专题14 分层闯关(实战册)-【实战高考】2026年高考物理总复习（山东专版）

4(1)/2r(2)23-2)r 解析(I)单色光经折射后在内圆的表面恰好发生全反射， 报搭mC-】-号，可得C=45,光路图如调所示， R 根据折射定律有n-s血日区，可得snB一2 sin B R 根据正弦定理可得sin(a80°-C一sin9 解得管道的外圆半径R=√2r。 (2)光在透明材料内的传播速度为0=￡=9 n√21 设光在透明材料内的传播距离为5，根据几何关系可得 1 sin(C-B)=sinB:可得s=(W6-V②)r, 则该光线从进入透明材料到射出透明材料所用的时间为 t=点=23-2)r c ⑤(1)V2(2)8πR2 解析(1)如图甲所示，从A点射入的光在玻璃砖内沿直 线传播，在B,点发生折射，设入射角∠OBA为i,折射角 为，则如股4-日， 由几何知识可得y=i计a=45°，折射率n=i血义-2。 sin i 01 0 D D 、y B 甲 (2)设射入玻璃砖内的光在上表面E点恰好发生全反射， 临界角为C,E点在光屏上的投影点为E,对应折射光线 与光屏的右侧交点为下，则sinC-,可得C=45, 由几何如汉可得∠EEF=45,E-EF-5是R, O实战册参考答案及解析 光屏上浅光照亮区域的半径，一R竖R=22R, 被光照亮区域的面积S=πr2=8πR2。 ⑥(1)60°(2)D≤2×10-5m(3)3.18×107颗 解析(1)如图所示，设光线从球面上的A,点折射进入，入 射角为。，折射角为品根据折然定律有n一图品昌 由几何关系知a=2,B,解得B=30°，a=60°。 (2)设入射光线与出射光线间的距离AC为d,玻璃微珠 直径为D,由几何关系知d=Dsin a, d≤10√3m,则有Dsin a≤10√3m,解得D≤2X 10-5m。 (3)当D=2×10-5m时，一颗玻璃微珠的大圆面积S =x()2, 则最少要排有的成璃微珠颗数N寻， 解得N=3.18×107颗。 ⑦D解析同一条纹对应的薄膜厚度相同，自左向右条 纹间距越来越小，说明薄膜厚度随距离变化得越来越快。 故选D。 ⑧C解析激光通过狭缝发生衍射后在光屏上得到的是 中间宽、两侧窄的明暗相间的条纹，故A错误；其他实验 条件不变，使用频率更大的激光，则激光的波长更小，根 据D可知，中夹亮条纹宽度变小，故B错误，根据D -可知，共他实验条件不支，对金属棒加热，金属排膨 胀，长度增加，则单缝宽度d变小，中央亮条纹宽度变大， 故C正确；报据D头可知，共他实验条件不变，增大光 屏到狭缝的距离L,则中央亮条纹宽度变大，故D错误。 故选C。 分层闯关) ①A解析当温度逐渐升高时，小球直径会随着温度的 升高而增大，空气膜的劈尖角变大，所以相邻亮条纹的间 距变小，条纹向左移动，故A正确，B、C、D错误。 2C解析由题图可知，甲、乙两种光在BC界面上，以 相同的入射角入射时，甲光发生了折射和反射，乙光发生 了全反射，说明甲光发生全反射的临界角较大，根据sinC 527 答案册 实战高考·物理 =工可知，乙光的折射率比甲光的折射率大，折射率越 大，频率越大，所以甲光的频率比乙光的小，故A错误；甲 光的折射率小，根据=无可知，在五校镜中，甲光的传播 速度比乙光的传播速度大，故B错误；根据c=入∫可知，甲 光的波长较长，甲光比乙光更容易发生明显的衍射现象， 故C正确：甲光的波长较长，根据双缝千涉条纹间距公式 △x一白入，可知通过同一双缝千涉装置，甲光的千涉条纹 间距大于乙光的千涉条纹间距，故D错误。故选C。 ③AC解析在题图甲中，将两平板玻璃中间的纸片拿 掉一张后，空气薄膜劈尖角（上、下表面所夹的角）变小， 则相同的厚度差对应的水平距离变大，可知相邻条纹间 距变大，A正确；在题图乙中，由△=宁入可知，若单色光 由蓝光变为橙光，即光的波长变大，则干涉条纹间距变 大，可知第n条亮条纹位置向上移动，B错误；在题图丙 中，光线在c、d两处发生了全反射，可知b光的偏折程度 较大，则b光的折射率较大，由0=分可知，a光在水球中 传播的速度一定大于b光在水珠中传播的速度，C正确； 在题图丁中，越是靠近路面，温度越高，使得路面附近的 气体的密度越小，则空气对光的折射率越小，D错误。故 选A、C。 ④D解析对于空气劈尖干涉，相邻亮条纹（或暗条纹） 对应空气层厚度差为之，设相邻亮条纹间距为△虹，空气 劈尖的夫角为0，则有sm0=&,又0很小，则有i血 。入=L,设滚珠K的直径为D,作出几何关系如 tan 0=2Ax a 图所示。 H G H2「 由几何关系可得tan日=a一D_2(a一D D D 2,又tan0=2△ 2 一是联立解得D=20n0广可知要测量滚珠 2a a K的直径D,则需要知道单色光的波长入、标准立方体玻 璃块G的棱长a。故选D。 ⑤B解析若撤去平面镜M,通过单缝光线会发生衍射， 光屏上仍然可以观察到明暗相间的衍射条纹，故A错误。 528 将缝光源S和其通过平面镜成的像S视为双缝，由双缝 千涉相邻两条完条纹间距公式△z=导入，其中L=l,d= 2,可得△x-品，若将缝光源S下移少许，则h变小，可 知光屏上的条纹间距将变大，若将平面镜M右移少许，不 会影响光源的像的位置，则光屏上的条纹间距将不变，故 CD错误.由ax一永，可得岛一是-号，即0 2△x2,已知波长为400nm时，第3条亮条纹与零级亮条 纹的间距为3△x1,则波长为600mm时，在N处应出现第 2条亮条纹，故B正确。故选B。 方法技巧 若撤去平面镜M,通过单缝光线会发生衍射：根据双缝 千涉的相邻亮条纹间距公式可求解相邻两条亮条纹的 中心间距，以及分析相邻亮条纹间距的变化情况。 61号(230 解析(1)根据题意可知，光在介质中的光路图如图所示， 分析可知临界角C=45°，而n= 1 sin C 可如先泉在透明哈中传播的建度。一后，解得。一受。 n R 2R (2)根据正孩定理有sin asin180-©，根据折射定律 有n9-,解得9=30°。 sin a a号(2是 解析(1)光在O点的入射角为53°，折射角的正切值tanr 4d3则sinr57 3 d=4 故折射率n=sin53°=4 sin r 3° (2)光在玻璃砖中传播的速度为== n 4c, 第一次传播的时间1=4， d 第二次传播的时间t2=cosr 时间差△t=2一山一3c。 d 日a:(282R 解析(1)光在透明材料中的传搭速度为0=C=2。 (2)光在AB、AD、DC面能发生全反射的临界角相同，均 为C,则nc-是-9即c=45 光以45°角从O点入射，即光沿半径方向入射到弧面BC, 进入透明材料后光的传播方向不变。 入射到界面AB时入射角为45°，恰好发生全反射，反射角 为45°。同理，入射到AD、DC面时也恰好发生全反射。 光在透明材料内部的光路如图所示， 459 由几何关系可得，光在材料中传播路径的长度为s=4√2R -2R, 光在透明材料中传播的时间为t=氵 解得t=(8-2V②)R g12 (2)(2-√3)元R2 解析(1)光源发出的光在棱镜中传播的光路图（剖面图） 如图所示， 在最远，点A刚好发生全反射， 有sinC= 3R √(3R)2+(W3R)2 由全反射定律得sinC= n 解得n=23 3 (2)假设从O2点发出的光在球面上B,点恰好发生全反 射，则∠0B02=120°， 由正孩定理得R R Fsin∠OhBO2sin∠BO2O' 解得∠BO2O1=∠BOO2=30°， 由几何关系得h=R-Rcos30°， 所以在半球面上有折射光线射出的区域表面积S=2πRh =(2-W3)πR2。 O实战册参考答案及解析 西a9(®(5+) 解析(I)由题意结合几何关系可知，该单色光由玻璃射向 空气时，发生全反射的临界角为C=45°， 则有snC=, 解得n=√2， 且=c」 n’ 解得=号。 (2)光线经过AB的三等分，点D,设折射角为日，如图所示， A D -0 F 30.- .-130° 0 B 由几何知识可知，∠FDO=∠DOB=90°÷3=30°， 由光的折射定律可得n= 品-， 解得sing= 2 则0=45°， 在△ODP中，由正弦定理得DP OD fsin30°-sin(0-30)' 由几何关系可知FD=Rcos30°， 光从F点到P点的传播时间为L=FD+DP, 联立可得=(6+号) C 解题技巧 由题意可知，该单色光由玻璃射向空气时发生全反射， 由临界角与折射率、折射率与光速的关系分别列式，即 可分析求解。