高考物理二輪復(fù)習(xí)專題分層突破練13光學(xué)含答案

專題分層突破練13光學(xué)選擇題:每小題6分,共60分基礎(chǔ)鞏固1.(2024廣東佛山二模)下列關(guān)于光學(xué)現(xiàn)象的說法正確的是()A.圖甲,光信號(hào)在光導(dǎo)纖維中發(fā)生全反射,則內(nèi)芯的折射率小于外套的折射率B.圖乙觀看3D電影時(shí)需要佩戴特殊的眼鏡,此過程利用了光的偏振現(xiàn)象,光是橫波C.讓激光束通過一個(gè)狹縫,可能觀察到光屏上出現(xiàn)圖丙所示的現(xiàn)象,波長(zhǎng)越長(zhǎng),條紋間距越大D.在圖丁中,激光束沿液流傳播,若改用折射率更小的液體,則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯答案B解析圖甲,光信號(hào)在光導(dǎo)纖維中發(fā)生全反射,則內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率,A錯(cuò)誤;觀看3D電影時(shí)需要佩戴特殊的眼鏡,此過程利用了光的偏振現(xiàn)象,光是橫波,B正確;圖丙是雙縫干涉圖樣,讓激光束通過一個(gè)狹縫,不可能觀察到光屏上出現(xiàn)丙圖所示的現(xiàn)象,C錯(cuò)誤;在圖丁中,激光束沿液流傳播,若改用折射率更大的液體,光發(fā)生全反射時(shí),臨界偏角越小,光在液體中的路程更長(zhǎng),實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯,D錯(cuò)誤。2.(2024江蘇泰州一模)微波爐是利用微波(高頻電磁波)進(jìn)行工作的。微波能穿透玻璃、陶瓷等容器,遇到金屬爐壁會(huì)反射,遇到水和食物等會(huì)被吸收,并使食物內(nèi)水分子劇烈振動(dòng)而達(dá)到加熱目的。某次利用微波爐加熱食物時(shí)出現(xiàn)了受熱不均的情況,造成該現(xiàn)象的主要原因是()A.電磁波在食物內(nèi)部發(fā)生了干涉B.電磁波在食物內(nèi)部發(fā)生了折射C.電磁波在食物表面發(fā)生了反射D.電磁波經(jīng)過食物時(shí)發(fā)生了衍射答案A解析利用微波爐加熱食物時(shí)出現(xiàn)了受熱不均的情況,造成該現(xiàn)象的主要原因是電磁波在食物內(nèi)部發(fā)生了干涉,形成振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū),從而使食物受熱不均,A正確;B、C、D錯(cuò)誤。3.(2023江蘇卷)地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大,太陽光斜射向地面的過程中會(huì)發(fā)生彎曲。下列光路圖中能描述該現(xiàn)象的是()答案A解析光線越接近地面,折射率越大,折射角越小,選項(xiàng)A正確。4.我國(guó)唐代賈公彥是第一個(gè)提出指紋鑒別的人(指紋上凸出部位稱為嵴,凹陷部位稱為峪)。某款手機(jī)采用的是光學(xué)指紋識(shí)別,其識(shí)別原理示意圖如圖甲所示,手指按壓指紋識(shí)別區(qū)時(shí),與鏡片接觸的嵴線破壞接觸區(qū)域的全反射,使得反射光線出現(xiàn)明暗分布,CCD圖像傳感器通過識(shí)別光線的強(qiáng)弱對(duì)指紋進(jìn)行識(shí)別,如圖乙所示。若鏡片的折射率為n1=1.45,實(shí)驗(yàn)測(cè)得人手指折射率n2在1.50~1.56之間,下列說法正確的是()A.手指未按壓指紋識(shí)別區(qū)時(shí),光線在鏡片的上表面不能發(fā)生全反射B.