第十七章 光 章末综合检测-2023年高考物理一轮系统复习学思用

这是一份第十七章 光 章末综合检测-2023年高考物理一轮系统复习学思用，共15页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
第十七章  光章末综合检测第Ⅰ卷(选择题  共46分)一、选择题(本题共10小题。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每个小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)1．(2022•湖北省部分市州高三(上)期末)2009年诺贝尔物理学奖授予英国华裔物理学家高琨，以表彰他在光纤通信研究中的突出贡献。光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维。以下物理现象或实验与光导纤维传播信号的原理相同的是(　　)A． B．C．  D．【解析】  光导纤维传播信号的原理是光从光密介质向光疏介质传播时发生了全反射。A．是光的折射现象，不是全反射，故A错误；B．是光的色散现象，折射原理，不是全反射，故B错误；C．是全反射现象，故C正确；D．是光的干涉现象，不是全反射，故D错误。故选C。【答案】  C2．(2022•上海市奉贤区高三(上)一模)一列水波穿过小孔发生了明显衍射现象，衍射后水波与衍射前水波相比(　　)A．波长变短 B．频率变高 C．波速不变     D．振幅不变【解析】  ABC．发生衍射现象时波的波长和频率都不变，都等于波源的波长和频率，由于波速是由介质的性质决定，所以波速不变，选项A、B错误，选项C正确；D．由于衍射使波的能量分布范围变大，从而导致单位面积上的能量变小，振幅变小，选项D错误。答案选C。【答案】  C3．(2022•江苏连云港市高三(下)二模)如图，某同学观察肥皂膜干涉现象。将有肥皂膜的铁丝圈挂在酒精灯右侧，在火焰中分别加入不同金属元素，火焰会呈现不同的颜色。下列说法正确的是(　　)A．条纹形状是相互平行的竖直线B．从上向下，条纹的间距越来越小C．紫光的条纹数比黄光要少一些D．干涉条纹是由一束反射光和另一束入射光叠加产生的【解析】  A．条纹形状是相互平行的水平线，A错误；B．肥皂膜在重力作用下，从上向下肥皂膜的厚度越来越小，根据 ，d越来越大，条纹的间距越来越小，B正确；C．根据，波长越短，条纹越窄，条纹数越多，因为紫光的波长比黄光的波长短，所以紫光的条纹数比黄光要多一些，C错误；D．干涉条纹是由膜的前后两个表面反射的两列光叠加产生的，D错误。故选B。【答案】  B4．(2022•江苏连云港市高三(下)二模)如图所示，矩形abcd为一玻璃砖的横截面，玻璃砖ab面镀银且足够长。由单色光1、2组成的一细光束，在abcd平面内从cd面上的O点以入射角i射入玻璃砖，该玻璃砖对单色光1、2的折射率分别为和，已知，下列说法正确的是(　　)A．单色光1、2从cd面射出玻璃砖后平行B．增大入射角i，单色光1在cd面先发生全反射C．单色光1在玻璃砖内的路程大于单色光2D．当入射角i趋近于90°时，单色光1、2在cd面出射点的距离趋向于无穷大【解析】  A．作出光路图如图所示设单设光在1、2在点的折射角分别为、，根据折射定律得，，可得，根据光的反射定律和几何知识可知，单色光1、2经过面反射到面的入射角分别为、，由光路可逆性可知，从cd面射出的两单色光线折射角均为，两射出光线平行，故A正确；B．因为，结合可知，单色光1发生全反射的临界角小，由A选项分析可知，增大入射角，则、也变大，面的入射角、也变大，且变大更快，所以无法判断哪一种光先发生全反射，故B错误；C．设玻璃砖宽度为，根据几何关系得单色光在玻璃砖内的路程，因为，所以单色光1在玻璃砖内的路程小于单色光2，故C错误；D．根据几何知识可得，当入射角i趋近于90°时，、趋近于90°，单色光1、2在cd面出射点的距离趋向0，故D错误。故选A。【答案】  A5．(2022•山东聊城市高三(下)一模)如图所示，AOB是截面为扇形的玻璃砖的横截面图，其顶角，今有一束单色光在横截面内从OA的中点E沿垂直OA的方向射入玻璃砖，一部分光线经AB面反射后恰好未从OB面射出，不考虑多次反射，则玻璃砖的折射率为(    )A． B． C． D．