2025屆高考物理二輪專題復(fù)習(xí)與測(cè)試專題強(qiáng)化練十六光學(xué)部分

專題強(qiáng)化練（十六）光學(xué)部分1．(多選)(2024·汕頭市一模)下列四幅生活情景，關(guān)于光的理論，說(shuō)法正確的是(AD)A．甲圖，陽(yáng)光照射下肥皂泡呈現(xiàn)彩色，是光的干涉現(xiàn)象B．乙圖，海市蜃樓是光的反射現(xiàn)象C．丙圖，茂密的樹(shù)葉間有彩色的光環(huán)，是光的折射現(xiàn)象D．丁圖，偏光太陽(yáng)鏡可以減少炫光，是光的偏振現(xiàn)象解析：陽(yáng)光照射下肥皂泡呈現(xiàn)彩色，是薄膜的前后表面的光發(fā)生干涉而產(chǎn)生的，故A正確；海市蜃樓是光的折射現(xiàn)象，是由于空氣不均勻時(shí)，對(duì)光的折射率不同而產(chǎn)生的，故B錯(cuò)誤；茂密的樹(shù)葉間有彩色的光環(huán)，這屬于光的衍射現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤；偏光太陽(yáng)鏡可以減少炫光，是光的偏振現(xiàn)象，故D正確。2．(2024·佛山市禪城區(qū)二模調(diào)研)光學(xué)技術(shù)作為一門(mén)高精密度的學(xué)科，應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，下列關(guān)于光學(xué)現(xiàn)象的說(shuō)法，正確的是(B)A．如圖甲使光信號(hào)在光導(dǎo)纖維中發(fā)生全反射，內(nèi)芯的折射率小于外套的折射率B．觀看3D電影時(shí)需要佩戴特殊的眼鏡，此過(guò)程利用了光的偏振現(xiàn)象，光是橫波C．讓激光束通過(guò)一個(gè)狹縫，可能觀察到光屏上出現(xiàn)丙圖且波長(zhǎng)越大，條紋間距越大D．在丁圖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)象更明顯解析：題圖甲使光信號(hào)在光導(dǎo)纖維中發(fā)生全反射，內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率，故A錯(cuò)誤；觀看3D電影時(shí)需要佩戴特殊的眼鏡，此過(guò)程利用了光的偏振現(xiàn)象，光是橫波，故B正確；題圖丙是雙縫干涉圖樣，讓激光束通過(guò)一個(gè)狹縫，不可能觀察到光屏上出現(xiàn)干涉條紋，故C錯(cuò)誤；在題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，故D錯(cuò)誤。3.如圖所示，一束由兩種單色光混合的復(fù)色光沿SO方向射向一上、下表面平行的玻璃磚，下表面觀察到兩束出射光線A、B，光路圖如圖所示，下列說(shuō)法正確的是(C)A．玻璃對(duì)B光的折射率大于對(duì)A光的折射率B．B光在玻璃中的傳播速度小于A光在玻璃中的傳播速度C．A光、B光互相平行D．增大入射角θ，A光和B光在下表面可能發(fā)生全反射解析：入射角相同，A光在介質(zhì)中的折射角比較小，由n＝eq\f(sinθ,sinα)可知玻璃對(duì)B光的折射率小于對(duì)A光的折射率，故A錯(cuò)誤；根據(jù)v＝eq\f(c,n)可知B光在玻璃中的傳播速度大于A光在玻璃中的傳播速度，故B錯(cuò)誤；玻璃磚上、下表面平行，根據(jù)內(nèi)錯(cuò)角相同可知，玻璃磚中的光線與玻璃磚上、下表面的夾角相同，根據(jù)折射定律可知，下表面的出射光線與上表面的入射光線與玻璃磚上下表面的夾角相同，所以A光、B光互相平行，故C正確；因?yàn)楣饩€從光疏介質(zhì)空氣射入光密介質(zhì)玻璃磚，并且上、下表面平行，所以無(wú)論如何增大入射角θ，都不會(huì)發(fā)生全反射，故D錯(cuò)誤。4．(多選)某種車輛智能道閘系統(tǒng)的簡(jiǎn)化原理圖如圖甲所示，預(yù)埋在地面下的地感線圈L和電容器C構(gòu)成LC振蕩電路，當(dāng)車輛靠近地感線圈時(shí)，線圈自感系數(shù)變大，使得振蕩電流頻率發(fā)生變化，檢測(cè)器將該信號(hào)發(fā)送至車牌識(shí)別器，從而向閘機(jī)發(fā)送起桿或落桿指令。