手指按壓指紋識(shí)別區(qū)時(shí),光線在與鏡片接觸的嵴線處不能發(fā)生全反射C.手指未按壓指紋識(shí)別區(qū)時(shí),入射角i越大,光線在鏡片的上表面越不容易發(fā)生全反射D.當(dāng)光線垂直入射鏡片下表面時(shí),仍然可以實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別功能答案B解析手指未按壓指紋識(shí)別區(qū)時(shí),光線在鏡片上表面能發(fā)生全反射,當(dāng)手指按壓指紋識(shí)別區(qū)時(shí),因?yàn)閚2>n1,故接觸部分不能發(fā)生全反射,A錯(cuò)誤,B正確;手指未按壓指紋識(shí)別區(qū)時(shí),入射角i越大,則折射角越大,故光線在鏡片的上表面越容易發(fā)生全反射,C錯(cuò)誤;當(dāng)光線垂直入射鏡片下表面時(shí),入射角為0°,反射角也為0°,則無法識(shí)別指紋,D錯(cuò)誤。5.(2024山東卷)檢測(cè)球形滾珠直徑是否合格的裝置如圖甲所示,將標(biāo)準(zhǔn)滾珠a與待測(cè)滾珠b、c放置在兩塊平板玻璃之間,用單色平行光垂直照射平板玻璃,形成如圖乙所示的干涉條紋。若待測(cè)滾珠與標(biāo)準(zhǔn)滾珠的直徑相等為合格,下列說法正確的是()甲乙A.滾珠b、c均合格B.滾珠b、c均不合格C.滾珠b合格,滾珠c不合格D.滾珠b不合格,滾珠c合格答案C解析若滾珠b、c均合格,則平板玻璃間距離處處相等,不會(huì)產(chǎn)生干涉條紋。由題圖乙干涉條紋可知,平板玻璃間存在高度差,形成劈尖干涉。由條紋分布可知,滾珠a、b處高度一致,滾珠c處與滾珠a、b處存在高度差,故選項(xiàng)C正確。6.(2024山東三模)導(dǎo)光管照明系統(tǒng)可以把太陽光或自然光傳輸?shù)叫枰彰鞯牡胤?該系統(tǒng)主要由采光區(qū)、傳輸區(qū)和漫射區(qū)三部分組成,傳輸區(qū)為透明材料制成的實(shí)心傳輸通道。某導(dǎo)光管照明系統(tǒng)的直角傳輸區(qū)截面如圖所示,采光區(qū)采集的光垂直于AD邊進(jìn)入傳輸區(qū),經(jīng)傳輸后在BC邊垂直進(jìn)入漫射區(qū)。已知∠A=53°,sin53°=45,cos53°=35。要使傳輸區(qū)內(nèi)傳輸?shù)墓獠荒軓膫?cè)壁射出,則傳輸區(qū)的折射率最小為(A.53 B.C.43 D.答案A解析光在傳輸區(qū)發(fā)生全反射,當(dāng)入射角最大時(shí),對(duì)應(yīng)折射率最小,如圖所示,當(dāng)光垂直于AD邊進(jìn)入傳輸區(qū),此時(shí)有nmin=1sinC=17.(2023湖北卷)如圖所示,楔形玻璃的橫截面POQ的頂角為30°,OP邊上的點(diǎn)光源S到頂點(diǎn)O的距離為d,垂直于OP邊的光線SN在OQ邊的折射角為45°。不考慮多次反射,OQ邊上有光線射出部分的長(zhǎng)度為()A.12d B.C.d D.2答案C解析如圖所示,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°,可知光線SN的入射角r=30°,n=sinisinr=sin45°sin30°=2,sinC=1n=12,解得全反射的臨界角為8.(10分)(2024廣東深圳二模)光纖通信已成為現(xiàn)代主要的有線通信方式?，F(xiàn)有一長(zhǎng)為1km、直徑為d=0.2mm的長(zhǎng)直光纖,一束單色平行光從該光纖一端沿光纖方向射入,經(jīng)過5×10-6s在光纖另一端接收到該光束。已知光速c=3×108m/s。