专题07 光学-【好题汇编】2024年高考物理三模试题分类汇编（江苏专用）

专题07 光学 1、（2024·南京市盐城市高考三模）关于光学现象下列说法正确的是（　　） A. 水中紫光的传播速度比红光大 B. 光从空气射入玻璃时可能发生全反射 C. 在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要浅 D. 分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽 2、（2024·苏州市八校联盟高考三模）如图甲所示为某透明介质材料制成的长方体棱镜，上下两面为边长为的正方形，棱镜高为，S，O分别为上下面的中心，在上表面挖走一个以O点为球心、R为半径的半球，在S处放置一点光源，已知该材料的折射率为，且只有上表面为光学面，图乙为俯视图，图丙为过S、O两点的剖面图，则上表面被照亮的区域面积（俯视看半球内表面被照亮的部分可等效成水平面）为（　　） A. B. C. D. 3、（2024·苏州市高考三模）下列现象形成的原因与其它三项不同的是 A. 肥皂膜上的条纹 B. 劈尖上的条纹 C. 泊松亮斑 D.  牛顿环 4、（2024·南京市临江高级中学高考三模）如图甲所示是一圆柱形玻璃茶壶，茶壶中央有一圆柱形茶叶滤网，当茶壶中盛有水时，观测者从侧边看到滤网的水下部分比水上部分粗一些，其部分光路如图乙所示。测得滤网水上部分直径、滤网的像直径、茶壶壁直径，忽略茶壶壁和滤网的厚度，可得茶水的折射率为（　　） A．1.31 B．1.52 C．2.00 D．2.50 5、（2024·苏州市高考三模）玻璃缸中的浓糖水静置足够长时间后其浓度随深度变化．如图所示，一束激光从左侧射入后光线发生弯曲，则顺着激光在糖水中的传播路径，激光的光速 A. 保持不变 B. 逐渐减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大 6、（2024·南通市高考三模）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，使用的光具座如图所示.下列说法中正确的是(    ) A. 图中屏的右侧要加装带有测量头的目镜 B. 在没有单色光源的情况下，光源用高亮度白炽灯即可 C. 要有单色滤光片，且滤光片一定要放在单缝和双缝之间 D. 只要光源、单缝、双缝三者的中心共线，屏上一定能成清晰的像 7、（2024·南通市高考三模）在水池底部放置三个防水线性光源，构成如图所示的等腰直角三角形发光带.现往水池中注入不同深度的水，水面上可能形成的亮斑形状是(    ) A. B. C. D. 8、（2024·宜兴中学高考三模）如图是杨氏双缝干涉的示意图，挡板上有两条狭缝、，屏上点到两缝和的距离相等。用波长为的激光照射双缝，屏上有明暗相间的干涉条纹，把处的亮条纹记作第号亮纹，由向上数分别为、、号亮纹，第号亮纹恰好在处，则为(    ) A. B. C. D. 9、（2024·宜兴中学高考三模）如图所示，为半圆柱体玻璃的横截面，为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿方向从真空射入玻璃，分别从、点射出，下列说法中正确的是 (    ) A. 从点射出的是红光 B. 两束光在半圆柱体玻璃中传播时间相等 C. 紫光在半圆柱体玻璃中传播速度较大 D. 逐渐减小入射角，红光先发生全反射 10、（2024·徐州市高考三模）如图所示，三棱镜ABC的AC面与BC面垂直，∠A=60°，BC面镀银。一束单色光从AB面上的D点射入，入射角为45°，光恰好沿原路返回，已知A、D间距离为L，真空中光速为c。 （1）求三棱镜对该单色光的折射率n； （2）将入射光线绕D点逆时针旋转一定角度，光线射入三棱镜后，经BC面反射到AC面上E点时恰好发生全反射，DE平行于BC，求光从D点传到点E的时间t。 11、（2024·苏州市八校联盟高考三模）如图所示，玻璃半球半径为R，球心为O，AB为水平直径，M点是半球最高点。半球内从A点发出与AB成θ=30°角的光线从BM间某点C平行于AB射出。光在真空中的传播速度为c。则求： （1）此玻璃的折射率？ （2）光从A到C的时间？ （3）若θ=45°，则光从A到B的时间？ 