專題16 光學 電磁波（練習）（原卷版）-2025年高考物理二輪復習講練測（新高考用）

1/21專題16光學電磁波目錄TOC\o"1-2"\h\u01模擬基礎練 2題型一：折射定律及折射率的應用 2題型二：光的折射和全反射的綜合應用 5題型三：光的波動性電磁波 8題型四：光學計算題專練 1102重難創(chuàng)新練 14題型一：折射定律及折射率的應用1．（2024·四川成都·模擬預測）一個半徑為、球心為的半球形儲油桶固定在水平面上，桶口平面保持水平，其右端點為點，且。當桶內沒有油時，從某點恰能看到弧形桶底的點，連線與水平方向的夾角。當桶內裝滿油時，仍沿方向看去，恰能看到桶底的最低點點，已知光速為。則下列說法正確的是（）A．油的折射率為B．油的折射率為C．裝滿油時，光從點出發(fā)傳播到點所用時間為D．裝滿油時，光從點出發(fā)傳播到點所用時間為2．（2024·河南濮陽·模擬預測）如圖所示，半圓為某種透明材料的截面，點到的距離等于半徑的一半。一細光束從點以角射入材料，折射光線剛好照射在點，一細光束從點以平行于的方向射入材料，折射光線剛好照射在點。光在真空中傳播的速度為，則細光束和在透明材料中傳播的速度大小分別為（

）A． B． C． D．3．（2024·河北保定·三模）如圖所示，ABC為一玻璃磚的截面，由直角三角形AOC和半徑為R的四分之一圓BOC組成，O為圓心，，一束單色光沿平行于AB的方向射到AC邊上的D點，折射光線剛好照射到B點，測得AD長為，光在真空中的傳播速度為c，則光從D點傳播到B點所用的時間為（）A． B．C． D．4．（2024·河北邯鄲·三模）如圖所示，一束單色光平行于平面且與成角（）射入長方體玻璃磚，在玻璃磚的上下表面均發(fā)生了反射和折射。A、B、C、D為光線上的四個點，其中A為入射光線上的點且到的距離為3cm，B到A的水平距離為14cm，B、C連線平行于且B、C兩點的距離為4cm，C、D連線垂直于且C、D兩點的距離為13cm，已知光在真空中傳播的速度為，下列說法正確的是（）A．玻璃磚的厚度為4cmB．玻璃磚的折射率為1.5C．光在玻璃磚內的傳播速度為D．過C點的光線在玻璃磚中傳播的時間為5．（2024·海南省直轄縣級單位·模擬預測）帶圓孔的遮光板M和光屏N平行放置，O點為圓孔的圓心，O'O連線垂直于光屏N，在O'O連線的延長線上放置一個點光源S，如圖。S到光屏N的距離，在光屏N上形成的圓形光斑的半徑（不考慮光的衍射）。將厚度、表面足夠大的長方體玻璃磚放置在M、N之間，玻璃磚上、下表面與M、N平行，若光屏N上的圓形光斑的半徑變?yōu)?，則玻璃磚的折射率為（

）A． B． C．1.5 D．6．（2024·江西上饒·模擬預測）如圖所示，ABC為等腰三棱鏡，頂角，邊長為L，一束單色光以平行于AC邊的方向照射在AB邊上的D點，折射光線剛好照射在C點，已知棱鏡對單色光的折射率為，則D點到BC邊的距離為（）A． B． C． D．7．（2024·浙江寧波·三模）截面如圖所示的直角棱鏡ABC，其中BC邊和CA邊鍍有全反射膜。一細束白光以入射角從AB邊入射，然后經(jīng)過BC、CA反射，又從AB邊射出。已知三角形AB邊的高為h，真空光速為c。對經(jīng)過兩次反射，并從AB邊射出的光束，有（）A．出射方向相對于入射方向的轉角大小與光的顏色有關B．紫光在出射位置與入射位置間距最大C．光在棱鏡中用時最短的光的折射率為D．光在棱鏡當中傳播用時最短為8．（2024·浙江金華·三模）單反就是指單鏡頭反光相機。相機在毛玻璃的上方安裝了一個五棱鏡。這種棱鏡將光線多次反射改變光路，將其影像送至目鏡，這時的影像就是上下正立且左右校正的了。圖為單反相機取景器的示意圖，ABCDE為五棱鏡的一個截面，。某一束單色光光線經(jīng)平面鏡反射后從AB邊的F點垂直AB入射，其中、，最后剛好在BC中點垂直BC出射，已知在CD與AE兩個面上發(fā)生全反射，且兩次全反射的入射角相等，則下列說法正確的是（）（已知）A．五棱鏡的折射率一定為B．五棱鏡的折射率一定為C．光在五棱鏡中的傳播時間為D．左右平移平面鏡，只要光仍從BC面垂直射出，則光在五棱鏡中的傳播時間不變題型二：光的折射和全反射的綜合應用9．（2024·全國·模擬預測）如圖所示，半圓柱體玻璃磚橫截面半徑為，高為。有單色光垂直平面射入玻璃磚，為了避免光從圓弧面射出，需要在圓弧面上涂抹一層不透光的反光材料。已知玻璃磚對該單色光的折射率為，則涂抹層的最小面積為（

