）綠光的折射角；若激光器輸出的是藍光，當要調為綠光輸出時，需將棱鏡以過入射點O且垂直紙面的軸 　 　（填“順時針”或“逆時針”）轉動一小角度。
四．解答題（共4小題）
17．（2024秋 武昌區期末）如圖所示是某種透明材料制成的一塊柱形棱鏡的截面ABOCD，矩形ABOD的底邊BO寬為0.5R，圓弧CD的圓心角∠DOC＝90°，圓半徑為R，其上有一點M，∠COM＝30°，棱鏡置于空氣中，一束光線從M點沿半徑方向入射，經O點反射后在AB邊上恰好發生全反射，已知光在空氣中的傳播速度為c，不考慮部分光線在出射點的反射情況，求：
（1）該棱鏡的折射率n；
（2）光線在該棱鏡中傳播的總時間t。
18．（2024秋 鹽城期末）在光學儀器中，“道威棱鏡”被廣泛用來進行圖形翻轉，如圖所示，ABCD是棱鏡的橫截面，是底角為45°的等腰梯形，底邊BC的長度為，棱鏡的折射率為。現有與BC平行的一束單色光從AB射入，經BC面反射后直接從CD面射出。已知光在真空中傳播的速度為c＝3×108m/s，求：
（1）單色光在棱鏡中的傳播速度；
（2）從CD面射出的折射角；
（3）單色光在棱鏡中的傳播時間。
19．（2024秋 湖北期末）2024年9月19日，我國成功發射第59顆、第60顆北斗導航衛星，為下一代定位、導航、授時體系的新技術探路。北斗系統在工作時必須考慮大氣層、電離層、對流層對信號的折射和延遲引起的誤差。若有一個半徑為R的星球，其大氣層的厚度為（1）R，一顆衛星圍繞星球做半徑為2R的勻速圓周運動，如圖所示。已知該星球表面重力加速度為g（忽略星球自轉以及大氣質量的影響）。
（1）求該衛星運行的速率；
（2）若從星球表面某點（與衛星軌道平面共面）向空中各個方向發出光信號，已知星球表面大氣對該光信號的折射率為n＝2，求光信號能到達的衛星軌道弧長。
20．（2024秋 淄博期末）如圖所示，跳水館的水平跳板（厚度不計）伸向水面，右端點A距水面高h0＝1m，O為A點正下方在水底的投影。若跳水館閉館后，在水池上方只開了一盞黃色小燈M，該燈距跳板A點水平距離x＝4m，離水面高度H＝5m，現觀察到跳板在水底的陰影右端點B到O的距離。已知黃光在水中的折射率n＝1.5。
（1）求水池內水的深度h；
（2）若水池足夠大，關閉黃色小燈M，在水底O處打開一盞同樣的黃色小燈M′，求水面上發光區域的面積S。
高考物理考前沖刺押題預測 光學
參考答案與試題解析
一．選擇題（共8小題）
1．（2024秋 江蘇期末）一束單色光通過單縫，當單縫的寬度或者光的波長發生變化時，在光屏上得到甲、乙兩個圖樣。下列說法正確的是（　　）
A．兩者都是干涉圖樣
B．圖樣說明了光具有粒子性
C．若光的波長不變，甲圖對應的縫寬較大
D．若縫的寬度不變，乙圖對應光的波長較小
【考點】光的衍射現象；光的雙縫干涉圖樣．
【專題】定性思想；推理法；光的衍射、偏振和電磁本性專題；理解能力．
【答案】C
【分析】雙縫干涉的條紋等間距、等亮度；光的衍射說明了光具有波動性；縫的距離相對于波長越小，衍射現象越明顯。
【解答】解：A、由衍射圖樣的特點可知，兩者都是光的衍射圖樣，故A錯誤；
B、光的干涉現象、衍射現象說明了光具有波動性，故B錯誤；
CD、衍射圖樣乙說明了光的衍射比甲更加明顯，則若光的波長不變，甲圖對應的縫寬較大，乙對應的縫寬較小；若縫的寬度不變，乙圖對應光的波長較大，故C正確，D錯誤。
故選：C。
【點評】本題考查單縫衍射的相關知識，注意積累。
2．（2025 浙江）某廣場噴泉，在噴泉底部水平安裝有五顏六色的圓形彩燈。如圖所示，若所有彩燈均為圓盤狀，直徑均為d，燈面到水面的距離均為h。已知紅光在水中的折射率為，水池面積足夠大。則下列說法正確的是（　　）
A．每個燈盤在水面上的發光形狀為環形
B．紅光燈盤在水面上的發光面積為π（h+d）2
C．紅光燈盤在水面上的發光面積比綠光燈盤的大
D．燈盤在水中的深度越大，其在水面上的發光面積就越小
【考點】光的折射與全反射的綜合問題．
【專題】定量思想；推理法；光的折射專題；全反射和臨界角專題；推理論證能力．
【答案】C
【分析】A.彩燈為圓盤狀，據此分析判斷；
B.結合題意，由臨界角與折射率的關系、幾何關系分別列式，即可分析判斷；
