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【基础卷】

2027届湖南省长沙市高三物理一轮复习人教版光学综合复习练习试卷【基础卷】【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．如图所示，以下关于光学知识的叙述中，错误的是（　　）      A．甲图是著名的泊松亮斑图案，这是光波的衍射现象 B．乙图可用激光监控抽制高强度纤维细丝的粗细，应用的是光的干涉原理 C．丙图的照相机镜头上涂有一层增透膜，增透膜利用了光的干涉原理 D．丁图是医学上的内窥镜，其核心部件光导纤维能传输光像信号，是利用了光的全反射 2．用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后 （　　） A．干涉条纹消失 B．彩色条纹中的红色条纹消失 C．中央条纹变成暗条纹 D．中央条纹变成红色 3．光导纤维可简化为长玻璃丝，直径只有几微米到一百微米，图甲所示为一段长直光纤，由内芯和外套构成，一束光由其左端的中心O点射入，若入射角在0~90°（趋近于90°）范围时，光只能在内芯中传播，就表明光能在内芯中正常传播。图乙将光纤内芯置于空气中，图中所示为某种光以角入射时的传播光路图，下列说法正确的是（　　） A．光纤通信应用了光的衍射 B．图甲中光纤的外套的折射率大于内芯的折射率 C．图乙中若时，单色光刚好不从内芯射出，则光导纤维的折射率为 D．图乙中若内芯对某种光的折射率，则该光能在内芯中正常传播 4．某同学采用如图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为l。用同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了如图乙、丙所示的图样。下列说法正确的是（　　） A．图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，不发生衍射 B．照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，则P点处一定是亮条纹 C．照射两条狭缝时，增大l，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距减小 D．遮住一条狭缝，增大另一狭缝宽度，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度变小 5．如图所示，水面上漂浮一半径为R=0.25 m的圆形荷叶，O点为荷叶的圆心，一只小蝌蚪从距水面的 A 点以速度 v=0.05 m/s向下运动，A点在O点的正下方，已知水的折射率为，则在小蝌蚪向下运动过程中，在水面之上看不到小蝌蚪的时间为（　　）    A． B． C． D． 6．一折射率为半径为的圆柱形透明介质薄片，在其一条直径上、与圆心相距的点处嵌有一单色点光源。将圆周的十二等分点中如题6图所示的四个编号为甲、乙、丙、丁。光源沿圆平面直接射向甲、乙、丙、丁四处的光线能从圆周射出介质的有几处？（ ） A．1 B．2 C．3 D．4 7．用薄玻璃制作的平面镜挂在墙上，某同学站在镜前恰能看到自己的全身像，如图甲所示把换成用厚玻璃制作的平面镜，如图乙所示．若该同学仍能看到自己的全身像，那么在竖直方向上，相对于上边缘至少高，下边缘至少低，不计玻璃侧面透光和表面反射，则（ ） A． B． C． D． 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．明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载，“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是（　　） A．在该三棱镜中a光传播速度大于b光 B．a光能发生偏振现象，b光不能发生 C．在该三棱镜中a光波长大于b光 D．在同样的双缝干涉装置中，用b光得到的条纹间距大 9．（多选）为了装点城市夜景，市政工作人员常在喷水池水下安装灯，使光照亮水面．如图甲所示，水下有一点光源，同时发出两种不同颜色的光和光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，俯视图如图乙所示，环状区域只有光，中间小圆为复合光，以下说法中正确的是（ ） 甲 乙 A． 在水中光的波速小于光 B． 光的频率小于光 C． 用同一套装置做双缝干涉实验，光的条纹间距更小 D． 若某单缝能使光发生明显的衍射现象，则光也一定能发生明显的衍射现象 10．用甲图所示的装置可以检测微小的温度变化。平凸透镜放在固定框架上，平整玻璃板固定在金属柱上，平凸透镜和玻璃板间留有空气隙。用波长为的激光从上方垂直于玻璃板照射，可观察到“牛顿环”干涉图样如乙图。当环境温度变化时，因为热胀冷缩效应金属柱的高度会有微小变化而其他部分的尺寸变化可忽略不计，于是干涉图样将发生相应变化。下列说法中正确的是（　　） A．当环境温度升高时，干涉图样中的环形条纹将向外移动 B．当环境温度升高时，干涉图样中的环形条纹将向内移动 C．若从图样中心新产生10个完整亮纹，则金属柱的高度变化了 D．