热点16　光学　电磁波 --2025年高考物理大二轮复习考前特训（专练）

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1~4题每题5分，5~9题每题6分，共50分
1.(多选)(2024·湖南长沙市雅礼中学一模)关于如图所示的现象或解释，说法正确的是( )
A.甲图中光学镜头上的增透膜利用的是光的衍射现象
B.乙图中光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率
C.丙图中的“泊松亮斑”，是小圆孔衍射形成的图样
D.丁图是利用偏振眼镜观看立体电影，说明光是横波
答案 BD
解析 甲图中光学镜头上的增透膜利用的是光的干涉现象，故A错误；乙图中光导纤维利用光的全反射，内芯的折射率大于外套的折射率，故B正确；丙图中的“泊松亮斑”，是不透光的小圆盘衍射形成的图样，故C错误；丁图是利用偏振眼镜观看立体电影，说明光是横波，故D正确。
2.(2024·安徽合肥市二模)虹和霓均是太阳光在小水滴内经折射和反射而产生的光学现象。如图为霓形成的简化模型，太阳光射入大气中的球形水滴，经过两次折射和两次反射后返回大气。图中三束光分别为紫光、绿光和红光，下列说法正确的是( )
A.a是绿光B.b是红光
C.c是紫光D.c是红光
答案 C
解析 由光路图可知，c光的偏折程度最大，折射率最大，频率最大，a光的偏折程度最小，折射率最小，频率最小，所以a是红光，b是绿光，c是紫光，故选C。
3.(多选)(2024·广东中山市模拟)在超声波悬浮仪中，由LC振荡电路产生高频电信号，通过压电陶瓷转换成同频率的超声波，利用超声波最终实现小水珠的悬浮。若LC振荡电路某时刻线圈中的磁场及电容器两极板所带的电荷如图所示，下列说法正确的是( )
A.此时电容器的电压正在增大
B.此时电场能正向磁场能转化
C.在线圈中插入铁芯，LC振荡电路的频率减小
D.增大平行板电容器极板间的距离，LC振荡电路的频率减小
答案 BC
解析 由题图可知，此时电流方向由上极板流向下极板，则此时电容器正在放电，电容器的电压正在减小，电场能正向磁场能转化，故A错误，B正确；根据f=12πLC，在线圈中插入铁芯，则L增大，LC振荡电路的频率减小，故C正确；根据f=12πLC，C=εrS4πkd，增大平行板电容器极板间的距离，则电容减小，LC振荡电路的频率增大，故D错误。
4.(多选)(2024·福建莆田市三模)竖直铁丝环中的肥皂液膜由于受重力作用，呈上薄下厚的楔形，如图甲所示。当白光照射肥皂液膜时，会出现水平彩色条纹，如图乙。以下说法正确的是( )
A.观察者是透过肥皂液膜对着光源观察
B.若将铁丝环在竖直面内缓慢转过90°，会出现竖直彩色条纹
C.不同颜色的光在液膜的不同位置产生亮条纹，这些亮条纹相互交错，出现彩色条纹
D.若分别用黄光和紫光照射同一液膜，黄光相邻亮条纹的间距更大
答案 CD
解析 薄膜干涉是薄膜前后两个面的反射光叠加产生的，肥皂液膜上形成相互平行的横条纹，应该从入射光的同侧观察，故A错误；
肥皂液膜干涉是等厚干涉，同一干涉条纹对应的肥皂液膜厚度相同，若将铁丝环在竖直面内缓慢转过90°，仍会出现水平彩色条纹，故B错误；
任意两相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差是λ2，不同颜色的光在液膜的不同位置产生亮条纹，这些亮条纹相互交错，出现彩色条纹，故C正确；
若分别用黄光和紫光照射同一液膜，黄光波长较长，则黄光相邻亮条纹的间距更大，故D正确。
5.(2024·贵州安顺市二模)某光学器材为透明球体，其横截面如图所示，该横截面的半径为R，AB是直径。现有一束单色激光由C点沿平行AB的方向射向球体，激光经折射后恰好经过B点，已知B点到足够大的光屏的距离L=3R，光学器材的折射率n=3，激光在真空中的传播速度大小为c，则激光从入射点传播到光屏所用的时间为( )
A.4RcB.5RcC.7RcD.9Rc
答案 D
解析 设激光的入射角为i，如图所示：
