2021届高考物理二轮复习常考题型大通关（新高考）（二十）光学

这是一份2021届高考物理二轮复习常考题型大通关（新高考）（二十）光学，共10页。试卷主要包含了以下说法中正确的是，如图所示，水面下1等内容，欢迎下载使用。
（二十）光学
1.以下说法中正确的是( )
A.对于同一障碍物，波长越长的光越容易绕过去
B.白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的干涉现象
C.红光由空气进入水中，波长变长，颜色不变
D.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的衍射
2.光刻机是生产大规模集成电路的核心设备，光刻机的曝光波长越短，分辨率越高.“浸没式光刻”是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体，从而减小曝光波长、提高分辨率的技术.如图所示，若浸没液体的折射率为1.44，当不加液体时光刻胶的曝光波长为193 mm，则加上液体时光刻胶的曝光波长变为( )
A.161 nmB.134 nmC.93 nmD.65 nm
3.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
4.如图所示，一足够大的水池内盛有某种透明液体，液体的深度为H，在水池的底部放一点光源S，其中一条光线以入射角射到液体与空气的界面上，以折射角发生折射.则( )
A.液体的折射率为
B.光从液体射向空气，光波的波长变短
C.液体表面亮斑的面积为
D.光线从液体射向空气发生全反射时的临界角为45°
5.如图所示，两束单色光先后以相同的入射角从同一点射入一平行玻璃砖，其中a光从P点射出，b光从Q点射出。则下列说法正确的是( )
A.a光在玻璃砖中的传播速度更大
B.a光的波长较大
C.两束单色光经过同一双缝干涉装置后，a光产生的相邻两个亮条纹的中心间距较小
D.两束单色光经过同一双缝干涉装置后，b光产生的相邻两个亮条纹的中心间距较小
6.是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，是关于对称且平行的两束不同单色细光束，从玻璃体右方射出后的光路如图所示，是垂直于放置的光屏，P是屏上的一个光斑，根据该光路图，下列说法正确的是( )
A.在玻璃中，A光的波长比B光的波长短
B.在真空中，A光的频率比B光的大
C.A光的光子动量比B光的小
D.通过同一双缝干涉装置，A光的干涉条纹间距比B光的小
7.如图所示，水面下1.5 m处的M点水面有一点光源，点光源以M点为中心上下做简谐运动，其振动方程为，水面上发光区域的面积时大时小，设水的折射率为，则下列说法正确的是( )
A.从点光源发出的光子到达水面的最短时间和最长时间之比为1:2
B.从点光源发出的光子到达水面的最短时间和最长时间之比为1:3
C.发光区域的最小面积和最大面积之比为1:2
D.发光区域的最小面积和最大面积之比为1:4
8.关于激光的应用，下列说法正确的是( )
A.光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号来进行调制，使其在光导纤维中进行传递信息
B.计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用了激光平行度好的特点
C.医学上用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点
D.“激光测距雷达”利用激光测量很远距离的目标是应用了激光亮度高的特点
9.如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在图中P处迎着光入射的方向观察，看不到光亮。则( )
A.图中a是偏振光B.图中b是偏振光
C.将B转过180°，将在P处看到光亮D.将A转过90°，将在P处看到光亮
10.某兴趣小组设计了一种检测油深度的油量计，如图甲所示油量计固定在油桶盖上并将油量计竖直插入油桶，通过油箱盖的矩形窗口可看见油量计的上端面明暗相间的区域.图乙是油量计的正视图，它是一块锯齿形的透明塑料，锯齿形的底部是一个等腰直角三角形，腰长为，相邻两个锯齿连接的竖直短线长度为，最右边的锯齿刚接触到油桶的底部，塑料的折射率小于油的折射率.若油面不会超过图乙中的虚线I，不计油量计对油面变化的影响，则( )
A.窗口竖直向下射入的光线在塑料和油的界面处发生折射进入油中，折射光线与反射光线垂直，形成暗区
B.窗口竖直向下射入的光线在塑料和空气的界面处发生全反射，返回油量计的上端面并射出，形成亮区
C.透明塑料的折射率至少要大于2
D.油的深度h与明线长度L满足的关系式为
11.一个高为h的玻璃圆柱体中心S处装有一个小彩灯.小彩灯可以发出红、蓝两种颜色变换的光，已知圆柱体的玻璃对红、蓝两种光的折射率分别为，则( )
A.在玻璃圆柱体内，红光的传播速度大于蓝光的传播速度
B.若圆柱体的半径足够大，红光在玻璃圆柱体上表面的圆形透光面积比蓝光小
C.若要使两种色光均可从玻璃圆柱体上表面的各个方向射出，则玻璃圆柱体上表面的半径不能超过
D.从玻璃圆柱体上表面正上方观看小彩灯，看到的灯比实际高，且蓝光比红光更高
12.如图为一透明材料制成的半球形物体，将半球形物体竖直地固定在水平面上，且，O点为半球形物体的球心，虚线为平行于的半径，现有一细光束由半球形物体的右侧面斜射到球心O处，光束与的夹角，该光束经半球形物体色散后，在水平面的间形成一彩色光带，经分析可知该透明材料对光带中各种色光的折射率的范围为，已知半球形物体的半径为10 cm，.
