湖南省长沙市2027届高三物理一轮复习人教版光学综合复习练习试卷【能力提升卷】

2027届湖南省长沙市高三物理一轮复习人教版力光学综合复习练习试卷【能力提升卷】【含答案】 考试范围：高中物理光学全部内容 考试时间：75分钟 总分：100分 学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________ 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡上． 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑．如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号．回答非选择题时，将答案写在答题卡上．写在本试卷上无效． 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回． 第一部分（选择题 共43分） 1、 选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．[4分]在暗室中，用激光照射不透明挡板上的两条平行狭缝，在后面的光屏上观察到如图所示的条纹，下列说法正确的是（　　） A．这是光的衍射现象，说明光具有波动性 B．这是光的衍射现象，说明光具有粒子性 C．这是光的干涉现象，说明光具有波动性 D．这是光的干涉现象，说明光具有粒子性 2．[4分]下列关于波的说法正确的是（　　） A．有机械波必有机械振动，有机械振动必有机械波 B．相机镜头上的增透膜是光的偏振的应用 C．“未见其人，先闻其声”的现象，说明声波比光波更易发生明显衍射 D．我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的频率变低，可以判断该星球正在靠近我们 3．[4分]如图所示，在塑料瓶侧下方开一个小孔，瓶中灌满清水，水就从小孔中流出，用激光水平射向塑料小孔，光会沿水流方向传播，下列选项所描述的现象和上述现象原理相同的是（　　） A．信息时代，人们使用光纤传递信息 B．阳光下肥皂泡表面呈现彩色图样 C．富兰克林利用X射线拍摄DNA晶体结构 D．观看3D电影时，观众需佩戴特殊的眼镜 4．[4分]一正三角形玻璃砖，某束光线垂直从射入，恰好在界面发生全反射，则玻璃砖的折射率为（ ） A． B． C． D．2 5．[4分]关于机械振动、机械波、光的有关现象，下列说法正确的是（ ） A．遥远的恒星远离地球时，人类接收到该恒星发出的光的频率等于其真实频率 B．方阵列队过桥时踢正步的频率和桥自身的固有频率越接近，桥振动的幅度越大 C．在电影院看电影时戴的眼镜是利用光的干涉原理 D．物体影子的边缘比较模糊，这是光的干涉现象 6．[4分]图甲是双缝干涉示意图，、是两个相互平行的狭缝，a、b两种不同颜色的单色光通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样分别如图乙、丙所示。下列说法正确的是（　　） A．a光的波长比b光的波长更长 B．通过同一单缝，a光比b光更容易发生明显的衍射 C．若只增大双缝间距离，两种单色光相邻亮条纹间的距离都将减小 D．若只增大挡板与屏间的距离l，两种单色光相邻亮条纹间的距离都将减小 7．[4分]如图,一棱镜的横截面视为半径的半圆与等腰三角形的组合,半圆直径与三角形底边重合,等腰三角形的顶角为 。在横截面所在平面内,一束光从点垂直于三角形底边入射,从点射出。已知、到三角形底边距离均为,出射光线与入射光线平行,则棱镜的折射率为（ ） A． B． C． D．2 2、 选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8．[5分]1834年洛埃用平面镜得到了杨氏双缝干涉实验的结果.洛埃镜实验的基本装置如图所示，单色光源发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上.从平面镜反射的光相当于在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源.已知光源到平面镜和到光屏的距离分别为和，镜面与光屏垂直，单色光在真空中的波长为 .