新高考物理冲刺专项训练《光学》含答案

号题g§@

一、单曲

题目1（2024・福建・一模）肥皂膜看起来常常是彩色的，雨后公路积水上漂浮的油膜,也经常显现出彩色条

纹。下列现象的原理与之相同的是（）

A.杨氏双缝干涉实验B.影子的形成

C.利用光导纤维传递信息,实现光纤通信D.泊松亮斑

题目2（2024.江苏连云港—模）如图所示，圆柱形玻璃杯前侧表面上有。、6、c三点,粗细均匀的铅笔紧靠

玻璃杯后侧外壁竖直放置，且在6点正后方。将杯中注满水（）

A.通过b点看到铅笔变细B.通过b点看到铅笔无变化

C.通过Q点看到铅笔向右侧移D.通过c点看到铅笔向右侧移

题目瓦（2024.贵州.二模）如图3）,容器中盛有深度/z=4cm的透明液体,一激光束垂直液面射入液体，并

在底板发生漫反射,部分漫反射光会在液面发生全反射。恰好发生全反射的光在容器底板上形成直径d

=16cm的圆形亮环，如图（b）所示。该液体的折射率为（）

A.2B.V3C.V2

D•夸

题目|7（2024•山东潍坊•一模）制造半导体元件，需要精确测定硅片上涂有的二氧化硅⑸OJ薄膜的厚度，

把左侧二氧化硅薄膜腐蚀成如图中所示的劈尖,用波长4=630nm的激光从上方照射劈尖,观察到在腐蚀

区域内有8条暗纹，且一.氧化硅斜面转为平面的棱处是亮纹,二氧化硅的折射率为1.5,则二氧化硅薄

膜的厚度为（）

D.3780nm

题目1（2024•江苏南通•一模）如图所示,挡板上安装有宽度可调的一条狭缝，缝后放一个光屏。用单色平

行光照射狭缝，狭缝宽度从0.8mm调整为0.4mm,光屏上可能呈现（）

单色光

IIIIIIIIIIIIIIII■■

①②③④

A.图样①变化为图样②B.图样②变化为图样①

C.图样③变化为图样④D.图样④变化为图样③

题目6（2024・河南・二模）一种光学传感器是通过接收器接收到红绿灯光信号而触发工作的。如图所示，一

细束黄色光沿方向从汽车波璃外侧（汽车玻璃可视为两表面平行的玻璃砖）的6点射入:入射角为i,

折射光线刚好沿方向在汽车玻璃内恻。点触发光学传感器。若入射光的颜色发生变化，且入射光的

入射位置8不变，仍要使折射无线沿方向在汽车玻璃内侧。点触发光学传感器。下列说法正确的是

（）

A.若改用绿色光射入，需要入射角i减小到某一合适的角度

B.若改用红色光射入，需要入射角i减小到某一合适的角度

C.若改用红色光射入，需要入射角i增大到某一合适的角度

D.改用任何颜色的光射入,都需要入射角i减小到某一合适的角度

题目7（2024.浙江杭州.二模）如图，一束激光在折射率自上而下逐渐变化的某材料中沿曲线传播，亮度左

暗右亮。下列说法正确的是（）

A.激光从材料左端射入B.材料的折射率自上而下逐渐减小

C.增加材料上下高度,光线能从上表面射出D.增加材料左右长度，可能会形成对称的光路

题目U（2024.广东.二模）近口，工信部披露的最新数据品示，2D23年我国光缆线路建设取得显著成果，新

建光缆线路长度达473.8万公里，使得全国光缆线路总长度一举突破6432万公里。光缆线路主要用于光

信息传输，在铺设的过程中，尽量不要弯曲。如图所示，一段折射率为打、横截面是圆面的光导纤维，截面

半径为人在铺设的过程中弯曲成了一段圆弧，圆弧的圆心到光导纤维的中心轴线的距离为几光导纤维

外部可认为是真空区域。现有一束光垂直于光导纤维左端截面射入，为了保证这束光经反射后均能从右

端面射出，则光导纤维的折射率。至少为（)