C.結合前面分析，先確定燈盤在水面上的發光面積公式，再結合臨界角與折射率的關系及題意，即可分析判斷；
D.結合前面分析，根據燈盤在水面上的發光面積公式及題意，即可分析判斷。
【解答】解：A.因為彩燈為圓盤狀，所以每個燈盤在水面上的發光形狀為圓形，故A錯誤；
B.設紅光在水面發生全反射時臨界角為C，
由有：，
解得：，
則：C＝45°，
結合題意，可得下圖：
由幾何關系可得，紅光燈盤在水面上的發光面積直徑為：D＝d+2htanC，
解得：D＝d+2h，
紅光燈盤在水面上的發光面積為：，
解得：，故B錯誤；
C.結合前面分析可知，無論是何種光，燈盤在水面上的發光面積直徑都為：D＝d+2htanC，
燈盤在水面上的發光面積為：，
解得：，
又因為紅光的頻率小于綠光，所以紅光的折射率小于綠光，即：n紅＜n綠，
且：，
則：sinC紅＞sinC綠，
即臨界角的關系為：C紅＞C綠，
則結合面積公式可得，紅光燈盤在水面上的發光面積比綠光燈盤的大，故C正確；
D.結合前面分析可知：，
由此可知，同一顏色燈盤在水中的深度越大，其在水面上的發光面積就越大，故D錯誤；
故選：C。
【點評】本題考查光的折射與全反射的綜合問題，解題時需注意，光投射到兩種介質的界面上會發生反射和折射，入射角和反射角、入射角和折射角的關系分別遵守反射定律和折射定律，當光從光密介質射向光疏介質中時，若入射角等于或者大于臨界角會發生全反射現象。
3．（2024秋 遼陽期末）《陽燧倒影》中記載的“凡寶石面凸，則光成一條，有數棱則必有一面五色”，表明白光通過多棱晶體折射會發生色散現象。如圖所示，一束光（含紅、綠兩種顏色）通過正三棱鏡后被分解成兩束單色光a、b，其中a光部分光路與三棱鏡的BC邊平行，下列說法正確的是（　　）
A．b光為紅光
B．在該三棱鏡中，a光的臨界角比b光的臨界角小
C．a光通過該三棱鏡的時間比b光通過該三棱鏡的時間短
D．增大復色光在AB面的入射角，復色光在AB面會發生全反射
【考點】光的折射與全反射的綜合問題；折射率的波長表達式和速度表達式．
【專題】定量思想；推理法；光的折射專題；推理論證能力．
【答案】C
【分析】根據光路圖分析出單色光a、b的折射率大小，進而判斷色光，根據臨界角公式sinC判斷兩單色光的臨界角大小關系，根據v可知傳播速度的關系，結合光程大小分析時間，根據全反射的條件分析D。
【解答】解：A、由圖可知：a光的折射率n較小，則a光的頻率較小，為紅光，故A錯誤；
B、根據sinC可知，a光的臨界角比b光的臨界角大，故B錯誤；
C、根據v可知，該三棱鏡中a光傳播速度大于b光傳播速度，而a光的光程較短，則a光通過該三棱鏡的時間比b光通過該三棱鏡的時間短，故C正確；
D、若增大復色光在AB面的入射角i，a、b光第二次的入射角減小，均不能發生全反射，故D錯誤。
故選：C。
【點評】本題的重點單色光的偏折角越大則頻率越大波長越短，在介質中的傳播速度越小。
4．（2024秋 紅橋區期末）下列四幅圖所涉及的光學現象和相應的描述中，說法正確的是（　　）
A．圖（a）是內窺鏡，可以把光傳送到人體內部進行照明，是利用了光的全反射
B．圖（b）是陽光下觀察肥皂膜，看到了彩色條紋，這是光的干涉現象，實驗時肥皂膜應水平放置
C．圖（c）是單色平行光線通過狹縫得到的干涉圖樣
D．圖（d）是用偏振眼鏡觀看立體電影，說明光是一種縱波
【考點】偏振現象的應用；薄膜干涉現象．
【專題】定性思想；歸納法；光的干涉專題；光的衍射、偏振和電磁本性專題；理解能力．
【答案】A
【分析】內窺鏡利用的是光的全反射；觀察肥皂膜干涉時，肥皂膜應該豎直放置；根據光的衍射圖樣分析；偏振是橫波特有的現象。
【解答】解：A.圖（a）是內窺鏡，可以把光傳送到人體內部進行照明，是利用了光的全反射，故A正確；
B.圖（b）是陽光下觀察肥皂膜，看到了彩色條紋，這是光的干涉現象，實驗時肥皂膜應豎直放置，故B錯誤；
C.圖（c）是單色平行光線通過狹縫得到的衍射圖樣，故C錯誤；
D.圖（d）是用偏振眼鏡觀看立體電影，說明光是一種橫波，故D錯誤。
故選：A。
【點評】掌握在日常生活中的干涉、衍射、以及偏振現象的具體表現是解題的基礎。
