2021届高三复习物理名校联考质检卷精编（14）光学

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 2021届高三复习物理名校联考质检卷精编（14）光学1.在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，在水下的像最深，照亮水面的面积比的大。关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断？”有同学回答如下:①光的频率最大②光的传播速度最小③光的折射率最小④光的波长比光的长。根据老师的假定，以上回答正确的是(   )A.①② B.②③ C.②④ D.③④2.如图所示，等腰三角形为一棱镜的横截面，顶角为。一束光线从边入射，从边射出，已知入射光线与边的夹角和出射光线与边的夹角相等，入射光线与出射光线的夹角也为。则该棱镜的折射率为(   )A． B． C． D．3.如图所示，三棱镜的横截面为等腰直角三角形，底边水平，右侧的光屏竖直。一条单色光线自边上的点水平射向三棱镜，此光线进入三棱镜后首先到达底边，棱镜材料对该光线的折射率为。光线进入三棱镜后，仅考虑在各界面上的第一次反射或折射，对此以下说法正确的是(   )A．光线到达边时会有部分能量射出三棱镜B．光线到达边时发生全反射C．光线自面射出三棱镜后水平射向光屏D．光线自面射出三棱镜后斜向上射向光屏4.空气中放一折射率透明的玻璃球，在玻璃球内有一离球心距离为的点光源可向各个方向发光，点光源发出的所有光都能够射出玻璃球。则玻璃球半径一定满足(   )A．  B．C．  D．5.如图所示，由某种透明介质制成的长直细圆柱体置于真空中。某种单色光在介质中传输，经过多次全反射后从右端射出。若以全反射临界角传输的光线刚好从右端以张角射出，则此介质的折射率（   ）A. B. C. D.6.如图甲、乙所示，将一块平板玻璃ABCD放置在另一平板玻璃之上，在CD下夹入两张纸片，当光竖直向下射入后，从上往下看，下列说法正确的是（   ）A.观察到的条纹如图丙所示B.干涉条纹由空气薄膜上下两个表面反射的光线叠加而成C.抽去一张纸片，干涉条纹变密D.更换波长较长的光，重新观察，干涉条纹变密7.如图,一小孩在河水清澈的河面上以1ms的速度游泳,时刻他看到自己正下方的河底有一小石块,时他恰好看不到小石块了,河水的折射率,下列说法正确的是（    ）A.3s后,小孩会再次看到河底的石块B.前3s内,小孩看到的石块越来越明亮C.这条河的深度为D.时小孩看到的石块深度为8.如图所示，和都是厚度均匀的平行玻璃板，和和之间的夹角都为，一细光束由红光和蓝光组成，以入射角从点射入板，且射出板后的两束单色光射在地面上两点，由此可知(   )A．射出板后的两束单色光与入射光不再平行B．射到点的光在玻璃中的折射率较大C．射到点的光在玻璃中的传播速度较大，波长较长D．若射到两点的光分别通过同一双缝发生干涉现象，则射到点的光形成干涉条纹的间距较小9.雨后太阳光射入空气中的水滴，先折射一次，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再折射一次就形成了彩虹。如图，太阳光从左侧射入球形水滴，是其中的两条出射光线，在这两条出射光线中，一条是红光，另一条是紫光。下面说法正确的是(   )A．a光线是红光，b光线是紫光B．当光线在水滴背面发生全反射时，我们看到的彩虹最为鲜艳明亮C．a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间长D．遇到同样的障碍物，a光比b光更容易发生明显衍射10.如图所示，甲乙两幅图分别是，两束单色光，经过统一下粉红的颜色图样。这下列说法正确的是(   )A.在真空中，光的波长比光大B.在同一介质中传播，光的传播速度比光快C.两束单色光分别入射到同一双缝干涉装置时，在光屏上光亮纹的条数更多D.当两束光从空气中射向玻璃时，光不发生全反射，但关可能发生全反射11.如图所示,两块半径均为的半圆形玻璃砖正对放置,其折射率均为;沿竖直方向的两条直径相互平行,一束单色光正对圆心从点射入左侧半圆形玻璃砖,已知，若不考虑光在各个界面的二次反射,下列说法正确的是（    ）A.减小,光线可能在面发生全反射B.间距大小与光线能否从右半圆形玻璃砖右侧射出无关C.如果间距大于,光线不能从右半圆形玻璃砖右侧射出D.如果间距等于,光线穿过两个半圆形玻璃砖的总偏折角为15°12.如图所示，一束由两种单色光混合的复色光，沿方向射向一上下表面平行的厚玻璃平面镜的上表面，得到三束反射光束I、II、III，若玻璃砖的上下表面足够宽，则下列说法正确的是(   )A.光束I、II、III为单色光B.改变角，光束I、II、III仍保持平行C.通过相同的双缝干涉装置，光束II产生的条纹间距要大于光束III的D.在玻璃中，光束II的速度小于光束III的13.如图所示是一玻璃球体,其半径为为球心,为水平直径。点是玻璃球的最高点,来自点的光线从点射出,出射光线平行于,已知，光在真空中的传播速度为c,则(   )A.此玻璃的折射率为B.光线从B到D需用时C.