12、（2024·镇江市高考三模）如图所示为一个半球形玻璃的截面，AB为直径且沿竖直方向，一束红黄复色光从直径上O点射入，在玻璃中分成a、b两束光，a光从玻璃球的最右端C点射出，下列说法正确的是 A. b光束可能在D点发生全反射 B. a为红光，b为黄光 C. a光的入射光和出射光不平行 D. a、b两束光在玻璃中传播时间 13、（2024·连云港市高考三模）随着监控技术的不断发展，现在大街小巷、家家户户都安装了监控摄像等设备。如图所示为一监控设备上取下的半径为的半球形透明材料，球心为点，A点为半球面的顶点，且满足与镀有反射膜的底面垂直。一束单色光平行于射向半球面的B点，折射光线通过底面点，经点反射后射向半球面上的点（图中未画出），光真空传播速度为c。已知B到连线的距离为，长为。求： （1）此材料的折射率； （2）求该单色光在半球形透明材料中传播时间t。 14、（2024·南京市临江高级中学高考三模）如图所示，用激光束竖直射向水平放置的盛水容器底部，在容器底部O会形成一个光点，由于激光束在O点发生漫反射，O点可视为一个点光源，向四周各个方向射出反射光，最后在容器底部形成一个以O点为圆心的圆形“暗区”。测得当水的深度时，“暗区”的半径约为。已知光经过水和空气交界面时，当反射和折射同时存在，反射光较折射光弱很多，水的折射率。试分析与猜想暗区和亮区的形成原因，并通过计算证明你的猜想。（已知：） 试卷第4页，共5页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！3 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题07 光学 1、（2024·南京市盐城市高考三模）关于光学现象下列说法正确的是（　　） A. 水中紫光的传播速度比红光大 B. 光从空气射入玻璃时可能发生全反射 C. 在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要浅 D. 分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽 【答案】D 【解析】 A．紫光的折射率大于红光的折射率，根据 可知水中紫光的传播速度比红光慢，。故A错误； B．光从空气射入玻璃时是从光疏介质射向光密介质，不可能发生全反射。故B错误； C．在岸边观察前方水中的一条鱼，由于光的折射，鱼的实际深度比看到的要深。故C错误； D．条纹间距 红光的波长较大，则条纹间距较宽。故D正确。 故选D。 2、（2024·苏州市八校联盟高考三模）如图甲所示为某透明介质材料制成的长方体棱镜，上下两面为边长为的正方形，棱镜高为，S，O分别为上下面的中心，在上表面挖走一个以O点为球心、R为半径的半球，在S处放置一点光源，已知该材料的折射率为，且只有上表面为光学面，图乙为俯视图，图丙为过S、O两点的剖面图，则上表面被照亮的区域面积（俯视看半球内表面被照亮的部分可等效成水平面）为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 由题知，材料的折射率为，则由公式 代入得 光由该材料射向空气时发生全反射的临界角为，过S点作出圆的切线，切点为a，如图所示 则由几何关系得，该光线不能从弧面射出但能从上表面射出，出射点为b，则 作出刚好从上表面射出的光线，出射点为d，则 从上向下看上表面被照亮的区域为环形，其面积为 作出刚好从弧面射出的临界光线，出射点为c，则，在中由正弦定理得 代入得 又由余弦定理得 代入得 过c点作的垂线，垂足为e，则 代入得 从上向下看弧形面被照亮的区域面积为 所以俯视看棱镜被照亮的区域面积为 D正确； 故选D。 3、（2024·苏州市高考三模）下列现象形成的原因与其它三项不同的是 A. 肥皂膜上的条纹 B. 劈尖上的条纹 C. 泊松亮斑 D.  牛顿环 【答案】C  【解析】 本题考查的是光的干涉和光的衍射现象，这些知识都是物理中的基础知识，需平时加强记忆即可。 【解答】 肥皂膜上的条纹、劈尖上的条纹、牛顿环是利用了光的干涉原理，现象形成的原因相同，泊松亮斑属于光的衍射现象与其他三种现象原因不相同，故C项符合题意。 4、（2024·南京市临江高级中学高考三模）如图甲所示是一圆柱形玻璃茶壶，茶壶中央有一圆柱形茶叶滤网，当茶壶中盛有水时，观测者从侧边看到滤网的水下部分比水上部分粗一些，其部分光路如图乙所示。测得滤网水上部分直径、滤网的像直径、茶壶壁直径，忽略茶壶壁和滤网的厚度，可得茶水的折射率为（　　） A．1.31 B．1.52 C．2.00 D．2.50 【答案】A 【解析】根据折射率公式 由几何知识得， 解得 故选A。 5、（2024·苏州市高考三模）玻璃缸中的浓糖水静置足够长时间后其浓度随深度变化．