2023届二轮复习 专题三 光 专项练（含解析）

2023届二轮复习 专题三 光 专项练（含解析）

1.直线过均匀玻璃球球心O，细光束平行于且关于对称，由空气射入玻璃球的光路如图所示.a光与b光相比(   )

A.a光的频率比b光的小

B.玻璃对a光的折射率较大

C.b光在玻璃中的传播速度较大

D.用同一衍射实验装置做实验，a光的衍射条纹宽度相等且比b光的宽

2.某平台上有一个游戏，在白纸上画满不同颜色的“细菌”，装入透明塑料文件袋密封，放入水里，外部光线在水面折射后进入水中到达塑料文件袋的表面时发生全反射，这样人就无法观察到纸上的“细菌”，如图所示.若能到达塑料文件袋的光线从空气射到水面时的最大入射角为37°，当塑料文件袋与竖直方向的夹角时，人恰好无法观察到纸上的“细菌”.光从介质1射入介质2发生折射时，介质2相对介质1的折射率和r分别为入射角和折射角.已知水相对空气的折射率约为，则塑料文件袋相对空气的折射率约为(   )

A.1.67 B.1.53 C.1.25 D.1.15

3.如图所示，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m.距水面4 m的湖底P点发出的激光束，从水面射出后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53°，已知桅杆到P点的水平距离为7 m.则下列说法不正确的是(   )

A.水的折射率为

B.水的折射率为

C.调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为53°时，没有光从水面射出

D.调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，光从水面射出后仍能照射在桅杆顶端，则船应向左行驶

4.如图所示，矩形为一玻璃砖的横截面，玻璃砖面镀银且足够长.由单色光1、2组成的一细光束，在平面内从面上的O点以入射角i射入玻璃砖，该玻璃砖对单色光1、2的折射率分别为和，已知，下列说法正确的是(   )

A.单色光1、2从面射出玻璃砖后平行

B.增大入射角i，单色光1在面先发生全反射

C.单色光1在玻璃砖内的光程大于单色光2

D.当入射角i趋近于90°时，单色光1、2在面出射点间的距离趋向于无穷大

5.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R的玻璃半球的平面，经折射后在屏幕S上形成一个圆形亮区.屏幕S去球心距离，不考虑光的干涉和衍射，若玻璃半球对紫光的折射率，则圆形亮区的面积约为(   )

A. B. C. D.

6.如图所示，棱长为L的正方体玻璃砖，折射率，玻璃砖的中心有一个小气泡.自正方体外向内观察气泡，正方体表面能看到气泡的面积为(   )

A. B. C. D.

7.固定的半圆形玻璃砖的横截面如图，O点为圆心，为直径的垂线。足够大的光屏紧靠玻璃砖右侧且垂直于。由两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点，入射光线与夹角θ较小时，光屏区域出现两个光斑，逐渐增大θ角，当时，光屏区域A光的光斑消失，继续增大θ角，当时，光屏区域B光的光斑消失，则(   )
 

A.玻璃砖对A光的折射率比对B光的大 B.A光在玻璃砖中传播速度比B光的大

C.时，光屏上只有1个光斑 D.时，光屏上只有1个光斑

8.如图所示为杨氏双缝干涉实验示意图，其中S为单缝，为双缝，D为光屏，用某单色光进行实验，观察到屏上O点为中央亮条纹的中心，为第一级亮条纹的中心，则下列说法正确的是(   )

A.若将双缝间的距离变小，其他条件不变，屏上干涉条纹的间距将变小

B.若将单缝到双缝间的距离变小，其他条件不变，屏上干涉条纹的间距将变大

C.若将双缝到光屏间的距离变小，其他条件不变，屏上位置可能为暗条纹的中心

D.若将双缝间的距离变小，其他条件不变，屏上位置可能为亮条纹的中心

9.光的干涉现象在工业生产中有重要应用，例如检查平面的平整程度.如图甲所示，把一透明板压在另一透明板上，一端用薄片垫起，构成空气辟尖，让单色光分别从上方射入，得到明暗相间的条纹如图乙所示.下列说法正确的是(   )