若从图样中心新产生10个完整亮纹，则金属柱的高度变化了 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]在“测定玻璃的折射率”的实验中，先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，然后在另一侧透过玻璃砖观察，插上大头针、，使挡住和的像，挡住和、的像。如图所示，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，用“+”表示大头针的位置。图表示经过大头针的和光线，该光线与界面交于O点，表示法线。 （1）请将光路图画完整，并在图中标出光线进入玻璃砖发生折射现象的入射角和折射角________； （2）该玻璃砖的折射率可表示为________。（用和表示） 12．[9分]“测量玻璃的折射率”实验中，在水平放置的白纸上放好玻璃砖，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图甲所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4。 （1）在插P3和P4时，在另一侧透过玻璃砖观察，应使____________。 A．P3只挡住P1的像 B．P4只挡住P3 C．P3同时挡住P1、P2的像 D．P4同时挡住P3及P1、P2的像 （2）下列操作对于减小实验误差有帮助的是____________。 A．选取与之间距离适当大一些的玻璃砖 B．P1、P2的连线与之间的夹角应尽量小一些 C．大头针P3、P4的距离应适当大一些 （3）该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上作出光路图，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B，再过A、B分别作法线的垂线，垂足分别为C、D，如图乙所示，则玻璃的折射率n=____________。（用图乙中的字母表示线段） （4）某同学想测量家中自来水的折射率。如图丙所示，他在水盆中盛足够深的水，并找到一个大头针和圆柱形木塞，将大头针插在木塞的圆心处，并将木塞浮在水面上，大头针露出木塞的部分深入水中。 调整大头针插入木塞的深度，使得从水面上方的各个方向向水中看，恰好看不到大头针。忽略大头针针帽的大小。 ①只需利用刻度尺测量两个物理量即可得到水的折射率，这两个物理量是_______。 A．木塞的厚度d B．木塞的半径r C．大头针针帽距水面的深度l D．大头针浸入水中的长度h ②水的折射率____________。（利用①中测量的物理量表示） 13．[12分]如图所示，一个圆柱形储油桶的底面直径，高。当桶内没油时，从某点恰好能看到桶侧面的点。当桶中装满油时，仍沿方向看去，恰好看到桶底边缘的点。已知、两点相距，光在真空中传播的速度为，不考虑桶壁的反射，求： （1）油的折射率； （2）当桶中装满油且沿方向恰好能看到桶底边缘的点时，光在油中传播的时间。 14．[12分]如图所示，平静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边P点正上方0.9m的高度处，水面与P点等高，浮标Q离P点1.2m远，鱼饵灯M在浮标正前方1.8m处的水下，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，已知水的折射率，求： （1）做出光路图并求鱼饵灯离水面的深度； （2）若鱼饵灯缓慢竖直上浮，当它离水面多深时，鱼饵灯发出的光恰好无法从水面PQ间射出。 15．[16分]如图甲所示，真空中的半圆形透明介质，半径为R，圆心为O，其对称轴为OA，一束单色光沿平行于对称轴的方向射到圆弧面上。光线到对称轴的距离为，经两次折射后由右侧直径面离开介质。已知该光线的入射角和出射角相等，真空中的光速为c。求： （1）透明介质的折射率n； （2）单色光在介质中传播的时间t； （3）如图乙所示，将透明介质截取下半部分OAB，用黑纸覆盖OB。用该单色光平行于横截面，与界面OA成30°角入射，若只考虑首次入射到圆弧AB上的光，求圆弧AB上有光射出的弧长L。（取） 参考答案 1．【答案】B 【详解】A．甲图是著名的泊松亮斑图案，这是光波的衍射现象，选项A正确； B．由于是激光束越过细丝即绕过障碍物，所以是光的衍射现象，选项B错误； C．丙图的照相机镜头上涂有一层增透膜，增透膜利用了光的干涉原理，选项C正确； D．丁图是医学上的内窥镜，其核心部件光导纤维能传输光像信号，是利用光的全反射，选项D正确。本题选错误项，选B。 2．【答案】D 【详解】在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只有红光能通过滤光片，两束红光发生干涉，得到红光的干涉条纹，中央亮条纹为红色，选项D正确，选项A、B、C错误. 3．【答案】D 【详解】AB：光纤通信应用了光的全反射，所以外套的折射率小于内芯的折射率，AB错误； C：若时，单色光刚好不从内芯射出，则光路图如图甲所示， 根据折射定律，临界角为，根据几何关系有，则光导纤维的折射率为，C错误； D：如图所示， 光能在内芯中正常传播的临界条件是沿着90°方向从端面射入后，刚好在界面上能发生全反射，此时折射率，则该光能在内芯中正常传播，D正确。选D。 4．