2024屆新高考物理沖刺專項訓練：光學（解析版）

旬題范簿

一、單選題

［題目①（2024.福建?一模）肥皂膜看起來常常是彩色的，雨后公路積水上漂浮的油膜,也經(jīng)常顯現(xiàn)出彩色條

紋。下列現(xiàn)象的原理與之相同的是（）

A.楊氏雙縫干涉實驗B.影子的形成

C.利用光導纖維傳遞信息,實現(xiàn)光纖通信D.泊松亮斑

【答案】A

【詳解】彩色肥皂膜和油膜是由于光在此薄層上形成薄膜干涉，呈現(xiàn)彩色花紋。

A.楊氏雙縫實驗為光的干涉，故A正確；

B.影子的形成為光沿直線傳播，故B錯誤；

C.光導纖維原理為光的全反射，故。錯誤；

D.泊松亮斑為光的衍射，故。錯誤。

故選4。

題目團（2024?江蘇連云港?一模）如圖所示，圓柱形玻璃杯前側(cè)表面上有a、b、c三點，粗細均勻的鉛筆緊靠

玻璃杯后側(cè)外壁豎直放置，且在6點正后方。將杯中注滿水（）

A.通過b點看到鉛筆變細B.通過b點看到鉛筆無變化

C.通過a點看到鉛筆向右側(cè)移D.通過c點看到鉛筆向右側(cè)移

【答案】。

【詳解】AB.由圖知道，圓柱形玻璃杯裝有水，其中間厚,邊緣薄，相當于一個凸透鏡，所以,當將鉛筆靠近

玻璃杯的后面，相當于將鉛筆放在凸透鏡的1倍焦距以內(nèi)，故能看到一個正立放大的鉛筆虛像,故通過b

點看到鉛筆變粗，故AB錯誤；

C.通過a點看到鉛筆的光路圖如圖，沿著折射光線的反向延長線找到虛像向左移動，故。錯誤；

D.與。同理，通過c點看到鉛筆的虛像向右移動，故。正確。

故選。。

題目區(qū)（2024.貴州.二模）如圖（a），容器中盛有深度h=4cm的透明液體,一激光束垂直液面射入液體,并

在底板發(fā)生漫反射，部分漫反射光會在液面發(fā)生全反射。恰好發(fā)生全反射的光在容器底板上形成直徑d

=16cm的圓形亮環(huán)，如圖（6）所示。該液體的折射率為（）

激光束曾

透明液體__________________

奏懿凝蔻鬃季季利上

5**d

圖（a）B圖(b)

