2025高考物理总复习 考前应试策略指导 专题5振动与波 光学 第13讲光学

第一部分专题五第13讲

＜专超分层/突破练T/

A组•基础练

1.（2024.江苏卷）现有一光线以相同的入射角仇打在两杯不同浓度的NaCl溶

液中，折射光线如图所示（从＜小），已知折射率随浓度增大而变大。则（）

A.甲折射率大

B.甲浓度小

C.甲中光的传播速度大

D.甲临界角大

【答案】A

【解析】入射角相同，由于小＜生，根据折射定律可知〃甲＞〃乙，故甲浓度

大；根据。=£,可知光在甲中的传播速度较小，由sinC=\可知折射率越大临界

角越小，故甲临界角小。故选A。

2.（2024.黑吉辽卷）某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，

于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝,将该纸板与墙面平行放置,

如图所示。用绿色激光照双缝，能在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相

邻两条亮纹中央间距变小的是（）

A.换用更粗的头发丝

B.换用红色激光照双缝

C.增大纸板与墙面的距离

D.减小光源与纸板的距离

【答案】A

【解析】由干涉条纹间距AE=%,可知换用更粗的头发丝，双缝间距”变

大，则相邻两条亮纹中央间距AA,变小，故A正确；换用红色激光照双缝，波长

变长，则相邻两条亮纹中央间距AA•变大，故B错误；增大纸板与墙面的距离/,

则相邻两条亮纹中央间距Ax变大，故C错误；减小光源与纸板的距离，不会影

响相邻两条亮纹中央间距Ax,故D错误。

3.（2024.浙江6月选考）如图为水流导光实验，出水口受激光照射;下面桶中

的水被照亮，贝女）

A.激光在水和空气中速度相同

B.激光在水流中有全反射现象

C.水在空中做匀速率曲线运动

D.水在水平方向做匀加速运动

【答案】B

【解析】光在介质中的速度为。=今故激光在水中的传播速度小于在空气

中的传播速度，故A错误；水流导光的原理为光在水中射到水与空气分界面时入

射角大于临界角，发生了全反射，故B正确；水在空中只受到重力作用，做匀变

速曲线运动，速度在增大，故C错误；水在水平方向做匀速直线运动，故D错误。

4.（2024・山东济宁三模）五一假期济宁太白湖公园的湖水里安装了一批圆形线

状光源，将该光源水平放置于湖水下方*m处，该光源发出红光时，可在水面

4

上观察到红色亮环，如图所示。已知水对红光的折射率为左则亮环的宽度d为

A.0.3mB.0.4m

C.0.5mD.0.6m

【答案】D

【解析】光线照射到水面时临界角满足sinC=:=*由三角函数关系可知

3

tanC=/，亮环的宽度d=2〃lanC=0.6m,故选D。

I屏

5.（多选）（2024.山东青岛三模）矿井空气中的瓦斯浓度超过1%时，容易发生瓦

斯爆炸。某同学通过查阅资料得知含有瓦斯的空气折射率大于干净空气的折射率,

他利用光的干涉监测瓦斯浓度。如图，在双缝后面放置两个完全相同的薄壁透明

容器A、B,容器A中是干净的空气，容器B与矿井中空气相通。用某种单色光

照射单缝，观察屏上的干涉条纹，就能够大致判断瓦斯的浓度。下列说法正确的

是（）

A.若屏的正中央是亮纹，说明B中的空气一定不含瓦斯

B.若屏的正中央是暗纹，说明B中的空气一定含有瓦斯

C.同种频率的光在含有瓦斯的空气中比在干净空气中传播的速度小

D.用频率更大的单色光照射单缝时，屏上出现的干涉条纹间距变小

【答案】BCD

【解析】若屏的正中央是亮纹，如果容器A、B中气体相同，则折射率相

同，到屏的中央光程相同，所以中央为亮纹，若B中含有瓦斯，但是到屏的中央

光程恰好相差波长的整数倍，中央也为亮纹，故B中可能含瓦斯，也可能不含，

故A错误；如果屏的正中央是暗纹，必有光程差，说明B中的气体与A中的气

体成分不相同，一定含有瓦斯，故B正确；同种频率的光在含有瓦斯的空气中的

折射率大于在干净空气中的折射率，根据。=今可知同种频率的光在含有瓦斯的