结合题意，由光的折射定律、正弦定理、 几何关系、速度与时间的关系分别列式，即可分析求 解。 m(1)L2m-(2)L1+L2)2 2 2c 蟹糊(1)由全反射临界角公式有smC=只，可得amC 1 1 n2- 由几何关系得d=品C计品C L2 联立解得该光源距液体表面的距离d=LL2√-1。 2 (2)由(1)分析可得osC=0三 529 答案册 实战高考·物理 由几何关系可得s= d cos C 光在液体中的传播速度斤，又一云， 联立解得从光源发出的光到达光传感器所用的最长时间 t=L1+L2)n2 2c 2C解析根据题意，光路如图所示，设该光从球冠左 表面射出时的折射角为0。 E A DAa. B B 由几何关系可知入射角a=∠AOC=30°，且DB=tan30° ×(R-B0-得R,tam0=8=5,则0=60，故该光从 球冠左表面出射时的折射角不是53°，故A错误：该光在 透明介质中的折射率n=s加日，解得n=3,故B错误；该 sin a' 光在透明介质中传播的速度=斤，由几何关系可知AD =R-R-BC-3,3R,则光在透明介质中传播的时间t C0s30° 3 -AD,联立解得=5-1DR,故C正确；若该光从透明 介质的左侧平面内任意一点水平向右入射，当光在球冠 左表面的E点或F,点出射时，入射角最大，设为B,由几何 关系知∠BFO=30°，则B=60°，全反射临界角C满足 Sinc二11，因sinB=sin60=2,故P>C,可知在右 n√31 侧球面会发生全反射，故不能均从右侧球面出射，故D错 误。故选C。 高考全 真题精练) ①D解析激光的频率由光源决定，与介质无关，故A、B 错误；甲的折射率比乙的大，由sinC=1可知，甲的全反 射临界角比乙的小，故C错误，D正确。故选D ②D解析激光在不同的介质中传播时，频率相同、波长 不同，激光波长与亮环周长无关，故A、B错误；激光射入 530 方法技巧 本题考查光的折射与全反射的综合问题，解题时需注 意，光入射到两种介质的界面上会发生反射和折射，入 射角和反射角、入射角和折射角的关系分别遵守反射 定律和折射定律，当光从光密介质射向光疏介质时，若 入射角等于或者大于临界角时会发生全反射现象。 13(1)0<sin0≤0.75(2)2.6×10-4s1.9×1010次 解析(1)光线进入玻璃丝后，在玻璃丝与空气的分界面恰 好发生全反射时，设临界角为C,光路图如图所示， 有sinC= 1=0.8,解得C-53, 由几何关系可知，此时在左侧横截面处的折射角为α= 90°-53°=37°， 由折制定律得1一册2可得s血0=0,75， 则入射角0的正弦值的取值范围为0<sin0≤0.75。 (2)光在玻璃丝中的传播速度0=C=0.8c, n 它沿玻璃丝轴线方向的速度分量为1=cosa=0.64c, 激光在玻璃丝中传播所用的时间为(=上 01 50×103 0.64X3X108s=2.6×10-4s, 2 第一次全反射前沿玻璃丝轴线传播的长度h=tan37 专×106m, 后面相邻两次全反射沿玻璃丝轴线传播的长度2= m7-8x10m d 假设反射次数为n,有L=l1十(n一1)l2, 解得n≈1.9X1010次。 国视野了 肥皂泡后，发现在肥皂膜内测出现一个亮环，是因为激光 在空气与肥皂膜分界面处发生了全反射，故C错误，D正 确。故选D。 ③D解析根据题意，画出光路图，如图甲所示，由几何 关系可知，新射角为5，由折射定律有=品最-②血9 >1,则有s如受，解得1<2,45故AB辑误>…则该透明薄膜竖直截面的形状可能 是( B 8.新题型(2025山东潍坊开学调研)线膨胀系 数是表征物体受热时长度增加程度的物理 量。利用单缝衍射实验装置可以测量金属 的线膨胀系数。如图所示是该实验的装置 示意图，挡光片a固定，挡光片b放置在待 测金属棒上端，让激光通过a、b间的平直狭 分层 基础题组 1.(2025山东济南一模)如图所示，两块玻璃 板左端搭在一起，右端夹住一金属小球，使 两玻璃板间形成一楔形薄空气膜。小球直 径会随温度的升高而增大，玻璃板受温度的 影响忽略不计。现用激光垂直照射玻璃板 的上表面，会观察到明暗相间的干涉条纹。 当温度逐渐升高时( ) A.干涉条纹的间距变小，条纹向左移动 B.干涉条纹的间距变小，条纹向右移动 C.