2023届高考物理二轮复习专题13光学作业含答案

专题分层突破练13　光学

A组

1.(2022湖北鄂州模拟)下列说法正确的是(　　)

A.激光切除肿瘤利用了激光亮度高的特点

B.偏振光可以是横波,也可以是纵波

C.因为激光的方向性好,所以激光不能发生衍射现象

D.3D眼镜利用薄膜干涉原理产生立体效果

2.(2022江苏连云港模拟)如图所示,甲、乙、丙、丁四个图是单色光形成的干涉或衍射图样,根据各图样的特点可知(　　)

A.甲图是光的衍射图样

B.乙图是光的干涉图样

C.丙图是光射到圆孔后的干涉图样

D.丁图是光射到圆板后的衍射图样

3.(2021山东卷)用平行单色光垂直照射一层透明薄膜,观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像,可能正确的是(　　)

4.(2021江苏卷)某种材料制成的半圆形透明砖平放在方格纸上,将激光束垂直于AC面射入,可以看到光束从圆弧面ABC出射,沿AC方向缓慢平移该砖,在如图所示位置时,出射光束恰好消失,该材料的折射率为(　　)

A.1.2 B.1.4 C.1.6 D.1.8

5.(2021湖北卷)如图所示,由波长为λ1和λ2的单色光组成的一束复色光,经半反半透镜后分成透射光和反射光。透射光经扩束器后垂直照射到双缝上并在屏上形成干涉条纹。O是两单色光中央亮条纹的中心位置,P1和P2分别是波长为λ1和λ2的光形成的距离O点最近的亮条纹中心位置。反射光入射到三棱镜一侧面上,从另一侧面M和N位置出射,则(　　)

A.λ1<λ2,M是波长为λ1的光出射位置

B.λ1<λ2,N是波长为λ1的光出射位置

C.λ1>λ2,M是波长为λ1的光出射位置

D.λ1>λ2,N是波长为λ1的光出射位置

6.(2020浙江卷)如图所示,圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上,光线从P点垂直界面入射后,恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射;当入射角θ=60°时,光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为c,则(　　)

A.玻璃砖的折射率为1.5

B.OP之间的距离为R

C.光在玻璃砖内的传播速度为c

D.光从玻璃到空气的临界角为30°

B组

7.对下列四个有关光的实验示意图,分析正确的是(　　)

A.图甲中若改变复色光的入射角,则b光先在水珠中发生全反射

B.图乙若只减小屏到挡板的距离L,则相邻亮条纹间距离将增大

C.图丙中若得到明暗相间的平行等距条纹说明待测工件表面平整

D.若只旋转图丁中M或N一个偏振片,光屏P上的光斑亮度不发生变化

8.(2021海南卷)如图,长方体玻璃砖的横截面为矩形MNPQ,MN=2NP,其折射率为。一束单色光在纸面内以α=45°的入射角从空气射向MQ边的中点O,则该束单色光(　　)

A.在MQ边的折射角为60°

B.在MN边的入射角为45°

C.不能从MN边射出

D.不能从NP边射出

9.(多选)(2022山东日照模拟)如图所示,一个折射率为的扇形透明体,∠AOB=90°,OC为其角平分线,一足够宽的平行紫光束平行于OC从OA面和OB面射入透明体,紫光在真空中波长为λ,已知真空中光速为c,不考虑AB弧面反射光的影响,则下列判断正确的是(　　)

A.在弧AB上没有光线射出的弧长与有光线射出的弧长之比为1∶3

B.在弧AB上没有光线射出的弧长与有光线射出的弧长之比为1∶2

C.换成折射率大一些的扇形透明体,在弧AB上没有光线射出的弧长与有光线射出的弧长之比变小

D.将紫光换成红光,在弧AB上没有光线射出的弧长与有光线射出的弧长之比变小

10.(2022全国乙卷)一细束单色光在三棱镜ABC的侧面AC上以大角度由D点入射(入射面在棱镜的横截面内),入射角为i,经折射后射至AB边的E点,如图所示。逐渐减小i,E点向B点移动,当sini=时,恰好没有光线从AB边射出棱镜,且lDE=lDA。求棱镜的折射率。