整个装置处于真空中，下列判断正确的是（ ） A．将平面镜稍微向下移动时，相邻亮条纹的中心间距为 B．将平面镜稍微向上移动时，相邻亮条纹的中心间距为 C．将平面镜稍微水平向左移动时，相邻亮条纹的中心间距为 D．将平面镜稍微水平向右移动时，相邻亮条纹的中心间距为 9．[5分]如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束复色光沿AO方向从真空射入玻璃，虚线为法线，经过折射后a光和b光分别射到B、C点。则（　　） A．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 B．若a光在B处恰好发生全反射，则b光在C处未发生全反射 C．a光由O到B的时间与b光由O到C的时间相等 D．其他条件均相同，用a光和b光分别做双缝干涉实验，a光的干涉条纹间距更大 10．[5分]如图所示，在折射率为、厚度为的长方体玻璃砖上加工一形凹槽，将其制成左右对称的工件，凹槽边长， 。将工件放置在水平面上，用单色平行光沿竖直方向照射工件，观测到工件底部有多个亮度不同的区域，各区域分界线用、、、、、表示。不考虑光的反射和干涉，所有表面均视为平面。则（ ） A．、间亮度最高 B．、间和、间亮度最高 C．、间距为 D．、间距和、间距均为 第二部分（非选择题 共57分） 3、 非选择题：本大题共5题，共57分。 11．[8分]如图（a），某同学利用激光测距仪分别在①、②位置测量玻璃砖厚度时，发现两次示数差异较大，他猜想这可能与玻璃砖的折射率有关，于是设计了如下验证实验。 如图（b），在白纸上描出玻璃砖的两个边和，使激光沿纸面以某一角度入射到玻璃砖侧面，在光束1上靠近光源处标记点，在光束1与的交点处标记点，在光束2与的交点处标记点。 移走测距仪和玻璃砖。如图（c），过点作的垂线，连接和，以为圆心、为半径作圆弧，与交于点。分别测量、到的距离，记为和。 改变入射角多次测量，记录多组数据，计算玻璃砖折射率及其平均值。结果表明,测距仪在①、②位置测量时的示数比值与此平均值近似相等。 图（a） 图（b） 图（c） 回答下列问题： （1） 上述实验过程中，下列说法正确的是____（单选）。（ ） A．点只能标记在光束1上靠近光源处 B．点只能标记在光束2与的交点处 C．只能以为半径作圆弧 （2） 处理数据时，________________（用、表示）。 （3） 该同学推测，测距仪是通过测量激光的传播时间来计算距离的，则该测距仪示数是通过____________（选填“”或“”，和分别是激光在真空和介质中的速度）计算的。 （4） 该同学将深度为的不锈钢杯装满水（折射率为）后，测量此杯深度，若测距仪的示数接近____________（保留至小数点后1位），则符合他的推测。 12．[8分]某探究小组要测量一横截面为半圆形透明玻璃砖的折射率，准备的器材有玻璃砖、激光笔、刻度尺和白纸。如图是该小组设计的实验方案示意图，下面是该小组的探究步骤： ①用刻度尺测量玻璃砖的直径d； ②把白纸固定在水平桌面上，在白纸上建立直角坐标系，将玻璃砖放在白纸上，使其底面圆心和直径分别与点和轴重合，再将刻度尺紧靠玻璃砖并垂直于轴放置； ③打开激光笔开关，让激光笔发出的激光束始终指向圆心射向玻璃砖，从轴开始在平面内缓慢移动激光笔，在某一位置时，刻度尺上出现两个清晰的光斑，通过刻度尺读取两光斑与轴的距离分别为、（）； ④继续改变激光笔的位置，直到刻度尺上恰好只有一个光斑，读取该光斑与轴的距离为； 请回答下面问题： （1）甲同学利用步骤③测得数据计算该玻璃砖的折射率为______；乙同学利用步骤④测得数据计算该玻璃砖的折射率为______；（用测得的d、、、表示） （2）比较甲、乙两同学测量折射率的方案，你认为______（选填“甲”或“乙”）同学的测量误差更小，请说明理由：______； （3）在操作步骤②中，刻度尺没有与轴严格垂直，请分析甲同学测得的折射率较真实值__________（填写“偏大”、“偏小”、“均有可能”、“无法判断”） 13．[12分]某手机防窥膜的结构如图所示，在透明介质中等距排列有相互平行的吸光屏障。屏障的高度与防窥膜厚度均为，相邻屏障的间距为、透明介质的折射率为。