）A． B． C． D．10．（2024·湖南長沙·模擬預測）夏天的雨后經(jīng)常可以看到美麗的彩虹，古人對此有深刻認識，唐代詞人張志和在《玄真子濤之靈》中寫道：“雨色映日而為虹”。從物理學角度看，虹和霓是兩束平行太陽光在水珠內分別經(jīng)過一次和兩次反射后出射形成的，人們在地面上逆著光線看過去就可看到霓虹現(xiàn)象。如圖甲所示，一束白光水平射入空中一球形的水滴，經(jīng)過兩次折射和一次反射后射出形成光帶MN，出射光線與水平面的夾角稱為彩虹角。如圖乙所示，從球心O的正下方C點射出的某單色光的入射角，已知，，則下列說法正確的是（）A．該單色光的彩虹角B．該單色光在水滴內部B點處發(fā)生全反射C．水滴對該單色光的折射率約為1.42D．若分別用圖甲中M、N所對應的兩種光在同一裝置上做雙縫干涉實驗，則M所對應的光的條紋間距更大11．（24-25高三上·河南·開學考試）在某戶外大型實景演出中，為了做出燈光特效，工作人員在水池底部水平放置三條細燈帶構成的等腰直角三角形發(fā)光體，直角邊的長度為6m，已知水的折射率，要想在水面看到如圖所示的燈光效果，細燈帶到水面的最遠距離為（）A．m B．m C．m D．m12．（2024·遼寧·一模）倒掛的彩虹被叫作“天空的微笑”，是由薄且均勻的卷云里面大量扁平的六角片狀冰晶（如圖甲所示）折射形成。光線從冰晶的上表面進入，經(jīng)折射從側面射出，當太陽高度角增大到某一臨界值，側面的折射光線因發(fā)生全反射而消失不見，簡化光路如圖乙所示，以下分析正確的是（

）A．光線有可能在下表面發(fā)生全反射B．光線從空氣進入冰晶后傳播速度變大C．紅光在冰晶中的傳播速度比紫光在冰晶中的傳播速度大D．隨太陽高度角增大，紅光比紫光先在側面發(fā)生全反射13．（2024·山東濟寧·三模）五一假期濟寧太白湖公園的湖水里安裝了一批圓形線狀光源，將該光源水平放置于湖水下方處，該光源發(fā)出紅光時，可在水面上觀察到紅色亮環(huán)，如圖所示。已知水對紅光的折射率為，則亮環(huán)的寬度d為（）A．0.3m B．0.4m C．0.5m D．0.6m14．（2024·江蘇蘇州·三模）球心在O點，半徑為R，折射率為的勻質透明球，球內邊緣有一點光源S。光在真空中傳播速度為c，則S發(fā)出的光線，經(jīng)多次全反射后回到S點的最短時間為（）A． B． C． D．15．（2024·山東煙臺·三模）如圖所示，一裝滿水的長方體玻璃容器，高度為，上下兩個面為邊長的正方形，底面中心O點放有一單色點光源，可向各個方向發(fā)射單色光。水面上漂浮一只可視為質點的小甲蟲，已知水對該單色光的折射率為，則小甲蟲能在水面上看到點光源的活動區(qū)域面積為（

）A． B． C． D．16．（2024·安徽·三模）如圖所示，某柱狀透明介質的橫截面為四分之一圓環(huán)ABCD，圓環(huán)內徑為R，外徑為（未知）。一束與底邊CD平行且相距CD為d的光從介質外表面上的E點射入，調整d的大小，存在某一臨界值，使得無論及介質的折射率為多少，該光束一定會在BC表面發(fā)生全反射，則等于（

）A． B． C． D．R題型三：光的波動性電磁波17．（2024·山東濟寧·模擬預測）如圖所示，縫光源S與平面鏡M平行。某次實驗，S發(fā)射波長為400nm的單色光，光屏上形成干涉條紋，虛線OO′上方的第3條亮條紋出現(xiàn)在N處。不考慮半波損失，下列說法正確的是（）A．光屏上的干涉條紋與平面鏡垂直B．若撤去平面鏡M，光屏上不再出現(xiàn)明暗相間的條紋C．若將平面鏡M右移一小段距離，光屏上的條紋間距將變大D．若S發(fā)射波長為600nm的單色光，光屏上N處將出現(xiàn)第2條亮條紋18．（2024·山東·模擬預測）圖（a）所示為研究牛頓環(huán)的裝置示意圖，將一曲率半徑很大的平凸透鏡放在一玻璃平板上，用單色激光垂直照射透鏡，在透鏡上方可以觀察到如圖（b）所示的明暗相間的同心圓環(huán)。若將下方的玻璃平板換成平凸透鏡，如圖（c）所示，則從上方觀察到的條紋可能是（