n播+2r

A•名B.R+rC•第

R—rIt,R

题目叵（2024•河北沧州••模）如图是•种用折射率法检测海水盐度装置的局部简化图。让光束从海水射

向平行空气砖（忽略薄玻璃壁厚度）再折射出来，通过检测折射光线在不同盐度溶液中发生的偏移量d,进

而计算出海水盐度。已知某一温度下，海水盐度变大引起折射率变大.下列说法正确的是（）

A.一束夏色光透过平行空气砖分成1、2两束光，则两束光不一定平行

B.一束复色光透过平行空气砖分成1、2两束光，则1光的频率更高

C.一束单色光射向平行空气砖后偏移量变大，说明海水的盐度变大

D.一束单色光射向平行空气褥后偏移量变小，说明海水的盐度变大

二、多选题

题目TO（2023•全国•模拟预测）如下图，水面下方有一固定的线状单色光源S,光源倾斜放置，和竖直方向

夹角满足30°V0V6O。,水对该光的折射率为1.33。光源发出的光到达水面后有一部分可以直接透射出

去，从水面上方看,该区域的形状可能为（）

水面

题目U（2024•山东潍坊•一模）如图为透明长方体的横截面cfg，其折射率九=手，一细束单色光以角J

入射至ef面上的p点，。0=半=乙，已知光在真空中的传播运度为c,不考虑光在长方体内的二次及二次

以上的多次反射，下列说法正确的是（）

A.当入射角为〃=60°时,光在长方体中的传播时间为巫

c

B.当入射角为0=60°时,光在长方体中的传播时间为空里

c

C.当入射角夕V45°时，折射到eh面上的光一定发生全反射

D.当入射角6<45°时,折射到eh面上的光不一定发生全反射

题目］亘：（2024.河南.一模）如图，将一平面镜置于某透明液体中，光线以入射角i=45°进入液体，经平面镜

反射后恰好不能从液面射出。此时，平面镜与水平面（液面）夹角为。，光线在平面镜上的入射角为£。已

知该液体的折射率为，岩下列说法正确的是（）

A.6=30°B.0=37.5°

C.若略微增大a,则光线可以从液面射出D.若略微减小i,则光线可以从液面射出

题目豆（2024.浙江.高考真题）在如图所示的直角坐标系中，似勿平面为介质I和H的分界面（z轴垂直纸

面向外）。在介质/中的P（0，”）处有一点波源，产生波长为九速度为。的波。波传到介质II中,其速度

为方5图示时刻介质U中仅有一个波峰，与力轴和g轴分别交于R和S点,此时波源也恰好位于波峰。

M为O、R连线的中点，入射波与反射波在O点相干加强，则（）

A.介质H中波的频率为B.S点的坐标为（0,-仞）

C.入射波与反射波在M点相干减弱D.折射角a的正弦值sina=

5

三、解答题

题目7T（23—24高三下•广东佛山•阶段练习）在一个平静的湖面上，距离水面高度自=30小处有一条水

平缆索，缆索上每隔£=10s就从站台以速度。=lni/s沿一个方向持续开出一辆缆车。湖水深h2=8m，缆

索中央正下方的湖底有一员潜水员，该潜水员只能看到湖面半径为=9m的圆面有亮光，乂在透过湖面半

径心=6m的圆面上才能清啦的看到缆索上的缆车。已知/西心12,sin53°=0.8,cos53°=0.6,求：

（1）湖水的折射率口的大小（用分式表示）：

（2）潜水员最多能清晰的看到缆索上缆车的数量。

缔车、一►—►―►―►—►—►—►―►―►

二十、弓nnr5r5rinrin

湖面•

潜定员

题目|15（23-24高三上•山东德州•期末）某物理学习兴趣小组成员小张找到了一个灯和一段光导纤

维进行研究。查阅资料发现，LED灯是一块用环氧树脂密封的发光半导体材料。光导纤维由内芯和外套

两层组成，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。

（1）有一LEO灯结构如图甲所示，发光区域为直径3mm（MN之间）的圆盘（厚度不计），发光面上覆盖折

射率"=1.6的半球形环氧树脂，发光圆盘的圆心与球心重.合。要使发光区域发出的所有光线在球面上都

不发生全反射,求环氧树脂半径R满足的条件；

（2）一段长直光导纤维由内芯和外套组成，其剖面如图乙，其中内芯的折射率%=2,外套的折射率电=

V3o已知光从折射率为小的介质射入折射率为电的介质时，入射角/与折射角心间满足关系叫sin。产

物sin%。试通过计算说明从该光导纤维一端入射的光信号是否会通过外套“泄漏”出去。

乙

号题g§@

一、单

题目1（2024・福建・一模）肥皂膜看起来常常是彩色的，雨后公路积水上漂浮的油膜,也经常显现出彩色条

纹由。下列现象的原理与之相同的是（）

A.杨氏双缝干涉实验B.影子的形成

C.利用光导纤维传递信息,实现光纤通信D.泊松亮斑

【答案】力

【详解】彩色肥皂膜和油膜是由于光在此薄层上形成薄膜干涉，呈现彩色花纹。

力.杨氏双缝实睑为光的干涉，故力正确；

B,影子的形成为光沿直线传播，故8错误；

C.光导纤维原理为光的全反射，故C错误；

D.泊松亮斑为光的衍■射，故。错误。

故选4

题目Jj（2024.江苏连云港.一模）如图所示，圆柱形玻璃杯前侧表面上有a、b、c.三点,粗细均匀的铅笔紧靠

玻璃杯后侧外壁竖直放置，且在b点正后方。将杯中注满水（）

A.通过b点看到铅笔变细B.通过b点看到铅笔无变化

C.通过Q点看到铅笔向右侧移D.通过c点看到铅笔向右侧移

【答案】。

【详解】48.由图知道，圆柱形玻璃杯装有水，其中间厚，边缘薄，相当于一个凸透镜，所以，当将铅笔靠近

玻璃杯的后面，相当于将铅笔放在凸透镜的1倍焦距以内，故免看到一个正立放大的铅笔虚像，故通过方

点看到铅笔变粗，故力8错误；

C.通过。点看到铅笔的光路图如图，沿着折射光线的反向延长线找到虚像向左移动，故。错误；

D.与C同理，通过c点看到铅笔的虚像向右移动，故。正确c

故选。。

题目T（2024.贵州.二模）加图（2），容器中盛有深度h=4cm的透明液体，一激光束垂直液面射入液体,并

在底板发生漫反射，部分漫反射光会在液面发生全反射。恰好发生全反射的光在容器底板上形成直径d

=16cm的圆形亮环，如图（b）所示。该液体的折射率为（）

图（a）图（b）

72

A.2B.V3C.V2D.