5．（2024秋 杭州期末）如圖所示，CD為透明圓柱體的水平直徑，a、b兩束單色光分別從A、B兩點平行于CD射入圓柱體，A、B兩點到CD的距離相等。兩束光線經圓柱體折射后相交于E點，E點在CD上方。下列說法正確的是（　　）
A．在圓柱體中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度
B．圓柱體對a光的折射率大于圓柱體對b光的折射率
C．b光在圓柱體中發生全反射的臨界角大于a光在圓柱體中發生全反射的臨界角
D．進入圓柱體中，a光和b光的頻率均將變小
【考點】光的折射與全反射的綜合問題．
【專題】比較思想；推理法；光線傳播的規律綜合專題；推理論證能力．
【答案】A
【分析】由圖分析圓柱體對a光的折射率與對b光的折射率的大小，然后根據光在介質中的傳播速度公式分析傳播速度的大小，根據臨界角公式分析發生全反射的臨界角大小；光的頻率是光的特有屬性。
【解答】解：B．A、B兩點到CD的距離相等，所以兩束單色光射入透明圓柱體的入射角相等，由圖可知，單色光b的折射角小于單色光a的折射角，由折射定律可知，圓柱體對a光的折射率小于圓柱體對b光的折射率，故B錯誤；
A．圓柱體對a光的折射率小于圓柱體對b光的折射率，根據可知，a光在圓柱體中的傳播速度大于b光的傳播速度，故A正確；
C．根據可知，b光在圓柱體中發生全反射的臨界角小于a光在圓柱體中發生全反射的臨界角，故C錯誤；
D．由真空進入圓柱體中，a光和b光的頻率不變，故D錯誤。
故選：A。
【點評】考查對光的傳播規律的理解，熟悉運用公式分析。
6．（2024秋 杭州期末）下列關于多普勒效應和激光的特性描述，正確的是（　　）
A．醫院檢查身體的“彩超”儀利用了超聲波的多普勒效應
B．主動降噪技術應用的是聲波的多普勒效應
C．激光的相干性好，所以醫學上用激光“刀”做切除腫瘤等外科手術
D．激光可以用來精確的測距，這是利用了激光的亮度高這個特點
【考點】激光的特點及其應用；多普勒效應及其應用．
【專題】定性思想；推理法；物理光學綜合專題；推理論證能力．
【答案】A
【分析】根據超聲波的應用、激光的特點以及多普勒效應等相關知識逐一分析每個選項。
【解答】解：A.多普勒效應是超聲波的一種重要應用，當超聲波遇到運動的物體時，會發生頻率的變化，這種變化可以被用來檢測物體的運動情況，如血流速度等。因此，醫院檢查身體的“彩超”儀確實利用了超聲波的多普勒效應，故A正確；
B.主動降噪技術并不是利用聲波的多普勒效應，而是利用聲波的干涉原理。主動降噪技術通過產生與噪聲相位相反、振幅相等的聲波來抵消噪聲，從而達到降噪的效果，故B錯誤；
C.醫學上用激光做“光刀”切除腫瘤是利用了激光能量大這個特點，故C錯誤；
D.激光可以用來進行精確的測距，但這并不是利用激光的亮度高這個特點，而是利用激光的平行度好、方向性強的特點。激光束在傳播過程中幾乎不發散，因此可以非常精確地測量距離，故D錯誤。
故選：A。
【點評】對于多普勒效應，要知道在波源與觀察者靠近時觀察者接收到的波的頻率變高，而在波源與觀察者遠離時接收頻率變低。
7．（2024秋 杭州期末）下列四幅圖中涉及的光學現象和對應的描述中，正確的是（　　）
A．圖（a）是內窺鏡，可以把光傳輸到人體內部照明，利用了光的衍射
B．圖（b）是陽光下觀察肥皂泡看到彩色條紋，這是光的干涉現象，條紋分布是上密下疏
C．圖（c）是單色光通過狹縫得到的干涉圖樣
D．圖（d）是利用偏振片觀看立體眼鏡，要求屏幕上的光必須是偏振光
【考點】偏振現象的應用；光導纖維及其應用；薄膜干涉現象；光的衍射現象．
【專題】定性思想；推理法；光的衍射、偏振和電磁本性專題；推理論證能力．
【答案】D
【分析】內窺鏡利用的是光的全反射；觀察肥皂膜干涉時，條紋分布是上疏下密；根據光的衍射圖樣分析；偏振是橫波特有的現象。
【解答】解：A.圖（a）是內窺鏡，可以把光傳送到人體內部進行照明，是利用了光的全反射，故A錯誤；
B.圖（b）是陽光下觀察肥皂膜，看到了彩色條紋，這是光的干涉現象，實驗時肥皂膜應豎直放置，受重力影響，下面薄膜較厚，條紋分布是上疏下密，故B錯誤；
C.圖（c）是單色平行光線通過狹縫得到的衍射圖樣，故C錯誤；
D.圖（d）是用偏振眼鏡觀看立體電影，要求屏幕上的光必須是偏振光，故D正確。
