2021屆新高考物理二輪復習檢測（三十一）光學

專題跟蹤檢測（三十一）

光學

1.［多選］如圖所示，以下關于光學知識的敘述正確的是（）

甲乙丙丁

A.甲圖是著名的泊松亮斑圖案，這是光波的衍射現(xiàn)象

B.乙圖中的彩虹是不同色光在水滴中折射率不同造成的

C.丙圖的照相機鏡頭上涂有一層增透膜，增透膜利用了光的偏振原理

D.丁圖是醫(yī)學上的內(nèi)窺鏡，其核心部件光導纖維能傳輸光像信號，是利用光的全反射

解析：選ABD題圖丙的照相機鏡頭上涂有一層增透膜，增透膜利用了光的干涉原理，

選項C錯誤。

2.（2020?聊城一樓）下列說法不正確的是（）

A.電子表的液晶顯示用到了偏振光

B.光纖利用的是光的全反射

C.紅光由空氣進入水中，波長變短，顏色不變

D.分別用藍光和黃光在同一裝置上做雙縫干涉實驗，用黃光時得到的條紋間距更窄

解析：選D電子表的液晶顯示用到了偏振光，A正確；光纖利用的是光的全反射，B

正確；紅光由空氣進入水中，頻率不變，所以顏色不變，根據(jù)。=今="；可知折射率"變

大，波長變短，C正確；分別用藍光和黃光在同一裝置上做雙縫干涉實驗，因為:一＜2*,

根據(jù)干涉條紋間距公式Ax=，，可知用黃光時得到的條紋間距更寬，D錯誤。

3.［多選］以下物理學知識的相關敘述正確的是（）

A.用透明的標準樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的偏振

B.交警通過發(fā)射超聲波測量車速是利用了波的多普勒效應

C.變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場

D.狹義相對論認為，在慣性參考系中，光速與光源、觀察者間的相對運動無關

解析：選BD用透明的標準樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的干涉，選項

A錯誤；交警通過發(fā)射超聲波測量車速是利用了波的多普勒效應，選項B正確；變化的電

場周圍一定產(chǎn)生磁場，均勻變化的電場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，選項C錯誤；狹義相對論認

為，在慣性參考系中，光速與光源、觀察者間的相對運動無關，選項D正確。

4.［多選］（2020?天津調(diào)研）如圖所示，由紅、紫兩種色光組成的復色光束PO,沿半徑方

向由空氣射入玻璃半圓柱后，被分成沿圖示方向射出的兩光束OA和八本

則下列判斷正確的是（）

A.04是單色光B.04是復色光

C.?！ㄊ菃紊釪.為復色光

解析：選AD由題圖可知08為反射光，所以08應為復色光；而折射后只有一束光

線，故有一光發(fā)生了全反射，而紅光與紫光相比較，紫光的臨界角要小，故紫光發(fā)生了全

反射，所以0A是紅光，為單色光，故選A、D?

5.“牛頓環(huán)”又稱“牛頓圈”，如圖甲所示。牛頓環(huán)的上表面是半徑很大的玻璃球冠

的平面，下表面是球冠的凸面，其工作原理為“薄膜干涉”?？梢杂脕砼袛嗤哥R表面曲率

半徑和液體折射率等。把牛頓環(huán)與玻璃面接觸，在日光下或用白光照射時，可以看到明暗

相間的彩色圓環(huán)；若用單色光照射，則會出現(xiàn)一些明暗相間的單色圓環(huán)，如圖乙所示。它

們是由球面和被檢測面上反射的光相互干涉而形成的條紋，這些圓環(huán)的分布情況與球冠半

徑及被測物品的表面情況有關。以下分析正確的是（）

A.圓環(huán)的間距大小與球冠半徑大小無關

B.球冠的半徑越大，圓環(huán)的間距越小

C.若觀察到的是規(guī)則圓環(huán)，則被檢測的面是均勻、對稱的

D.被檢測的面必須是平的

解析：選C若將玻璃球體的半徑增大一些，則玻璃球體與被檢測的平面之間的夾角

將減小，它們之間的空氣膜的厚度的變化減慢，所以形成的同心圓環(huán)的間距增大，球冠的

半徑越大，圓環(huán)的間距越大，故A、B錯誤；根據(jù)薄膜干涉的原理可知，當光程差為波長的

整數(shù)倍時是亮條紋，與同一亮環(huán)相對應的各處空氣薄膜的厚度是相同的，所以若觀察到的

是規(guī)則圓環(huán)，則被檢測的面是均勻、對稱的，故C正確；根據(jù)薄膜干涉的特點可知，被檢

測的面可以是平的，也可以是凸的，或凹的，故D錯誤。

6.(2020?浙江7月選考)如圖所示，圓心為0、半徑為K的半圓形玻

璃磚置于水平桌面上，光線從P點垂直界面入射后，恰好在玻璃磚圓

形表面發(fā)生全反射；當入射角〃=60。時，光線從玻璃徜圓形表面出射

后恰好與入射光平行。已知真空中的光速為c,貝!!()