2

【答案】C

【详解】根据题意可知激光在液体表面发生全反射时

sinC=—

n

根据几何关系可知

d

sinC=4=返

2

解得

n=V2

故选C*。

题目叵（2024•山东潍坊・一模）制造半导体元件，需要精确测定硅片上涂有的二氧化硅⑸CD薄膜的厚度，

把左侧二氧化硅薄膜腐蚀成如图甲所示的劈尖,用波长1=630nm的激光从上方照射劈尖，观察到在腐蚀

区域内有8条暗纹，且二氧化硅斜面转为平面的棱MN处是亮纹,二氧化硅的折射率为1.5,则二氧化硅薄

膜的厚度为（）

D.3780nm

【答案】力

【详解】根据题意，由于二氧化硅的折射率为1.5,则激光在二氧化硅中的波长为

n

观察到在腐蚀区域内有8条暗坟，则二氧化硅斜面转为平面的棱MN处是亮纹是第9条，设二氧化硅薄膜

的厚度为d,则有

2d=84

联立解得

d=1680nm

故选4

题目回（2024.江苏南通•一模）如图所示,挡板上安装有宽度可调的一条狭缝，缝后放一个光屏。用单色平

行光照射狭缝,狭缝宽度从0.8mm调整为0.4mm,光屏上可能呈现（）

单色光

llllllllllllllll■■

①②③④

A.图样①变化为图样②B.图样②变化为图样①

C.图样③变化为图样④D.图样④变化为图样③

【答案】。

【详解】①和②为双缝干涉实脸的图像，故错误；

CD.用单色平行光照射狭缝，当缝调到很窄时，尽管亮条纹的亮度有所降低,但是宽度反而增大了，故可

能呈现图样④变化为图样③。故C错误，。正确。

故选。。

题目3：（2024・河南・二模）一种光学传感器是通过接收器接收到红绿灯光信号而触发工作的。如图所示，一

细束黄色光沿43方向从汽车液璃外侧（汽车玻璃可视为两表面平行的玻璃砖）的6点射入，入射角为i,

折射光线刚好沿方向在汽车玻璃内侧。点触发光学传感器。若入射光的颜色发生变化，且入射光的

入射位置，不变，仍要使折射无线沿方向在汽车玻璃内侧。点触发光学传感器。下列说法正确的是

（）

A黄色光

no汽车玻璃外侧

汽车玻璃内侧接收器

A.若改用绿色光射入，需要入射角i减小到某一合适的角度

B.若改用红色光射入，需要入射角i减小到某一合适的角度

C.若改用红色光射入，需要入射角i增大到某一合适的角度

D.改用任何颜色的光射入,都需要入射角i减小到某一合适的角度

【答案】B

【详解】4.若改用绿色光射入，频率变大，折射率变大，折射角不变，根据

sini

n=——

sinr

可知，入射角变大，故4错误；

BC.若改用红色光射入，频率变小，折射率变小，折射角不变，根据

sinl

71——；

sinr

可知，入射角变小，故6正确。错误；

D.如果改用频率更高的光，奶折射率变大，折射角不变，根据

sini

n=——

sinr

入射角变大，故。错误。

故选8。

题目叵（202小浙江杭州.二模）如图，一束激光在折射率自上而下逐渐变化的某材料中沿曲线传播，亮度左

暗右亮。下列说法正确的是（）

A.激光从材料左端射入B.材料的折射率自上而下逐渐减小

C.增加材料上下高度,光线能从上表面射出D.增加材料左右长度，可能会形成对称的光路

【答案】。

【详解】4.右端光强度大，则激光从材料右端射入，故/错误；

BD.光从右向左传播过程中，光线与法线夹角越来越大，说明材料的折射率自下而上逐渐减小：增加材

料左右长度，当光线的入射角合适时，光线在某个界而发生全反射，向下偏折后，从光疏介质进入光密介

