专题17 光学2023年高考物理三模试题分项汇编（全国通用）（原卷版）

专题17 光学

1、（2023·浙江省温州市高三下学期第三次适应性考试）如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图，棱镜由一种负折射率的介质制成。负折射率介质仍然满足折射定律，只是入射光线和折射光线位居法线同侧。一束单色光从直角边以角入射，经反射，再经折射出棱镜，经折射出的光线与法线夹角为，下列说法正确的是（　　）

A. 一定等于 B. 与光的颜色有关

C. 与棱镜的负折射率有关 D. 改变，有可能在界面发生全反射

2、（2023·浙江省诸暨市高三下学期第三次适应性考试）如图所示为某种材料制成的半圆环截面图，圆环内半径r1=r0，外半径，光屏的半径r3=2r0。位于半圆环内侧的点光源P向上方发出某种单色光，已知材料对单色光的折射率n=2。不考虑反射光，下列说法正确的是（　　）

A. 光发生全反射的临界角为60°

B. 环外侧有光射出的弧长为

C. 光屏上有光射到弧长为

D. 增大折射率n，则屏上有光的弧长将增大

3、（2023·江苏省南京市高三下学期三模）眼睛发生病变时，会使眼球内不同部位对光的折射率发生变化。现用一个玻璃球模拟眼球，研究对光传播的影响。玻璃球用两个折射率不同、半径均为的半球左右拼合在一起，拼合面为，球心为，为的中点，垂直交左半球于P点。一束复色光从P点以的入射角射入，分成a、b两束光。若左、右半球对a光的折射率分别为和，真空中的光速为c、下列说法正确的是（　　）

A. a光从右半球射出时的出射角也为

B. a光在该玻璃球中传播的时间为

C. 通过同一装置发生双缝干涉，b光的条纹间距大

D. 照射同一光电管时，a光使其逸出的光电子最大初动能大

4、（2023·浙江省温州市高三下学期第三次适应性考试）如图所示，分别用a、b两束单色光照射阴极K均可产生光电流。调节滑片P，当光电流恰好减小到零时，对应的电压表示数分别为，已知，下列说法正确的是（　　）

A. a光的光照强度比b光的光照强度要弱

B. a光子动量小于b光子动量

C. 经过同一双缝干涉装置得到的图样，a光条纹间距小

D. 若a、b两束单色光都从同一玻璃砖射向空气，a光发生全反射的临界角大

5、（2023·江苏省南京市高三下学期三模）国产新能源汽车安装了“防撞预警安全系统”。如图所示，其配备的雷达会发射毫米级电磁波（毫米波），并对前车反射的毫米波进行处理。下列说法正确的是（　　）

A. 毫米波是由于原子核受到激发而产生

B. 毫米波由空气进入水时传播速度会变小

C. 毫米波遇到前车时会发生明显衍射现象

D 毫米波不能发生偏振现象

6、（2023·江苏省淮安市高三下学期4月三统）光刻机利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体，提高分辨率，如图所示。若浸没液体的折射率为1.65，当不加液体时光刻胶的曝光波长为193nm，则加上液体后（　　）

A. 紫外线进入液体后波长变短，光子能量增加

B. 传播相等的距离，在液体中所需的时间变为原来的

C. 紫外线在液体中比在空气中更容易发生衍射，能提高分辨率

D. 在液体中的曝光波长约为117nm

7、（2023·河北省唐山市高三下学期三模）一束红光由空气进入某种介质，界面两侧的光线与界面的夹角分别为45°和60°，如图所示。则介质对该红光的折射率为（　　）

A.  B.

C.  D.

8、（2023·河北省石家庄市高三下学期质检三）如图甲所示为双缝干涉实验的原理图，屏上的点位于双缝和的中垂线上，在双缝与屏之间充满折射率为n的均匀介质。用一单色光垂直照射双缝，在屏上会产生干涉条纹，屏上点是一条暗条纹的中心，点到点的距离为x。已知该单色光在真空中的波长为，双缝与屏之间的距离为L，则双缝和间的距离为（　　）