光线从手机屏幕两屏障间的中点向四周发出，经过屏障之间的间隙，从防窥膜上表面射出，其最大折射角称为防窥膜的可视角度，可视角度越小，防窥效果越好。 （1）证明：最大可视角满足关系式； （2）当时，求可视角度； （3）实际上，手机屏幕上的发光点可位于两屏障之间的任意位置。设发光点距离左屏障的距离为。为使所有发光点的最大出射角均不超过，且，求防窥膜厚度至少应为多少（用表示）。 14．[13分]某景区计划建造一个圆柱体形状的景观浅水池，水池底部正中央安装点状景观灯，使水池装满水后灯光刚好可以照亮整个水面.如图甲所示已知水池深度设计为h=0.5 m，水对灯光的折射率n=取2.65，结果保留两位有效数字. (1)水池半径R应设计为多大? (2)由于工人在施工过程中出现失误，完工后发现水池半径R'=1 m，为了达到相同效果，可以在水池底部正中央水平镶嵌一个圆形平面镜，并将光源竖直向上移动一段距离.若圆形平面镜的半径r约为0.5 m，求光源离平面镜的竖直距离Δh至少为多少(不考虑光的二次反射)? 甲　乙 15．[16分]如图，渔民弯腰捕鱼时，发现湖面上有一片圆形浮萍，眼睛在点处恰好通过浮萍边缘点看到湖底点处有一条鱼。点离水面高度为，离点水平距离为，湖水深度。鱼受到惊吓后躲在浮萍中心的正下方湖底处，渔民无论在湖面上哪个角度都没有发现鱼的踪影，已知湖水的折射率。求： （1）B距离点的水平距离； （2）浮萍的最小半径。 参考答案 1．【答案】C 【详解】激光照射两个平行狭缝，两个狭缝形成两个光源，它们的频率、相位和振动方向相同，这两个光源发出的光在挡板后面的空间发生干涉现象，在光屏上形成干涉条纹，说明光具有波动性。 2．【答案】C 【详解】机械波的形成需要机械振动和传播介质两个条件，有机械振动若无介质则不能形成机械波，A错误；相机镜头上的增透膜利用薄膜干涉原理，通过两束反射光的光程差为半波长奇数倍时产生相消干涉来减少反射光，B错误；“未见其人，先闻其声”是声波绕过障碍物传播的现象，属于衍射，因声波波长较长比光波更易发生明显衍射，C正确；根据多普勒效应，接收频率变低说明波源与接收者相互远离，D错误。选C。 3．【答案】A 【详解】光沿水流传播的原理是光的全反射，光纤传递信息的原理也是光的全反射，故A正确；肥皂泡表面的彩色是光的薄膜干涉现象，不是光的全反射，故B错误；利用X射线拍摄DNA晶体结构，利用的是X射线的衍射现象，不是光的全反射，故C错误；3D电影利用光的偏振原理实现立体视觉，不是光的全反射，故D错误。 4．【答案】C 【详解】如图所示，根据几何关系可知光线在界面的入射角为 ，根据全反射的临界条件可得，解得，正确。 5．【答案】B 【详解】根据多普勒效应可知，当光源（如恒星）远离观察者时，接收到的光的频率低于其真实频率，A错误；当驱动力的频率（方阵踢正步的频率）接近桥的固有频率时，振幅会显著增大，B正确；在电影院戴的眼镜利用光的偏振原理（如偏振片分离左右眼图像），而非干涉原理（干涉需相干波叠加），C错误；物体影子的边缘比较模糊是光绕过障碍物产生的衍射现象，干涉是两列相干波叠加形成明暗条纹，D错误. 6．【答案】C 【详解】根据干涉条纹公式有，图乙相邻明条纹中心间距小于丙图相邻明条纹中心间距，则b光的波长比a光的波长大，通过同一单缝，b光比a光能发生更明显的衍射，故AB错误；根据干涉条纹公式，若只增大双缝间距离，两种单色光相邻亮条纹间的距离都将减小，故C正确；根据干涉条纹公式，若只增大挡板与屏间的距离，两种单色光相邻亮条纹间的距离都将增大，故D错误。 7．【答案】C 【详解】作出光路图如图所示，由题意可知，，设光线在点的入射角为 ，折射角为，在三角形上的点发生反射，反射角为 ，则有，解得 ，出射光线与入射光线平行，则在棱镜中光路对称，有 ， ，由几何关系可知， ，，C正确。 8．【答案】AD 【详解】根据对称性，可知光源与平面镜中的虚像距离为，相当于双缝间的距离，将平面镜稍微向下移动时，光源与虚像的距离变为，根据条纹间距公式 ，可知相邻亮条纹的中心间距为，故正确；将平面镜稍微向上移动时，光源与虚像的距离变为，根据条纹间距公式 ，可知相邻亮条纹的中心间距为，故错误；平面镜左右移动时，光源与虚像间的距离不变，相邻亮条纹的中心间距为，故错误，正确. 9．