【解析】  如图所示，因E点为OA的中点，所以入射角α＝30°，β＝θ＝83°，临界角C＝180°－2α－β＝37°，OB面恰好发生全反射，则，解得，故A正确，BCD错误。故选A。【答案】  A6．(2022•山东烟台市德州市高三(下)学期一模)单镜头反光相机简称单反相机，它用一块放置在镜头与感光部件之间的透明平面镜把来自镜头的图像投射到对焦屏上。对焦屏上的图像通过五棱镜的反射进入人眼中。如图所示为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC。光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生全反射，且两次全反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出。下列说法正确的是(　　)A．∠BCD=135°B．∠BAE和∠BCD不相等C．该五棱镜折射率的最小值是D．该五棱镜折射率的最小值是【解析】  AB．由题意画出光路图如图所示，设光线在CD面上的入射角为，根据光路图和反射定律可知，得，由四边形内角和为360°和角度关系可得∠BCD=∠BAE =90°+=112.5°，故AB错误；CD．光线在CD和AE界面上恰好发生全反射时，对应着五棱镜折射率的最小值，则，解得，故C正确，D错误。故选C。【答案】  C7．(2022•江苏盐城市高三(下)二模)劈尖干涉是一种薄膜干涉，将一平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光从上方入射后，从上往下看到的干涉条纹如图所示。现从所示装置中抽去一张纸片，从上往下看到的干涉条纹是(　　)A．  B． C． D．【解析】  设劈尖的角度为θ，第n级明条纹对应的劈尖膜厚度为dn，第n+1级明条纹对应的劈尖膜厚度为dn+1，相邻两明条纹的间距为l。根据干涉与光程差的关系有，根据几何关系有，即，抽去一张纸片后，θ减小，所以l增大，即干涉条纹变稀松，故B正确。故选B。【答案】  B8．(多选)(2022•四川省内江市高三(上)一模)如图所示，是半圆形玻璃砖过圆心的法线，、是关于对称的两束平行单色光束，两光束从玻璃砖右方射出后的光路如图所示，则下列说法正确的是(　　)A．该玻璃砖对光的折射率比对光的折射率小B．有可能是绿光，是红光C．两光束从空气进入玻璃的过程中各自的频率均不变D．在真空中，光的波长比光的波长长E．在两光束交汇处一定能看到干涉条纹【解析】  A．由图可知，由于出射光线的交点在中心线的上方，根据折射定律可知光的折射率小于光。故A正确；B．因为光的折射率小于光，所以光的频率小于光，又因为绿光的频率大于红光，因此不可能是绿光，是红光。故B错误；C．光从一种介质进入另一种介质时，光速和波长都发生变化，而频率保持不变。故C正确；D．光的频率比光的频率低，由知，在真空中光的波长比光的长。故D正确；E．由于这两种光的频率不同，在相互叠加时不能形成稳定的干涉图样，所以在交汇处不一定能看到干涉条纹。故E错误。故选：ACD。【答案】  ACD9．(多选)(2022•湖北省常德市高三(下)模拟)彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成的。彩虹形成的示意图如图所示，一束白光L由左侧射入水滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线(a、b是单色光)。下列关于a光与b光的说法正确的是(　　)A．水滴对a光的折射率大于对b光的折射率B．a光在水滴中的传播速度等于b光在水滴中的传播速度C．用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光相邻的亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距D．a、b光在由空气进入水滴后波长要变长E．若a光、b光在同一介质中，以相同的入射角由介质射向空气，若b光能够发生全反射，则a光也一定能够发生全反射【解析】  A．