）A．B．C． D．19．（2024·山東淄博·模擬預測）“冷光燈”照射物品時能使被照物品處產(chǎn)生的熱效應大大降低。這種燈是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍一層薄膜（例如氟化鎂），這種膜能消除不鍍膜時玻璃表面反射回來的熱效應最顯著的紅外線。以λ表示此紅外線在真空中的波長，n為薄膜對該光的折射率，不計半波損失，則所鍍薄膜的厚度最小應為（）A． B． C． D．20．（2024·廣西貴港·模擬預測）利用薄膜干涉可以測量圓柱形金屬絲的直徑。已知待測金屬絲與標準圓柱形金屬絲的直徑相差很?。s為微米量級），實驗裝置如圖1所示，和是具有標準平面的玻璃平晶，為標準金屬絲，直徑為；A為待測金屬絲，直徑為D；兩者中心間距為。實驗中用波長為的單色光垂直照射平晶表面，觀察到的干涉條紋如圖2所示，測得相鄰明條紋的間距為。下列關系式正確的是（）A． B．C． D．21．（2024·江蘇南通·模擬預測）如圖所示是雙縫干涉實驗裝置，用紅色激光照射時，光屏上有明暗相間的條紋，則（）A．減小屏與雙縫的距離，條紋間距變大 B．減小屏與雙縫的距離，條紋間距不變C．換成綠色激光，條紋間距變大 D．換成綠色激光，條紋間距變小22．（2024·山東·模擬預測）雙縫干涉實驗裝置的截面圖如圖所示，光源S到，的距離相等，O點為，連線的中垂線與光屏的交點，光源S發(fā)出波長為的光，P為光屏上的第1級亮條紋。若在縫的后方放一厚度的玻璃片，光經(jīng)出射后垂直穿過玻璃片傳播到P點，經(jīng)出射后直接傳播到P點。玻璃對該波長光的折射率為1.5，空氣中光速為c，不計光在玻璃片內的反射。與不放玻璃片時相比，，的光到P點的時間差變化情況及關于P點干涉條紋的說法正確的是（