故選：D。
【點評】掌握在日常生活中的干涉、衍射、以及偏振現象的具體表現是解題的基礎。
8．（2024秋 淄博期末）有一種魔術道具稱為“穿墻而過”。其結構是將兩片塑料偏振片卷起來，放進空心的透明圓筒內，上、下兩偏振片中間重疊區域讓觀眾感覺為一塊“擋板”，如圖甲所示。當圓筒中的小球從B端滾向A端，居然穿過了“擋板”，如圖乙所示。則（　　）
A．該魔術說明光是縱波
B．只用一片塑料偏振片也可以完成該魔術
C．兩偏振片的透振方向互相垂直
D．兩偏振片的透振方向互相平行
【考點】偏振現象的應用．
【專題】定性思想；推理法；光的衍射、偏振和電磁本性專題；推理論證能力．
【答案】C
【分析】只有橫波才能發生偏振現象；當偏振片偏振方向與偏振光的方向垂直時，偏振光不能通過偏振片。
【解答】解：A．光的偏振現象說明光是橫波，故A錯誤；
BCD．偏振片的特點為當偏振片偏振方向與偏振光的方向平行時，偏振光可以全部通過偏振片，當偏振片偏振方向與偏振光的方向垂直時，偏振光不能通過偏振片，則在中間區域的放垂直偏振片和水平偏振片，將兩偏振片卷起來，自然光通過兩片偏振方向互相垂直的偏振片時，光強減弱，形成黑影，看起來就像一塊擋板，一片偏振片無法完成實驗，故BD錯誤，C正確。
故選：C。
【點評】本題考查光的偏振現象，解題關鍵是知道光的偏振原理。
二．多選題（共4小題）
（多選）9．（2024秋 郴州期末）關于下列四幅圖所涉及的光學知識中，說法正確的是（　　）
A．圖1檢查工件的平整度利用光的干涉現象，同時也是光的波動性的證明
B．圖2醫用內鏡利用光的衍射現象，說明了光可以不沿直線傳播
C．圖3在坦克內壁上開孔安裝玻璃利用光的折射現象擴大視野
D．圖4泊松亮斑是由于光的衍射現象產生的，是光的粒子性的實例證明
【考點】泊松亮斑；用薄膜干涉檢查工件的平整度；光的單縫衍射和小孔衍射．
【專題】定性思想；推理法；光的折射專題；全反射和臨界角專題；光的干涉專題；光的衍射、偏振和電磁本性專題；理解能力．
【答案】AC
【分析】由劈尖干涉的原理，可知其反應的光的傳播特點；醫用內鏡利用光在內部全反射的特點，可知光的傳播特點；由光的折射，可知安裝玻璃后，光的傳播特點，即可分析視野范圍；由泊松亮斑出現的原因，可知其傳播特點。
【解答】解：A．圖1檢查工件的平整度，利用光的干涉現象，由于波才能干涉，故光具有波動性，故A正確；
B．圖2醫用內窺鏡，利用光的全反射現象，傳遞信息，也說明光不一定沿直線傳播，故B錯誤；
C．圖3在坦克內壁上開孔安裝玻璃，利用光的折射，空氣中的入射角，大于玻璃內的折射角，故可以擴大視野，故C正確；
D．圖4泊松亮斑是由于光的衍射現象產生的，由于波才可以衍射，故光具有波動性，故D錯誤。
故選：AC。
【點評】本題考查光的傳播，關鍵是掌握光的傳播特點及各種現象形成的現象。
（多選）10．（2024秋 撫順期末）如圖所示，a、b為兩束不同頻率的單色光，以相同的入射角射到玻璃磚的上表面，入射點分別為A、B。經玻璃磚上表面折射后兩束光相交于P點，已知AP＞BP，下列說法正確的是（　　）
A．玻璃對a光的折射率大于玻璃對b光的折射率
B．玻璃對b光的折射率大于玻璃對a光的折射率
C．在玻璃磚中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度
D．在玻璃磚中，b光的傳播速度大于a光的傳播速度
【考點】光的折射定律．
【專題】定量思想；推理法；光的折射專題；推理論證能力．
【答案】BC
【分析】由圖分析兩光的折射角的大小，根據折射定律分析兩光的折射率大小關系，根據分析光速的大小。
【解答】解：AB、a，b光的入射角相同，根據幾何關系可知，a光的折射角大于b光的折射角，根據，則na＜nb，故A錯誤，B正確；
CD、a，b光在真空中的傳播速度均為c，根據可知，a光在玻璃磚中的傳播速度大于b光在玻璃磚中的傳播速度，故C正確，D錯誤。
故選：BC。
【點評】解決該題的關鍵是能根據圖分析得到兩光在玻璃磚內的折射率大小，熟記折射率與速度的公式。
