2025届高三物理一轮复习课时作业：光学

2025届高三物理一轮复习课时作业 第14章 光学 时间：45分钟 满分：100分 一、选择题：本题共12小题，每小题6分，共72分。在每小题给出的四个选项中，第1～8小题，只有一个选项正确；第9～12小题，有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm的光，在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样。图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm，则双缝的间距为(　　) A．1.68×10－3 m　　　　　 B．1.68×10－4 m C．2.06×10－4 m D．2.06×10－7 m 2．如图所示，有一束光投射到放在空气中的平行玻璃砖的表面Ⅰ上，下列说法中正确的是(　　) A．如果在界面Ⅰ上入射角大于临界角，光将不会进入玻璃砖 B．光从界面Ⅱ射出时出射光线可能与最初的入射光线不平行 C．光进入界面Ⅰ后可能不从界面Ⅱ射出 D．不论光从什么角度入射，都能从界面Ⅱ射出 3．如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧。旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是(　　) A．A、B均不变 　　　　　　 B．A、B均有变化 C．A不变，B有变化 D．A有变化，B不变 4．如图，一束白光沿半径方向从A点射入半圆形玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光照在光屏上，a、b为折射光的上下边界，c为反射光。若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，可以观察到各色光在光屏上陆续消失。在光带未完全消失之前，下列说法正确的有(　　) A．c光逐渐变暗 B．ab光带逐渐变亮 C．a光与b光相比，a光先消失 D．单色光a通过玻璃砖所需的时间小于单色光b通过玻璃砖所需的时间 5．如图所示，AOB为透明扇形玻璃砖，圆心角∠AOB＝60°，OM为∠AOB的角平分线，平行于OM的单色光在空气中由OA边射入玻璃砖，经OA面折射后的光线恰平行于OB。则下列说法中正确的是(　　) A．该玻璃的折射率为2 B．经OA面折射后的光线射到AMB面都将发生全反射 C．该入射光在空气中的波长与玻璃砖中的波长相等 D．该入射光在空气中的频率与玻璃砖中的频率相等 6．如图甲所示，在平静的湖面下有一个点光源S，它发出的是两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为由ab两种单色光构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a光的颜色(图乙为俯视图)。则以下说法中正确的是(　　) A．水对a光的折射率比b光的大 B．a光在水中的传播速度比b光的大 C．a光的频率比b光的大 D．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹比b光窄 7．如图所示，ABC为一玻璃三棱镜的截面，一束白光MN垂直于AB面射入，在AC面发生全反射后从BC面射出，在屏PQ上得到一束七种颜色的彩色光带，则(　　) A．若∠MNB逐渐变小，红光最先从AC面透出 B．从AB面射入到从BC面射出，红光用的时间最长 C．棱镜对彩色光带右边缘的色光的折射率更大一些 D．分别用彩色光带左、右边缘的色光做双缝干涉实验，在相同条件下，用左边色光做实验得到的干涉条纹的间距更大些 8．激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理。用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度v与二次曝光时间间隔Δt的乘积等于双缝间距。实验中可测得二次曝光时间间隔Δt、双缝到屏的距离L以及相邻两条纹间距Δx。如所用激光波长为λ，则该实验确定物体运动速度的表达式是(　　) A．v＝ B．v＝ C．v＝ D．v＝ 9．关于下列光学现象，说法正确的是(　　) A．水中蓝光的传播速度比红光快 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深 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 10．