分层突破练13　光学-2026高考物理的二轮专题巩固练含解析

2026高考物理的二轮专题专题分层突破练13光学基础巩固1.(2025辽宁五校联考)岫岩玉产自辽宁省鞍山市岫岩满族自治县,为中国四大名玉之一,其玉质温润,透明度高,对钠黄光(波长为589.3nm)的折射率约为1.55~1.62,一束钠黄光从某块透明度很高的岫岩玉射向空气。Ⅰ为空气,Ⅱ为岫岩玉,入射角是60°,则下列光路图可能正确的是(3≈1.73)()2.微波炉是利用微波(高频电磁波)进行工作的。微波能穿透玻璃、陶瓷等容器,遇到金属炉壁会反射,遇到水和食物等会被吸收,并使食物内水分子剧烈振动而达到加热目的。某次利用微波炉加热食物时出现了受热不均的情况,造成该现象的主要原因是()A.电磁波在食物内部发生了干涉B.电磁波在食物内部发生了折射C.电磁波在食物表面发生了反射D.电磁波经过食物时发生了衍射3.(2025黑吉辽模拟)倒挂的彩虹被叫作“天空的微笑”,是光由卷云里随机旋转的大量六角片状冰晶(直六棱柱)折射形成的。如图是光线从冰晶的上顶面进入后,经折射从侧面射出,发生色散。以下分析正确的是()A.光线从空气进入冰晶后波长不变B.在冰晶中红光和紫光的传播速度相同C.光线从空气射入冰晶时可能发生全反射D.当入射角α逐渐减小,在侧面紫光比红光先发生全反射4.唐人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道:“雨色映日而为虹……背日喷乎水,成虹霓之状。”从物理学的角度来看,彩虹是因阳光照射到空中的小水滴,发生折射、色散及反射形成的。如图所示,一细束太阳光从P点射入球形水滴后,经一次反射有M、N两条出射光线。下列说法正确的是()A.从P点射入时M光的折射角比N光的大B.在水滴中,M光的传播速度小于N光的传播速度C.M光的波动性较N光更显著D.用同一装置做双缝干涉实验,M光相邻干涉亮条纹间距比N光的大5.(2024山东卷)检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示,将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间,用单色平行光垂直照射平板玻璃,形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格,下列说法正确的是()甲乙A.滚珠b、c均合格B.滚珠b、c均不合格C.滚珠b合格,滚珠c不合格D.滚珠b不合格,滚珠c合格6.导光管照明系统可以把太阳光或自然光传输到需要照明的地方,该系统主要由采光区、传输区和漫射区三部分组成,传输区为透明材料制成的实心传输通道。某导光管照明系统的直角传输区截面如图所示,采光区采集的光垂直于AD边进入传输区,经传输后在BC边垂直进入漫射区。已知∠A=53°,sin53°=45,cos53°=35。要使传输区内传输的光不能从侧壁射出,则传输区的折射率最小为(A.53 B.C.43 D.7.(2023湖北卷)如图所示,楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30°,OP边上的点光源S到顶点O的距离为d,垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45°。不考虑多次反射,OQ边上有光线射出部分的长度为()A.12d B.C.d D.28.(10分)光纤通信已成为现代主要的有线通信方式。现有一长为1km、直径为d=0.2mm的长直光纤,一束单色平行光从该光纤一端沿光纤方向射入,经过5×10-6s在光纤另一端接收到该光束。已知光速c=3×108m/s。(1)求该光纤的折射率。(2)如图所示,该光纤绕圆柱转弯,若平行射入该光纤的光在转弯处均能发生全反射,求该圆柱体半径R的最小值。综合提升9.2024年春节,厦门在赏笃湖举办了多场灯光展。如图为白鹭女神雕像灯光秀,展现了厦门的历史、文化和未来愿景。下列说法正确的是()A.红光的频率比蓝光的高B.红光从湖水进入空气后传播速度变慢C.在湖水中传播时,红光的速度比蓝光的大D.从岸上看到湖水中彩灯的位置比实际位置深10.(多选)(2025吉林长春模拟)如图为某同学用激光照射一半圆形透明玻璃砖,研究光的传播规律,下列说法正确的是()A.AO为入射光,OB为反射光,OC为折射光B.