如图所示，一束激光从左侧射入后光线发生弯曲，则顺着激光在糖水中的传播路径，激光的光速 A. 保持不变 B. 逐渐减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大 【答案】C  【解析】 本题主要考查了折射率的概念，知道折射率和光速的关系即可解答，基础题。 【解答】 根据光线的偏折情况可知，光线所经区域的折射率先变小后变大，再由可知，激光的光速先增大后减小，故C正确，ABD错误。 故选C。 6、（2024·南通市高考三模）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，使用的光具座如图所示.下列说法中正确的是(    ) A. 图中屏的右侧要加装带有测量头的目镜 B. 在没有单色光源的情况下，光源用高亮度白炽灯即可 C. 要有单色滤光片，且滤光片一定要放在单缝和双缝之间 D. 只要光源、单缝、双缝三者的中心共线，屏上一定能成清晰的像 【答案】A  【解析】【分析】本题考查用双缝干涉测量光的波长实验装置及操作。解题的关键是要知道双缝干涉测量光的实验原理及相应的装置各部分构成，知道有关操作及注意事项。【解答】A、图中屏的右侧要加装带有测量头的目镜，A正确； B、在没有单色光源的情况下，光源不能用高亮度白炽灯，B错误； C、要有单色滤光片，且滤光片一定要单缝之前，故 C错误； D、光源、单缝、双缝三者的中心共线，单缝与双缝要平行，才能形成清晰的像，故 D错误； 故选A。 7、（2024·南通市高考三模）在水池底部放置三个防水线性光源，构成如图所示的等腰直角三角形发光带.现往水池中注入不同深度的水，水面上可能形成的亮斑形状是(    ) A. B. C. D. 【答案】C  【解析】【分析】 先考虑点光源发出的光在水面上有光射出的水面形状，再考虑线光源发出的光在水面上有光射出的水面形状，最后分析三条细灯带构成的等腰直角三角形发光体发出的光在水面上有光射出的水面形状。根据全反射临界角满足的条件，画出示意图，根据几何关系解答。 本题考查了光线全反射的问题，根据题意示意图进行分析。 【解答】 取细灯带上某一点作为点光源，点光源发出的光在水面上有光射出的水面形状为圆形，设此圆形的半径为 R，三角形发光体的每一条细灯带发出的光在水面上光射出的水面形状的示意图如；三条细灯带构成的等腰直角三角形发光体发出的光在水面上有光射出的水面形状的示意图如图所示：，如果光带的长度较小，则中间可能不存在空缺的三角形，由此可以判断C正确，ABD不可能存在。 8、（2024·宜兴中学高考三模）如图是杨氏双缝干涉的示意图，挡板上有两条狭缝、，屏上点到两缝和的距离相等。用波长为的激光照射双缝，屏上有明暗相间的干涉条纹，把处的亮条纹记作第号亮纹，由向上数分别为、、号亮纹，第号亮纹恰好在处，则为(    ) A. B. C. D. 【答案】C  【解析】出现明条纹的条件是光程差满足，当  时，出现  号亮纹当 时，出现第  号亮纹，故有。 故选C。 9、（2024·宜兴中学高考三模）如图所示，为半圆柱体玻璃的横截面，为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿方向从真空射入玻璃，分别从、点射出，下列说法中正确的是 (    ) A. 从点射出的是红光 B. 两束光在半圆柱体玻璃中传播时间相等 C. 紫光在半圆柱体玻璃中传播速度较大 D. 逐渐减小入射角，红光先发生全反射 【答案】B  【解析】A.玻璃对紫光的折射率大于红光，从  点射出的是紫光，故A错误； B.设长度为，折射角分别为  、  ，连接、，如下图 根据 解得 光在玻璃中传播时间为，可解得，故B正确； C.根据  ，玻璃对紫光的折射率大于红光，紫光在半圆柱体玻璃中传播速度较小，故C错误； D.逐渐减小入射角，在半圆柱体玻璃内部的紫光临界角较小，先发生全反射，故D错误。 故选：。 10、（2024·徐州市高考三模）如图所示，三棱镜ABC的AC面与BC面垂直，∠A=60°，BC面镀银。一束单色光从AB面上的D点射入，入射角为45°，光恰好沿原路返回，已知A、D间距离为L，真空中光速为c。 （1）求三棱镜对该单色光的折射率n； （2）将入射光线绕D点逆时针旋转一定角度，光线射入三棱镜后，经BC面反射到AC面上E点时恰好发生全反射，DE平行于BC，求光从D点传到点E的时间t。 