新高考物理模拟题分类汇编专题18-光学(含答案)

专题18 光学1．（2021·广东高三模拟）如图所示，a 、b 为两束颜色不同的单色光，它们以不同的入射角射入等腰梯形玻璃棱镜，两条射出光能合为一束，下列说法正确的是（ ）A ．b 光在玻璃中的折射率小B ．b 光在玻璃中的光速大C ．对于同种金属，a 光能发生光电效应，则b 光一定也能发生光电效应D ．若两束光通过同一双缝装置且都能形成干涉图样，则a 光条纹间距较大【答案】AB【解析】A ．根据题意画出光路图，两光束出棱镜时，折射角相同，a 光的入射角小，b 光入射角大，可得a 光的折射率大，b 光的折射率小，A 正确；B ．在同种介质中的光速 ，折射率越大，光速越小，在同种介质中b 光的速度较大，B 正确；C ．折射率越大，光子频率越大，光子能量越大，a 光能发生光电效应，但b 光折射率更小，故b 光不一定也能发生光电效应，C 错误；D ．折射率大的光束波长小，根据条纹间距公式x l dλ=较大，b 光折射率较小，故b 光条纹间距较大，D 错误。

2．（2021·济南市历城第二中学高三模拟）一个横截面为等腰三角形abc 的棱镜，顶角为θ，一细束单色光从棱镜的ac 面上的M 点垂直于底面bc 射入棱镜，经折射后射到底面上N 点，且MN ab ∥，下列说法正确的是（ ）A ．光线从bc 面射出的折射角一定等于在ac 面的入射角B ．若光线从bc 面射出的折射角等于在ac 面的入射角，则60θ=︒C ．60θ≤︒时，光线也有可能在bc 面上发生全反射D ．只有当60θ>︒时，光线才有可能在bc 面上发生全反射【答案】BD 【解析】AB ．如图所示，只有当光线在bc 面的入射角3∠等于在ac 面的折射角2∠时，光线从bc 面射出的折射角4∠才等于在ac 面的入射角1∠，由几何关系知，当等腰三角形底角等于顶角即截面为等边三角形时才能满足要求，故A 错误B 正确；CD ．当60θ>︒时，光线在bc 面上的入射角3∠大于在ac 面的折射角2∠，这样才有可能等于或大于材料的临界角而发生全反射，故C 错误D 正确。

故选BD 。

3．（2021·山东济南市高三一模）如图所示，a 、b 两束单色光通过半圆形玻璃砖从圆心O 点出射。

保持入射光的方向不变，让半圆形玻璃砖绕O 点逆时针级慢转动，当转过α角时，a 光出射光消失；当转过β角时，b 光出射光消失，已知α＜β。

下列说法正确的是（ ）A ．a 光在介质中的折射率大于b 光在介质中的折射率B ．a 、b 两束光在介质中的光速之比为sin sin αβC ．通过同一狭缝时，a 光的衍射现象更明显D ．分别用两束光使用同一装置做双缝干涉实验，a 光的条纹间距大于b 光的条纹间距【答案】AB【解析】A ．由于a 光的临界角小于b 光临界角，根据1sin C n =，a 光在介质中的折射率大于b 光在介质中的折射率，故A 正确；B ．由于a 1sin n α=，b 1sin n β=，而c v n =，所以a b b asin sin v n v n αβ==，故B 正确； C ．由于a 光在介质中的折射率大于b 光在介质中的折射率，a 光的波长小于b 光的波长，通过同一狭缝时，b 光的衍射现象更明显，故C 错误；D ．a 光的波长小于b 光的波长，根据Δl x dλ=，分别用两束光使用同一装置做双缝干涉实验，a 光的条纹间距小于b 光的条纹间距，故D 错误。