若入射光绕O点逆时针转动,反射光和折射光也随之逆时针转动C.若入射光绕O点逆时针转动,反射光越来越强,折射光越来越弱D.若入射光与界面MON成θ角时,折射光恰好消失,则折射率n=111.(多选)(2024广西卷)如图所示,S为单色光源,S发出的光一部分直接照在光屏上,一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的,由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l,a≪l,镜面与光屏垂直,单色光波长为λ。下列说法正确的是()A.光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为l2B.光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为laC.若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中,此时单色光的波长变为nλD.若将整套装置完全浸入某种透明溶液中,光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx,则该液体的折射率为l212.在一水池底部水平放置一条长为1m的细灯带,灯带能够发出红光,水对红光的折射率为43,细灯带到水面的竖直高度为1m,已知光在真空中的速度为c=3×108(1)求能够射出水面的光线在水中传播的最短时间。(2)计算水面上产生光斑的面积。(可用分数、根式表示)13.透明材料制成的一件艺术摆件的截面图如图所示,上半部分是半径为R的半圆形,一细光束沿径向射入,在底面B点恰好发生全反射,OA是圆心O到底面的高,已知lOA=lAB=24R,光在真空中传播的速度为c(1)该透明材料的折射率;(2)最终从透明艺术摆件射出的光线与最初的入射光线相比偏转的角度;(3)光在透明艺术摆件中传播的时间。14.某激光液位自动监测仪的示意图如图所示。矩形ABCD为长方体液池的截面,宽度d=6m,装有深度为h=23m的某种液体,在池底部水平放置宽度d'=5m的平面镜,平面镜的右端与C点重合,在其正上方水平放置一长度等于池宽的标尺AB,池左壁高h0=3m处有一激光器S,激光器发出的一束单色光与左池壁成α(0°<α<90°)角射到平面镜上,经平面镜反射后再从液体的上表面射出,打在标尺上形成一亮点。改变α角,测得此截面上能折射出光线的液面EF的长度为L=3(3-1)m,不考虑光在液面上的反射光。(1)求该液体的折射率n。(2)若保持α=30°,发现液体的深度从h发生变化,变化后标尺上亮点向右移动了Δx=33

专题分层突破练13光学基础巩固1.(2025辽宁五校联考)岫岩玉产自辽宁省鞍山市岫岩满族自治县,为中国四大名玉之一,其玉质温润,透明度高,对钠黄光(波长为589.3nm)的折射率约为1.55~1.62,一束钠黄光从某块透明度很高的岫岩玉射向空气。Ⅰ为空气,Ⅱ为岫岩玉,入射角是60°,则下列光路图可能正确的是(3≈1.73)()答案D解析已知岫岩玉对钠黄光的折射率约为1.55~1.62,由sinC=1n知,临界角C<2.微波炉是利用微波(高频电磁波)进行工作的。微波能穿透玻璃、陶瓷等容器,遇到金属炉壁会反射,遇到水和食物等会被吸收,并使食物内水分子剧烈振动而达到加热目的。某次利用微波炉加热食物时出现了受热不均的情况,造成该现象的主要原因是()A.电磁波在食物内部发生了干涉B.电磁波在食物内部发生了折射C.电磁波在食物表面发生了反射D.电磁波经过食物时发生了衍射答案A解析利用微波炉加热食物时出现了受热不均的情况,造成该现象的主要原因是电磁波在食物内部发生了干涉,形成振动加强区和减弱区,从而使食物受热不均,A正确;B、C、D错误。3.(2025黑吉辽模拟)倒挂的彩虹被叫作“天空的微笑”,是光由卷云里随机旋转的大量六角片状冰晶(直六棱柱)折射形成的。如图是光线从冰晶的上顶面进入后,经折射从侧面射出,发生色散。以下分析正确的是()A.光线从空气进入冰晶后波长不变B.在冰晶中红光和紫光的传播速度相同C.光线从空气射入冰晶时可能发生全反射D.