【答案】（1）；（2） 【解析】 （1）根据题意可知，光路图如图所示 根据折射定律可得 （2）光路图如图所示 根据题意有 所以 ， 根据几何关系可得 所以光从D点传到点E的时间为 11、（2024·苏州市八校联盟高考三模）如图所示，玻璃半球半径为R，球心为O，AB为水平直径，M点是半球最高点。半球内从A点发出与AB成θ=30°角的光线从BM间某点C平行于AB射出。光在真空中的传播速度为c。则求： （1）此玻璃的折射率？ （2）光从A到C的时间？ （3）若θ=45°，则光从A到B的时间？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 （1）如图所示，由几何关系可得∠i=30°，∠r=60°，根据折射定律有 （2）光从A到C的时间为 联立解得 （3）若θ=45°，光路图如图所示 因为 如图所示，当光的入射角为45°时，光在M点发生全反射，反射光线经过B点，光从A到B的时间为 12、（2024·镇江市高考三模）如图所示为一个半球形玻璃的截面，AB为直径且沿竖直方向，一束红黄复色光从直径上O点射入，在玻璃中分成a、b两束光，a光从玻璃球的最右端C点射出，下列说法正确的是 A. b光束可能在D点发生全反射 B. a为红光，b为黄光 C. a光的入射光和出射光不平行 D. a、b两束光在玻璃中传播时间 【答案】D  【解析】【分析】 根据偏折程度结合折射定律判断折射率，确定a、b分别为哪种色光，根据几何关系结合光路可逆性分析a光的入射光和出射光是否平行，根据，判断在玻璃球中的传播速度，根据几何关系分析在玻璃球中的传播路程，得出传播时间的关系，根据分析临界角关系，结合几何关系、全反射的条件判断是否发生全反射。 本题主要考查了光的折射现象，解决本题的关键是运用几何知识、光速公式和折射定律等分析判断，要有运用数学知识分析几何光学的意识和能力。 【解答】 B.由图可知进入玻璃球后a光的偏折程度大，则a的折射率大，a为黄光，b为红光，故B错误； C.a光从玻璃球的最右端C点射出，a光在O点的折射角等于在C点的入射角，根据光路可逆性可知a光的入射光和出射光平行，故C错误； D.设半球形玻璃的半径为R，过D点做AB的垂线，长度设为x，复色光的入射角为i，a光折射角为，b光折射角为，根据几何关系可得两光在玻璃中的传播路程分别为，，根据，可得，，则a、b两束光在玻璃中传播时间，，则，所以传播时间，故D正确； A.根据为临界角，a的折射率大，则a的临界角小， b的临界角大，根据几何关系可知b光在D点的入射角小于a光在C点的入射角，所以b光在D点的入射角一定小于b的临界角，b光束不可能在D点发生全反射，故A错误。 13、（2024·连云港市高考三模）随着监控技术的不断发展，现在大街小巷、家家户户都安装了监控摄像等设备。如图所示为一监控设备上取下的半径为的半球形透明材料，球心为点，A点为半球面的顶点，且满足与镀有反射膜的底面垂直。一束单色光平行于射向半球面的B点，折射光线通过底面点，经点反射后射向半球面上的点（图中未画出），光真空传播速度为c。已知B到连线的距离为，长为。求： （1）此材料的折射率； （2）求该单色光在半球形透明材料中传播时间t。 【答案】（1）；（2） 【解析】 （1）根据题意，画出光路图，如图所示 由几何关系可得 解得 又有 则有 可得 即 则有 此材料的折射率为 （2）由几何关系，结合（1）分析可知 连接，则有 解得 即点和点重合，则反射光在圆弧上的入射角为，又有 即光线在A点射出，有几何光线得 根据 联立解得 14、（2024·南京市临江高级中学高考三模）如图所示，用激光束竖直射向水平放置的盛水容器底部，在容器底部O会形成一个光点，由于激光束在O点发生漫反射，O点可视为一个点光源，向四周各个方向射出反射光，最后在容器底部形成一个以O点为圆心的圆形“暗区”。测得当水的深度时，“暗区”的半径约为。已知光经过水和空气交界面时，当反射和折射同时存在，反射光较折射光弱很多，水的折射率。试分析与猜想暗区和亮区的形成原因，并通过计算证明你的猜想。（已知：） 【答案】见解析 【解析】因为光经过水和空气交界面时，当反射和折射同时存在时，反射光较折射光弱很多，所以当光线与水面的夹角小于全反射临界角时，折射到水面底部的光线很微弱，形成暗区，当光线与水面的夹角大于等于全反射临界角时发生全反射，反射光线在容器底部形成亮区，恰好发生全反射时，如图 由 可得 故 即“暗区”的半径约为6cm。 试卷第4页，共5页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！3 学科网（北京）股份有限公司 $$