空气中比在干净空气中传播的速度小，故C正确；根据■=，用频率更大的单

色光照射单缝时，由于单色光的波长变小，则屏上出现的干涉条纹间距变小，故

D正确。故选BCD。

6.（2024・广东卷）如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以6

角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在N尸面发生全反射。反射光

射向尸。面。若夕逐渐增大，两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知

在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是（）

A.在PQ面上，红光比绿光更靠近。点

B.。逐渐增大时，红光的全反射现象先消失

C.。逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射

D.夕逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大

【答案】B

【解析】红光的折射率小于绿光的折射率，在MN面，入射角相同，根据

*ZJ

折射定律〃=乎一可知绿光在MN面的折射角较小，根据几何关系可知绿光比红

sina

光更靠近P点，故A错误；根据全反射发生的条件sinC=［可知红光发生全反射

的临界角较大，。逐渐增大时，折射光线与NP面的交点左移过程中，在NP面的

入射角先大于红光发生全反射的临界角，所以红光的全反射现象先消失，故B正

确；在MN面，光是从光疏介质到光密介质，无论0多大，在MN面都不可能发

生全反射，故C错误；根据折射定律〃=萼可知0逐渐减小时，两束光在MN

sina

面折射的折射角逐渐减小，故D错误。

7.（2024.河南郑州模拟深圆柱形薄壁（厚度不计）玻璃桶内装满某种液体，紧贴

桶内壁加点有一激光笔，激光笔可视为质点，激光笔沿平行桶底面方向射出一细

束激光，其截面图如图所示。已知该光线恰好在桶壁上另一点N发生全反射，且

反射光线恰好垂直于M点所在的直径，则桶内液体的折射率为（）

A.啦B.1.5

C.2D.¥

【答案】C

【解析】依据题意画出光路图如图所示，根据反射定律及几何关系可知，

图中三个角均相等，设为a,则3a=9（）。，解得a=3（）。，根据全反射发生的条件

sina=[,可得〃=2,故选C。

8.（多选）（2024.山东青岛模拟）雄安新区政府广场的灯光喷泉为城市的夜景增

添了色彩。水面下方〃（）=13cm处，有一边长为Zx）=20cm的正方形灯带曲cd,

灯带的宽度忽略不计。灯带可以交替发出红绿两种颜色的光，（水对红光的折射率

4

为-

V小七2.6）下列说法正确的是（）

A.发红光时在灯带。点的正上方观察，观察到。到水面的距离为13cm

B.水面上被照亮的区域面积约为230（）cnr

C.发出红光时水面被照亮的区域比发出绿注时水面被照亮的区域大

D.若灯带的深度变为原来的两倍，水面被照亮的区域面积也变为原来的两

倍

【答案】BC

【解析】从灯带上发出的红光射向水面时折射角大于入射角，射到人的眼

睛中，由光的可逆性可知光线从发光体上方沿直线射到眼睛里，则观察到发光体

的位置比实际位置偏高，即发红光时在灯带〃点的正上方观察，观察到Q到水面

的距离小于13cm,故A错误；

红光频率比绿光小，则折射率较小，根据sinC=5可知，红光临界前较大,

3

则水面上被照亮部分的面积由红光决定，由sin。江=彳，水面上被照亮的区域面

，只约为5=Lo+4Lo-/?otanC〃+7t(〃otanC江下之230()cm2,故B正确；

红光的临界角大于绿光的临界角，可知发出红光时水面被照亮的区域比发出

绿光时水面被照亮的区域大，故C正确；若灯带的深度变为原来的两倍，即变为

2/?o,由面积表达式S=Ld+4Lo-/?otanC红+7t(//otanC红＞可知，水面被照亮的区域

面积不一定变为原来的两倍，故D错误。故选BC。

9.(2024.山东潍坊三模)水晶球是用天然水晶加工而成的一种透明的球型物