A.2B.A/3C.V2D.殍

【答案】C

【詳解】根據(jù)題意可知激光在液體表面發(fā)生全反射時

sinC=—

n

根據(jù)幾何關(guān)系可知

解得

故選C。

題目目（2024?山東濰坊?一模）制造半導體元件，需要精確測定硅片上涂有的二氧化硅（S5Q）薄膜的厚度，

把左側(cè)二氧化硅薄膜腐蝕成如圖甲所示的劈尖,用波長4=630nm的激光從上方照射劈尖,觀察到在腐蝕

區(qū)域內(nèi)有8條暗紋,且二氧化硅斜面轉(zhuǎn)為平面的棱7W處是亮紋,二氧化硅的折射率為1.5,則二氧化硅薄

膜的厚度為（）

A.1680nmD.3780nm

【答案】4

【詳解】根據(jù)題意，由于二氧化硅的折射率為1.5,則激光在二氧化硅中的波長為

4=a

n

觀察到在腐蝕區(qū)域內(nèi)有8條暗紋，則二氧化硅斜面轉(zhuǎn)為平面的棱MN處是亮紋是第9條，設(shè)二氧化硅薄膜

的厚度為d,則有

2d=84

聯(lián)立解得

d—1680nm

故選A。

題目回（2024.江蘇南通?一模）如圖所示,擋板上安裝有寬度可調(diào)的一條狹縫，縫后放一個光屏。用單色平

行光照射狹縫，狹縫寬度從0.8mm調(diào)整為0.4mm,光屏上可能呈現(xiàn)（）

單色光

IIIIIIIHIIIIIII■■

①②③④

A.圖樣①變化為圖樣②B.圖樣②變化為圖樣①

C.圖樣③變化為圖樣④D.圖樣④變化為圖樣③

【答案】。

【詳解】AB.①和②為雙縫干涉實驗的圖像，故AB錯誤；

CD.用單色平行光照射狹縫，當縫調(diào)到很窄時，盡管亮條紋的亮度有所降低,但是寬度反而增大了，故可

能呈現(xiàn)圖樣④變化為圖樣③。故。錯誤，。正確。

故選。。

題目回（2024?河南?二模）一種光學傳感器是通過接收器接收到紅綠燈光信號而觸發(fā)工作的。如圖所示，一

細束黃色光沿AB方向從汽車玻璃外側(cè)（汽車玻璃可視為兩表面平行的玻璃磚）的B點射入，入射角為i,

折射光線剛好沿BC方向在汽車玻璃內(nèi)側(cè)C點觸發(fā)光學傳感器。若入射光的顏色發(fā)生變化，且入射光的

入射位置B不變，仍要使折射光線沿方向在汽車玻璃內(nèi)側(cè)C點觸發(fā)光學傳感器。下列說法正確的是

A黃色光

;汽車玻璃外側(cè)

汽車玻璃內(nèi)側(cè)接收器

A.若改用綠色光射入，需要入射角i減小到某一合適的角度

B.若改用紅色光射入，需要入射角i減小到某一合適的角度

C.若改用紅色光射入，需要入射角i增大到某一合適的角度

D.改用任何顏色的光射入,都需要入射角i減小到某一合適的角度

【答案】B

【詳解】A.若改用綠色光射入，頻率變大，折射率變大，折射角不變，根據(jù)

n—si—nz---

smr

可知，入射角變大，故A錯誤；

BC.若改用紅色光射入，頻率變小，折射率變小，折射角不變，根據(jù)

可知，入射角變小，故B正確。錯誤；

D.如果改用頻率更高的光，則折射率變大，折射角不變，根據(jù)