当入射角α逐渐减小,在侧面紫光比红光先发生全反射答案D解析光线从空气进入冰晶后频率不变,由v=cn可知,n增大,速度减小,根据λ=vf可知,波长减小,A错误;冰晶对不同频率的光折射率不同,根据v=cn可知,红光和紫光在冰晶中的传播速度不同,B错误;光线从光疏介质射入光密介质时,不会发生全反射,C错误;因为冰晶对紫光的折射率大于对红光的折射率,由题图乙可知,光线在侧面从冰晶射入空气时,紫光的入射角更大,根据sinC=14.唐人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道:“雨色映日而为虹……背日喷乎水,成虹霓之状。”从物理学的角度来看,彩虹是因阳光照射到空中的小水滴,发生折射、色散及反射形成的。如图所示,一细束太阳光从P点射入球形水滴后,经一次反射有M、N两条出射光线。下列说法正确的是()A.从P点射入时M光的折射角比N光的大B.在水滴中,M光的传播速度小于N光的传播速度C.M光的波动性较N光更显著D.用同一装置做双缝干涉实验,M光相邻干涉亮条纹间距比N光的大答案B解析作出M、N光在水滴中的光路图如图所示,由图可知,光从P点射入水滴时M光的折射角比N光的小,A错误;由n=sinisinr可知,M光的折射率大于N光的折射率,在水滴中,由v=cn可知,M光的传播速度小于N光的传播速度,B正确;由于M光的折射率大于N光的折射率,则M光的频率大于N光的频率,则N光的波动性较M光更显著,C错误;M光的折射率大于N光的折射率,则M光的波长小于N光的波长,用同一装置做双缝干涉实验,由Δx=ldλ5.(2024山东卷)检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示,将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间,用单色平行光垂直照射平板玻璃,形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格,下列说法正确的是()甲乙A.滚珠b、c均合格B.滚珠b、c均不合格C.滚珠b合格,滚珠c不合格D.滚珠b不合格,滚珠c合格答案C解析若滚珠b、c均合格,则平板玻璃间距离处处相等,不会产生干涉条纹。由题图乙干涉条纹可知,平板玻璃间存在高度差,形成劈尖干涉。由条纹分布可知,滚珠a、b处高度一致,滚珠c处与滚珠a、b处存在高度差,故选项C正确。6.导光管照明系统可以把太阳光或自然光传输到需要照明的地方,该系统主要由采光区、传输区和漫射区三部分组成,传输区为透明材料制成的实心传输通道。某导光管照明系统的直角传输区截面如图所示,采光区采集的光垂直于AD边进入传输区,经传输后在BC边垂直进入漫射区。已知∠A=53°,sin53°=45,cos53°=35。要使传输区内传输的光不能从侧壁射出,则传输区的折射率最小为(A.53 B.C.43 D.答案A解析光在传输区发生全反射,当入射角最大时,对应折射率最小,如图所示,当光垂直于AD边进入传输区,此时有nmin=1sin7.(2023湖北卷)如图所示,楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30°,OP边上的点光源S到顶点O的距离为d,垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45°。不考虑多次反射,OQ边上有光线射出部分的长度为()A.12d B.C.d D.2答案C解析如图所示,在直角三角形SCO中,sin30°=SCSO=SCd,可求出SC=d2;在直角三角形OSN中,∠ONS=60°,可知光线SN的入射角r=30°,n=sinisinr=sin45°sin30°=2,sinC=8.(10分)光纤通信已成为现代主要的有线通信方式。现有一长为1km、直径为d=0.2mm的长直光纤,一束单色平行光从该光纤一端沿光纤方向射入,经过5×10-6s在光纤另一端接收到该光束。已知光速c=3×108m/s。(1)求该光纤的折射率。(2)如图所示,该光纤绕圆柱转弯,若平行射入该光纤的光在转弯处均能发生全反射,求该圆柱体半径R的最小值。答案(1)1.5(2)0.4mm解析(1)单色平行光在长直光纤中传输,有v=l解得v=2×108m/s该光纤的折射率n=c解得n=1.5。(2)如图所示,当光纤中最下面的光线发生全反射,则平行光在弯曲处全部发生全反射由几何关系可知sinC=R又sinC=1解得Rmin=0.4mm。