2023届高考物理（广东、浙江、海南）二轮专题分层突破训练13：光学（含答案）

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1、专题分层突破练13光学A组1.(2020海南卷)下列说法正确的是()A.单色光在介质中传播时,介质的折射率越大,光的传播速度越小B.观察者靠近声波波源的过程中,接收到的声波频率小于波源频率C.同一个双缝干涉实验中,蓝光产生的干涉条纹间距比红光的大D.两束频率不同的光,可以产生干涉现象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

2、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.1.2B.1.4C.1.6D.1.85.(2021湖北卷)如图所示,由波长为1和2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1和2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

3、和N位置出射,则()A.12,M是波长为1的光出射位置B.12,M是波长为1的光出射位置D.12,N是波长为1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=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1.5B.OP之间的距离为22RC.光在玻璃砖内的传播速度为33cD.光从玻璃到空气的临界角为30B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

4、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2。一束单色光在纸面内以=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60B.在MN边的入射角为45C.不能从MN边射出D.不能从NP边射出9.(2022广东卷)一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体,液体上方是空气,其截面如图所示。一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动,它所发出的光束始终指向圆心O点。当

5、光束与竖直方向成45角时,恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束。已知光在空气中的传播速度为c,求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度v。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sin i=16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：1.A解析 根据v=cn,可知单色光在介质中传播时,介质的折射率越大,光的传播速度越小,故A正确;根据多普勒效应,若声波波源向观察者靠近,则观察者接收到的声波频率大于波源频率,故B

6、错误;根据x=Ld,同一个双缝干涉实验中,蓝光的波长小于红光的波长,则蓝光产生的干涉条纹间距比红光的小,故C错误;根据光的干涉的条件可知,两束频率不同的光不能产生干涉现象,故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x=2d,即光程差为薄膜厚度的2倍,当光程差x=n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12,在图中相邻亮条纹(或暗条纹)

7、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sin =1n,由几何关系知sin =56,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x=Ld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12,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12,则n1n2,所以N是波长为1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,

8、有n=1sin C0,入射角为60时,折射角为,光路图如图乙所示,折射率n=sinsin,由图中几何关系可得OP=Rsin C0,tan =sincos=OPR=Rsin C0R=1n=sinsin60,可得cos =sin 60,=30,折射率n=sinsin=sin60sin30=3,选项A错误;OP=RsinC0=R1n=R3=3R3,选项B错误;光在玻璃砖中的传播速度v=cn=c3=3c3,选项C正确;sin C0=1n=33,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x=Ld可知,

9、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,由折射定律有sin =nsin ,解得=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sin C=1n=22,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.答案 222c解析 由题意知,发生全反射的临界角C=45,根据sin C=1n可得液体的折射率n=1sinC=1sin45=2由于n=cv可知激光在液体中的传播速度v=cn=22c。10.答案 1.5解析 因为当sin i=16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,则sin =1n由几何关系可知,光线在D点的折射角为r=2-2又有sinisinr=n联立可得n=1.5。