周练（十四）光学-【高考领航】2027年高考物理总复习四测通关卷

**基本信息** 聚焦光学核心概念与实验应用，通过基础辨析、现象解释、实验分析及综合计算，系统覆盖光的偏振、干涉、衍射等知识点，强化物理观念与科学思维的结合。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础概念辨析|1-2题|光的性质及应用判断|从光的波粒二象性出发，建立偏振、相干光等核心概念| |现象解释|3-5题|生活/实验现象原理分析|关联折射、全反射规律，解释彩虹、肥皂泡等现象| |实验分析|6-9题|双缝干涉、单缝衍射装置操作|通过实验装置参数（缝宽、波长）分析条纹变化，培养科学探究能力| |综合计算|10-12题|折射率及传播时间计算|结合几何关系与折射定律，实现原理到定量计算的迁移|

周练(十四)　光学 (时间：45分钟　满分：70分) 一、选择题：本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8～10题有多项符合题目要求，每小题6分，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．现代生产生活，光学仪器有着广泛的应用，下列关于光的应用说法正确的是(　　) A．激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性 B．自然光通过相互垂直的偏振片后没有光说明光是纵波 C．光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，原理是光的衍射 D．照相机的增透膜可以减少光透过透镜时的能量损失，原理是光的折射 2．下列现象涉及光偏振知识的是(　　) A．甲图，雨后天空出现彩虹 B．乙图，利用塑料光纤传输数据 C．丙图，阳光下彩色的肥皂泡 D．丁图，相机加特制滤光片减弱玻璃面反射光 3．如图甲是来自远处的光线经某人眼球折光系统的光路，下列关于该人远、近视眼的判断及矫正所需佩戴的眼镜镜片的选择正确的是(　　) A.近视眼；乙 B．远视眼；乙 C．近视眼；丙 D．远视眼；丙 4．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间的平直狭缝后在光屏上形成衍射图样。已知中央亮条纹宽度D、单缝宽度d、光的波长λ、缝到屏的距离L，满足关系式D＝λ。关于该实验，下列说法正确的是(　　) 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，对金属棒加温，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 5．如图所示，为了装点夜景，在喷水池水下安装一点光源S，能向各个方向同时发出红、黄、蓝三种不同颜色的光，在水面上形成三个圆形区域(俯视图)，虚线为分界线。关于外侧两个区域单色光分布情况正确的是(　　) 6．如图为用双缝干涉测光的波长的装置，则下列说法正确的是(　　) A．如发现条纹不清晰，可通过拨杆调节，使单缝与双缝平行 B．转动手轮，直接读出相邻两亮条纹间距离，再算波长 C．如把红色滤光片换成蓝色滤光片，则屏上的条纹数会变少 D．滤光片应置于单缝和双缝之间 7．如图所示，桌面上放一枚硬币，一个透明圆柱体放在硬币上。从圆柱体侧面任意位置观察硬币，均未能看到。则圆柱体的折射率可能是(　　) A．1.38 B．1.39 C．1.41 D．1.42 8．用同一双缝干涉实验装置做了甲、乙两种光的双缝干涉实验，获得的双缝干涉条纹分别如图1、2所示。下列说法正确的是(　　) 图1(甲光)　　　图2(乙光) A．图1中，两列光波谷和波谷重叠处出现暗条纹 B．图1中，两列光波峰和波峰重叠处出现亮条纹 C．甲光的波长比乙光的波长长 D．