综合提升9.2024年春节,厦门在赏笃湖举办了多场灯光展。如图为白鹭女神雕像灯光秀,展现了厦门的历史、文化和未来愿景。下列说法正确的是()A.红光的频率比蓝光的高B.红光从湖水进入空气后传播速度变慢C.在湖水中传播时,红光的速度比蓝光的大D.从岸上看到湖水中彩灯的位置比实际位置深答案C解析红光的波长比蓝光的长,则红光的频率比蓝光的低,A错误;根据折射率与光速的关系有n=cv10.(多选)(2025吉林长春模拟)如图为某同学用激光照射一半圆形透明玻璃砖,研究光的传播规律,下列说法正确的是()A.AO为入射光,OB为反射光,OC为折射光B.若入射光绕O点逆时针转动,反射光和折射光也随之逆时针转动C.若入射光绕O点逆时针转动,反射光越来越强,折射光越来越弱D.若入射光与界面MON成θ角时,折射光恰好消失,则折射率n=1答案ACD解析根据反射角等于入射角,入射光与折射光分居法线两侧,从光密介质射向光疏介质时,折射角大于入射角,由题图可知AO是入射光,OB是反射光,OC是折射光,A正确;若入射光绕O点逆时针转动,可知入射角增大,根据反射定律和折射定律,可知反射角和折射角也增大,因此反射光会顺时针转动,折射光会逆时针转动,B错误;入射光绕O点逆时针转动,入射角会增大,直到发生全反射现象,因此反射光越来越强,折射光越来越弱,C正确;入射光与界面MON成θ角时,折射光恰好消失,说明临界角为C=90°-θ,根据sinC=sin(90°-θ)=1n,可得n=111.(多选)(2024广西卷)如图所示,S为单色光源,S发出的光一部分直接照在光屏上,一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的,由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l,a≪l,镜面与光屏垂直,单色光波长为λ。下列说法正确的是()A.光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为l2B.光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为laC.若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中,此时单色光的波长变为nλD.若将整套装置完全浸入某种透明溶液中,光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx,则该液体的折射率为l2答案AD解析单色光源与其相对平面镜对称的像形成相干的两个单色光源,类似“双缝”,其间距d=2a,光屏上相邻两条亮条纹(或暗条纹)的中心间距为l2aλ,选项A正确,B错误。将装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中,v=λ1f,折射率n=cv,c=λf,则λ1=λn,选项C错误。若将整套装置完全浸入某种透明溶液中,光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx,有Δx=l2aλ2,得λ2=2aΔxl12.在一水池底部水平放置一条长为1m的细灯带,灯带能够发出红光,水对红光的折射率为43,细灯带到水面的竖直高度为1m,已知光在真空中的速度为c=3×108(1)求能够射出水面的光线在水中传播的最短时间。(2)计算水面上产生光斑的面积。(可用分数、根式表示)答案(1)49×10-8(2)67+9π解析(1)垂直水面射出的光线在水中传播的时间最短,有t=hv=c得t=49×10-8(2)如图甲所示,由全反射规律可知甲sinC=1由几何关系得Rh=tan得R=htanC=37产生光斑如图乙所示,矩形面积为S1=l×2R=677乙两半圆面积和为S2=πR2=97πm水面产生光斑的面积S=S1+S2=67+9π713.透明材料制成的一件艺术摆件的截面图如图所示,上半部分是半径为R的半圆形,一细光束沿径向射入,在底面B点恰好发生全反射,OA是圆心O到底面的高,已知lOA=lAB=24R,光在真空中传播的速度为c(1)该透明材料的折射率;(2)最终从透明艺术摆件射出的光线与最初的入射光线相比偏转的角度;(3)光在透明艺术摆件中传播的