答案：

专题分层突破练13　光学

1.A　解析激光其中的一个特点是亮度高,激光束照射到物体上,可以使物体的被照部分在极短时间内熔化,医学上用激光做“光刀”来切除肿瘤是利用了激光亮度高的特点,A正确;自然光在垂直于传播方向上沿一切方向振动且沿着各个方向振动的光波的强度都相同,而偏振光在垂直于传播方向的平面上,只沿某个特定方向振动,偏振是横波特有的现象,光的偏振现象说明光是横波,B错误;激光是一种波,具有波的特性,包括干涉、衍射等,C错误;3D眼镜利用光的偏振产生立体效果,D错误。

2.D　解析甲图中条纹间距相等,是光的双缝干涉图样,A错误;乙图中中间亮条纹最宽,向外条纹变窄,间距变小,是光的单缝衍射图样,B错误;丙图为圆孔衍射图样,C错误;丁图是光射到圆盘后的衍射图样(出现泊松亮斑),D正确。

3.D　解析从薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光,其光程差为Δx=2d,即光程差为薄膜厚度的2倍,当光程差Δx=nλ时此处表现为亮条纹,故相邻亮条纹之间的薄膜的厚度差为λ,在图中相邻亮条纹(或暗条纹)之间的距离变大,则薄膜层的厚度的变化率变小,选项D正确。

4.A　解析画出激光束从玻璃砖射出时恰好发生全反射的入射角如图所示,全反射的条件sinθ=,由几何关系知sinθ=,联立解得n=1.2,A正确。

5.D　解析由双缝干涉条纹间距的公式Δx=可知,当两种色光通过同一双缝干涉装置时,波长越长条纹间距越宽,由屏上亮条纹的位置可知λ1>λ2,反射光射入三棱镜后分成两束色光,由图可知N处出射的光的折射角大,又由折射定律可知,N处出射的光折射率小,由于λ1>λ2,则n1<n2,所以N是波长为λ1的光出射位置,D正确,A、B、C错误。

6.C　解析设玻璃砖的半径为R,全反射的临界角为C0,发生全反射时如图甲所示,有n=,入射角为60°时,折射角为α,光路图如图乙所示,折射率n=,由图中几何关系可得OP=RsinC0,tanα=,可得cosα=sin60°,α=30°,折射率n=,选项A错误;OP=RsinC0=R,选项B错误;光在玻璃砖中的传播速度v=,选项C正确;sinC0=,临界角不是30°,选项D错误。

甲

乙

7.C　解析由图甲可知,复色光能够入射进入水珠,根据光路的可逆性,两光均不可能在水珠内发生全反射,所以A错误;根据Δx=λ可知,图乙若只减小屏到挡板的距离L,则相邻亮条纹间距离将减小,所以B错误;图丙中若得到明暗相间的平行等距条纹,说明待测工件表面平整,所以C正确;自然光为偏振光,若只旋转图丁中M或N一个偏振片,光屏P上的光斑亮度将发生变化,所以D错误。

8.C　解析光线从O点入射,设折射角为β,由折射定律有sinα=nsinβ,解得β=30°,即该束单色光在MQ边的折射角为30°,A错误;设边长NP=l,则MN=2l,作出光路图如图所示,由几何关系可知光在MN边的入射角为60°,B错误;设光在玻璃砖与空气界面发生全反射的临界角设为C,有sinC=,即C=45°,而光在MN边的入射角大于45°,所以光在MN边发生全反射,不能从MN边射出,C正确;根据几何关系可知光在A点发生全反射后到达NP边的B点时的入射角为30°,小于全反射临界角,所以光在B点折射出玻璃砖,D错误。

9.BD　解析由题意可得,光线的光路如图所示,根据几何关系可知,光线从OA、OB射入的入射角为α=45°,设其折射角为β,有=n,解得β=30°,因为sinC=,则C=45°,由几何关系可知,离A、B两处越近的光线经折射后的入射角越大,当恰好发生全反射时,设其在弧AB上的法线与OA夹角为θ,则有θ=180°-β-C-90°=15°,则弧AD的长度为πR,弧DC的长度为πR,根据对称性可知,弧AB上没有光线射出的弧长与有光线射出的弧长之比为1∶2,A错误,B正确;换成折射率大一些的扇形透明体,全反射的临界角和折射角都变小,角度θ变大,在弧AB上没有光线射出的弧长与有光线射出的弧长之比变大,C错误;将紫光换成红光,折射率变小,在弧AB上没有光线射出的弧长与有光线射出的弧长之比变小,D正确。

10.答案1.5

解析因为当sini=时,恰好没有光线从AB边射出,可知此时光线在E点发生全反射,设临界角为α,则sinα=

由几何关系可知,光线在D点的折射角为r=-2α

又有=n

联立可得n=1.5。