（多選）11．（2024秋 雨花區校級期末）如圖所示是一種脈沖激光展寬器的截面圖，其構造為四個相同的頂角為θ的直角三棱鏡，對稱放置在空氣中。一細束脈沖激光垂直第一個棱鏡左側面入射，經過前兩個棱鏡后分為平行的光束，再經過后兩個棱鏡重新合成為一束，此時不同頻率的光前后分開，完成脈沖展寬。已知相鄰兩棱鏡斜面間的距離d＝100.0mm，脈沖激光中包含頻率不同的光1和2，它們在棱鏡中的折射率分別為n1和n2。取sin37°，cos37°，1.890，則（　　）
A．光1和2通過相同的雙縫干涉裝置后2對應條紋間距更大
B．為使光1和2都能從左側第一個棱鏡斜面射出，需θ＞45°
C．減小d后光1和2通過整個展寬器過程中在空氣中的路程差不變
D．若θ＝37°則光1和2通過整個展寬器過程中在空氣中的路程差約為14.4mm
【考點】光的波長與干涉條紋間距的關系；光的折射定律；全反射的條件、判斷和臨界角．
【專題】定量思想；推理法；光的折射專題；全反射和臨界角專題；光的干涉專題；理解能力．
【答案】AD
【分析】根據折射定律分析光線的傳播，會計算全反射的臨界角，尋找兩束光滿足的臨界條件，光線在第一個三棱鏡右側斜面上恰好發生全反射時，根據全反射臨界角公式解出頂角θ的范圍；根據折射定律，結合幾何關系聯立求解。根據雙縫干涉的條紋公式判斷。
【解答】解：A、由于n1＞n2，可知兩束激光的頻率關系為
f1＞f2
根據c＝λf可知，波長關系為
λ1＜λ2
雙縫干涉相鄰條紋間距為
可得，光1和2通過相同的雙縫干涉裝置后2對應條紋間距更大，故A正確；
B、由于n1＞n2，根據可知，光1的臨界角小，所以只要光1能從棱鏡中射出，光2就一定能射出，設光1的臨界角為C，則，可得
C＝45°
因此要使光1和光2都能從左側第一個棱鏡斜面射出，光路圖如圖
根據幾何關系可知
θ＜C＝45°
故B錯誤；
C、由光路圖可知，減小d后光1和2通過整個展寬器過程中在空氣中的路程差減小，故C錯誤；
D、根據光的折射定律可知
，
在空氣中的路程差為
代入數據，解得
Δs≈14.4mm
故D正確。
故選：AD。
【點評】本題借助“超強超短光脈沖產生方法”這一材料來考查光的折射定律和臨界角的相關知識，結合幾何關系。聯立解題。
（多選）12．（2024秋 淄博期末）利用薄膜干涉可檢查工件表面的平整度。如圖甲所示，現使透明標準板M和待檢工件N間形成一楔形空氣薄層，并用單色光照射，可觀察到如圖乙所示的干涉條紋，條紋的彎曲處P對應于A處。下列說法正確的是（　　）
A．判斷A處缺陷為凸起
B．判斷A處缺陷為凹陷
C．當減小薄片的厚度，則相鄰的干涉條紋間距會變大
D．當減小薄片的厚度，則相鄰的干涉條紋間距會變小
【考點】用薄膜干涉檢查工件的平整度．
【專題】定量思想；推理法；光的干涉專題；推理論證能力．
【答案】BC
【分析】薄膜干涉形成的條紋是膜的上下表面的反射光干涉產生的．當兩反射光的路程差（即膜厚度的2倍）是半波長的偶數倍，出現明條紋，是半波長的奇數倍，出現暗條紋。
【解答】解：AB、薄膜干涉是等厚干涉，即明條紋處空氣膜的厚度相同，從彎曲的條紋可知，A處檢查平面左邊處的空氣膜厚度與后面的空氣膜厚度相同，知A處凹陷，故A錯誤，B正確；
CD、相鄰亮條紋之間，空氣膜的厚度差等于半個波長，當減小薄片厚度時，空氣膜的劈角變小，空氣膜厚度差等于半個波長的位置距離變大，所以相鄰亮條紋間距應變大，故C正確，D錯誤。
故選：BC。
【點評】解決本題的關鍵知道薄膜干涉形成的條紋是膜的上下表面的反射光干涉產生的。
三．填空題（共4小題）
13．（2024秋 上海校級期末）激光技術在工農業生產、光纖通信、寬帶網絡、信息處理、醫療衛生、文化教育、科技研究、軍事發展等多方面都發揮著重要的作用。
（1）有關激光的特點與應用，下列說法錯誤的是 　B　。
A.激光是一種人工產生的相干光，全息照相技術，利用了激光相干性好的特點
B.激光在醫學上被當做“光刀”使用，但其亮度還不足以在金屬上打孔、切割、焊接
C.激光具有良好的單色性，光纖通信是激光和光導纖維相結合的產物
D.激光的平行度非常好，可以用來進行精確的測距
（2）用單色光完成“楊氏雙縫干涉實驗”，光屏上形成的圖樣是 　C　。
（3）如圖所示，兩束單色光a和b從水中射向水面的O點，它們進入空氣后的光合成一束光c。根據這一現象可知，下列說法正確的是 　C　。
A.兩束光在空氣中頻率相同