A.单色光a的波长比单色光b的波长长

B.单色光a的频率比单色光b的频率低

C.同种介质对单色光a的折射率比对单色光b的折射率大

D.同种介质对单色光a的折射率比对单色光b的折射率小

10.某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝、的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是(   )
 

A.图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射
B.遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大
C.照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
D.照射两条狭缝时，若光从狭缝、到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹

11.某学习小组在探究三棱镜对光的色散的实验中，用一束含有两种不同颜色的光束以一定的角度从三棱镜的一面射入，并从另一面射出，如图所示。由此我们可以知道(   )
 

A.在同种介质中，A光的波长比B光的波长长

B.从空气中以相同的入射角射入同样的介质，A光的折射角比B光的小

C.两种光在水中的速度一样大

D.两种光从相同的介质入射到空气中，逐渐增大入射角，B光先发生全反射

12.如图所示，某同学观察肥皂膜干涉现象.将有肥皂膜的铁丝圈挂在酒精灯右侧，在火焰中分别加入不同金属元素，火焰会呈现不同的颜色.下列说法正确的是(   )

A.条纹形状是相互平行的竖直线

B.从上向下，条纹的间距越来越小

C.紫光的条纹数比黄光要少一些

D.干涉条纹是由一束反射光和另一束入射光叠加产生的

13.如图所示，两条距离为D的平行光线，以入射角O从空气射入平静水面，反射光线与折射光线垂直．求：
 

（1）水的折射率n；

（2）两条折射光线之间的距离D.

14.如图所示，上下表面平行的玻璃砖的折射率为，下表面镶有银反射面，一束单色光以与界面的夹角射到玻璃砖上表面，结果在玻璃砖右边竖直光屏上出现相距的光点A和B（图中未画出，设在银反射面上只发生了一次反射）。
 

（1）请在图中画出光路示意图；

（2）求玻璃砖的厚度（结果可用根号表示）。

答案以及解析

1.答案：A

解析：由题图可知，光线射入玻璃球后，b光的偏折角较大，则玻璃对b光的折射率较大，对a光的折射率较小，a光的频率比b光的小，故A正确，B错误；玻璃对a光的折射率较小，由可知，a光在玻璃中的传播速度较大，故C错误；衍射条纹宽度是不均匀的，中央条纹宽两边条纹窄，故D错误.

2.答案：D

解析：从水面入射的光的入射角越小，折射光到达塑料文件袋时的入射角越大，越容易发生全反射，如图，当从水面入射的光的入射角为37°时，根据折射定律，得到对应的折射角等于27°，由于，由几何关系知水中的光线打到文件袋上时入射角为，此时恰好发生全反射，故有，又因为，则，解得，D正确.

3.答案：A

解析：设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为，到P点的水平距离为，桅杆的高度为点处水深为，激光束在水中与竖直方向的夹角为θ，由几何关系有，由折射定律有，设桅杆到P点的水平距离为x，则有，联立解得，A错误，B正确；光射到水面上时的临界角，可知，则调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为53°时，没有光从水面射出，C正确；设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时，从水面出射的方向与竖直方向的夹角为，由折射定律有，设船向左行驶的距离为，此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为，到P点的水平距离为，则，联立解得，D正确.

4.答案：A

解析：作出光路图如图所示，设单色光1、2在O点的折射角分别为，根据折射定律得，可得，根据光的反射定律和几何知识可知，单色光1、2经过面反射到面的入射角分别为，由光路可逆性可知，从面射出的两单色光线折射角均为i，两射出光线平行，A正确；因为，结合可知，单色光1发生全反射的临界角小，单色光2发生全反射的临界角大，由A选项分析可知，增大入射角，则也变大，面的入射角也变大，且变大更快，所以无法判断哪一种光先发生全反射，B错误；设玻璃砖宽度为d，根据几何关系得单色光在玻璃砖内的路程，因为，所以单色光1在玻璃砖内的路程小于单色光2，C错误；根据几何知识可得，当入射角i趋近于90°时，趋近于全反射临界角，单色光1、2在面出射点间的距离趋向，D错误.