由图可知，光的折射角大于光的折射角，根据折射定律可知，水滴对a光的折射率大于对b光的折射率，故A正确；B．因为水滴对a光的折射率大于对b光的折射率，根据公式可知，a光在水滴中的传播速度小b光在水滴中的传播速度，故B错误；C．折射率越大，波长越短，则光波长比光的波长短，根据双缝干涉间距公式可知，用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光相邻的亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，故C正确；D．设光在真空中的波长为，光在介质中的波长为，根据公式可得，则，故a、b光在由空气进入水滴后波长要变短，故D错误；E．因为水滴对a光的折射率大于对b光的折射率，根据公式可知，光的临界角小于光的临界角，则若a光、b光在同一介质中，以相同的入射角由介质射向空气，若b光能够发生全反射，则a光也一定能够发生全反射，故E正确。故选ACE。【答案】  ACE10．(多选)(2022•山东济南市高三(下)一模) 2021年12月9日，“天宫课堂”第一课正式开讲，某同学在观看太空水球光学实验后，想研究光在含有气泡的水球中的传播情况，于是找到一块环形玻璃砖模拟光的传播，俯视图如图所示。光线a沿半径方向入射玻璃砖，光线b与光线a平行，两束光线之间的距离设为x，已知玻璃砖内圆半径为R，外圆半径为2R，折射率为，光在真空中的速度为c，不考虑反射光线，下列关于光线b的说法正确的是(　　)A．当时，光不会经过内圆B．当时，光线从外圆射出的方向与图中入射光线的夹角为45°C．当时，光线从外圆射出的方向与图中入射光线平行D．当时，光从内圆通过的时间为【解析】  当折射光线恰好和内圆相切时，光恰好不会通过内圆，根据几何关系得，，根据折射率公式，代入数据解得，因此当时，光不会经过内圆，故A正确；B．由上式解得由几何分析可知，光线从外圆射出的方向与图中入射光线的夹角小于45°，故B错误；C．当时，由几何分析可知，光线从外圆射出的方向不可能与图中入射光线平行，根据折射定律，由于角度较小，可以得到，因此光从内圆通过距离为，光从内圆通过的时间为，故C错误，D正确。故选AD。【答案】  AD第Ⅱ卷(非选择题  共54分)二、非选择题(本题共5小题，共54分)11．如图所示，在利用双缝干涉测量光的波长的实验中，需要从标尺上读出某条亮条纹的位置。图中所示的读数是________mm。若双缝相距为d，双缝到屏间的距离为l，相邻两个亮条纹中心的距离为Δx，则光的波长表示为λ＝________(字母表达式)，某同学在两个亮条纹之间测量，测出以下结果，其他数据为：d＝0.20 mm，l＝700 mm，测量Δx的情况如图所示。由此可计算出该光的波长为：λ＝________m。【解析】　从题图可以看出，主尺示数为5 mm，游标尺第12条刻线与主尺上的刻线对齐，即游标尺示数为：12×0.02 mm＝0.24 mm，图中的游标卡尺的示数为：5 mm＋0.24 mm＝5.24 mm。由干涉条纹间距的计算公式：Δx＝λ，解得光的波长表达式为：λ＝。由题图可以求出条纹间距为：Δx＝ mm＝1.96 mm，代入数据解得光的波长为：λ＝5.6×10－7 m。【答案】　5.24　Δx　5.6×10－712．在“用双缝干涉测单色光的波长”的实验中(1)如图甲所示是用双缝干涉测光波波长的实验设备示意图，图中①是光源，②是滤光片，③是单缝，④是双缝，⑤是光屏。下列操作能增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是________。A．增大③和④之间的距离B．增大④和⑤之间的距离C．将绿色滤光片改成红色滤光片D．增大双缝之间的距离(2)下列说法正确的是________。A．如果将灯泡换成激光光源，去掉单缝，该实验照样可以完成B．若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不平行，不能通过“拨杆”的拨动把干涉条纹调成与分划板中心刻线平行C．去掉滤光片，不可能观察到干涉图样D．毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝垂直(3)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，读出手轮的读数如图乙所示，x1＝0.045 mm。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮纹，读出手轮的读数如图丙所示。则相邻两亮条纹的间距是________mm。(取三位有效数字)(4)如果已经量得双缝的间距是0.30 mm、双缝和光屏之间的距离是900 mm，则待测光的波长是________m。(取三位有效数字)【解析】  (1)双缝干涉条纹间距公式：Δx＝λ，增大双缝到屏的距离L，可以增大条纹间距，A错误B正确；将绿色滤光片改成红色滤光片增大了波长，可以增大条纹间距，C正确；增大双缝之间的距离d，减小了条纹间距，D错误。(2)将灯泡换成激光光源，激光是相干光源，单色性好，所以可以去掉单缝，A正确；若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不平行，说明双缝是倾斜的，双缝平行于干涉条纹，应当调节双缝装置，B正确；去掉滤光片，能够观察到干涉图样，只不过是各色光重叠产生的彩色条纹，C错误；干涉条纹与双缝是平行的，D错误。(3)图丙的读数：14.5 mm＋3.0×0.01 mm＝14.530 mm，所以条纹间距：Δx＝ mm＝1.61 mm。(4)根据Δx＝λ，可得：λ＝，代入数据解得：λ＝5.37×10－7 m。【答案】  (1)BC　(2)AB　(3)1.61　(4)5.37×10－713．(2022•黑龙江省哈三中高三(下)一模)图示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB代表端面。已知光在真空中的传播速度为c。(i)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光线在端面AB上的入射角应满足的条件；(ii)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间。【解析】  (i)设入射角为折射角，光线到达上界面的入射角为，全反射临界角为C，由折射定律，由几何关系，即当时发生全发射，又因为， 联立解得(ii)当折射光线发生全反射后，光在介质中传播的速度 在介质中传播的距离为越小sin也越小，最小等于临界角C时光在介质中传播最长的距离Lm=所以最长时间【答案】  (i)；(ii)14．(2022•黑龙江省大庆一中高三(下)第二次月考)如图所示一半径为R、由透明介质制成的球体，左侧有一沿竖直方向且与球体相切的墙面，图中过圆心的水平线段为球体的直径，在该直径的最右侧S点沿不同的方向发射出两束光，其中射到A点的光经折射后垂直于墙面到达M点，而射到B点的光恰好在球体的表面发生全反射，∠OSA＝30°.求：(ⅰ)该透明介质的折射率；(ⅱ)S点发出的光在传播过程中，经过SA与AM所用的时间的比值；(ⅲ)B点到SO的距离.【解析】  (1)已知，由几何关系知光在A点的入射角，折射角则该透明介质的折射率(2)光在球体中的传播速度光由S点传到A点的时间 光由A点传到M点的时间，解得(3)由题意可知临界角，又，则 B点到SO的距离【答案】  (1)；(2)；(3)15．(2022•河北省衡水中学高三(上)五调)半径为R的半球形玻璃体置于水平桌面上，半球的上表面水平，球面与桌面相切于点，横截面如图所示。一细束单色光经球心从空气中射入玻璃体内，入射角为45°，出射光射在桌面上的点处，测得之间的距离为，不考虑光在玻璃体内的多次反射。(1)求玻璃体的折射率；(2)现将入射光在纸面内向左平移，求射入玻璃体的光在球面上恰好发生全反射时，光在上表面的入射点到点的距离。【解析】  (1)作出光路图如图甲所示设玻璃的折射率为，由折射定律有式中，入射角，为折射角，为直角三角形，因此代入数据得由折射定律得(2)发生全反射时，临界角满足在玻璃体球面上光线恰好发生全反射时，光路图如图乙所示，设此时光线入射点为，折射光线射到玻璃体球面的点由题意有，在内，根据正弦定理有联立以上各式并利用题给条件得【答案】  (1)；(2)