减小实验中的双缝间距，条纹间距会变小 9．导光管采光系统由采光装置、导光管和漫射装置组成，如图甲所示。某地铁站导光管采光系统中的半球形采光装置和圆柱形导光管过球心的截面如图乙所示，半球的直径d＝45 cm，导光管长度L＝12.6 m，一束平行单色光在该竖直平面内从采光装置上方以与竖直方向成45°角的方向射入，已知采光装置对该单色光的折射率为，导光管底面到地铁站地面的距离为3 m，下列说法正确的是(　　) 　 甲　　　　　　　　　　乙　　　　　　丙 A．AB上有光照射到的区域长度为45 cm B．AB上有光照射到的区域长度为 cm C．无采光装置和漫射装置(如图丙所示)时地面上左、右两侧光斑的最远距离为6.45 m D．无采光装置和漫射装置(如图丙所示)时地面上左、右两侧光斑的最远距离为5.75 m 10．如图所示，某实验小组设计了测量液体折射率的简易装置。水平放置的圆柱体容器，在底面圆周上均匀刻线，在圆柱体内灌装一半透明待测液体，保持液面水平且过圆柱体的轴线。用激光笔发出绿色光束，由侧面上的A点对准圆心O射入液体，读出圆周上入射点和出射点处的刻度读数，即可测得待测液体的折射率。已知光在真空中的传播速度为c＝3×108 m/s，不考虑光的反射，不计容器侧壁的厚度。若某次实验的光路图如图所示，下列说法正确的是(　　) A．待测液体对绿光的折射率为2 B．绿光在待测液体中的传播速度为×108 m/s C．若调整光线的入射点A到刻度线20处时，则液面上方的出射光线恰好消失 D．保持入射点A不动，将绿光变为红光，出射点B对应读数会减小 答 题 栏 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 二、非选择题：本题共2小题，共24分。 11．(10分)夜晚在高速公路上行车，当车灯照射到公路旁边的指示牌上时，指示牌能将照射到其上的光线返回，使司机看清指示牌上的标志。其反光原理是在指示牌上涂有一层由玻璃制成的微小球体，示意图如图所示。假定车灯射出的光为单色光，平行入射到玻璃微球表面，玻璃微球右侧面有反光膜，入射角为θ＝60°的灯光能够逆向返回，玻璃微球半径为r＝1.0×10-5 m，光速c＝3.0×108 m/s，求： (1)玻璃微球的折射率n； (2)单色光在玻璃微球内的传播时间t。 12.(14分)如图所示，一工件由透明材料制作而成，其横截面ABCD是边长为a的正方形，以CD的中点O为圆心、为半径的内切半圆部分被挖出。O处有一单色点光源，从正方形ABCD的三边AB、AD、BC射出光线区域的总长度为a。已知光在真空中传播的速度为c，光线发生折射时不考虑光的反射。求： (1)透明材料对该单色光的折射率n； (2)从光源直接射到正方形ABCD边界的光线，传播所用的最长时间t； (3)在正方形ABCD边界恰好发生全反射的光线，能够从边界射出时出射角θ的正弦值。 学科网（北京）股份有限公司 $ 周练(十四)　光学 1．A　2.D　3.C 4．C　激光通过狭缝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；根据D＝λ，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，中央亮条纹宽度变小，故B错误；根据D＝λ，其他实验条件不变，对金属棒加温，则单缝宽度d变小，中央亮条纹宽度变大，故C正确；根据D＝λ，其他实验条件不变，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。 5．A　根据sin C＝，由于蓝光的折射率最大，故其临界角最小；红光的折射率最小，故其临界角最大。当出射角小于蓝光临界角时，红光、黄光、蓝光均能射出，即为最内侧圆的部分；当出射角再增大到介于蓝光和黄光临界角之间时，蓝光因全反射无法射出，只剩红光和黄光，即为中间圆环部分；当出射角介于黄光和红光临界角之间时，黄、蓝光均被全反射，只剩红光，即为最外侧圆环部分；超过红光临界角后，所有光均被全反射，故选A。 