某段時(shí)間振蕩電路中的電路如圖乙，則下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(ABC)A．t1時(shí)刻電容器間的電場(chǎng)強(qiáng)度為最小值B．t1到t2時(shí)間內(nèi)，電容器處于充電過(guò)程C．汽車靠近線圈時(shí)，振蕩電流頻率變小D．從圖乙波形可判斷汽車正靠近地感線圈解析：t1時(shí)刻電流最大，線圈中磁場(chǎng)能最大，電容器中電場(chǎng)能最小，電容器間的電場(chǎng)強(qiáng)度為最小值，故A正確；t1到t2時(shí)間內(nèi)，電流逐漸減小，線圈中磁場(chǎng)能減小，電容器中電場(chǎng)能增大，電容器處于充電過(guò)程，故B正確；當(dāng)車輛靠近地感線圈時(shí)，線圈自感系數(shù)變大，根據(jù)T＝2πeq\r(LC)可知周期變大，頻率變小，故C正確；從題圖乙波形可知周期越來(lái)越小，頻率越來(lái)越大，汽車正遠(yuǎn)離地感線圈，故D錯(cuò)誤。5.如圖所示，光導(dǎo)纖維的內(nèi)芯折射率為n1、外套折射率為n2，光由光導(dǎo)纖維的一端從空氣進(jìn)入內(nèi)芯后，經(jīng)多次全反射傳播到另一端射出，則(A)A．n1>n2 B．n1<n2C．sinα＝eq\f(1,n1) D．sinα＝eq\f(1,n2)解析：欲使光在n1、n2界面上發(fā)生全反射，必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，需要滿足n1>n2，A正確，B錯(cuò)誤；在內(nèi)芯發(fā)生全反射的臨界角為sinC＝eq\f(n2,n1)，題圖中發(fā)生全反射，滿足α≥C，所以sinα≥sinC＝eq\f(n2,n1)，C、D錯(cuò)誤。6.某液面高度測(cè)量?jī)x內(nèi)部的原理圖如圖所示，該儀器通過(guò)電容器電容的變化來(lái)檢測(cè)容器內(nèi)液面高低，容器中的導(dǎo)電液體和導(dǎo)電芯柱分別是電容器的兩個(gè)電極，芯柱外面套有絕緣管作為電介質(zhì)，電容器的這兩個(gè)電極分別用導(dǎo)線與一個(gè)線圈的兩端相連，組成LC振蕩電路。容器內(nèi)的導(dǎo)電液體與大地相連，若某時(shí)刻線圈內(nèi)的磁場(chǎng)方向向右，且正在減弱，則該時(shí)刻(A)A．磁場(chǎng)能正向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化B．電容器兩極板間電壓正在減小C．導(dǎo)電芯的電勢(shì)低于導(dǎo)電液的電勢(shì)D．若容器內(nèi)液面升高，則LC振蕩電路的頻率變大解析：該時(shí)刻磁場(chǎng)能減小，電場(chǎng)能增加，A正確；該時(shí)刻電容器充電，根據(jù)C＝eq\f(Q,U)可知，電容器兩極板間電壓正在增大，B錯(cuò)誤；根據(jù)安培定則可知，導(dǎo)電芯集聚正電荷，故導(dǎo)電芯的電勢(shì)高于導(dǎo)電液的電勢(shì)，C錯(cuò)誤；若容器內(nèi)液面升高，電容器的正對(duì)面積增大，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，電容器的電容增大，根據(jù)振蕩電路的周期公式T＝2πeq\r(LC)可知，振蕩電路的周期增大，頻率減小，D錯(cuò)誤。7.(2024·東莞市三模)如圖所示，一束復(fù)色光進(jìn)入透明標(biāo)準(zhǔn)球形水珠，折射后分開(kāi)成a、b兩束單色光，復(fù)色光入射角為θ，a、b兩束單色光的出射角分別為α1、α2(右側(cè)出射光與法線的夾角，未畫(huà)出)。關(guān)于a、b兩束單色光，下列說(shuō)法正確的是(D)A．α1<α2B．在透明水珠中，a光比b光速度小C．若b光照射某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，則用a光照射該金屬也一定能產(chǎn)生光電效應(yīng)D．