A.  B.

C.  D.

9、（2023·江苏省八市高三下学期三模补偿训练）光在日常生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（　　）

A. 观看立体电影时所戴的眼镜利用了光线衍射的原理

B. 摄像机镜头采用镀膜技术增加了透射光，这是利用了光的衍射

C. 拍摄玻璃橱窗中的物品时，在镜头前加偏振片是利用了光的干涉

D. 显微镜、近视眼镜、远视眼镜等是利用光的折射制成的

10、（2023·江苏省八市高三下学期三模补偿训练）如图所示为用相机拍摄的夏日荷塘一景，已知水的折射率为n，下列说法正确的是（　　）

A. 太阳光进入水中后，光的频率发生变化

B. 用相机拍摄水中的鱼，可通过镜头表面的增透膜减弱水面反射光的影响

C. 用激光枪射击水中的鱼，为了提高命中率，在射击时应瞄准眼睛看到的鱼

D. 在水中的鱼看来，崖上的量物都出现在一个倒立的圆锥里，圆锥的顶角θ的正弦值为

11、（2023·湖南省岳阳县一中高三下学期三模）如图所示，一由玻璃制成的直角三棱镜ABC，其中AB＝AC，该三棱镜对红光的折射率大于．一束平行于BC边的白光射到AB面上．光束先在AB面折射后射到BC面上，接着又从AC面射出．下列说法正确的是________．

A. 各色光在AB面的折射角都小于30°

B. 各色光在BC面的入射角都大于45°

C. 有的色光可能不在BC面发生全反射

D. 从AC面射出的有色光束中红光在最上方

E. 从AC面射出的光束一定平行于BC边

12、（2023·湖南省平江县高三下学期第三次质检）一种发光装置是由半径为的半球体透明介质和发光管芯组成的，管芯发光部分是一个圆心与半球体介质球心重合的圆面。其纵截面如图所示，，上的点发出的一条光线经点的折射光线平行，已知，圆弧长，则下列说法正确的是（    ）

A. 该透明介质折射率为

B. 沿方向的光线从半球面射出时的折射角是

C. 为使从管芯射向半球面上的所有光线都不会发生全反射，的半径要小于

D. 不论发光管芯的半径多大，总会有部分光线到达球面时发生全反射现象

13、（2023·湖南省永州市高三下学期第三次适应性考试）如图所示，半径为R的半圆形玻璃砖AB面水平，O为圆心。一束单色光与水平面成30°角照射到AB面上的D点，D为OA中点，折射光线刚好照射到圆弧最低点C，光线在C点折射后照射到地面上的M点（图中未画出），将入射点从D点移到O点，保持入射方向不变，最终光线也照射到地面上的M点，已知光在真空中的传播速度为c，不考虑光在圆弧面上的反射，则（　　）

A. 玻璃砖对光的折射率为

B. C点离地面的高度为

C. C点离地面的高度为

D. 光从D点入射时，光在玻璃砖中传播的时间为

14、（2023·安徽省黄山市高三下学期三模）在透明均匀介质内有一球状空气泡，一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入空气泡，A为入射点，部分光路如图所示。已知A点的入射角C为，介质对a光的折射率，下列判断正确的是（　　）

A. a光射出空气泡后的光线相对于射入空气泡前光线的偏向角为

B. a光在该介质中传播速度大于b光在该介质中传播速度

C. b光可能在D点发生全反射

D. a、b光从C、D两点出射光线间的夹角等于

15、（2023·北京市育才学校高三下学期三模）如图所示。有一束平行于等边三棱镜横截面ABC的红光从空气射向E点，并偏折到F点。已知入射方向与边AB的夹角，E．F分别为边AB．BC的中点，则（     ）

A. 该三棱镜对红光的折射率为

B. 光在F点发生全反射

C. 从F点出射的光束与入射到E点的光束的夹角为

D. 若改用紫光沿相同角度从E点入射，则出射点在F点左侧

16、（2023·湖南省邵阳市高三下学期第三次联考）中国历史上有很多古人对很多自然现象有深刻认识。唐人张志和在《玄真子涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”。从物理学角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，关于这两种色光，下列说法正确的是（　　）