n——si-n-z-

smr

入射角變大，故。錯誤。

故選8。

題目不（2024.浙江杭州.二模）如圖，一束激光在折射率自上而下逐漸變化的某材料中沿曲線傳播,亮度左

A.激光從材料左端射入B.材料的折射率自上而下逐漸減小

C.增加材料上下高度,光線能從上表面射出D.增加材料左右長度，可能會形成對稱的光路

【答案】。

【詳解】A.右端光強度大，則激光從材料右端射入,故A錯誤；

BD.光從右向左傳播過程中，光線與法線夾角越來越大，說明材料的折射率自下而上逐漸減小；增加材

料左右長度，當光線的入射角合適時，光線在某個界面發(fā)生全反射，向下偏折后，從光疏介質(zhì)進入光密介

質(zhì)，可能會形成對稱的光路，故B錯誤，。正確；

C.增加材料上下高度，光線發(fā)生偏折的次數(shù)越多，入射角越來越大，必然會出現(xiàn)入射角大于臨界角，發(fā)生

全反射，光線不能從上表面射出，故。錯誤。

故選。。

題目回（2024.廣東.二模）近日，工信部披露的最新數(shù)據(jù)顯示,2023年我國光纜線路建設(shè)取得顯著成果，新

建光纜線路長度達473.8萬公里，使得全國光纜線路總長度一舉突破6432萬公里。光纜線路主要用于光

信息傳輸,在鋪設(shè)的過程中，盡量不要彎曲。如圖所示，一段折射率為八、橫截面是圓面的光導纖維,截面

半徑為r,在鋪設(shè)的過程中彎曲成了一段圓弧，圓弧的圓心到光導纖維的中心軸線的距離為R,光導纖維

外部可認為是真空區(qū)域?，F(xiàn)有一束光垂直于光導纖維左端截面射入，為了保證這束光經(jīng)反射后均能從右

端面射出，則光導纖維的折射率n至少為（）

RpR+T「R~\~r口R+2-

【答案】B

【詳解】如圖所示

R-r\

X、

0

最下端入射的光在界面的入射角最小，故臨界狀態(tài)為最下端入射的光恰好不發(fā)生全反射,根據(jù)全反射的

公式71=,由幾何關(guān)系

sm.LG

.cR—r

smC7=

R+r

可得

故選B。

【題目回（2024.河北滄州.一模）如圖是一種用折射率法檢測海水鹽度裝置的局部簡化圖。讓光束從海水射

向平行空氣磚（忽略薄玻璃壁厚度）再折射出來，通過檢測折射光線在不同鹽度溶液中發(fā)生的偏移量d,進

而計算出海水鹽度。已知某一溫度下，海水鹽度變大引起折射率變大。下列說法正確的是（）

A.一束復色光透過平行空氣磚分成1、2兩束光，則兩束光不一定平行

B.一束復色光透過平行空氣磚分成1、2兩束光，則1光的頻率更高

C.一束單色光射向平行空氣磚后偏移量變大，說明海水的鹽度變大

D.一束單色光射向平行空氣磚后偏移量變小,說明海水的鹽度變大

【答案】。

【詳解】A.光線經(jīng)過玻璃磚上下兩個表面兩次折射后,出射光線與入射光線平行,故A錯誤；

B.由圖可知，光線在左側(cè)面折射時，光線1的折射角小，根據(jù)折射定律可知，光線1的折射率較小，頻率較

小，故B錯誤；

CD.由圖可知，光線1的折射率小，偏移量小，所以若一束單色光射向平行空氣磚后偏移量變大,說明折

射率變大，即海水的鹽度變大，若偏移量變小，說明海水的鹽度變小，故。正確，。錯誤。

故選C。

二、多選題

I意目包（2023?全國?模擬預測）如下圖，水面下方有一固定的線狀單色光源S,光源傾斜放置，和豎直方向

夾角滿足30°＜個＜60°,水對該光的折射率為1.33。光源發(fā)出的光到達水面后有一部分可以直接透射出

去，從水面上方看,該區(qū)域的形狀可能為（）

?O

【答案】AC

【詳解】根據(jù)

sinC=—

n

解得

。=48°

如圖所示

點光源對應(yīng)的透射區(qū)域為為半徑，。為圓心的圓形區(qū)域，其中臨界角。約為48°;當個=C時上下端

點的透射區(qū)對應(yīng)的大小圓恰好內(nèi)切；當時大小圓相交，反之大圓包含小圓。

故選A。。

〔題目|11］（2024.山東濰坊.一模）如圖為透明長方體的橫截面e的%,其折射率九=乎，一細束單色光以角。

入射至面上的p點，ep=詈=乙,已知光在真空中的傳播速度為c,不考慮光在長方體內(nèi)的二次及二次

以上的多次反射，下列說法正確的是（）

A.當入射角為。=60°時,光在長方體中的傳播時間為迎

C

B.當入射角為。=60°時,光在長方體中的傳播時間為義旗

C

C.當入射角。＜45°時,折射到e/z面上的光一定發(fā)生全反射

D.當入射角。V45°時,折射到eh面上的光不一定發(fā)生全反射

【答案】AC

【詳解】AB.當入射角為6?=60°時，根據(jù)折射定律有

_sin。

口—sin.

可得，光經(jīng)過^面折射后的折射角為

6=45°

則光在長方體中傳播的光路如下圖所示

根據(jù)光路的可逆性可知，光從eh的中點q射出長方體，則根據(jù)幾何知識可得，光在長方體中的傳播路程為

s—0L

又光在長方體中的傳播速度為

c

V——

n

則光在長方體中的傳播時間為

t=—

V

聯(lián)立解得，光在長方體中的傳播時間為

C

故A正確，B錯誤；

CD.根據(jù)全反射公式有

sinC=」=項,Zi>ZC

n3

設(shè)光在Hz面的入射角為i,根據(jù)折射定律有

_sin-

n~sin/3

由幾何知識有

i+6=90°

聯(lián)立可得

sing<等

即入射角。<45°,則折射到M面上的光一定發(fā)生全反射，故。正確，。錯誤。

故選AC。

目金（2024?河南?一模）如圖，將一平面鏡置于某透明液體中，光線以入射角i=45°進入液體，經(jīng)平面鏡

反射后恰好不能從液面射出。此時，平面鏡與水平面（液面）夾角為a,光線在平面鏡上的入射角為0。己

知該液體的折射率為方,下列說法正確的是（）

\Z：

K液面

｝：：：：：：a：/：：：：：：：

A.0=30°B.6=37.5°

C.若略微增大&，則光線可以從液面射出D.若略微減小i,則光線可以從液面射出

【答案】

【詳解】4B.根據(jù)

sinz

.=n

smr

解得光線在射入液面時的折射角為

r=30°

光線經(jīng)平面鏡反射后，恰好不能從液面射出光路圖如圖

X；液面

壹MS翥黛瑩

三三三二三三三三三二三三三三三三一丈（經(jīng)=??：<<!

