2022届高考物理二轮复习题：光学专题

2022届高考物理二轮复习题：光学专题一、单选题1．（2分）与早期的电缆传输信息相比，光纤通信具有各方面压倒性的优势。

日前光纤信号传输主要采用以下三种波长的激光：850nm、1310nm、1550nm，均大于红光波长（630−760nm）。

下列说法中正确的是（）A．光纤通信利用的是光的折射原理B．光纤中的激光能使荧光物质发光C．若用红光照射某光电管能产生光电效应现象，光纤中的激光也一定可以D．若换用可见光传输信号，其在光纤中的传播速度比现有的三种激光都慢2．（2分）在做测定玻璃折射率的实验时，某同学发现实验室有一块半圆形的玻璃砖，他用一束自然红光沿平行于直径AB方向，从AB的上方照射该玻璃砖，调整入射点的位置，当光从C点入射，可使折射光线恰好打在B点，此时入射点到直径AB的距离刚好等于玻璃砖半径的一半，则（）A．玻璃的折射率为2cos15°B．从C点反射的光线仍然为自然光C．换用绿光从C点入射，其折射光线可能打在E点D．改变光线的入射位置和颜色，折射光线可能过O点3．（2分）有一个长为10cm的竖直线状光源AB，其表面可以向各个方向发射光线，将光源封装在一个半球形的透明介质中，整个装置放在水平地面上，如图。

线状光源的B端与半球的球心O重合，封装用的透明介质的折射率为1.5，为使光源发出的所有光均能射出介质球，不考虑二次反射，试分析介质球的半径R至少为（）A．15cm B．5√5cm C．10cm D．20cm二、多选题4．（3分）小刚同学用光传感器研究光的波动现象，实验装置如图甲所示，某次实验中，得到了如图乙所示的光强分布图，则下列说法正确的是（）A．该同学观察到的是光的干涉图样B．该同学观察到的是光的衍射图样C．若仅减小激光器和中间缝屏的距离，则观察到条纹的宽度将不变D．若换用光强更大、频率更低的激光，则观察到条纹的宽度将变大5．（3分）如图所示，O1O2是半圆形玻璃砖过圆心的法线，A、B是关于O1O2对称的两束平行单色光束，两光束从玻璃砖右方射出后的光路如图所示，则下列说法正确的是（）A．该玻璃砖对a光的折射率比对b光的折射率小B．有可能a是绿光，b是红光C．两光束从空气进入玻璃的过程中各自的频率均不变D．在真空中，a光的波长比b光的波长长E．在两光束交汇处一定能看到干涉条纹6．（3分）如图所示，两束单色光a、b从水下面射向A点，光线经折射后合成一束光c。

则下列说法正确的是（）A．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距B．a光在水中的传播速度比b光慢C．用a、b光分别做双缝干涉时它们的干涉条纹宽度都是不均匀的D．在水中a光的临界角大于b光的临界角E．若a光与b光以相同入射角从水射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是b光7．（3分）在学习了肥皂膜的干涉后，小管同学利用现有的器材做了一个实验，他将一个矩形线框浸入肥皂液中，取出后竖直放置，其表面覆盖了一层肥皂膜，膜的上半部分从上到下厚度均匀增加。

现用两个颜色不同的平面光源a和b分左右两边同时照射这个肥皂膜，出现如图的明暗条纹，下列说法正确的是（）A．对薄膜观察和分析，a、b光在肥皂膜中的波长之比约为4：3B．a光在肥皂膜中的速度比b光大一些C．两种光照射同种金属时，若a光照射不发生光电效应，则b光照射也一定不发生光电效应D．两种光分别通过同一装置进行双缝干涉时，a光的干涉条纹间距比b光小一些8．（3分）下列说法中正确的是A．当一列声波从空气中传入水中时波长一定会变B．在机械横波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度C．a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到的干涉图样中，a光的相邻亮条纹间距小于b 光的相邻亮条纹间距，则可以判断水对a光的折射率比b光大D ．肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的E ．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实9．（3分）如图，一束光从平行玻璃砖上表面入射，经玻璃砖折射后在下表面分为两束单色光a 、b ，则下列说法正确的是（ ）A ．a 光频率比b 光频率小B ．该玻璃对a 光折射率小于对b 光的折射率C ．真空中a 光速度比b 光速度快D ．增大上表面空气中的入射角，a 、b 光会在下表面发生全反射E ．a 光比b 光波动性强，更容易观察到明显衍射现象三、综合题10．（10分）如图所示为一半圆柱体玻璃砖的截面，距光轴（图中虚线）均为R 2处有两束光a 、b 分别垂直入射到半圆柱体的底面上，然后分别射到光轴上的M 点和N 点，已知半圆柱体的半径为R ，MO=√3R ，NO=√3+12R ，sin75°=√6+√24，求：（1）（5分）玻璃砖对a 光的折射率；（2）（5分）a 、b 两束光在半圆柱体内传播时间比。

11．（10分）如图，横截面为矩形的透明体abcd 置于真空中，ad 边长为l ，ab 边足够长，有一束光从ad 边的中点A 处射入透明体，其入射角θ=45°，该光线经ad 边折射后达到ab 边的B 点并恰好发生全发射。

已知光在真空中的速度大小为c 。

求：（1）（5分）透明体对入射光的折射率n ； （2）（5分）光从A 点运动到B 点的时间。

12．（10分）圆柱形透明体放在水平地面上，圆柱体的截面为半径为R 的圆，O 为圆心，在圆柱的侧面上A 点（A 与O 等高）贴有一个点光源，点光源射入透明介质的光，经介质传播和折射后，照射在离圆心O 距离为2R 的竖直光屏上，已知透明介质对光的折射率为23√3，光在真空中的传播速度为c 。