由几何关系可得i=2θ，由折射定律可得sinisinθ=n，解得i=60°，θ=30°，激光在介质中的传播速度为v=cn，激光在介质中传播的时间为t1=2Rcsθv=3Rc，激光从B点进入空气中的折射角也为i=60°，激光从B到MN的时间为t2=Lcs60°c=6Rc，所以激光从入射点传播到光屏所用时间为t=t1+t2=9Rc，故选D。
6.(2024·T8联考质量评价)2023年我国光缆线路建设取得显著成果，新建光缆线路长度达473.8万公里，使得全国光缆线路总长度一举突破6 432万公里。光缆线路主要用于光信息传输，在铺设的过程中，尽量不要弯曲。如图所示，一段折射率为n、横截面是圆面的光导纤维，截面半径为r，在铺设的过程中弯曲成了一段圆弧，圆弧的圆心到光导纤维的中心轴线的距离为R，光导纤维外部可认为是真空区域。现有一束光垂直于光导纤维左端截面射入，为了保证这束光经反射后均能从右端面射出，则光导纤维的折射率n至少为( )
A.RR-rB.R+rR-rC.R+rRD.R+2rR
答案 B
解析 如图所示，最下端入射的光在界面的入射角最小，故临界状态为最下端入射的光恰好不发生全反射，根据全反射的公式n=1sinC，由几何关系sin C=R-rR+r，可得n=R+rR-r，故选B。
7.(2023·湖北卷·6)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边上有光射出部分的长度为( )
A.12dB.22dC.dD.2d
答案 C
解析 设光线在OQ界面的入射角为α，折射角为β，由几何关系可知α=30°，则由折射定律n=sinβsinα=2，光线射出OQ界面的临界为发生全反射，光路图如图所示，其中CS⊥OB，光线在A、B两点发生全反射，由全反射定律sin C=1n=22可得，全反射的临界角为45°，AB之间有光线射出，由几何关系可知AB=2AC=2CS=OS=d，故选C。
8.(2023·山东卷·5)如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是( )
A.劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动
B.劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动
C.劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动
D.劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动
答案 A
解析 由题知，C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，G增长的高度大于C增长的高度，则劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空气层向劈尖移动，则条纹向左移动。故选A。
9.(2024·浙江台州市二模)如图甲所示，在水池中水平放置一条细灯带围成的直径为d1=0.6 m的圆环发光体，水的折射率n=43，细灯带到水面的距离h可以调节，紧贴水面的上方水平放置一光传感器。调节h=h1时，传感器检测到有光强的区域恰好为一个完整的圆形。调节h为h2=74 m时，传感器上光强随x轴位置变化如图乙所示，图中光强最强的区域对应传感器部分为直径d2的圆形区域，检测到有光强的区域为直径d3的圆形区域。下列说法正确的是( )
A.h1=75 mB.d2=0.9 m
C.d3=1.5 mD.h越小，d3越大
答案 B
解析 传感器检测到有光强的区域恰好为一个完整的圆形时，灯带上发出的光在O点恰好发生全反射，如图甲
则sin C=1n=34，由几何知识得tan C=d12h1，解得h1=710，故A错误；
h2=74 m时，灯带上发出的光在传感器上光强最强的区域边缘发生全反射时，光强最强的区域对应传感器部分为直径d2的圆形区域，如图乙
由sin C=1n，tan C=d22+d12h2，解得d2=0.9 m，故B正确；
h2=74 m时，灯带上发出的光在水面恰好发生全反射，有光强的区域为直径d3的圆形区域，如图丙
由sin C=1n，tan C=d32-d12h2，解得d3=2.1 m，故C错误；由tan C=d32-d12h2可知，h越小，d3越小，故D错误。