如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是(　　) A．干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 B．干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 C．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的 D．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的 11．如图所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′。O为直线AO与aa′的交点。在直线AO上竖直地插上P1、P2两枚大头针。下面关于该实验的说法正确的是(　　) A．插上大头针P3，使P3挡住P2和P1的像 B．插上大头针P4，使P4挡住P3、P2和P1的像 C．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当大些 D．为减小测量误差，P1、P2的连线与玻璃砖界面的夹角应越大越好 12．DVD光盘由塑料保护层和信息记录层组成。如图所示，激光束以入射角θ从空气入射到厚度为d、折射率为n的塑料保护层后，聚集到信息记录层的光斑宽度为a，才能有效获取信息。在保证a不变的前提下，减小激光束照到塑料保护层的宽度(l＝a＋2b)，则(　　) A．须满足sinθ＝ B．须满足sinθ＝ C．在θ和n不变时，须减小d D．θ和d不变时，须减小n 二、非选择题：本题共2小题，共28分。考生根据要求做答 13．(12分) 某同学用如图甲所示的实验装置做“用双缝干涉测光的波长”的实验，他用带有游标卡尺的测量头(图乙)测量相邻两条亮条纹间距离Δx。转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对齐某一条亮条纹(将这一条纹定为第一亮条纹)的中心，此时测量头示数如图丙，转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对齐第6条亮纹中心此时测量头示数如图丁，则图丙示数x1＝________mm；图丁示数x2＝________mm。实验中所用双缝间距d＝0.20 mm，双缝到屏的距离L＝60 cm，则计算波长的表达式λ＝________(用已知量和直接测量的量表示)。根据以上数据，可得实验中测出的波长λ＝________m。 14．(16分) 如图，三角形ABC为某透明介质的横截面，O为BC边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O以角i入射，第一次到达AB边恰好发生全反射。已知θ＝15°，BC边长为2L，该介质的折射率为。求： (1)入射角i； (2)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c，可能用到：sin75°＝或tan15°＝2－)。 第4页，共8页 ( 第 1 页 共 9 页 )高中物理 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025届高三物理一轮复习课时作业参考答案 第14章 光学 一、选择题： 1．答案：B 解析：由Δx＝λ可得双缝间距d＝·λ＝ m＝1.68×10－4 m，选项B正确。 2．答案：D 解析：发生全反射的必要条件有两个，即光从光密介质射入光疏介质和入射角不小于临界角，本题中光从空气射入界面Ⅰ上时，光是从光疏介质射入光密介质，所以即使入射角大于临界角，光也不会发生全反射现象，光会进入玻璃砖，选项A错误；因为光的上、下两个界面平行，光从界面Ⅱ射出时出射光线肯定会与最初的入射光线平行，选项B错误；光进入界面Ⅰ后，从玻璃射向界面Ⅱ时的入射角肯定小于临界角，光肯定会从界面Ⅱ射出，选项C错误；不论光从什么角度入射，都能从界面Ⅱ射出，选项D正确。 3．答案：C 解析：白炽灯光属于非偏振光，通过偏振片P后的自然光变成了偏振光，当P转动时，通过偏振片P后光强不变，选项B、D错误；同时，P的偏振方向发生变化，使B处光强发生变化，选项A错误，选项C正确。 4．答案：D 解析：由图知单色光a的折射率小于单色光b的折射率，又由n＝知，单色光a在玻璃中的速度比b大，故通过玻璃砖所需的时间小于单色光b通过玻璃砖所需的时间，D正确。入射点从A向B缓慢移动时，越来越多的光发生全反射，故c光逐渐变亮，ab光带逐渐变暗，b光是先消失的，即A、B、C均错误。 