-二二二-二三二二二三三三三三三三三三三二;3二三三三三”二三三三二二三二三二三三

有

.Q1

smC=—

n

解得

/。=45°

由幾何關(guān)系可得

20+（90°-r）+（90°一。）=180°

解得

0=37.5°

故A錯誤；B正確；

C.若略微增大a,則光線在平面鏡上的入射角0將變大，根據(jù)上面分析的各角度關(guān)系可知光線射出液面

的入射角變大，將大于臨界角，所以不可以從液面射出。故。錯誤；

D.同理，若略微減小i,則r減小，導致光線在平面鏡上的入射角0減小，可知光線射出液面的入射角變

小，將小于臨界角，可以從液面射出。故。正確。

故選

、題目叵｝（2024.浙江?高考真題）在如圖所示的直角坐標系中，平面為介質(zhì)I和II的分界面（z軸垂直紙

面向外）。在介質(zhì)/中的P（O,44）處有一點波源，產(chǎn)生波長為爪速度為。的波。波傳到介質(zhì)II中,其速度

為2明圖示時刻介質(zhì)II中僅有一個波峰，與力軸和沙軸分別交于R和S點,此時波源也恰好位于波峰。

河為O、五連線的中點，入射波與反射波在。點相干加強，則（）

A.介質(zhì)II中波的頻率為卒B.S點的坐標為（0,—2/1）

A

C.入射波與反射波在M點相干減弱D.折射角a的正弦值sina="|_，^

5

【答案】

【詳解】4.波從一種介質(zhì)到另一種介質(zhì)，頻率不變，故介質(zhì)II中波的頻率為

故A錯誤;

B.在介質(zhì)II中波長為

1==仞

由于圖示時刻介質(zhì)II中僅有一個波峰，與2軸和沙軸分別交于7?和S點，故S點的坐標為（0,一仞），故

B正確；

C.由于S為波峰，且波傳到介質(zhì)II中，其速度為圖示時刻介質(zhì)II中僅有一個波峰，與力軸和g軸分

別交于R和S點，則△也為波峰，故P到R比P到。多一個波峰，則

PR=5A

則

OR=3A

由于

\MO-PM\￥2rz4或(2n+l)y

故不在減弱點，故。錯誤;

D.根據(jù)

九=4=V2

則

_sina

n~OR

PR

解得

sina=472

5

故。正確。

故選B。。

三、解答題

題目叵〕（23-24高三下?廣東佛山?階段練習）在一個平靜的湖面上，距離水面高度自=30機處有一條水

平纜索，纜索上每隔t=10s就從站臺以速度。=lm/s沿一個方向持續(xù)開出一輛纜車。湖水深壇=8m，纜

索中央正下方的湖底有一員潛水員，該潛水員只能看到湖面半徑八=9小的圓面有亮光，又在透過湖面半

徑乃=6巾的圓面上才能清晰的看到纜索上的纜車。已知4^^12,sin53°=0.8,cos53°=0.6,求：

（1）湖水的折射率外的大小（用分式表示）；

（2）潛水員最多能清晰的看到纜索上纜車的數(shù)量。

纜車7^6方F胃胃方胃胃上

湖面?

潛水員

【答案】⑴⑵10

O

【詳解】（1）根據(jù)題意可知，由于潛水員只能看到湖面半徑n=9m的圓面有亮光，如圖所示

湖面-

C：

潛水員

則有

1

sinC=

在F稔n

解得

_4

n~~3

（2）潛水員透過湖面半徑定=6館的圓面看到纜索，如圖所示

『2..L

smr=-/,sinz=-.

JE+屋1?+后

又有

sin,4

n=——=v

smr3

解得

L—40m

由對稱性可知，潛水員透過湖面半徑n二67n的圓面看到纜索長度為

d=2（￡/+寶）—92m

由題意可知，相鄰纜車間的距離為

\x—vt—10m

則有

N=S=9.2

即潛水員最多能清晰的看到纜索上纜車的數(shù)量為10o

［題目口￡）（23—24高三上?山東德州?期末）某物理學習興趣小組成員小張找到了一個LED燈和一段光導纖

維