【答案】BC 【详解】由光路可知，a光的偏折程度较大，可知玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，A错误； 根据可知，因a折射率较大，则a光临界角较小，即b的临界角较大，若a光在B处恰好发生全反射，即。而b光在C点的入射角，则b光在C处未发生全反射，B正确；光路图如图： 设任一光线的入射角为i，折射角为r，光在玻璃中传播的路程是s，半圆柱的半径为R。则光在玻璃中的速度为，由折射定律得：nsinr=sini，由几何知识得s=2Rcos（90°-r）=2Rsinr，则光在玻璃中传播时间为，由题图知，两束光的入射角i相同，R、c相等，所以两束光分别在OB、OC段传播时所用的时间相等，故C正确； 根据条纹间距表达式，因a光折射率较大，则频率较大，波长较短，则其他条件均相同，用a光和b光分别做双缝干涉实验，a光的干涉条纹间距更小，D错误。 10．【答案】BC 【题图剖析】 【详解】作出部分光路图如图所示，根据折射定律可知光线从边射入时经过折射射到段，同理光线从边射入时经过折射射到段（点拨：折射光线与入射光线在法线两侧），故段和段除接收从和段入射的光线外，还接收部分从和段入射的光线，即、间和、间亮度最高，A错误，B正确；从和段入射的光线，根据折射定律有，可得折射角为 ，由几何关系可知折射光线不能打到段，根据几何关系可得形凹槽深度，则，C正确；光线与平行，则易得与相似，则有，解得，同理可得，D错误。 11．【答案】（1） B （2） （2分） （3） （2分） （4） （2分） 【详解】 （1） 光束穿过平行玻璃砖后的出射光线光束2与光束1平行，由于光路可逆，所以点标记在光束2上远离玻璃砖处与标记在光束1上靠近光源处等效，A错误；代表了光在玻璃砖中的传播路径，作实验光路图可知，此路径唯一，B正确；作辅助圆的目的是得到光路折射角和入射角的正弦值，为了减小测量的误差，优先考虑以为半径，也可以以小于长度的数值为半径作圆弧，C错误。 （2） 根据光的折射定律有。 （3） 由题意，测距仪在①、②两个位置测量示数的比值与折射率近似相等，说明①位置用了更多时间，反映到测量结果上光程更大，故测距仪的示数是以进行计算的。 （4） 测量结果应该为。 12．【答案】（1）； （2）甲；乙同学方案中“恰好只有一个光斑”的状态的确定不够准确 （3）均有可能    若刻度尺逆时针偏离垂直轴位置，测量结果偏大；若刻度尺顺时针偏离垂直轴位置，测量结果偏小 【详解】（1）按照步骤③画出光路图，如图 由几何关系， 玻璃砖的半径 故折射率为 按照步骤④画出光路图，如图 此时恰好发生全反射,因 即 联立可得折射率为 （2）比较甲、乙两同学测量折射率的方案，甲同学误差较小，因为乙同学方案中“恰好只有一个光斑”的状态的确定不够准确。 （3）若刻度尺逆时针偏离垂直轴位置，则L1偏大，L2偏小，测量结果偏大；若刻度尺顺时针偏离垂直轴位置，则L1偏小，L2偏大，测量结果偏小。 13．【答案】（1）见解析 （2） （3） 【详解】（1）光路如图所示 由折射定律得 又 联立方程解得 所以关系式成立 （2）当时，代入第（1）问关系式得 可得 （3）根据题意，当光线从或处发出且从右屏障边界或左屏障边界出射时，有最大出射角，由折射定律得 把，代入上式解得 14．【答案】(1)0.57 m　(2)0.38 m 【详解】本题考查折射和全反射综合问题. (1)在水池底部正中央安装一点状景观灯，从水面上看刚好整个水面被照亮，作光路图如图所示， 根据全反射临界角的定义有n= (1分) 由几何关系得sin C= (2分) 代入数据可解得R= m≈0.57 m (1分) (2)底面镶嵌平面镜后将光源上移到P点，作出光路图如图所示， 由几何关系得= (2分) 代入数据得Δh≈0.38 m (1分) 此时对应平面镜的半径r'=R'-R=0.43 m<0.5 m， 符合题意，所以光源离平面镜的竖直距离至少为0.38 m (1分) 15．【答案】（1） （2） 【详解】（1）鱼在点反射出的光在点发射折射在点进入人眼，如图所示 由折射定律 由几何关系得， 解得 （2）鱼反射出的光在刚好水面上浮萍边缘发生全反射，人在湖面上观察不到鱼的踪迹，如图所示 由 由几何关系可得，设浮萍的最小半径为R，则 解得 第 page number 页，共 number of pages 页 学科网（北京）股份有限公司 $