A.玻璃磚的折射率為1.5

B.。尸之間的距離為點R

C.光在玻璃磚內(nèi)的傳播速度為乎c

D.光從玻璃到空氣的臨界角為30。

解析：選C光路圖如圖所示，設。尸距離為x,當，=60。時，折7

射角為r,光從玻璃磚圓形表面射出時與玻璃磚的界面交點為Q,由出/K\V\

射光線與入射光線平行知過P點的法線與過。點的法線平行，°,P》

則玻璃磚的折射率〃=品7='—---------

又沿尸點垂直入射的光恰好發(fā)生全反射,

則

sinC=n_=￡R

聯(lián)立①②式解得〃=小。故A、B項錯誤。

臨界角C=arcsin坐

光在玻璃瓶中的速度。=￡=^c。故C項正確，D項錯誤。

7.（2020-H照模擬）在一次討論中，老師問道：“假如水中相同深度處有a、b、c三種

不同顏色的單色點光源，有人在水面上方同等條件下觀測發(fā)現(xiàn)，》在水下的像最深，c照亮

水面的面積比a的大，關于這三種光在水中的性質(zhì)，同學們能做出什么判斷？”有同學回

答如下：①c光的頻率最大，②。光的傳播速度最小，③6光的折射率最大，④。光的波長

比》光的短。根據(jù)老師的假定，以上回答正確的是（）

A.①@B.①③

C.（2X4）D.③④

解析：選C根據(jù)視深公式五'=5說明頻率最小的光，水對它的折射率最小，在水

下的像最深，所以b的折射率最小，頻率最小，波長最大，傳播速度最大，③錯誤，④正

D1

確；照亮水面的圓面積的半徑R與臨界角C滿足tanC=z，又sinC=/c照亮水面的面

積比a的大，則c的臨界角大，水對c的折射率小，所以a的折射率最大，a的頻率最大，

a的傳播速度最小，①錯誤，②正確。

8.（2020?濰坊模擬）一束復色光由空氣斜射向平行玻璃磚，入射角為〃，從另一側(cè)射出時

分成“、5兩束單色光，如圖所示，下列說法正確的是（）、

A.在該玻璃中a的傳播速度比b小---\\

B.6比a更容易發(fā)生衍射

C.增大優(yōu)〃<90。），a、〃可能不會從另一側(cè)射出

D.a從該玻璃射向空氣時的臨界角比b的大

解析：選D由題圖看出，光線通過平行玻璃磚后，a光偏折較小，方光偏折較大，說

明玻璃對a光的折射率小于對b光的折射率，由。=點可知，在該玻璃中a的傳播速度比b

大，故A錯誤；a光的折射率較小，頻率較低，波長較長，則a比分更容易發(fā)生衍射，故B

錯誤；光射到玻璃磚下表面時的入射角等于上表面的折射角，由光路可逆原理可知光一定

能從下表面射出，故C錯誤；由sinC=:可知，由于玻璃對a光的折射率小于對分光的折

射率，則。光的臨界角更大，故D正確。

9.A8CDE為單反照相機取景器中五棱鏡的一個截面示意圖，ABLBC,由a、兩種單

色光組成的細光束從空氣垂直于AB射入棱鏡，經(jīng)兩次反射后光線垂

直于8c射出，且在C。、AE邊只有a光射出，光路如圖所示。則a、

b兩束光（）

A.在真空中，“光的頻率比。光的大

B.在棱鏡內(nèi)，。光的傳播速度比b光的小

C.以相同的入射角從空氣斜射入水中，b光的折射角較小

D.用兩光照射某一金屬板，若“光不能發(fā)生光電效應，則5光也一定不能

解析：選C由題圖知：光線在CZ）界面上，相同的入射角的a光發(fā)生了折射，分光發(fā)

生了全反射，說明》光比a光折射率大，6光的頻率比a光的大，故A錯誤；由公式。=今

可知同種介質(zhì)中a光速度大，故B錯誤；根據(jù)折射定律〃=＞一，可知以相同的入射角從

smr介質(zhì)

空氣斜射入水中，5光的折射角較小，故C正確；根據(jù)光電效應方程Ek=/"-Wo,方光比

a光頻率大，6光有可能發(fā)生光電效應，故D錯誤。

10.（2020?煙臺一楔）如圖所示，在等邊三棱鏡截面A5C內(nèi)，有一束單色光從空氣射向其

邊界上的E點，已知該單色光入射方向與三棱鏡邊界AB的夾角為0=30。，七人

該三棱鏡對該單色光的折射率為小，則下列說法中正確的是（）\

BC

A.該單色光在A5邊界發(fā)生全反射

B.該單色光從空氣進入棱鏡，波長變長

C.該單色光在三棱鏡中的傳播光線與底邊5c平行

D.該單色光在AC邊界發(fā)生全反射

解析：選C在AB邊界光由空氣射入三棱鏡，是由光疏介質(zhì)射入到光密介質(zhì)，不會發(fā)