若增大,光线不可能在段发生全反射现象D.若减小,从段射出的光线均平行于14.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图1所示。已知双缝间的距离为，在离双缝远的屏上，用测量头测量条纹间宽度。（1）将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图2（甲）所示；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时如图2（乙）所示的手轮上的示数为________，求得相邻亮纹的间距为________；（2）波长的表达式________（用表示）；（3）若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将________(填“变大”、“不变”或“变小”)；（4）图3为上述实验装置示意图。为单缝，为双缝，屏上点处为一条亮条纹。若实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，则可以观察到点处的干涉条纹_________。A．向上移动 B．向下移动 C．间距变大 D．间距变小15.某小组用如图所示装置做“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验，为了测量红光的波长，将实验器材按要求安装在光具座上，如图所示。在实验前该小组已获得的数据有：双缝间的间距，双缝到屏的距离。（1）为了达到实验目的，根据已标明的实验器材，可判断出处的实验器材是______，该器材的作用是___________________________________。（2）如果把毛玻璃屏向远离的方向移动，相邻两个暗条纹的中心间距将______（填“变大”“变小”或“不变”）（3）经测量，红光干涉相邻两个亮条纹的中心间距为，请写出能够反映红光波长大小的表达式______（用题给字母表示）。（4）如果把红色滤光片换成绿色，相邻两个亮条纹的中心间距将______（填“增大”“减小”或“不变”）。16.1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。（1）洛埃镜实验的基本装置如图所示，为单色光源，为一平面镜。试用平面镜成像作图法在答题卡上画出经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域。（2）设光源到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为和，光的波长为，在光屏上形成干涉条纹。写出相邻两条亮纹（或暗纹）间距离的表达式。17.如图所示，一束截面为圆形(半径)的平行紫光垂直射向一半径也为的玻璃半球的平面，经折射后在屏幕上形成一个圆形亮区。屏幕至球心距离为，不考虑光的干涉和衍射，试问：（1）若玻璃半球对紫色光的折射率为，请你求出圆形亮区的半径；（2）若将题干中紫光改为白光，在屏幕上形成的圆形亮区的边缘是什么颜色。18.如图所示，折射率为、厚度为的平行玻璃砖，下表面涂有反射物质，一细光束以的入射角射到玻璃砖上表面的点，上表面右端平行于入射光方向放置一标尺，细光束会在标尺上的两个位置出现光点，光在真空中的传播速度为，不考虑细光束在下表面的第二次反射。（1）画出光路图；（2）求光在玻璃砖内的传播时间t；（3）在标尺上出现的两个光点间的距离。

                 
答案以及解析1.答案：B解析：根据视深公式，说明频率最小的光，水对它的折射率最小，在水下的像最深，所以b的折射率最小，频率最小，波长最大，因为，所以b光的传播速度最大，③正确，④错误；照亮水面的圆面积的半径R与临界角C满足的关系为：,又，c照亮水面的面积比a的大，则c的临界角大，水对c的折射率小，所以a的折射率最大，a的频率最大，a的传播速度最小，①错误，②正确，所以正确的说法是②和③，故ACD错误，B正确。故选：B。2.答案：D解析：光在介质中传播的光路图如图所示：根据题意可知，所以，根据几何知识有,，根据折射定律可知,折射率为：，故ABC错误，D正确。故选：D。3.答案：C解析：光路图如图所示：根据折射定律有：，所以光在D点的折射角为：，根据几何知识可知,光在AB边的入射角为：，因为，则全反射的临界角为：，所以，光在AB边发生全反射，不会有光从AB边射出，根据几何知识可知,光在BC边的入射角为：，所以光不会在BC面发生全反射，且光在BC边的折射角为，光线自BC面射出三棱镜后水平射向光屏MN，故ABD错误，C正确。故选：C。4.答案：C解析：光路如图,光源发出的一条光线射到球面上的点有：可得：对于位置已固定的光源,d与R都是定值,当越大时,光线射到玻璃球的入射角α就越大,光线越容易发生全反射,要求所有的光线都不会全反射,就是要求当最大时，不会发生全反射，即：全反射临界角C的正弦为：在P点不发生全反射的光线，以后再次反射也不会发生全反射，联立解得：玻璃球半径R应满足的要求为，故ABD错误，C正确。故选：C。5.