5.答案：A

解析：单色光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕S上的点E到亮区中心G的距离就是所求圆形亮区的最大半径，如图所示，设紫光临界角为C，由全反射的知识得，又，又，所以有最大半径为.，解得，面积，故A正确，B、C、D错误.

6.答案：D

解析：如图所示，每个面能看到气泡的形状为圆形，设该圆的最大半径为r，光在正方体表面发生全反射的临界角为C，则有，根据几何关系得，解得，正方体表面能看到气泡的面积为，故D正确.

7.答案：AD

解析：因A光先消失，说明A光先发生全反射，所以玻璃对A光的折射率大于B光，A项正确。由可知，折射率越大，则速度v越小，B项错误。当时，A光发生全反射，只有反射光斑与B光的折射光斑，共2个，C项错误。当时，光均发生全反射，光屏上只剩下1个反射光斑，D项正确。

8.答案：C

解析：根据可知，若将双缝间的距离变小，d变小，则变大，A错误；双缝干涉条纹间距与单缝到双缝间的距离无关，B错误；若将双缝到光屏间的距离变小，其他条件不变，L变小，变小，屏上位置可能为暗条纹的中心，C正确；若将双缝间的距离变小，其他条件不变，d变小，变大，第一级亮纹的中心将在位置上方，屏上位置不可能为亮条纹的中心，D错误.

9.答案：C

解析：波长越长，条纹间距越大，由题图乙可知，单色光a的波长比单色光b的波长短，则频率比单色光b的频率高，故A、B错误；同种介质对波长短的光的折射率大，故C正确，D错误.

10.答案：ACD

解析：本题考查双缝干涉和单缝衍射。题图乙中间部分是等间距条纹，所以题图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，同时也发生衍射，A项正确；狭缝越小，衍射越明显，范围越大，条纹越宽，遮住一条狭缝，另一条狭缝宽度增大，则衍射现象减弱，题图丙中亮条纹宽度减小，B项错误；根据条纹间距公式，增加L，其他条件不变，题图乙中相邻暗条纹的中心间距增大，C项正确；若光从狭缝到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹，D项正确。

11.答案：AD

解析：由题图可知，三棱镜对B光的折射率较大，B光的频率大。在同种介质中，A光的波长比B光的波长长，选项A正确；从空气中以相同的入射角射入同样的介质，A光的折射角比B光的大，选项B错误；由于水对A光的折射率小于对B光的折射率，根据，可知A光在水中的速度较大，选项C错误；由于三棱镜对B光的折射率较大，B光的全反射临界角较小，两种光从相同的介质入射到空气中，逐渐增大入射角，B光先发生全反射，选项D正确。

12.答案：B

解析：条纹形状是相互平行的水平线，A错误；肥皂膜在重力作用下，从上向下肥皂膜的厚度越来越厚，假设薄膜前后两个面间的夹角为θ，两相邻的亮条纹或两相邻的暗条纹间的距离为，入射光不变，重力作用下θ变大，则条纹的间距越来越小，B正确；根据，波长越短，条纹越窄，条纹数越多，因为紫光的波长比黄光的波长短，所以紫光的条纹数比黄光要多一些，C错误；干涉条纹是由膜的前后两个表面反射的两列光叠加产生的，D错误.

13.答案：（1）

（2）

解析：（1）设折射角为γ，根据几何关系可得

根据折射定律可得

联立可得

（2）如图所示

根据几何关系可得
 

14.答案：（1）见解析

（2）

解析：本题考查光的折射、反射及光路图绘制问题。
（1）光路图如图所示，

（2）设第一次折射时折射角为r，则有
，解得，
设第二次折射时折射角为α，则有
，解得，
由几何关系得，
。