A. 在同种玻璃中传播，a光的波长一定小于b光波长

B. 以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是b光

C. 以相同角度斜射到同一玻璃板，透过两个平行的表面后，b光侧移量大

D. 若光束a、b分别通过同一双缝干涉装置，光束a的条纹间距比光束b的宽

17、（2023·湖北省高三下学期三模）半径为R的半圆形玻璃砖如图所示放置，O为圆心，AB面水平。一束单色光与水平面成角照射到AB面上的D点，D为OA中点，折射光线刚好照射到圆弧最低点C，光线在C点折射后照射到地面上的E点（图中未画出），现将入射点从D点移到O点，保持入射方向不变，最终光线也照射到地面上的E点，不考虑光在圆弧面上的反射，则（    ）

A. 玻璃砖对光的折射率为

B. 玻璃砖对光的折射率为

C. C点离地面的高度为R

D. C点离地面的高度为R

18、（2023·福建省宁德市高三下学期5月质检）彩虹的形成可以简化为如图所示的模型。O点是空中球形雨滴的球心，太阳光（复色光）从M点射入，因光的折射率不同，从而形成彩虹，其中光束a和光束b是彩虹最外侧的两束光。则（　　）

A. 光束a的折射率比光束b的折射率小

B. 光束a为紫光，光束b为红光

C. 光束a的波长比光束b的波长长

D. 经过相同的单缝衍射装置，光束b比光束a的衍射现象更明显

19、（2023·安徽省江南十校高三下学期5月联考）如图所示，一束复色光经半圆形玻璃砖分成a、b两束。下列说法正确的是（　　）

A. a光的频率比b光的频率小

B. 若b光能使某金属发生光电效应，a光不一定能使该金属发生光电效应

C. 通过同一双缝产生的干涉条纹的间距，单色光a比b的大

D. a光在玻璃中的传播时间比b光长

20、（2023·福建省泉州市高三下学期5月适应性练习）半球形玻璃砖截面如图所示，为圆心，为直径。一束复色光沿方向入射，经面折射后分成两束，与边的夹角分别为，则光在玻璃砖中传播时间之比为________；当用光分别照射同一双缝干涉装置时，________（选填“”或“”）光形成的干涉条纹间距较大。

21、（2023·福建省福州市高三下学期5月质检） 一束红光从空气射入玻璃，光路图如图所示，则玻璃的折射率为______。若改用绿光在同一位置同一角度从空气中入射，出射光线可能是______（选填“①”、“②”或“③”）

22、（2023·福建省南平市高三下学期第三次质检）宽阔水面下方h处安装一个发出红光的点光源（水对红光的折射率为n），在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，其面积为________。若换成发出蓝光的点光源，则水面上被照亮的圆形区域面积将________（选填“增大”或“减小”）。

23、、（2023·湖南省益阳市一中高三下学期5月三模）如图所示，一单色细光束AB从真空中以入射角i=45°，入射到某透明球体的表面上B点，经研究发现光束在过球心O的平面内，从B点折射进入球内后，又经球的内表面只反射一次，再经球表面上的C点折射后，以光线CD射出球外，此单色光在球体内传播速度是，在真空中的光速为3×108 m/s。求：

(1)此单色细光束在透明球内的折射率；

(2)出射光线CD与入射光线AB方向改变的角度。

24、（2023·河南省开封市高三下学期三模）入射光线与射出光线之间的夹角γ称为偏向角。如图所示，一条光线以45°的入射角射入空气中的球状透明液珠，在液珠内表面反射后又穿出液珠。已知透明液珠的半径，偏向角，光速。试求：

（1）透明液珠的折射率n；

（2）光在透明液珠内传播的时间。

25、（2023·福建省莆田市高三下学期第四次质检）半圆形玻璃砖的横截面如图所示，圆心为O，半径为R，是水平直径，C为半径的中点，一光线沿与夹角的方向从C点射入玻璃砖，折射光线从半圆的最低点D射出。取，，真空中的光速为c，求：