（1）水平面上的光带宽度为多少？
（2）现将细光束绕O点逆时针转动，当θ为多少时水平面上的光带刚好完全消失？
答案以及解析
1.答案：A
解析：发生明显衍射现象的条件是障碍物或者小孔的尺寸和波长差不多或比波长小，对于同一障碍物，波长越长的光越容易发生明显的衍射现象，越容易绕过去，故A正确；白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的折射现象，故B错误；根据可知，红光由空气进入水中，波长变短，但颜色不变，故C错误；用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度，是利用两者之间的空气薄层的反射面，获取频率相同的光，进行光的干涉，故D错误.
2.答案：B
解析：加上液体时光刻胶的曝光波长，光在液体中的传播速度为，不加液体时有，联立可得，故B正确.
3.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，中央宽两边窄，故D错误.
4.答案：D
解析：由折射定律可知，液体的折射率，选项A错误；光从液体射向空气，频率和周期不变，由知，波速变大，由可知，光波的波长变长，选项B错误；根据，可得，即光线从液体射向空气发生全反射时的临界角为45°，则液体表面亮斑的面积，选项C错误，D正确.
5.答案：C
解析：作出两束单色光在玻璃砖中的光路图如图所示，设光在玻璃砖上表面的折射角为r，由图可知，根据，可知a光在介质中的折射率较大，在介质中传播的速度较小，波长较小，故A、B错误；由于，根据，可知经过同一双缝干涉装置后，a光产生的相邻两个亮条纹的中心间距较小，C正确，D错误。
6.答案：C
解析：由题图可知，光线通过玻璃体后，A光的偏折程度比B光的小，则玻璃体对B光的折射率大于对A光的折射率，由折射率越大光的频率越高可知，B光的频率大于A光的频率，B错误；光的频率越小，则波长越长，故A光的波长比B光的波长长，故A错误；根据可知，光子的频率越大，则动量越大，故A光的光子动量比B光的小，故C正确；根据可知，通过同一双缝干涉装置，光的波长越长，则干涉条纹间距越大，即A光的干涉条纹间距比B光的大，故D错误.
7.答案：D
解析：设光从水中射入空气时发生全反射的临界角为C，由，解得，由于点光源在竖直方向上做简谐运动，故点光源位于波峰时，距水面的距离最小，，此时点光源发出的光子垂直到达水面所用时间最短，最短时间，当点光源位于波谷，即距水面距离时，光源发出的光子沿与水平面成角的方向到达水面所用时间最长，最长时间，故点光源发出的光子到达水面的最短时间和最长时间之比，A、B错误；由几何关系得发光区域的最小半径，发光区域的最小面积，发光区域的最大半径，发光区域的最大面积，所以发光区域的最小面积和最大面积之比为1:4，C错误，D正确。
8.答案：BC
解析：光纤通信是应用激光是相干光的特点。对信号来进行调制，使其在光导纤维中传递信息，选项A错误；由于平行度好，激光可以会聚到很小的一点。让这一点照射到计算机的光盘上，就可以读出光盘上记录的信息，选项B正确；医学上用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点，光源的能量集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度，选项C正确；“激光测距雷达”利用激光测量很远距离的目标是因为激光平行度好，方向性好，选项D错误。
9.答案：BD
解析：电灯S发出的光是自然光，自然光沿各个方向的振动是均匀分布的，通过一个偏振片后透射光中只有沿偏振片透振方向振动的光，所以A错误，B正确。偏振片B只透过振动方向与其透振方向一致的偏振光，人眼在P处看不到光亮，说明其透振方向与偏振片A的透振方向垂直。将A转过180°后，其透振方向仍与偏振片B的透振方向垂直，人眼在P处依然看不到光亮，所以C错误。将B转过90°后，其透振方向与偏振片A的透振方向相同，人眼在P处能看到光亮，所以D正确。
10.答案：BD
解析：窗口竖直向下射入的光线在塑料和油的界面处发生折射进入油中，人看到的是暗区，但是折射光线与反射光线不一定垂直，故A错误；窗口竖直向下射入的光线在塑料和空气的界面处发生全反射，从上端射出，进入人的眼睛，因此人看到的是亮区，故B正确；由于锯齿形的底部是一个等腰直角三角形，故光线从塑料入射到空气时的临界角C小于等于45°，故，故C错误；由题乙可知，锯齿总共有个，等腰直角三角形锯齿的斜边长度为d，竖线的长度为，由几何关系可得，即，故D正确.
11.答案：AD
解析：由题可知，根据公式可知，在玻璃圆柱体内，红光的传播速度大于蓝光的传播速度，故A正确；由于红光的折射率小于蓝光的折射率，由可知，发生全反射时红光的临界角比蓝光的大，若圆柱体的半径足够大，红光在玻璃圆柱体上表面的圆形透光面积比蓝光大，故B错误；设玻璃圆柱体上表面的半径为R，若要使两种色光均可从玻璃圆柱体上表面的各个方向射出，则入射角小于蓝光的临界角，如图所示，根据几何关系，有，整理可得，故C错误；由于红光的折射率小于蓝光的折射率，在玻璃圆柱体内如果以相同的入射角射出，则射出的光线红光的折射角要小些，则根据光路的可逆性，从玻璃圆柱体上表面正上方观看小彩灯，看到的灯比实际高，且蓝光比红光更高，故D正确.
12.答案：（1）入射到O点的细光束经界面折射后在水平面间形成彩色的光带，光路图如图所示
根据折射定律有，其中，解得
，其中，解得
彩色光带的宽度为.
（2）根据题意可知细光束射到O点时，如果的光刚好发生全反射，则光带刚好完全消失，由临界角公式，解得
即.