B.兩束光在水中的傳播速度相同
C.水對a光的折射率較小
D.從水射向空氣時，a光全反射的臨界角小于b光的臨界角
【考點】激光的特點及其應用；折射率及其測定；折射率的波長表達式和速度表達式；全反射的條件、判斷和臨界角；光的雙縫干涉圖樣．
【專題】定量思想；方程法；光的折射專題；理解能力．
【答案】（1）B；（2）A；（3）C。
【分析】（1）根據激光的特點判斷各選項。
（2）根據干涉和衍射的特點判斷各選項。
（3）當兩束單色光從水中射向空氣時，它們的折射角不同，但合成后的光束c表明它們在空氣中的傳播方向相同。這意味著兩束光在空氣中的頻率相同，因為頻率是光的固有屬性，不會因介質變化而改變。同時，由于折射率與光的頻率有關，不同頻率的光在同種介質中的折射率不同，因此兩束光在水中的傳播速度也不同。此外，根據全反射的條件，折射率較大的光束在從水射向空氣時，其全反射的臨界角較小。
【解答】解：（1）A、激光是一種人工產生的相干光，全息照相技術，利用了激光相干性好的特點，故A 正確；
B、激光在醫學上被當做“光刀”使用，可以在金屬上打孔、切割、焊接，故B錯誤；
C、激光具有良好的單色性，光纖通信是激光和光導纖維相結合的產物，故C正確；
D、用激光從各個方向照射參加核聚變的物質，利用光壓可使反應物質“擠”在一起發生反應，故D 正確。
本題選錯誤的，故選：B。
（2）用單色光完成“楊氏雙縫干涉實驗”，光屏上形成的圖樣是平行等間距的明暗相間的條紋，故C正確，ABD錯誤；
故選：A。
（3）A C、由題圖可知，a光由水中射向空氣時的入射角大于b光的入射角，即γa＞γb，而兩束光進人空氣中時，折射角相等，即ia＝ib，由折射率的定義n可知，na＜nb，故a光的頻率小于b光的頻率，同種介質對不同頻率的光折射率不同，故C正確，A錯誤；
B、由折射率與光速的關系n，可知va＞vb，故B錯誤；
D、由臨界角與折射率關系 sinC可知，Ca＞Cb，故D錯誤。
故選：C。
故答案為：（1）B；（2）A；（3）C。
【點評】本題的關鍵在于理解光的折射和全反射原理，以及折射率與光的頻率的關系。通過分析兩束光在不同介質中的傳播特性，可以判斷出它們的頻率、折射率和全反射臨界角的關系。明確干涉和衍射和激光的特點。
14．（2023秋 福建期末）光纖在通信、醫療等領域應用廣泛。如圖所示，光纖由內芯和包層構成，為使入射光能在光纖內發生全反射，實現在內芯中傳播，要求內芯折射率n1　大于　（選填“大于”“等于”或“小于”）包層折射率n2。已知n1＝1.5，光從空氣進入內芯時，折射角的正弦值，則入射角正弦值sini＝ 　　。
【考點】光導纖維及其應用．
【專題】定量思想；方程法；全反射和臨界角專題；理解能力．
【答案】大于； 。
【分析】全反射是光纖通信中光信號能夠在光纖內部傳播而不傳播到外部的關鍵。
要實現全反射，必須滿足內芯的折射率大于包層的折射率，這是全反射發生的必要條件。
根據折射定律計算入射角的正弦值。
【解答】解：根據題意可知，為使入射光能在光纖內發生全反射，實現在內芯中傳播，要求內芯折射率大于包層折射率，即
n1＞n2
根據折射定律
代入數據解得，入射角正弦值
故答案為：大于； 。
【點評】本題的關鍵在于理解全反射的條件和折射定律的應用。全反射是光纖通信中光信號能夠在光纖內部傳播而不傳播到外部的關鍵，而折射定律則是計算入射角和折射角之間關系的基礎。通過本題的解答，可以加深對光纖通信原理的理解，以及折射定律在實際問題中的應用。
15．（2024 福建模擬）如圖，一束復色光a垂直射向三棱鏡右側面，從左側面透射出b、c兩束單色光，不考慮光在棱鏡中的多次反射，則三棱鏡對b光的折射率 　小于　（填“大于”“等于”或“小于”）對c光的折射率；b光在三棱鏡中的傳播時間 　小于　（填“大于”“等于”或“小于”）c光在三棱鏡中的傳播時間。
【考點】折射率的波長表達式和速度表達式；光的全反射現象．
【專題】定量思想；推理法；光的折射專題；推理論證能力．
【答案】小于；小于
【分析】根據折射定律分析bc光折射率的大小，根據光程和光速解得時間，從而比較傳播時間的大小。
【解答】解：根據
根據圖形可知，兩單色光在介質中的入射角相等，b單色光在空氣中的折射角小一些，則三棱鏡對b光的折射率小于對c光的折射率；