品。如图甲所示为一个质量分布均匀的透明水晶球，半径为〃，过球心的截面如

图乙所示，PQ为直径，一单色细光束从P点射入球内，折射光线与。。夹角为

37℃,出射光线与P。平行。已知光在真空中的传播速度为c,sin37°=0.6,cos

37。=0.8,则（）

A.光束在P点的入射角为53。

B.“水晶球”的折射率为1.6

C.光在“水晶球”中的传播速度为官

D.光在“水晶球”中的传播时间为祟

【答案】B

【解析】根据题意作出光路图如图，由几何关系可知，光线射出时的折射

角厂为2a折射率〃=sm=2cos6=1.6,故B正确；由图夕=产=2。=74。，故

sinu

A错误；光在“水晶球”中的传播速度为。=£=3,故C错误；光在“水晶球”

中传播的距离/=2优os/时间，=（=®=丝产，带入数据有/=黑，故D错

Czv-V-/

误。

10.（多选）（2024.湖南卷）1834年，洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果（称

洛埃镜实验），平面镜沿OA放置，靠近并垂直于光屏。某同学重复此实验时，平

面镜意外倾斜了某微小角度仇如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是

（）

光屏

EA

A.沿4。向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动

B.沿0A向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小

C.若0=（）。，沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变

D.若。=0。，沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹向A处移动

【答案】BC

【解析】根据题意画出光路图

如图所示，S发出的光与通过平面镜反射光（可以等效成虚像S'发出的光）是

同一列光分成的，满足相干光条件。所以实验中的相干光源之一是通过平面镜反

射的光，且该干涉可看成双缝干涉，设S与S'的距离为d,则d=2〃，S到光屏

的距离为/,代入双缝干涉公式加:=%可得A『导，则若。=0。，沿0A向右（沿

AO向左）略微平移平面镜，对/和4均没有影响，则干涉条纹间距不变，也不会

移动，故C正确，D错误；

同理再次画出光路图有

沿OA向右略微平移平面镜，即图中从①位置一②位置，由图可看出双缝的

间距增大，则干涉条纹间距减小，沿A。向左略微平移平面镜，即图中从②位置

一①位置，由图可看出干涉条纹向上移动，故A错误，B正确。故选BC。

11.（2024•黑龙江哈尔滨模拟）如图所示，现有一块玻璃砖，上半部分为半圆形,

半径为R,下半部分为等腰直角三角形，NACB=9（）。，O点为上半部分的圆心，

M为上半部分边界上一点，M。连线与A。的夹角为30。。一束光线从M点在纸

面内沿着与4c垂直的方向射入玻璃砖，已知玻璃砖的折射率为小。求：

B

（1）光线在M点的折射角；

（2）光线在玻璃砖表面射出的位置。

【答案】（1）30。（2）距离4点（1一

【解析】（1）一束光线从M点在纸面内沿着与AC垂直的方向射入玻璃砖,

根据几何关系可知入射角为1=60。

根据折射定律〃=黑

解得光线在M点的折射角4=30。。

（2）根据题意作出光路图

根据几何关系有NOM4=75。，ZMAD=120°,ZAMD=45°,ZMDA=15°,

0=75。

AM=2Rcos750=2Rsin15°=2R

AM_AO

在△MAO中，根据正弦定理

sin^-MDAsinZ.AMD

解得AD=y[2R

1

士r.A•6立

由于sin^>smC=~=~^~

光线在A8边发生全反射，根据几何关系有BD=AB-AD=y/2R

sinNBDE=15。,ZB=45°,sinNDE8=120。

RDRF

在△片EQ中，才艮据正弦定•理../Qc?

sinZDEBsinZ.BDE

解得BE=(l—书R

光线在玻璃砖表面射出的位置距离