）A．時間差變大，P點為亮條紋 B．時間差變小，P點為暗條紋C．時間差不變，P點為亮條紋 D．時間差變大，P點為暗條紋23．（2024·遼寧阜新·模擬預測）如圖所示，AB、CD、DE為三個透明平板固定放置，AB水平，CD的傾角比DE的傾角大。一束平行光豎直向下入射，下列干涉條紋的圖像可能正確的是（）A． B．C． D．24．（2024·黑龍江·模擬預測）如圖為檢驗工件平整度的裝置，利用了薄膜干涉的原理，斜面為平整標準面，下面水平放置的為被檢測面，在標準面與被檢測面保持相對靜止時，圖中PQ條紋凸凹部表示被檢測面不平整。若此裝置中，標準面保持靜止，被檢測面做上下的簡諧運動，振幅大于入射光波的波長。下列說法正確的是（）A．干涉條紋整體不動B．干涉條紋整體做左右的簡諧運動C．干涉條紋整體周期性疏密變化D．凸凹部分周期性左右翻轉題型四：光學計算題專練25．（2024·廣東湛江·模擬預測）如圖為空氣中兩個完全相同的透明半球體介質，半徑均為R，底面水平平行錯開放置且豎直間距為，其折射率未知。一束單色光與豎直方向成角沿半球體甲的半徑射入，射出后恰好射向另一半球體乙底面的圓心處，并從半球體乙射出；當該單色光與豎直方向成角同樣沿半球體甲的半徑射入時，光線恰好未從半球體甲的底面射出。，，求：(1)該介質的折射率n；(2)兩半球體球心錯開的水平距離s。26．（2024·云南·模擬預測）圖甲為某同學設計的測量透明液體折射率的裝置圖，正方體玻璃容器邊長為20.00cm，薄刻度尺平行于BC邊放置在容器內底部，零刻度與棱邊上的O點重合，截面圖如圖乙所示。容器中不加液體時，從P點發(fā)出的激光恰好在O處形成光斑。保持入射角不變，向容器中注入10.00cm深的某種液體，激光在N點形成光斑，N點對應的刻度為5.00cm。真空中光速為，取，求：(1)該液體的折射率和該液體中的光速（結果保留3位有效數(shù)字）；(2)容器中注滿該液體后（液面水平），光斑到O點的距離。27．（2024·陜西安康·模擬預測）“道威棱鏡”廣泛地應用在光學儀器當中，如圖所示，ABCD是棱鏡的橫截面，是底角為的等腰梯形。一束平行于底邊的單色光從邊的點射入，已知棱鏡對單色光的折射率，邊長為。（1）通過計算判斷光線能否從邊射出；（2）若上述單色光從邊的點垂直于底邊射入，被底邊反射后恰好射向A點，求兩點之間的距離。28．（2024·湖南長沙·三模）為了從坦克內部觀察外部的目標，在坦克頂部開了一個圓形小孔。假定坦克壁厚，圓形小孔的直徑為12cm。孔內安裝一圓柱形玻璃，厚度與坦克壁厚相同，為玻璃的直徑所在的截面，如圖甲所示。（1）如圖乙所示，為了測定玻璃磚的折射率，讓一束激光從玻璃磚側面的圓心垂直入射，逐漸增大其入射角，當入射角為時，剛好可以觀測到有光從玻璃磚圓柱面射出，求玻璃磚的折射率（結果用根號表示）；（2）在玻璃圓柱側面涂上吸光材料，并裝入圓形小孔，士兵通過小孔觀察敵方無人機，若無人機的飛行高度為300米，求能夠發(fā)現(xiàn)無人機的位置離坦克的最遠距離。（忽略坦克大?。?）（2）問中玻璃材質相同）29．（2024·黑龍江哈爾濱·模擬預測）一圓柱形透明介質放在水平地面上，其橫截面如圖所示，點為圓心，半徑為0.5m，直徑豎直，右側半圓面鍍銀。一光線從離地高度為的A點水平向右射入介質，在鍍銀處發(fā)生一次反射后射出介質，且射出時光線水平向左，已知光在真空中的傳播速度為。（1）畫出光在介質中傳播的光路圖并求介質的折射率；（2）求光在介質中傳播的時間。30．（2024·遼寧沈陽·模擬預測）如圖所示，一個三棱鏡的橫截面為直角三角形，A、B、C分別為三條棱的中點，，，AB的長度為L，該三棱鏡材料的折射率。現(xiàn)有一細光束，其入射方向始終保持與A、B連線平行，入射點從A點沿A、C連線向C點移動，僅考慮光線在三棱鏡內的一次反射。（1）請在ABC平面內畫出能從BC和AB出射的典型光線的光路圖；（2）求光線從A點向C點平移的過程中，在AB邊能有光線射出的范圍。31．（2024·山東濟南·三模）2024年國產(chǎn)智能手機技術發(fā)展迅猛，某一國產(chǎn)手機首次配備了超聚光伸縮攝像頭，某同學用一塊截面為等腰直角三角形的透明材料替代透鏡模擬該攝像頭的工作原理。如圖所示，光屏與邊平行，過中點與頂點A的虛線與光屏交于點。兩束單色光平行于射入透明材料。已知透明材料的折射率為，邊長為，兩束單色光射入點到的距離均為，的距離為，不考慮在直角邊上發(fā)生的反射，真空中的光速為，，求（1）光穿過透明材料所用的時間；（2）要使兩束單色光經(jīng)過透明材料后匯聚到光屏上的點，通過計算說明應將透明材料沿向左還是向右移動。32．（2024·廣東茂名·模擬預測）如圖所示，手機防窺膜的原理可以解釋為“超微細百葉窗技術”，某種防窺屏由透明介質和對光完全吸收的屏障構成，其中屏障垂直于屏幕平行排列，可實現(xiàn)對每一個像素單元的可視角度的控制。發(fā)光像素單元緊貼手機屏幕，可視為點光源，位于相鄰兩屏障的正中間。若屏障的高度為，相鄰屏障的間隙為。求：(1)點光源在透明介質中對應的最大入射角；(2)若要使最大入射角的光線能從透明介質射入空氣中，透明介質的折射率應該滿足什么條件？33．（2024·湖北·三模）如圖甲為一玻璃半球的截面圖，其半徑為R，O為球心，AB為直徑，現(xiàn)有均勻分布的紅光垂直入射到半球的底面。已知球冠（不含圓底面）的表面積為（如圖乙，其中R為球的半徑為球冠的高），光在真空中傳播的速度為c，玻璃對紅光的折射率為，若只考慮首次射到球面的光，則下面說法正確的是（）A．從半球面射出的光中，在玻璃內的傳播時間最短為B．整個半球面透光的面積為C．所有射入到半球底面的光，有的會發(fā)生全反射D．若將入射光由紅光換成紫光，則半球面透光的面積增大34