质，可能会形成对称的光路，故B错误，。正确；

C.增加材料上下高度，光线发生偏折的次数越多，入射角越来越大，必然会出现入射角大于临界角，发生

全反射，光线不能从上表面射出，故。错误。

故选D,

题目瓦（2024.广东.二模）近口，工信部披露的最新数据显示，2023年我国光缆线路建设取得显著成果，新

建光缆线路长度达473.8万公里，使得全国光缆线路总长度一举突破6432万公里。光缆线路主要用于光

信息传输，在铺设的过程中，尽量不要弯曲。如图所示,一段折射率为n、横截面是圆面的光导纤维，截面

半径为八在铺设的过程中弯曲成了•段圆弧，圆弧的圆心到光导纤维的中心轴线的距离为0光导纤维

外部可认为是真空区域。现有一束光垂直于光导纤维左端截面射入，为了保证这束光经反射后均能从右

端面射出，则光导纤维的折射率几至少为（）

B.学匕

【答案】8

【详解】如图所示

最下端入射的光在界面的入射角最小，故临界状态为最下端入射的光恰好不发生全反射，根据全反射的

公式71二.匚,由几何关系

sinC

R-

故选夙

题目叵〕（2024•河北沧州•一模）如图是一种用折射率法检测海水盐度装置的局部简化图。让光束从海水射

向平行空气砖（忽略薄玻璃壁厚度）再折射出来，通过检测折射光线在不同盐度溶液中发生的偏移量d,进

而计算出海水盐度。已知某一温度下，海水盐度变大引起折射率变大。下列说法正确的是（）

A.一束复色光透过平行空气砖分成1、2两束光，则两束光不一定平行

B.一束复色光透过平行空气砖分成1、2两束光，则1光的频率更高

C.一束单色光射向平行空气於后偏移量变大，说明海水的盐度变大

D.一束单色光射向平行空气砖后偏移量变小，说明海水的盐度变大

【答案】。

【详解】A.光线经过玻璃砖上下两个表面两次折射后，出射光线与入射光线平行，故力错误；

由图可知，光线在左侧面折射时，光线1的折射角小，根据折射定律可知，光线1的折射率较小，频率较

小，故B错误:

8.由图可知，光线1的折射率小，偏移量小，所以若一束单包光射向平行空气砖后偏移量变大，说明折

射率变大，即海水的盐度变大，若偏移量变小，比明海水的盐度变小，故。正确，。错误。

故选C。

二、多选JB

题目110（2023•全国•模拟预测）如下图，水面下方有一固定的线状单色光源S,光源倾斜放置，和竖直方向

夹角满足30°V0<6O°,水对该光的折射率为1.33。光源发出的光到达水面后有一部分可以直接透射出

去，从水面上方看，该区域的形状可能为（）

水面

・Q

【答案】4c

【详解】根据

sinC=—

n

解得

C=48°

如图所示

点光源对应的透射区域为为半径，O为圆心的圆形区域，其中临界角。约为48°;当。=。时上下端

点的透射区对应的大小圆恰好内切：当时大小圆相交，反之大圆包含小圆。

故选/C。

题目11（2024•山东潍坊•一模）如图为透明长方体的横截面ef仍，其折射率n=手，一细束单色光以角J

入射至©•面上的P点，空=等=3已知光在真空中的传播速度为。，不考虑光在长方体内的二次及二次

以上的多次反射，下列说法正确的是（）

A.当入射角为。=60°时，光在长方体中的传播时间为四

c

B.当入射角为9=60°时，光在长方体中的传播时间为区位

c

C.当入射角0V45°时,折射到eh面上的光一定发生全反射

D.当入射角夕V45°时,折射到eh面上的光不一定发生全反射

【答案】4?