根據，
解得
結合上述，可知，b光在三棱鏡中的傳播時間小于c光在三棱鏡中的傳播時間。
故答案為：小于；小于
【點評】解決該題的關鍵是能根據題意分析bc兩種光的折射率的大小關系，注意光在介質中傳播的速度。
16．（2024 福建）鍍有反射膜的三棱鏡常用在激光器中進行波長的選擇。如圖，一束復色光以一定入射角i（i≠0）進入棱鏡后，不同顏色的光以不同角度折射，只有折射后垂直入射到反射膜的光才能原路返回形成激光輸出。若復色光含藍、綠光，已知棱鏡對藍光的折射率大于綠光，則藍光在棱鏡中的折射角 　小于　（填“大于”“等于”或“小于”）綠光的折射角；若激光器輸出的是藍光，當要調為綠光輸出時，需將棱鏡以過入射點O且垂直紙面的軸 　逆時針　（填“順時針”或“逆時針”）轉動一小角度。
【考點】光的折射定律．
【專題】定量思想；推理法；光的折射專題；推理論證能力．
【答案】小于，逆時針。
【分析】根據折射定律列式判斷折射角大小，結合圖像分析棱鏡如何旋轉才能使藍光輸出改為綠光輸出。
【解答】解：根據折射定律可得，由于透鏡對藍光折射率大于綠光，則透鏡中藍光折射角小于綠光折射角；若此時激光為藍光，要變為綠光，根據，由于綠光的折射率較小，為了保證折射角不變，則入射角i應減小，即逆時針改變入射角。
故答案為：小于，逆時針。
【點評】考查光的折射定律及其應用，會根據題意進行準確分析判斷。
四．解答題（共4小題）
17．（2024秋 武昌區期末）如圖所示是某種透明材料制成的一塊柱形棱鏡的截面ABOCD，矩形ABOD的底邊BO寬為0.5R，圓弧CD的圓心角∠DOC＝90°，圓半徑為R，其上有一點M，∠COM＝30°，棱鏡置于空氣中，一束光線從M點沿半徑方向入射，經O點反射后在AB邊上恰好發生全反射，已知光在空氣中的傳播速度為c，不考慮部分光線在出射點的反射情況，求：
（1）該棱鏡的折射率n；
（2）光線在該棱鏡中傳播的總時間t。
【考點】光的折射與全反射的綜合問題．
【專題】計算題；定量思想；方程法；全反射和臨界角專題；推理論證能力．
【答案】（1）該棱鏡的折射率為2；
（2）光線在該棱鏡中傳播的總時間為。
【分析】（1）畫出光路圖，由幾何關系求得臨界角，根據全反射的條件進行解答；
（2）由幾何關系，求得光在玻璃磚中通過的路程，由v求得在玻璃中的傳播速度，則在玻璃磚中傳播的時間可求。
【解答】解：（1）光線從M點沿半徑方向入射，其光路如圖所示：
根據反射定律可知：∠BON＝∠COM＝30°
則臨界角：C＝θ＝∠BON＝30°
根據臨界角計算公式可得：sinC
解得：n＝2；
（2）根據幾何關系可得：ON
在△ONP中，根據正弦定理可得：，解得：α＝30°
所以最終光線垂直于BC射出。
根據幾何關系可知PO⊥ON，則：PN，解得：PN
PQ＝Rcosα，解得：PQR
光在玻璃磚中通過的路程：s＝ON+PN+PQ，解得：sR
光在玻璃磚中傳播速度為：v
光線在該棱鏡中傳播的總時間：t
解得：t。
答：（1）該棱鏡的折射率為2；
（2）光線在該棱鏡中傳播的總時間為。
【點評】本題主要是考查了光的折射和全反射；解答此類題目的關鍵是弄清楚光的傳播情況，畫出光路圖，根據圖中的幾何關系求出折射角或入射角，然后根據光的折射定律和全反射的條件列方程求解。
18．（2024秋 鹽城期末）在光學儀器中，“道威棱鏡”被廣泛用來進行圖形翻轉，如圖所示，ABCD是棱鏡的橫截面，是底角為45°的等腰梯形，底邊BC的長度為，棱鏡的折射率為。現有與BC平行的一束單色光從AB射入，經BC面反射后直接從CD面射出。已知光在真空中傳播的速度為c＝3×108m/s，求：
（1）單色光在棱鏡中的傳播速度；
（2）從CD面射出的折射角；
（3）單色光在棱鏡中的傳播時間。
【考點】光的折射與全反射的綜合問題；折射率的波長表達式和速度表達式．
【專題】定量思想；推理法；光的折射專題；推理論證能力．
【答案】（1）單色光在棱鏡中的傳播速度為2.12×108m/s；
（2）從CD面射出的折射角為45°；
（3）單色光在棱鏡中的傳播時間為2×10﹣10 s。
【分析】（1）根據光速與折射率關系計算；
（2）根據折射定律及全反射分析解答；