無(wú)論怎么調(diào)整復(fù)色光的入射角θ，a、b光都不可能在右側(cè)界面全反射解析：在圖中右邊界面畫(huà)上法線，可知每一種單色光左右界面光路是對(duì)稱的，角度對(duì)應(yīng)相等，所以α1＝α2＝θ，左邊能進(jìn)來(lái)，右邊就能折射出去，故A錯(cuò)誤，D正確；由圖中入射角和折射角知，a光比b光折射率小，所以a光比b光波長(zhǎng)大、頻率小、光子能量小，所以同介質(zhì)中a光比b光速度快，b光更容易讓金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，故B、C錯(cuò)誤。8．(2024·廣東省選擇考模擬二)圖甲為太陽(yáng)光穿過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)的六邊形冰晶形成“幻日”的示意圖，圖乙為太陽(yáng)光穿過(guò)六邊形冰晶的過(guò)程，a、b是其中兩種單色光的光路，則在冰晶中(D)A．a(chǎn)的折射率比b的大B．a(chǎn)的頻率比b的大C．a(chǎn)的傳播速度比b的小D．a(chǎn)的波長(zhǎng)比b的大解析：由題圖可知，太陽(yáng)光射入冰晶時(shí)，a光的偏折程度比b光的偏折程度小，則a的折射率比b的小，a的頻率比b的小，a的波長(zhǎng)比b的大；根據(jù)v＝eq\f(c,n)，可知a的傳播速度比b的大。9．(2024·梅州市二模)如圖，王亞平在天宮課堂上演示了水球光學(xué)實(shí)驗(yàn)，在失重環(huán)境下，往水球中央注入空氣，形成了一個(gè)明亮的氣泡。若入射光在氣泡表面的P點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，反射角為θ，光在真空中傳播速度為c，則(A)A．光從空氣進(jìn)入水球，波長(zhǎng)變短B．光從空氣進(jìn)入水球，頻率變大C．水的折射率n＝sinθD．光在水球中的傳播速度v＝eq\f(c,sinθ)解析：光從空氣進(jìn)入水球，頻率不變，波速減小，則波長(zhǎng)變短，A正確，B錯(cuò)誤；入射光在氣泡表面的P點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，則水的折射率n＝eq\f(1,sinθ)，C錯(cuò)誤；光在水球中的傳播速度v＝eq\f(c,n)＝csinθ，D錯(cuò)誤。10．(多選)(2024·廣東省部分學(xué)校二模)圖示為一半圓柱形透明體橫截面，橫截面的圓心為O，半圓柱的半徑為R，P1為直徑AB上的點(diǎn)，OP1＝eq\r(\f(2,3))R，透明體的折射率為eq\r(2)?，F(xiàn)有一細(xì)光束MP1以入射角θ＝45°從P1點(diǎn)射入半圓柱，則(BC)A．細(xì)光束MP1經(jīng)兩次折射后會(huì)從弧面AB射出B．細(xì)光束MP1經(jīng)AB面折射，弧面AB發(fā)生兩次全反射后再?gòu)腁B面射出透明體C．細(xì)光束第一次射出透明體時(shí)，折射角為45°D．細(xì)光束第一次射出透明體時(shí)，折射角為30°解析：作出光路如圖所示，根據(jù)折射率表達(dá)式有n＝eq\f(sinθ,sin∠1)，解得∠1＝30°，由于∠2＝90°－∠1，解得∠2＝60°，在△P1OP2中，根據(jù)正弦定理可得，∠3＝45°，設(shè)透明體的臨界角為C，則有sinC＝eq\f(1,n)，可得C＝45°，由于∠3＝C，所以P1P2光在P2點(diǎn)發(fā)生全反射，又由于OP2＝OP3，可得∠5＝∠4＝45°，則P2P3光在P3點(diǎn)發(fā)生全反射，最后從AB面射出，故B正確，A錯(cuò)誤；由于P1P2∥P3P4，∠P3P4B＝∠2＝60°，則P3P4光的入射角為30°，根據(jù)光路可逆可知折射角為45°，故C正確，D錯(cuò)誤。11.如圖所示，一束可見(jiàn)光穿過(guò)玻璃三棱鏡后，變?yōu)閍、b、c三束單色光。下列說(shuō)法正確的是(A)A．c光的光子能量最大B．在真空中a光的速度最大C．玻璃對(duì)a光的折射率最大D．從玻璃射向空氣，a光發(fā)生全反射的臨界角最小解析：根據(jù)題意，由題圖可知，a光的偏折角最小，折射率最小，頻率最小，由E＝hν可知，c光的光子能量最大，故C錯(cuò)誤，A正確；在真空中三束單色光的速度相等，故B錯(cuò)誤；由公式sinC＝eq\f(1,n)可知，a光發(fā)生全反射的臨界角最大，故D錯(cuò)誤。12．倒掛的彩虹被叫作“天空的微笑”，是由薄且均勻的卷云里面大量扁平的六角片狀冰晶(如圖甲所示)折射形成。