【详解】48.当入射角为J=60°时，根据折射定律有

_sin。

71sin0

可得，光经过歹面折射后的折射角为

0=45°

则光在长方体中传播的光路如下图所示

根据光路的可逆性可知，光从次的中点q射出长方体，则根据几何知识可得，光在长方体中的传播路程为

s=V2L

又光在长方体中的传播速度为

。=右

n

则光在长方体中的传播时间为

t=—

v

联立解得，光在长方体中的传播时间为

=V3L

c

故4正确，B错误；

CD.根据全反射公式有

设光在eh而的入射角为i,根据折射定律有

5翳

由几何知识有

i+B=90°

联立可得

sinOV乎

即入射角夕V45°,则折射到eh面上的光一定发生全反射，故。正确，。错误。

故选月C。

题目|jT（2024・河南•一模）如图，将一平面镜置于某透明液体中，光线以入射角i=45°进入液体，经平面镜

反射后恰好不能从液面射出。此时，平面镜与水平面（液面）夹角为a，光线在平面镜上的入射角为6。已

知该液体的折射率为声，下列说法正确的是（)

A/=30°B.£=37.5°

C.若略微增大a,则光线可以从液面射出D.若略微减小i,则光线可以从液面射出

【答案】

【详解】4B.根据

sint

-：—=n

sinr

解得光线在射入液面时的折射角为

r=30°

光线经平面镜反射后，恰好不能从液面射出，光路图如图

sinC=—

n

解得

ZC=45°

由几何关系可得

20+（90°-r）+（90°-C）=180°

解得

£=37.5°

故A错误：8正确：

C.若喀微增大a,则光线在平面镜上的入射角/?将变大，根据上面分析的各角度关系可知光线射出液面

的入射角变大，将■大于临界角，所以不可以从液面射出。故。错误：

U.同理，若略微减小i,则r减小，导致光线在平面镜上的入灯角户减小，可知无线射出液面的八射角变

小，将小于临界角，可以从液面射出。故。正确。

故选B。。

题目行（2024•浙江・高考真题）在如图所示的直角坐标系中，cOz平面为介质I和II的分界面（z轴垂直纸

面向外）。在介质/中的2（0,“）处有一点波源，产生波长为力、速度为⑦的波。波传到介质II中,其速度

为，图示时刻介质H中仅有一个波峰，与2轴和g轴分别交于A和S点,此时波源也恰好位于波峰。

M为O、R连线的中点,入射波与反射波在。点相干加强，则（）

A.介质II中波的频率为B.S点的坐标为（0,—J2/1）

A

C.入射波与反射波在M点相干减弱D.折射角a的正弦值sina=搭四

□

【答案】m

【详解】4.波从一种介质到另一种介质，频率不变，故介质II中波的频率为

T

故4错误；

B.在介质II中波长为

才=牛=仞

由于图示时刻介质II中仅有一个波峰，与1轴和沙轴分别交于R和S点，故S点的坐标为（0,一仞），故

2正确：

C.由于S为波峰，且波传到介质II中，其速度为，图示时刻介质II中仅有一个波峰，与c轴和g轴分

别交于A和S点，则A也为波峰，故P到A比P到。多一个波峰，则

PR=5A

则

OR=3A

由于

|“。一尸用工2九4或（2n+1）1

故不在减弱点，故。错误：

D.根据

n==V2

则

sina

~PR

解得

Sina=i^

故。正确。

故选80。

三、解钥■

题目(23—24高三下•广东他山•阶段练习)在一个平静的湖面上，距离水面高度儿=30m处有一条水

平缆索，缆索上每隔£=106就从站台以速度。=lm/s沿一个方向持续开出一辆缆车。湖水深拉2=8叫,缆

索中央正卜.方的湖底有一员潜水员，该潜水员只能看到湖面半径八=伪孔的圆面有亮光，又在透过湖面半

径丁2=6馆的圆面上才能清晰的看到缆索上的缆车。已知，145工12,sin53°=0.8,cos53°=0.6,求：

(1)湖水的折射率口的大小(用分式表示)：

(2)潜水员最多能清晰的看到缆索上缆军的数量。

缆车胃胃宣言言7?方宣

h\

湖面•

潜水员

【答案】⑴J；⑵10

【详解】(1)根据题意可知，由于潜水员只能看到湖面半径为=9m的圆面有亮光，如图所示

湖面-

则有

sinC=—乃1_

居n

解得

.4

n~~3

(2)潜水员透过湖面半径心=6m的圆面看到缆索，如图所示

.r>..L

sinr=/,sm2=.

又有

sint4

：

^=7si—nr="37

解得

L=40m

由对称性可知，潜水员透过湖面半径r2=6m的圆面看到缆索长度为