答案：D解析：设介质中发生全反射的临界角为α，如图。则由全反射临界角α与介质折射率的关系可知：。由图，经多次全反射花后从右端射出时，入射角和折射角满足关系：。联立两式可得。6.答案：B解析：劈尖干涉是由空气薄膜上下两个表面反射的光线叠加而成，A正确。任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等，故干涉条纹如图丁所示，A错误。抽去一张纸片后，空气薄膜的厚度变化范围减小，以致干涉时的光程差的变化范围减小，故条纹数减少，条纹变疏,C错误。同理，更换波长较长的光后，干涉时的光程差的变化范围减小，故条纹数减少，条纹变琉,D错误。7.答案：C8.答案：D9.答案：C解析：AD、a、b两种光在水滴表面发生折射现象，入射角相同，a光的折射角小于b光，根据折射定律可知，a光的折射率大于b光，所以a是紫光，b是红光，a光的波长小于b光，遇到同样的障碍物，b光更容易发生明显的衍射现象，故AD错误；
B、光在水滴背面发生全反射时，仍然有些不同颜色的光要相交重合，所以此时看到的彩虹并不鲜艳，故B错误；
C、太阳光在水滴表面发生折射现象时，设a光的折射角为α，b光的折射角为β，则球形水滴的半径为R，所以a光在水滴中的传播路径长为，b光在水滴中传播的路径长为，因为，所以，又因为光在介质中的传播速度为，因为，所以，光在水滴中的传播时间为，所以a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间长，故C正确。10.答案：ABC解析：A.根据波长越长的，衍射条纹间距越宽，知a图条纹间距大，则a光的波长较长，故A正确；B.依据可知,a光的频率较小,那么a光的折射率较小,根据知，则在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光快，故B正确；C.条纹间距大的，光屏上亮纹的条数少，故b光亮纹的条数更多，故C正确；D.发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于等于临界角，故两束光从空气中射向玻璃时，均不发生全反射，故D错误。故选：ABC。11.答案：AD解析：玻璃砖的临界角为，解得，所以减小，光线可能在面发生全反射,故A正确；由折射定律可得，则，在中，由正弦定理可得，又，代入数据可得，由折射定律可得，所以光线相对于光线偏折了15°，故D正确；间距越大，从右半圆圆弧出射光线的入射角就越大，可能超过临界角，所以间距大小与光线能否从右半圆形玻璃右侧射出有关，且当入射角小于45°时均可从右侧面射出，故BC错误。12.答案：BD解析：A.所有色光都能反射，反射角相同，则由图可知光束I是复色光；而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导致偏折分离，因为厚玻璃平面镜的上下表面是平行的，根据光的可逆性，知两光束仍然平行射出，且光束Ⅱ、Ⅲ是单色光，故A错误；B.一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射入，经折射、反射、再折射后，出射光
线仍是平行，因为光在反射时入射角与反射角相等，所以由光路可逆可得出射光线
平行。改变α角，光线Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ仍保持平行，故B正确；C.由图知：光束Ⅱ的偏折程度大于光束Ⅲ，根据折射定律可知光束Ⅱ的折射率大于光
束Ⅲ，则光束Ⅱ的频率大于光束Ⅲ，光束Ⅱ的波长小于光束Ⅲ的波长，而双缝干涉
条纹间距与波长成正比，则双缝干涉实验中光Ⅱ产生的条纹间距比光Ⅲ的小，故C
错误；D.根据折射率与波速的公式，玻璃对光束II的折射率比光束III大，在玻璃中光束II的速度比光束III的速度小，故D正确。13.答案：AB解析：A. 如图,由几何知识可得入射角,折射角,则此玻璃的折射率为，故A正确。B. BD长度,光在玻璃球内传播的速度,故光线从B传到D的时间为，故B正确。C. 由,则临界角所以若增大，入射角可能大于临界角，所以光线可能在DM段发生全反射现象，故C错误。D. 要使出射光线平行于AB,入射角必为，若减小，入射角减小，则从AD段射出的光线与AB不平行，故D错误。故选：AB14.答案：（1）13.870（误差允许范围内均可）；2.310（误差允许范围内均可）（2）（3）变小（4）A15.答案：(1)双缝;获得相干光(2)变大(3)(4)减小解析：16.答案：（1）如图所示（2）因为双缝间距，所以相邻两条亮纹（或暗纹）间距离。17.答案：（1）紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕上的点到亮区中心的距离就是所求最大半径。设紫光临界角为，由全反射的知识得又由几何知识可知,,得（2）紫色。当白光从玻璃中射向空气时，由于紫光的折射率最大，则临界角最小，所以首先发生全反射，因此出射光线与屏幕的交点最远。故圆形亮区的最外侧是紫光18.答案：（1）光路图如图所示（2）设折射角为，则光在玻璃内传播的路程,,整理得：（3）由图中几何关系有：,解得：