【答案】D 【详解】图乙是光的双缝干涉图样，光通过两个狭缝时发生干涉，也都发生衍射现象，选项A错误；根据干涉原理可知，到两波源的距离差为半波长的奇数倍处为减弱区，即此处是暗条纹，选项B错误；根据Δx=λ可知，l增大，Δx增大，图乙中相邻暗条纹的中心间距变大，选项C错误；遮住一条狭缝后是衍射现象，当狭缝宽度增大时，衍射现象明显程度变小，亮条纹宽度变小，选项D正确。 5．【答案】B 【详解】由全反射角公式和几何关系，有，，在小蝌蚪竖直向下运动过程中，如图所示，小蝌蚪从A点到B 点过程中，在水面之上看不到小蝌蚪， 有，则在水面之上看不到小蝌蚪的时间为，选B。    6．【答案】C 【详解】临界角临界角由几何关系：到两点的光刚好发生全反射，到乙点的光入射角大于发生全反射，不能射出，其余几处入射角均小于能射出，即甲、丙、丁3处有光射出，故选。 7．【答案】D 【详解】如图甲所示， 甲 AB为人在平面镜中的全身像，根据平面镜成像原理，物像关于镜面对称，则为的中位线，那么镜子的长度至少为的一半，即人眼到脚底距离的一半．当换成厚玻璃制作的平面镜时，光垂直通过平面镜光路没有改变，光倾斜通过平面镜时光线会发生折射，所以头顶和脚部的光线通过平面镜时都会不同程度的发生折射，因为头部光线几乎垂直于平面镜，光线偏离原来方向的程度低，脚部反之，光路图如图乙所示，因此该同学仍能看到自己的全身像，则有，D正确． 乙 8．【答案】AC 【详解】由题图知三棱镜对a光的折射率小于对b光的折射率，而同种介质对频率越大的光折射率越大，由可知，A正确；偏振现象是横波所特有的，故a、b两光都能发生偏振现象，B错误；光在三棱镜中的波长，由可知，，C正确；在同样的双缝干涉装置中，波长越长条纹间距越大，故用b光得到的条纹间距小，D错误。 9．【答案】AC 【解析】如图所示． 在被照亮的圆形区域边缘光线恰好发生了全反射，入射角等于临界角，由于光照射的面积较小，则光的临界角较小，根据可知，光的折射率较大，光的频率高于光，由可知，光在水中的传播速度比光小，故A正确，B错误；由知，光波长小于光，由双缝干涉条纹间距公式 可知，光条纹间距更小，故C正确；单缝的尺寸小于波长，或与波长差不多时能发生明显的衍射现象，由于光的波长小于光的波长，所以若某单缝能使光发生明显的衍射现象，则光不一定能发生明显的衍射现象，故D错误． 10．【答案】AD 【详解】温度升高时，金属柱热胀伸长，带动玻璃板向上移动，空气隙（空气薄膜）的整体厚度减小。所有位置的光程差都减小，条纹向外移动，故B错误，A正确；薄膜干涉中，反射光的光程差为空气膜往返光程加半波损失，相邻亮纹对应的空气膜厚度差为（光往返一次，总光程差变化对应厚度变化）。 空气膜厚度的变化量等于金属柱高度的变化量。若中心新产生10个完整亮纹，说明总厚度变化满足， 故C错误，D正确。 11．【答案】（1） （2） 【详解】（1）作出光路如图 （2）根据光的折射定律可知，该玻璃砖的折射率可表示为 12．【答案】（1）CD （2）AC （3） （4）BD/DB； 【详解】（1）根据“插针法”测量玻璃折射率的实验原理，在插大头针和时，为准确确定出射光线，应使挡住、的像，使挡住及、的像。 （2）A．选取与之间距离适当大一些的玻璃砖，可使光线在玻璃砖中的侧向位移更大，从而减小角度测量时的相对误差，故A正确；、的连线与之间的夹角若尽量小，则意味着入射角过大，此时折射光线会较弱，不利于观察和插针，故B错误；大头针、的距离适当大一些，在连线确定光线方向时引起的角度误差更小，故C正确。 （3）根据折射定律有 由图乙可知，设辅助圆的半径为，入射角为，折射角为，则， 联立解得 （4）当从水面上方各个方向向水中看，恰好看不到大头针时，说明从大头针底端发出的光线在木塞边缘的水面上恰好发生全反射，设临界角为，则 由几何关系可知 因此要计算水的折射率，需要测量的物理量为透光圆面（即木塞）的半径和大头针浸入水中的长度（即发光点深度）。 由几何关系知 则 由于发生全反射的临界角满足 故水的折射率 13．【答案】（1） （2） 【详解】（1）设从点发出的光在液面上发生折射时的入射角为，折射角为，则有 根据折射定律可得： （2）光在油中传播的速度 光在油中传播的路程 光在油中传播的时间 14．【答案】（1） ，；（2） 【详解】（1）由题意可得，鱼饵灯发出的光传播的光路图如图所示 设鱼饵灯的深度为，眼睛的位置为A，鱼饵灯发出的光从水中斜射入水面上的入射角为，折射角为，由折射定律可得 其中 所以 带入数据可得 所以鱼饵灯离水面的深度 （2）由题意可得，只要光从点无法射向水面，则意味着无法从之间射向水面。设光从水中发生全反射的临界角为，在点恰好发生全反射时鱼饵灯的深度为，则 可得 ， 解得 15．【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）设第一次折射的入射角和折射角分别为i1和r1，第二次折射的入射角和折射角分别为i2和r2，由于光线到对称轴的距离为，则有 由几何知识知 解得 则透明介质的折射率 （2）光在介质中传播速度 光在介质中传播距离 由可得 （3）光线从O点照射到透明介质，光线照射到圆弧的C点，如图 则 解得 设从D点入射的光线经折射后到达E点时，刚好发生全反射，则 解得 由几何知识解得 则圆弧AB上有光射出的是，弧长为 第 page number 页，共 number of pages 页 学科网（北京）股份有限公司 $