（3）根據幾何關系解答。
【解答】解：（1）根據光速與折射率關系有
解得v＝2.12×108m/s
（2）在AB面，根據折射定律有
解得θ2＝30°
由幾何關系得在BC面的入射角為i1＝90°﹣（180°﹣30°﹣45°﹣90°）＝75°
發生全反射的臨界角sinC
得臨界角C＝45°
根據對稱性及折射定律可知，在CD面的入射角為i2＝30°，則CD面射出的折射角為45°
（3）過B做折射光線的平行線，過C點做AB邊的平行線，兩條輔助線相交于一點E，則∠BCE＝45°，∠BEC＝120°，設光在棱鏡中的傳播距離為s
由正弦定理：
根據
代入數據得t＝2×10﹣10 s
答：（1）單色光在棱鏡中的傳播速度為2.12×108m/s；
（2）從CD面射出的折射角為45°；
（3）單色光在棱鏡中的傳播時間為2×10﹣10 s。
【點評】本題主要考查了折射定律的相關應用，熟悉光的傳播特點，結合全反射的發生條件和折射定律即可完成分析。
19．（2024秋 湖北期末）2024年9月19日，我國成功發射第59顆、第60顆北斗導航衛星，為下一代定位、導航、授時體系的新技術探路。北斗系統在工作時必須考慮大氣層、電離層、對流層對信號的折射和延遲引起的誤差。若有一個半徑為R的星球，其大氣層的厚度為（1）R，一顆衛星圍繞星球做半徑為2R的勻速圓周運動，如圖所示。已知該星球表面重力加速度為g（忽略星球自轉以及大氣質量的影響）。
（1）求該衛星運行的速率；
（2）若從星球表面某點（與衛星軌道平面共面）向空中各個方向發出光信號，已知星球表面大氣對該光信號的折射率為n＝2，求光信號能到達的衛星軌道弧長。
【考點】折射率的波長表達式和速度表達式；萬有引力與重力的關系（黃金代換）；衛星或行星運行參數的計算．
【專題】定量思想；推理法；光的折射專題；推理論證能力．
【答案】（1）該衛星運行的速率為；
（2）光信號能到達的衛星軌道弧長為πR。
【分析】（1）根據萬有引力與重力的關系及萬有引力提供向心力分析解答；
（2）根據全反射臨界角公式結合幾何關系解答。
【解答】解：（1）對星球表面物體有Gmg
對衛星有m
可得v
（2）設在A點恰好發生全反射，光路圖如圖所示
則：sin∠OAB
可得∠OAB＝30°
在三角形OAB中，由正弦定理有
所以∠OBAπ（舍去）
所以∠BOA
又因為cos∠AOC
所以∠AOC
故光信號能到達的衛星軌道弧長為s＝2（）×2RπR
答：（1）該衛星運行的速率為；
（2）光信號能到達的衛星軌道弧長為πR。
【點評】本題的關鍵要掌握全反射條件和臨界角公式，要畫出光路圖，結合幾何知識進行解答。
20．（2024秋 淄博期末）如圖所示，跳水館的水平跳板（厚度不計）伸向水面，右端點A距水面高h0＝1m，O為A點正下方在水底的投影。若跳水館閉館后，在水池上方只開了一盞黃色小燈M，該燈距跳板A點水平距離x＝4m，離水面高度H＝5m，現觀察到跳板在水底的陰影右端點B到O的距離。已知黃光在水中的折射率n＝1.5。
（1）求水池內水的深度h；
（2）若水池足夠大，關閉黃色小燈M，在水底O處打開一盞同樣的黃色小燈M′，求水面上發光區域的面積S。
【考點】光的折射與全反射的綜合問題．
【專題】定量思想；推理法；光的折射專題；推理論證能力．
【答案】（1）水池內水的深度為3.5m；
（2）水面上發光區域的面積為m2。
【分析】（1）根據折射定律以及幾何關系求解。
（2）根據全反射臨界角公式計算。
【解答】解：（1）根據折射定律得：n
根據幾何關系有：sini
解得i＝45°，sinr
根據幾何關系可知tanr
解得h＝3.5m
（2）設光發生全反射的臨界角為C，發光區域半徑為r，則有sinC
r＝htanC
S＝πr2
聯立解得Sm2
答：（1）水池內水的深度為3.5m；
（2）水面上發光區域的面積為m2。
【點評】本題以折射率和全反射為命題背景考查學生的推理能力和分析綜合能力，關鍵能運用數學知識求解入射角和折射角的正弦值。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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