求：（1）（5分）光以最短距离传播到光屏所用的时间； （2）（5分）光屏上亮斑最高点离地面的高度。

13．（10分）如图所示，△ABC 为折射率n ＝，顶角θ＝30°的直角三棱镜的截面，P 为垂直于直线BCD 的光屏．一束宽度d ＝AB 的单色平行光束垂直射向AB 面，经三棱镜折射后在屏P 上形成一条光带．求：（1）（5分）图中编号为b的光线经棱镜后传播方向改变的角度；（2）（5分）在屏P上形成的光带宽度．四、解答题14．（5分）为美化城市环境，提高城市整体形象，某市加强了亮化工程建设.在城市公园的某一正方形的水池的水中装上亮化灯泡，水池边长为d，将水下灯泡看成点光源，点亮灯泡，结果在水面上刚好形成一个边长为d的正方形亮斑。

已知水对光的折射率为n，求光源离水面的距离。

15．（5分）薄壁透明圆柱形玻璃容器浮于水面。

容器的内直径为d。

在容器底正中有一小发光源A。

在容器壁外、距离容器壁为d以外的水面区域无光线折射出来。

即所谓的“盲区”。

已知水的折射率为n=43。

求容器浸水深度ℎ。

（结果可以用根号表示）16．（5分）如图所示，小玻璃球的半径为R，折射率n= √3，今有一束细光束从与直径AB相距d=√32R的点，沿直径AB方向照在小玻璃球上，入射光线可经过折射、反射、折射，再射出后恰能平行于原射入方向返回．已知光在真空中的传播速度为c，求该细光束在玻璃球中的传播时间．答案解析部分1．【答案】D【知识点】光的全反射【解析】【解答】A．光纤通信利用的是光的全反射原理，A不符合题意；B．紫外线以及短波的可见光，X射线、γ射线能使荧光物质发光，光纤中的激光不能使荧光物质发光，B不符合题意；C．激光的波长大于红光的波长，则激光的频率小于红光的频率，若用红光照射某光电管能产生光电效应现象，光纤中的激光不一定可以，C不符合题意；D．激光的波长大于可见光的波长，则激光的折射率小于可见光的折射率，根据v=c n可知，若换用可见光传输信号，其在光纤中的传播速度比现有的三种激光都慢，D符合题意。

故答案为：D。

【分析】光纤维传播利用光的全反射原理；其激光不能使荧光物质发光；由于激光频率小于红光所以不一定能使金属发生光电效应；利用其折射率的大小可以比较传播速度的大小。

2．【答案】A【知识点】光的折射【解析】【解答】A．C点到直径AB的距离刚好等于玻璃砖半径的一半，由几何关系可知，△COA=30°，则入射角为30°，折射角为15°，折射率为n=sin30°sin15°=2cos15°A符合题意；B．自然光被玻璃反射后，反射光是偏振光，B不符合题意；C．绿光折射率大于红光，换用绿光从C点入射，折射光线打在OB上，不可能在E点，C不符合题意；D．折射光线过O点时，折射角为0；沿平行于直径AB方向，从AB的上方照射该玻璃砖，入射角不为0，折射光线不可能过O点，D不符合题意。

故答案为：A。

【分析】利用几何关系可以求出折射角和入射角的大小，结合折射定律可以求出折射率的大小；反射光属于偏振光；利用折射率的大小可以判别折射角的大小；利用入射角的大小可以判别其折射光线不能经过O点。

3．【答案】A【知识点】光的全反射【解析】【解答】如图所示，在半球面上任选一点P，根据几何关系可知，若此时线状光源A点发出的光能够射出P点，则线状光源其他点发出的光也一定能够射出P点，所以只要A点发出的所有光线能够射出球面，则光源发出的所有光均能射出球面。

在三角形APB中，根据正弦定理有ABsinα=PB sinθ解得sinα=ABPB sinθ当θ=90°时，sinα有最大值，为sinα=AB PB为使光线一定能从P点射出，应有sinα=AB PB≤1n所以R=PB≥nAB=15cm故答案为：A。

【分析】根据正弦定理得出sinα，结合sinα的最大值得出介质球的半径R。

4．【答案】B,C,D【知识点】光的衍射【解析】【解答】AB．条纹间距不同，因此不是干涉现象，A不符合题意，B符合题意；CD．波长增大，两屏间距增大才会让条纹间距变大，CD符合题意。

故答案为：BCD。

【分析】根据条纹间距的变化判断发生的干涉还是衍射，从而得出条纹间距的影响因素。

5．【答案】A,C,D【知识点】光的折射【解析】【解答】A．由图可知，由于出射光线的交点在中心线的上方，根据折射定律可知a光的折射率小于b光。

A符合题意；B．因为a光的折射率小于b光，所以a光的频率小于b光，又因为绿光的频率大于红光，因此不可能a是绿光，b是红光。

B不符合题意；C．光从一种介质进入另一种介质时，光速和波长都发生变化，而频率保持不变。

C符合题意；D．a光的频率比b光的频率低，由c=λγ知，在真空中a光的波长比b光的长。

D符合题意；E．由于这两种光的频率不同，在相互叠加时不能形成稳定的干涉图样，所以在交汇处不一定能看到干涉条纹。

E不符合题意。

故答案为：ACD。

【分析】根据折射定律判断a光和b光的折射率大小；结合ab光的频率判断两种光的类型；结合光的频率和波长的关系得出ab光的波长关系。