干涉条纹的间距变大，条纹向左移动 D.干涉条纹的间距变大，条纹向右移动 2.新题型(2025山东滨州期末)五棱镜是单反 相机取景的反光装置，其作用是将对焦屏上 左右颠倒的图像矫正过来，使取景看到的图 0专题14光 缝后在光屏上形成衍射图样。已知中央亮 条纹宽度为D、单缝宽度为d、光的波长为 入，缝到屏的距离为L,满足关系式D-头。 关于该实验，下列说法正确的是() 上固定装置 激光Ta 金属棒 下固定装置 光屏 A.激光通过狭缝后在光屏上可以形成明暗 相间的等距条纹 B.其他实验条件不变，使用频率更大的激 光，中央亮条纹宽度变大 C.其他实验条件不变，对金属棒加热，中央 亮条纹宽度变大 D.其他实验条件不变，增大光屏到狭缝的 距离，中央亮条纹宽度变小 闯关 像与直接看到的景物方位完全一致，使操作 者能够正确地取景和对焦。某生产车间对 其生产的某块五棱镜ABCDE进行质检时， 让甲、乙两种单色光组成的细光束从空气垂 直于CD边射入棱镜，经两次反射后，光线 垂直于DE边射出，但在BC边发现有部分 甲光射出，其光路图如图所示。则( 甲 甲乙 A.甲光的频率比乙光的频率大 B.在五棱镜中，甲光的传播速度比乙光的传 播速度小 C.甲光比乙光更容易发生明显的衍射现象 215 实战册 实战高考·物理 D.通过同一双缝干涉装置，甲光的干涉条 纹间距小于乙光的干涉条纹间距 3.(2025山东德州开学调研)（多选）通过对光 现象的深入分析可以了解光的传播规律。 以下是一些光现象的示意图，图甲是劈尖干 涉的装置及形成的条纹示意图；图乙是双缝 干涉示意图，P点位置是第n条亮条纹位 置；图丙是一束复色光进入水珠后传播光路 的示意图；图丁是炎热夏日在公路上开车前 行时看到前方有“一摊水光”的光路原理图。 下列说法正确的是( 平板玻璃 两张纸片 +SL 单色光 挡板 屏 甲 乙 复色光 空气/ 水 777777777777777777777777 柏油路面 丙 丁 A.图甲中，将两平板玻璃中间的纸片拿掉 一张后，相邻条纹间距变大 B.图乙中，若单色光由蓝光变为橙光，则第 n条亮条纹位置下降 C.图丙中，光线在c、d两处发生了全反射， 且α光在水珠中传播的速度一定大于b 光在水珠中传播的速度 D.图丁中，越是靠近路面，温度越高，空气 对光的折射率越大 4.(2025山东潍坊一模)如图为利用光学干涉 原理测量滚珠K直径的装置。将标准立方 体玻璃块G放在平板H2上，上面盖一块标 准平面玻璃板H1,使中间空气层形成劈尖， 劈尖开口间距d(未知)远小于G的棱长。 用单色光从上方垂直照射玻璃板H1,在玻 216 璃板H与G之间的劈尖处得到了等距干 涉条纹。滚珠K与H1接触点为M,滚珠 K和G接触。已知相邻亮条纹间距为△x, 再结合下列哪个选项中的数据可以求解滚 珠K的直径( H H2「 A.玻璃板H1的厚度h1、平板H2的厚 度h2 B.M点与玻璃板H1右端的距离 C.单色光的波长λ、玻璃板H1的厚度h D.单色光的波长λ、标准立方体玻璃块G的 棱长a 5.(2025山东省实验中学一模)洛埃德在1834 年提出了一种更简单的观察干涉现象的装 置。如图所示，缝光源S与光屏平行，从缝 光源S发出的光，一部分入射到平面镜M 后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上， 在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹， 缝光源S通过平面镜成的像S'相当于另 缝光源。某次实验，S发出波长为400nm 的单色光，虚线OO上方的第3条亮条纹出 现在N处。不考虑半波损失，下列说法正 确的是( ) 光 O M A.若撤去平面镜M,光屏上将不再出现明 暗相间的条纹 B.若缝光源S发出波长为600nm的单色 光，光屏上N处将出现第2条亮条纹 C.若将缝光源S下移少许，光屏上的条纹 间距将变小 D.若将平面镜M右移少许，光屏上的条纹 间距将变大 6.(2025山东济宁一模)如图所示，截面是半 圆环形的透明砖放在水平地面上，其内径为 R、外径为2R。一束单色光从砖的最高点以 与竖直方向成日角从真空人射到砖内，恰好 在透明砖的内侧面发生全反射，且在内侧面 上反射光线与入射光线垂直，已知光在真空 中的速度为c。