生全反射，故A錯誤；光從空氣進入棱鏡，頻率不變，波速變小，波長變小，故B錯誤;

由幾何知識得：光線在A8面上入射角為i=60。，棱鏡的折射率為〃=黑=由，故折射角

為r=30。，折射光線與AB面的夾角是60°,所以該單色光在三棱鏡中的傳播光線與底邊

8c平行，故C正確；由幾何關系可知，光線在AC邊界的入射角等于A8面上的折射角，

根據(jù)光路可逆性原理知，該單色光在AC邊界不可能發(fā)生全反射，故D錯誤。

11.（2020?青島質(zhì)檢）如圖所示，一小孩在河水清澈的河面上以1m/s的速度游泳，f=0

時刻他看到自己正下方的河底有一小石塊，f=3s時他恰好看不到小石塊:：^：：：：：：：：^：：：

了，河水的折射率〃=率4下列說法正確的是（）

A.3s后，小孩會再次看到河底的石塊

B.前3s內(nèi)，小孩看到的石塊越來越明亮

C.這條河的深度為Sm

D.f=0時小孩看到的石塊深度為學m

解析：選Cf=3s時他恰好看不到小石塊了，說明在此位置從小石塊射到水面的光發(fā)

生了全反射，則3s后的位置從小石塊射到水面的光仍發(fā)生全反射，則小孩仍不會看到河底

的石塊，選項A錯誤；前3s內(nèi)，從小石塊上射向水面的光折射光線逐漸減弱，反射光逐漸

增強，可知小孩看到的石塊越來越暗，選項B錯誤；由于sinC=G=W，則tanC=方，可

知水深/［=,「—、m,選項C正確；1=0時小孩看到的石塊深度為h'

1311CzJ〃4

萬

m,選項D錯誤。

12.［多選］一空心玻璃球體外球面為S1,內(nèi)球面為S2,球體外徑為/'1,內(nèi)徑為r2,如圖

所示為過球心的一截面，一單色光從外球面舟上的A點以a等于30°

角入射恰好在內(nèi)球面S2上發(fā)生全反射（只考慮第一次全反射），貝！1（）

A.空心球體內(nèi)徑、外徑之比為r2：n=l：2

B.若a角增加為60。時折射光線恰好與內(nèi)球面S2相切，則折射率"=#

C.若入射光改為頻率更高的單色光，入射角a仍為30。，則也恰好能在內(nèi)球面S2上發(fā)

生全反射

D.入射光頻率越高在玻璃球體內(nèi)傳播速度越大

解析：選ABC設光在A點發(fā)生折射的折射角為0,發(fā)生全反射的入射角為“，則有n

=嘿9，發(fā)生全反射時有sin/?=；,如圖甲所示，在三角形ANO中由正弦定理得乎=

sin（：-Q聯(lián)立解得廠2：n=l：2,故A正確；若a角增加為60。時折射光線恰好與內(nèi)球面

S2相切，如圖乙所示，由幾何關系可知NM4O=30。，折射率為"=工$=5，故B正確；

若入射光改為頻率更高的單色光，入射角a仍為30。，設此時的折射角為〃'，射到內(nèi)球面

上的入射角為夕，則有〃'=察新，且乎一=sin（n：.）,聯(lián)立解得或門夕=；,

則說明恰好發(fā)生全反射，故C正確；由公式0=5可知，入射光頻率越高，在玻璃球體內(nèi)傳

播速度越小，故D錯誤。

13.（2020?棗莊二模）如圖所示，水平面上靜止放置一個透明實心玻璃球，。點是球心，

A是最高點，5是最低點。兩條跟水平面夾角為45。的平行光線斜照在球面上，其中一條對

著球心O,其延長線交地面于。點（圖中未畫出），另一條過最高點4。已知該玻璃的折射率

為血,tan15°=2~\/3o求：

（1）過A點的光線折射進入玻璃球時的折射角；

（2）過A點的光線從玻璃球射出后，跟水平面的交點是在。點的左側(cè)、右側(cè)、還是在O

點？試證明你的猜想。

解析：(1)由題意知，光線在A點入射角i=45。。設折射角為r,由折射定律得〃=含

解得r=30°o

(2)設E點為過A點折射光線的出射點，由幾何關系得

AE=2Rcos30°=巾K

過E點作水平面的垂線，垂足為f；過E點作水平線，與A8的交點為C,由幾何關

系得

EF=CB=2R~AEcos30°=不

設光線在E