故选AB 。

4．（2021·河北衡水高三模拟）如图所示，直角三角形ABC 为一棱镜的横截面，∠B =90°，∠C =53°，M 点为AB 边的中点。

复色光k 由a 、b 两种单色光混合而成，k 由M 点平行于底边BC 射入棱镜。

仅有a 光从AC 上的N 点射出，在BC 下侧P 点（图中未画出）检测到b 光。

sin53°=0.8，cos53° =0.6。

则（ ）A ．该棱镜对b 光的折射率等于53B ．在BC 边下方射出的b 光的右侧，可检测到a 光C ．若k 光经M 点斜向下入射，则a 光可能在界面AC 上发生全反射D ．在双缝干涉实验中，要使相邻亮条纹间距较大，应该使用b 光E.由M 点至N 点，a 光所用的时间小于b 光所用的时间【答案】BCE【解析】A ．由题知b 光在AC 上发生了全反射，恰好发生全反射时AC 右侧亦无b 光射出，此时01sin n i =，由几何关系可知37i =，得出053n =，故棱镜对b 光的折射率大于等于53，故A 错误； B ．k 光在AC 上发生反射，如图因a 光的折射率小于b 光，二光以相同的入射角射到界面BC 上同一点，故a 光在b 光的右侧，故B 正确；C ．若 k 光经M 点斜向下入射， 当a 光射到AC 上入射角大于等于其临界角时，将发生全反射， 故C 正确；D ．b 光的折射率大于a 光，故b 光的频率大于a 光，b 光的波长小于a 光，使用a 光做双缝干涉实验时，相邻亮条纹间距较大， 故D 错误；E ．由c v n=，可知，在棱镜中a 光的速度大于b 光，故由M 至N 的过程中，a 光的传播时间小于b ，故E 正确。

故选BCE 。

5．（2021·北京丰台区高三一模）一束单色光从空气进人水中，下列说法正确的是（ ）A ．光的频率不变B ．光的传播速度变大C ．折射角大于入射角D ．人射角增大到某一角度时将会发生全反射【答案】A【解析】A ．频率由波源决定，一束单色光从空气进人水中，光的频率不变，A 正确；B ．根据c n v=可知，水的折射率较空气大，所以光进入水后的传播速度变小，B 错误；C ．光从空气进入水中时，光从光疏进入光密，故折射角小于入射角，C 错误；D ．当光从光密介质射入光疏介质时，才会发生全反射现象，而现在是光从空气进入水中，即从光疏进入光密，故不会发生全反射，D 错误。

故选A 。

6．（2021·天津高三一模）汽车的自适应巡航功能能够帮助驾驶员减轻疲劳，毫米波雷达是其中一个重要部件。

毫米波的波长比短波波长短，比红外线波长长，则（）A．这三种电磁波，红外线最容易发生明显的衍射绕过粉尘B．这三种电磁波在真空中传播，短波的传播速度最小C．这三种电磁波中毫米波比红外线更容易发生明显衍射绕过粉尘D．这三种电磁波，短波频率最高【答案】C【解析】A．这三种电磁波中，短波的波长最长，最容易发生明显的衍射绕过粉尘，故A错误；B．这三种电磁波在真空中传播时速度相同，都为光速，故B错误；C．毫米波波长比红外线波长长，则毫米波比红外线更容易发生明显衍射绕过粉尘，故C正确；D．由公式cλν=可知，波长越小，频率越高，则红外线波的频率最高，故D错误。

故选C。

7．（2021·辽宁葫芦岛市高三一模）水中点光源S沿SO方向射岀a、b两种单色光，其中a单色光射出水面，光路如图所示。

则下列说法正确的是（）A．水中的反射光是b单色光B．a光的频率大于b光的频率C．a、b在水中的传播速度关系为v a＜v bD．用同一双缝干涉装置进行实验可看到a光干涉条纹间距比b光的宽【答案】D【解析】A．水中的反射光是ab两种单色光的复合光，选项A错误；B．因b光发生了全反射，则b光的临界角小于a光，根据1sin Cn=，可得，b光的折射率较大，则b光的频率大于a光的频率，选项B错误；C．根据cvn=可知，因n a＜n b，a、b在水中的传播速度关系为v a>v b，选项C错误；D．因a的频率小，波长较大，则根据lxdλ∆=可知，用同一双缝干涉装置进行实验可看到a光干涉条纹间距比b光的宽，选项D正确。