求： (1)光束在透明砖中传 播的速度v。 (2)0角的大小。 7.(2025山东济南一模)如图所示，平行玻璃 砖的厚度为d,某单色光第一次垂直于玻璃 砖上表面从O点射入，从下表面的O点射 出。第二次以53°入射角从O点射入玻璃 砖，从下表面的P点射出，测得OP-d。 已知光在真空中的传播速度为c,sin53°= 0.8。求： 539 0专题14光 (1)玻璃砖对该单色光的折射率。 (2)该单色光两次在玻璃砖内传播的时间差 (不考虑反射光线)。 8.(2025山东潍坊一模)图 B 中阴影部分为透明材料 459 做成的柱形光学元件的 横截面，ABCD构成正方 C 形，M为正方形的中心， BC为过M点的半圆弧，圆心为O点。一束 光从O点照射到BC上并射入透明材料，入 射方向与OB成45°角，最终从BC射出。已 知透明材料的折射率n=√2，圆弧的半径为 R,光在真空中的传播速度为c。求： (1)光在透明材料中的传播速度v。 (2)光在透明材料中传播的时间t。 217 实战册 实战高考·物理 能力题组 9.(2025山东青岛一模)如图所示，用透明介 质材料制成长方体棱镜，棱镜上下表面是边 长为8R的正方形、棱镜的高为√R,O、O2 分别为棱镜上、下表面的中心；在棱镜上表 面有一个以O为球心、半径为R的半球形 凹坑，棱镜的4个侧面及底面均涂有吸光材 料。在O2处放置一单色点光源，光源发出 的光只能从上表面射出，射到其他面上的光 均被吸收。已知棱镜上表面有光射出的位 置离球心O的最大距离为3R,球冠表面积 公式为S=2πrh,其中r为球冠所在球面的 半径，h为球冠的高，求： (1)该介质材料的折射率n。 (2)在半球面上有折射光线射出的区域（球 冠)表面积S。 10.(2025山东省实验中学一模)如图所示是 横截面为圆的柱状玻璃棱镜AOB,现有 一束单色光垂直于OA面射入，从AB的中 点C射出时，恰好发生全反射。现将入射 218 光线垂直于OA面从F点入射，光线经过 AB的三等分点D,在AB面折射后与OB 的延长线相交于P点，已知OA=R,光在 真空中的传播速度为c,sin15°=6一2 4 计算结果可带根号。求： (1)单色光在玻璃棱镜中的传播速度。 (2)光从F点到P点的传播时间。 A -------- 11.(2024山东德州三模)如图甲所示，长为L1 的单色线光源水平放置在某种液体中，紧 贴液体表面的上方水平放置一光传感器， 传感器上光强随位置变化的情况如图乙所 示，图中光强最强的一段对应传感器部分 的长度为L2,该段两侧光强迅速减小。已 知该单色光在液体内的折射率为，真空 中的光速为c,求： 十光强 光传感器 液体 0 3x1 %2 位置 甲 (1)该光源距液体表面的距离d。 (2)从光源发出的光到达光传感器所用的 最长时间t。 培优题组 12.(2025山东淄博一模) 如图所示，半径为R的 球冠形透明介质，中心 厚度BC为0.5R,EF0 B 处于竖直平面内。一 束单色激光自球冠右 表面的A处沿半径AO 方向入射，通过透明介质后，光线与水平中 心轴OC交于P点，P、B间的距离为 ∠AOC=30°。光在真空中传播的速度为 c,则( A.该光从球冠左表面出射时的折射角 为53° B.该光在透明介质中的折射率为1.5 C.该光在透明介质中传播的时间 为3-1)R D.若该光从透明介质的左侧平面内任意 一点水平向右入射，均可从右侧球面 出射 0专题14光 13.(2024山东烟台二模)光导纤维是一种利 用全反射规律使光沿着弯曲路径传播的光 学元件。如图所示为某一光导纤维（可简 化为圆柱形长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长 度L=50km,直径为d=2m,折射率为 n=1.25。已知光在真空中的传播速度为 c=3.0×108m/s,sin37°=0.6，则： (1)欲使从玻璃丝左侧横截面圆心O射入 的激光在玻璃丝中发生全发射，求入射角0 的正弦值取值范围。 (2)若从玻璃丝左侧横截面圆心O射入的 激光在玻璃丝中恰好发生全发射，求激光 在玻璃丝中传播所用的时间及发生反射的 次数（结果均保留两位有效数字）。 219