5．答案：D 解析：依题意作出光路图(图略)，由几何知识得：入射角i＝60°，折射角r＝30°，由折射定律n＝得n＝， A错误；由sinC＝可知，光在此介质中发生全反射的临界角C大于30°，经OA面折射后照射到面这一范围的光线可能发生全反射，经OA面折射后照射到范围的光线 不能发生全反射，B错误；光在不同介质中传播的过程中频率不变，D正确；若光在真空中的传播速度为c，则光在玻璃砖中的传播速度为v＝＝c，由v＝λf可知，该入射光在空气和玻璃砖中的波长不同，C错误。 6．答案：B 解析：依据“周边为环状区域，且为a光的颜色”知，点光源射向水面的单色光b在环形区域内边界处发生全反射，而单色光a在外边界处发生全反射，即水对单色光b的临界角C较小，由sinC＝可确定水对单色光a的折射率比b光的小，A项错误； 由折射率公式n＝知，a光在水中的传播速度比b光的大，B项正确；a光的频率比b光的小，C项错误；a光的波长比b光的大，干涉条纹间距与波长成正比，所以在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹比b光的宽，D项错误。 7．答案：A 解析：对玻璃而言，在七色光中，红光的临界角最大，当∠MNB逐渐变小时，射到AC面上的光的入射角变小，且红光入射角小得更多，故红光最先从AC面透出，选项A正确。在同一介质中红光传播速度最大，从AB面射入到从BC面射出，红光用的时间最短，故选项B错。彩色光带右边缘的色光偏折程度最小，故其折射率更小一些，C项错。在同样条件下做双缝干涉实验，波长越长，相邻干涉条纹间距越大，而彩色光带左边缘的色光是紫光，其波长最短，故选项D错。 8．答案：B 解析：干涉条纹之间的距离总是相等的，两条相邻明条纹之间的距离大小Δx与双缝之间距离d，双缝到屏的距离L及光的波长λ有关，即Δx＝λ，在L和d不变的情况下，Δx与波长λ成正比，依题意d＝vΔt，则v＝＝，故选项B正确。 9．答案：CD 解析：因为频率f蓝＞f红，则n蓝＞n红，又因为在水中v＝，得到v蓝＜v红，则A错。光线由光密介质射向光疏介质时才有可能发生全反射，则B错。在岸边看水中物体时比实际深度浅，则C项正确。Δx＝λ，λ红＞λ蓝，同一装置L/d相同，所以用红光时条纹间距更宽，D项正确。 10．答案：AC 解析：此题考查薄膜干涉现象，光射到薄透镜下表面，一部分反射，一部分折射进入空气，在玻璃上表面再反射，两束反射光属于频率相同的光，能产生干涉现象，此题选项为A、C。 11．答案：AC 解析：确定大头针P3的位置的方法是插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像；确定大头针P4的位置的方法是插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像，A正确，B错误；出射光线是由P3、P4的位置确定的，若大头针P3、P4间的距离太小，作图时引起的角度误差会较大，故P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度，C正确；若P1、P2的连线与玻璃砖界面的夹角很大，则入射角很小，出射光线相对入射光线的偏移很小，确定折射光线的方向时误差比较大，D错误。 12．答案：AC 解析：设激光束入射角为θ时其折射角为r，则由折射率公式有n＝，由sinr＝，联立可得sinθ＝，故A正确，B错误；由l＝a＋2b，而b＝dtanr，所以l＝a＋2dtanr。在θ和n不变时，r不变，tanr不变，欲减小l，则必须减小d，选项C正确；在θ和d不变时，欲减小l，则必须减小tanr，减小r，sinr减小，又sinr＝，必须增大n，故D错误。 二、非选择题： 13．(12分) 答案：0.15　8.95　(x2－x1)　5.87×10－7 解析：图丙读数为0.15 mm，图丁读数为8.95 mm，由条纹间距公式Δx＝λ得： λ＝(x2－x1)，代入数据解得λ＝5.87×10－7 m。 14．(16分) 答案：(1)45°　(2)L 解析：(1)根据全反射规律可知，光线在AB面上P点的入射角等于临界角C，由折射定律得 sinC＝ ① 代入数据得 C＝45° ② 设光线在BC面上的折射角为r，由几何关系得 r＝30° ③ 由折射定律得 n＝ ④ 联立③④式，代入数据得 i＝45° ⑤ (2)在△OPB中，根据正弦定理得 ＝ ⑥ 设所用时间为t，光线在介质中的速度为v，得 ＝vt ⑦ v＝ ⑧ 联立⑥⑦⑧式，代入数据得t＝L ⑨ 第4页，共8页 ( 第 1 页 共 9 页 )高中物理 学科网（北京）股份有限公司 $$