故选D。

8．（2021·北京朝阳区高三一模）抽制高强度纤维细丝时可用激光监测其粗细。

如图所示，观察激光束经过细丝时在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化。

这一过程利用了光的（）A．干涉现象B．衍射现象C．折射现象D．色散现象【答案】B【解析】当障碍物的尺寸与波的波长相当，或小于波的波长，会发生明显的衍射，该装置的原理是运用光的衍射现象，如果屏上条纹变宽，则说明衍射现象更加明显，可知金属丝变细。

故选B。

9．（2021·浙江衢州市高三二模）夜晚高速公路路标在灯光的照射下特别亮，主要是因为使用了由大量均匀透明介质球组成的反光材料。

如图所示，介质球的球心位于O点，半径为R。

平行于直径AOB的单色光从空气射入介质球，其中一条光线沿DC射入球体，在球内表面经一次反射后，再次折射回空气中出射光线恰好仍与DC平行，已知DC与AB的距离为32R，下列说法正确的是（）A．介质球的折射率为2nB．换不同的单色光线，沿DC入射，在球内表面经一次反射后，再次折射回空气时仍与DC平行C．在同一过球心的截面内，只有三条光线在球内表面经一次反射后，再次折射回空气时与入射光平行D．增大单色光的频率，单色光射入球体后，在球内表面可能发生全反射【答案】C【解析】A．光路图如下图由几何关系可得3sin2HiR==，解得i=60°由图可知i=2r，则r=30°所以介质球的折射率为，sin3sininr==，故A错误。

B．若增大入射光的频率，折射率增大，由折射定律知，折射角r减小，折射光线将射到B点下方，反射光线将射到E点左侧，再次折射到空气中时折射角r′=i，由几何知识可知，出射光线与入射光线不再平行，故B错误；C．在同一过球心的截面内，只有沿直径和直径两侧对称的两条，共三条光线在球内表面经一次反射后，再次折射回空气时与入射光平行，故C正确；D．增大单色光的频率，若该光沿EF平行于CD射入时，根据几何知识得知，第一次的折射角等于第二次的入射角，根据光路的可逆性原理，不可能在介质球内表面发生全反射，故D错误。

故选C。

10．（2021·浙江高三二模）玻璃中有一个球形气泡。

一束平行光射入气泡，下列光路图中正确的是（）A．B．C．D．【答案】B【解析】光从玻璃进入空气，即由光密介质进入光疏介质，入射角小于折射角，后来又从玻璃进入空气，则入射角大于折射角，其光路图如图所示，所以B正确；ACD错误；故选B。

11．（2021·山东枣庄市高三二模）如图所示为长方体均匀玻璃砖的截面，厚度为L。

现有两种单色光组成的复合光，从O 点射入玻璃砖，入射角为60︒，其折射光线分别沿OA 、OB 方向，对应的折射角分别为37︒、53︒，光从O 点到A 点的传播时间为OA t ，从O 点到B 点的传播时间为OB t 。

已知3sin 602︒=，cos600.5︒=，sin370.6︒=，cos370.8︒=。

则下列对OA t 和OB t 大小关系的比较，正确的是（ ） A ．OA OB t t = B．OA OB t t < C ．OA OB t t > D ．无法确定【答案】A 【解析】玻璃砖对沿OA 方向的单色光的折射率为1sin 60sin37n = 此单色光在玻璃传播的速度为11c v n = 光在玻璃砖中的路程为cos37OA L s = 光从O 点到A 点的传播时间为1sin 60253cos37sin3724OA OA s L L t v c c===⋅⋅ 玻璃砖对沿OB 方向的单色光的折射率为2sin 60sin 53n = 此单色光在玻璃传播的速度为22c v n = 光在玻璃砖中的路程为cos53OB L s = 光从O 点到B 点的传播时间为2sin 60253cos53sin5324OB OB s L L t v c c===⋅⋅ 则有OA OB t t =。