2025届高考物理二轮总复习专题分层突破练13光学

这是一份2025届高考物理二轮总复习专题分层突破练13光学，共11页。试卷主要包含了下列关于光学现象的说法正确的是，微波炉是利用微波进行工作的，4mm等内容，欢迎下载使用。
基础巩固
1.(2024广东佛山二模)下列关于光学现象的说法正确的是( )
A.图甲,光信号在光导纤维中发生全反射,则内芯的折射率小于外套的折射率
B.图乙观看3D电影时需要佩戴特殊的眼镜,此过程利用了光的偏振现象,光是横波
C.让激光束通过一个狭缝,可能观察到光屏上出现图丙所示的现象,波长越长,条纹间距越大
D.在图丁中,激光束沿液流传播,若改用折射率更小的液体,则实验现象更明显
答案 B
解析 图甲,光信号在光导纤维中发生全反射,则内芯的折射率大于外套的折射率,A错误;观看3D电影时需要佩戴特殊的眼镜,此过程利用了光的偏振现象,光是横波,B正确;图丙是双缝干涉图样,让激光束通过一个狭缝,不可能观察到光屏上出现丙图所示的现象,C错误;在图丁中,激光束沿液流传播,若改用折射率更大的液体,光发生全反射时,临界偏角越小,光在液体中的路程更长,实验现象更明显,D错误。
2.(2024江苏泰州一模)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.(2023江苏卷)地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大,太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是( )
答案 A
解析 光线越接近地面,折射率越大,折射角越小,选项A正确。
4.我国唐代贾公彦是第一个提出指纹鉴别的人(指纹上凸出部位称为嵴,凹陷部位称为峪)。某款手机采用的是光学指纹识别,其识别原理示意图如图甲所示,手指按压指纹识别区时,与镜片接触的嵴线破坏接触区域的全反射,使得反射光线出现明暗分布,CCD图像传感器通过识别光线的强弱对指纹进行识别,如图乙所示。若镜片的折射率为n1=1.45,实验测得人手指折射率n2在1.50~1.56之间,下列说法正确的是( )
A.手指未按压指纹识别区时,光线在镜片的上表面不能发生全反射
B.手指按压指纹识别区时,光线在与镜片接触的嵴线处不能发生全反射
C.手指未按压指纹识别区时,入射角i越大,光线在镜片的上表面越不容易发生全反射
D.当光线垂直入射镜片下表面时,仍然可以实现指纹识别功能
答案 B
解析 手指未按压指纹识别区时,光线在镜片上表面能发生全反射,当手指按压指纹识别区时,因为n2>n1,故接触部分不能发生全反射,A错误,B正确;手指未按压指纹识别区时,入射角i越大,则折射角越大,故光线在镜片的上表面越容易发生全反射,C错误;当光线垂直入射镜片下表面时,入射角为0°,反射角也为0°,则无法识别指纹,D错误。
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
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.(2024山东三模)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°,sin 53°=,cs 53°=。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.B.
C.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=,故选A。
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.dB.d
C.dD.d
答案 C
解析 如图所示,在直角三角形SCO中,sin30°=,可求出SC=;在直角三角形OSN中,∠ONS=60°,可知光线SN的入射角r=30°,n=,sinC=,解得全反射的临界角为45°,图中SA、SB是全反射的临界光线,光线的出射范围为AB,AC=CB=CS=,则AB=AC+CB=d,选项C正确。
8.(10分)(2024广东深圳二模)光纤通信已成为现代主要的有线通信方式。现有一长为1 km、直径为d=0.2 mm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5×10-6 s在光纤另一端接收到该光束。已知光速c=3×108 m/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)0.4 mm
解析 (1)单色平行光在长直光纤中传输,有v=
解得v=2×108m/s
该光纤的折射率n=
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=
又sinC=
解得Rmin=0.4mm。
综合提升
9.(2024福建厦门二模)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=,折射率大于1,可知红光从湖水进入空气后传播速度变快,B错误;在湖水中传播时,红光的折射率比蓝光的小,结合上述可知,红光的速度比蓝光的大,C正确;从岸上看湖水中的彩灯,彩灯发出的光经过界面进入空气,入射角小于折射角,人沿折射光反向延长线看过去,看到的虚像位于彩灯实际位置的上方,即从岸上看到湖水中彩灯的位置比实际位置浅,D错误。
10.(2024湖北武汉二模)如图所示,某透明介质(折射率n>)由两个半径分别为2R和R的半球叠合而成,O为二者的球心,OA为与两半球接触面垂直的半径。现有一束细单色光在纸面内从A点以入射角i射入介质,不考虑多次反射,要使折射光能从小半球面射出,则入射角i的取值范围是( )
A.0°≤i