圖乙為光線的簡(jiǎn)化光路圖，冰晶的上下表面平行且與側(cè)面垂直，光線從冰晶的上表面進(jìn)入，經(jīng)折射從側(cè)面射出，當(dāng)太陽(yáng)高度角α增大到某一臨界值時(shí)，側(cè)面的折射光線因發(fā)生全反射而消失不見(jiàn)。下列說(shuō)法正確的是(D)A．光線有可能在下表面發(fā)生全反射B．光從空氣進(jìn)入冰晶后波長(zhǎng)變長(zhǎng)C．紅光在冰晶中的傳播速度比紫光在冰晶中的傳播速度小D．隨太陽(yáng)高度角α增大，紫光比紅光先在側(cè)面發(fā)生全反射解析：下表面的入射角等于上表面的折射角，根據(jù)光路可逆原理可知，光線不可能在下表面發(fā)生全反射，故A錯(cuò)誤；光從空氣進(jìn)入冰晶后，頻率不變，速度減小，根據(jù)v＝λf可知，波長(zhǎng)變短，故B錯(cuò)誤；紅光頻率低，折射率小，根據(jù)v＝eq\f(c,n)可知，紅光在冰晶中的傳播速度比紫光在冰晶中的傳播速度大，故C錯(cuò)誤；因?yàn)樽瞎忸l率高，折射率大，則臨界角小，所以隨太陽(yáng)高度角α增大，紫光比紅光先在側(cè)面發(fā)生全反射，故D正確。13.如圖所示，平靜湖面岸邊的垂釣者，眼睛恰好位于岸邊P點(diǎn)正上方0.9m的高度處，水面與P點(diǎn)同高，浮標(biāo)Q離P點(diǎn)1.2m遠(yuǎn)，魚(yú)餌燈M在浮標(biāo)正前方1.8m處的水下，垂釣者發(fā)現(xiàn)魚(yú)餌燈剛好被浮標(biāo)擋住，已知水的折射率n＝eq\f(4,3)，eq\r(7)≈2.65。(1)求魚(yú)餌燈離水面的深度；(2)若魚(yú)餌燈緩慢豎直上浮，其發(fā)出的光恰好無(wú)法從水面P、Q間射出時(shí)，求距離水面的深度。解析：(1)光路圖如圖所示設(shè)入射角、折射角分別為i、r，設(shè)魚(yú)餌燈離水面的深度為h2，根據(jù)幾何關(guān)系有sini＝eq\f(s1,\r(seq\o\al(2,1)＋heq\o\al(2,1)))sinr＝eq\f(s2,\r(seq\o\al(2,2)＋heq\o\al(2,2)))根據(jù)光的折射定律可知n＝eq\f(sini,sinr)聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得h2＝2.4m。(2)設(shè)當(dāng)魚(yú)餌燈離水面深度為h3時(shí)，水面P、Q間恰好無(wú)光射出，此時(shí)魚(yú)餌燈與浮標(biāo)的連線和豎直方向夾角恰好為臨界角C，則有sinC＝eq\f(1,n)由幾何關(guān)系可得sinC＝eq\f(s2,\r(seq\o\al(2,2)＋heq\o\al(2,3)))聯(lián)立解得h3＝eq\f(3\r(7),5)m≈1.59m。答案：(1)2.4m(2)1.59m14.如圖所示，半徑為R的某透明介質(zhì)半球，放在空氣中，一平行光束垂直入射到左側(cè)平面上，正好覆蓋整個(gè)圓平面。以球心O為原點(diǎn)且與平面垂直向右為正方向建立x軸。距離球心O為0.6R的A點(diǎn)的光線從半球面上的B點(diǎn)射出后與x軸的交點(diǎn)為C，光線BC與x軸的夾角為16°。已知sin37°＝0.6，求：(結(jié)果可以用含有根號(hào)的式子表示)(1)透明介質(zhì)對(duì)該光線的折射率n(結(jié)果用分式表示)；(2)半球面右側(cè)的出射光線與x軸的交點(diǎn)的最小坐標(biāo)值x0。解析：(1)由題意及幾何關(guān)系有入射角θ滿足sinθ＝eq\f(0.6R,R)＝0.6解得θ＝37°折射角α＝16°＋37°＝53°由折射定律有n＝eq\f(sin53°,sin37°)＝eq\f(4,3)。(2)如圖所示，設(shè)臨界角為C，根據(jù)臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)，可知出射光線與x軸交點(diǎn)的最小坐標(biāo)值x0＝eq\f(R,cosC)解得x0＝eq\f(4\r(7),7)R。答案：(1)eq\f(4,3)(2)eq\f(4\r(7),7)R15.假日期間，小聰與家人去售樓部收房，小聰想檢查陽(yáng)臺(tái)窗戶的雙層玻璃的厚度是否達(dá)標(biāo)(合同里每層玻璃的厚度d1＝5mm)。小聰查閱資料得知該窗戶由中間夾一層惰性氣體的兩平行且厚度相同的玻璃組成，他用