（1）光线在C点发生折射的折射角r的正弦值；

（2）玻璃砖对该光线的折射率用n；

（3）该光线在玻璃砖中传播的速度大小v。

26、（2023·湖南省岳阳县一中高三下学期三模）如图所示，ABC等边三棱镜，P、Q分别为AB边、AC边的中点，BC面镀有一层银，构成一个反射面，一单色光以垂直于BC面的方向从P点射入，经折射、反射，刚好照射在AC边的中点Q，求

①棱镜对光的折射率；

②使入射光线绕P点在纸面内沿顺时针转动，当光线再次照射到Q点时，入射光线转过的角度．

27、（2023·江苏省淮安市高三下学期4月三统）如图所示为一放在水平桌面上的玻璃砖的扇形横截面，该扇形所对圆心角为、半径为，上涂有吸光材料。一细光束始终平行于桌面从上射入玻璃砖，光束在上的入射点以非常小的速度匀速由移向的过程中，光恰好不射出时入射点的位置到圆心的距离为。光在真空中的速度为。求：

（1）玻璃砖对光的折射率；

（2）光恰好在圆弧面发生全反射时，光线在玻璃砖内传播的时间（可用含正、余弦值的式子表示）。

28、（2023·山东省齐鲁名校大联盟高三下学期三模）如图1所示为教材上“做一做”环节“水流导光”实验，如图2所示为其简化示意图。一盛有水的圆柱形大容器侧面开一个圆形小孔，O、A、B分别表示圆形小孔的中心、上沿和下沿，从小孔流出的水在空中运动形成的一段水柱可近似视为平抛运动轨迹。已知小孔的半径为r，激光相对于水的折射率为n，重力加速度为g．假设容器中水面的面积远大于圆形小孔的面积，小孔中心O与水面的高度差为H，则水流出小孔时的初速度是。激光从小孔中心O点垂直于圆形孔射入水柱，调整水的深度使激光第一次照射到水、空气界面处时恰好不能射出水柱进入空气，则此时O点离水面高度差为多大？

29、（2023·四川省成都市七中高三下学期三诊）如图所示，为折射率的透明物体的截面，是半径为R的圆弧，O为圆弧的圆心。一束光与边成角射入，出射后恰好通过O点。光在真空中的传播速度为c，求该束光在透明物体中的传播时间，并画出光路图。

30、（2023·四川省成都市石室中学高三下学期三诊）为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图（a）所示．一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O的法线成角射入．CD为光学传感器用以探测光的强度．从AB面反射回来的光强随角变化的情况如图（b）所示．现在将这种新材料制成的一根光导纤维束弯成半圆形，如图（c）所示，暴露于空气中（假设空气中的折射率与真空相同），设半圆形外半径为R, 光导纤维束的半径为r. 求：

(i)这种新材料的折射率；

(ii)用同种激光垂直于光导纤维的端面EF射入，若该束激光不从光导纤维的侧面外泄，则弯成的半圆形的半径R与光导纤维半径r应满足的关系．

31、（2023·四川省成都市树德中学高三下学期三诊）如图，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，∠A=90°，∠B=30°．一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜，然后垂直于AC边射出．

（1）求棱镜的折射率；

（2）保持AB边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到BC边上恰好有光线射出．求此时AB边上入射角的正弦．

32、（2023·四川省绵阳市高三下学期三诊）如图是横截面为半圆环的玻璃砖，其圆心为O，A、B、O、C、D共线且水平，内径为R，外径为，一束单色光在纸面内平行于从P点以的入射角射入玻璃砖，经过一次折射后，恰好与玻璃砖内壁相切。光在真空中的速度为c，求：

（1）玻璃砖对该单色光的折射率n；

（2）若该单色光垂直于射入玻璃砖，且入射点到圆心O的距离为，则该单色光在玻璃砖中传播的时间t。