(1)求該光纖的折射率。(2)如圖所示,該光纖繞圓柱轉(zhuǎn)彎,若平行射入該光纖的光在轉(zhuǎn)彎處均能發(fā)生全反射,求該圓柱體半徑R的最小值。答案(1)1.5(2)0.4mm解析(1)單色平行光在長(zhǎng)直光纖中傳輸,有v=l解得v=2×108m/s該光纖的折射率n=c解得n=1.5。(2)如圖所示,當(dāng)光纖中最下面的光線發(fā)生全反射,則平行光在彎曲處全部發(fā)生全反射由幾何關(guān)系可知sinC=R又sinC=1解得Rmin=0.4mm。綜合提升9.(2024福建廈門二模)2024年春節(jié),廈門在賞篤湖舉辦了多場(chǎng)燈光展。如圖為白鷺女神雕像燈光秀,展現(xiàn)了廈門的歷史、文化和未來愿景。下列說法正確的是()A.紅光的頻率比藍(lán)光的高B.紅光從湖水進(jìn)入空氣后傳播速度變慢C.在湖水中傳播時(shí),紅光的速度比藍(lán)光的大D.從岸上看到湖水中彩燈的位置比實(shí)際位置深答案C解析紅光的波長(zhǎng)比藍(lán)光的長(zhǎng),則紅光的頻率比藍(lán)光的低,A錯(cuò)誤;根據(jù)折射率與光速的關(guān)系有n=cv,折射率大于1,可知紅光從湖水進(jìn)入空氣后傳播速度變快,B錯(cuò)誤;在湖水中傳播時(shí),紅光的折射率比藍(lán)光的小,結(jié)合上述可知,紅光的速度比藍(lán)光的大,C正確;從岸上看湖水中的彩燈,彩燈發(fā)出的光經(jīng)過界面進(jìn)入空氣,入射角小于折射角,人沿折射光反向延長(zhǎng)線看過去,看到的虛像位于彩燈實(shí)際位置的上方,即從岸上看到湖水中彩燈的位置比實(shí)際位置淺,D10.(2024湖北武漢二模)如圖所示,某透明介質(zhì)(折射率n>5)由兩個(gè)半徑分別為2R和R的半球疊合而成,O為二者的球心,OA為與兩半球接觸面垂直的半徑?，F(xiàn)有一束細(xì)單色光在紙面內(nèi)從A點(diǎn)以入射角i射入介質(zhì),不考慮多次反射,要使折射光能從小半球面射出,則入射角i的取值范圍是()A.0°≤i<15° B.0°≤i<30°C.0°≤i<45° D.0°≤i<60°答案B解析根據(jù)幾何關(guān)系可知,入射角i越小,大半球的折射角越小,小半球界面的入射角越小,光越容易從小半球面射出,當(dāng)入射角i達(dá)最大值時(shí),光在小半球界面恰好發(fā)生全反射,此時(shí),令在大半球界面處的折射角為θ,則有n=sinimaxsinθ,光在小半球界面處恰好發(fā)生全反射,則有n=1sinC,根據(jù)正弦定理有2RsinC=Rsinθ,解得imax11.(多選)(2024廣西卷)如圖所示,S為單色光源,S發(fā)出的光一部分直接照在光屏上,一部分通過平面鏡反射到光屏上。從平面鏡反射的光相當(dāng)于S在平面鏡中的虛像發(fā)出的,由此形成了兩個(gè)相干光源。設(shè)光源S到平面鏡和到光屏的距離分別為a和l,a?l,鏡面與光屏垂直,單色光波長(zhǎng)為λ。下列說法正確的是()A.光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為l2B.光屏上相鄰兩條暗條紋的中心間距為laC.若將整套裝置完全浸入折射率為n的蔗糖溶液中,此時(shí)單色光的波長(zhǎng)變?yōu)閚λD.若將整套裝置完全浸入某種透明溶液中,光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為Δx,則該液體的折射率為l2答案AD解析單色光源與其相對(duì)平面鏡對(duì)稱的像形成相干的兩個(gè)單色光源,類似“雙縫”,其間距d=2a,光屏上相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)的中心間距為l2aλ,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤。將裝置完全浸入折射率為n的蔗糖溶液中,v=λ1f,折射率n=cv,c=λf,則λ1=λn,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。若將整套裝置完全浸入某種透明溶液中,光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為Δx,有Δx=l2aλ2,得λ2=2aΔxl,結(jié)合選項(xiàng)C分析,可知λ2=12.(10分)(2024河北唐山一模)在一水池底部水平放置一條長(zhǎng)為1m的細(xì)燈帶,燈帶能夠發(fā)出紅光,水對(duì)紅光的折射率為43,細(xì)燈帶到水面的豎直高度為1m,已知光在真空中的速度為c=3×108(1)求能夠射出水面的光線在水中傳播的最短時(shí)間。(2)計(jì)算水面上產(chǎn)生光斑的面積。(可用分?jǐn)?shù)、根式表示)答案(1)49×10-8(2)67+9解析(1)垂直水面射出的光線在水中傳播的時(shí)間最短,有t=hv=c得t=49×10-8s(2)如圖甲所示,由全反射規(guī)律可知甲sinC=1由幾何關(guān)系得Rh=tan得R=htanC=377產(chǎn)生光斑如圖乙所示,矩形面積為S1=l×2R=677乙兩半圓面積和為S2=πR2=97πm水面產(chǎn)生光斑的面積S=S1+S2=67+9π713.(10分)透明材料制成的一件藝術(shù)擺件的截面圖如圖所示,上半部分是半徑為R的半圓形,一細(xì)光束沿徑向射入,在底面B點(diǎn)恰好發(fā)生全反射,OA是圓心O到底面的高,已知lOA=lAB=24R,光在真空中傳播的速度為c(1)該透明材料的折射率;(2)最終從透明藝術(shù)擺件射出的光線與最初的入射光線相比偏轉(zhuǎn)的角度;(3)光在透明藝術(shù)擺件中傳播的時(shí)間。答案(1)2(2)105°(3)(解析(1)由題意可知,該透明材料的臨界角為C=45°則折射率n=1sin45(2)光路如圖所示由幾何關(guān)系可知∠OBC=90°,lOB=lOA2+lAB2根據(jù)光的折射定律得sinα=nsin30°=2則∠DCO=α=45°可得∠CDO=75°,即最終從透明藝術(shù)擺件射出的光線與最初的入射光線相比偏轉(zhuǎn)了105°。(3)光在透明藝術(shù)擺件中傳播的速度v=cn傳播的時(shí)間t=R+14.(10分)(2024山東淄博二模)某激光液位自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的示意圖如圖所示。矩形ABCD為長(zhǎng)方體液池的截面,寬度d=6m,裝有深度為h=23m的某種液體,在池底部水平放置寬度d'=5m的平面鏡,平面鏡的右端與C點(diǎn)重合,在其正上方水平放置一長(zhǎng)度等于池寬的標(biāo)尺AB,池左壁高h(yuǎn)0=3m處有一激光器S,激光器發(fā)出的一束單色光與左池壁成α(0°<α<90°)角射到平面鏡上,經(jīng)平面鏡反射后再?gòu)囊后w的上表面射出,打在標(biāo)尺上形成一亮點(diǎn)。改變?chǔ)两?測(cè)得此截面上能折射出光線的液面EF的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=3(3-1)m,不考慮光在液面上的反射光。(1)求該液體的折射率n。(2)若保持α=30°,發(fā)現(xiàn)液體的深度從h