6．A　如发现条纹不清晰，可通过拨杆调节，使单缝与双缝平行，选项A正确；转动手轮，读出多条亮条纹间的总的距离，然后求解相邻两亮条纹间距，再算波长，选项B错误；如把红色滤光片换成蓝色滤光片，因蓝光波长较小，则由Δx＝λ，可知条纹间距减小，则屏上的条纹数会变多，选项C错误；滤光片应置于凸透镜和单缝之间，使复色光变成单色光，故D错误。 7．D　硬币反射的光线在圆柱体中的路径如图所示，设硬币反射光进入圆柱体的入射角(图中未画出)为α，折射角为β，在圆柱体侧面的入射角为θ，因为在侧面不能看到硬币，即光线在侧面一定发生了全反射，设发生全反射的临界角为C，则θ≥C，由几何关系可知，β与θ互余，即β＋θ＝90°，设圆柱体的折射率为n，则n＝，所以α越大时，β越大，θ越小，则至少需满足当α＝90°时θ＝C，此时由n＝，得sin β＝＝sin C，即β＝C，则β＋θ＝90°＝2C，此时C＝45°，则最小的折射率为n＝，综上，圆柱体的折射率n≥，故选D。 8．BC　根据干涉条纹的规律可知，当两列光波谷和波谷，或者波峰和波峰重叠，在重叠处属于振动加强，则均将出现亮条纹，故A错误，B正确；根据条纹公式有Δx＝λ，可知在同一装置中，波长越长相邻明条纹中心之间的间距越大，可知甲光的波长比乙光的波长长，故C正确；根据上述条纹公式可知，减小实验中的双缝间距，条纹间距会变大，故D错误。 9．BC　根据题意，由折射定律画出光路图，如图甲所示，根据题意，由折射定律可得n＝，解得sin r＝，即r＝45°，由几何关系可得OC＝AB cos r＝ cm，则AB界面有光照射到的区域长度为AC＝AO＋OC＝ cm，故A错误，B正确；无采光装置和漫射装置时，根据题意有sin C＝，可知单色光将在导光管中发生全反射，根据题意画出光路图，可得单色光由导光管中射出时的光路图如图乙所示，根据几何知识可知CD＝3 m×tan 45°＝3 m，由对称性可得，无采光装置和漫射装置时，地面上左、右两侧光斑的最远距离为x＝2CD＋d，解得x＝6.45 m，故C正确，D错误。 　　　　　　 甲　　　　　　乙 10．BD　由题图可知，空气中折射角i＝60°，液体中入射角γ＝30°，根据折射定律可得折射率n＝，故A错误；绿光在待测液体中的传播速度为v＝×108 m/s，故B正确；全反射时，临界角C满足n＝，解得sin C＝<，则C<60°，光线的入射点A到刻度线20处时，γ1＝60°>C，则液面上方的出射光线在C角时恰好消失，故入射点A到刻度线20处时，也消失，但不是恰好消失，故C错误；绿光变为红光，折射率减小，折射角减小，出射点B对应读数会减小，故D正确。 11．解析：(1)当光线以θ＝60°入射时，设其折射角为α，由折射定律可得n＝ 如图所示， 由几何关系可知θ＝2α 代入数据可解得n＝。 (2)设该光在玻璃微球内传播的路程为s， 由几何关系有s＝2×2r cos α＝2r 单色光在该玻璃微球内的传播速度为v＝ 根据运动学公式有s＝vt 代入数据可解得t＝2×10-13 s。 答案：(1)　(2)2×10-13 s 12．解析：(1)根据题意，光线在AB边能够全部出射，若光线在P点恰好发生全反射，则 PD＝a，tan C′＝ 则全反射的临界角C′＝60° 折射率n＝。 (2)从光源出射的光线，在真空中传播时间相同，在透明材料中传播路程最长的是直接射到A、B两点的光线，光在透明材料中传播的速度v＝，又OA＝a 则传播所用的最长时间t＝a。 (3)如图所示，第一次恰好在正方形ABCD边界发生全反射的光线，在P点发生全反射后，从AB面出射，入射角α＝30° 根据折射定律n＝ 可得出射角θ的正弦值sin θ＝。 答案：(1)　(2)a　(3) 学科网（北京）股份有限公司 $