专题14 光 专项训练-2027届高考物理一轮复习

知识考点专题：专题14 光 专题训练（答题卡） ( 条形码 粘贴 区 域 ) 学校： 试卷类型：A B 缺考标记(考生禁止填涂) 班级： ( ) 姓名： 考号： ( 注 意 事 项 1 、答题前，考生须准确填写自己 的 姓名、准考证号，并认真核准条形码上的姓名、 准考证号。 2 、 第一部分选择题必须使用2B铅笔填涂，第二部分非选择题必须用0.5毫米黑色 墨水签字笔书写，涂写要工整、清晰。 3、按照题号在对应的答题区域内作答，超出各题答题区域的答案无效，在草稿纸、 试卷上作答无效。 4、保持卡面清洁，不要折叠、不要弄破。 填 涂 样 例 正确填涂 ■ ) ( 选择题 1 [A] [B] [C] [D] 6 [A] [B] [C] [D] 2 [A] [B] [C] [D] 7 [A] [B] [C] [D] 3 [A] [B] [C] [D] 8 [A] [B] [C] [D] 4 [A] [B] [C] [D] 9 [A] [B] [C] [D] 5 [A] [B] [C] [D] 10 [A] [B] [C] [D] 非选择题 三．填空题（共2题，共1 5 分） 11. 12. ) ( 请在各题目的答题区域内作答 ， 超出黑色矩形边框限定区域的答案无效 ) ( 请在各题目的答题区域内作答 ， 超出黑色矩形边框限定区域的答案无效 ) ( 13 （1 0 分） 14.（ 14 分） 15.（ 18 分） ) ( 请在各题目的答题区域内作答 ， 超出黑色矩形边框限定区域的答案无效 ) 学科网（北京）股份有限公司 $ 知识考点专题：专题14 光 专题训练（试卷） 考试时间： 75分钟 试卷分值：100分 姓名： 班级： 考号： 题型 单项选择题 多项选择题 填空题 解答题 合计 得分 一、单项选择题（共计7题，每小题4分，共计28分） 1.下列有关光学现象的说法中正确的是 (　　) A.甲图中,将双缝干涉实验中的双缝间距调小,则干涉条纹间距变小 B.乙图中,观看立体电影时,需戴特制眼镜,利用了光的衍射现象 C.丙图为光照射圆孔后的干涉图样 D.丁图中,肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹是光的干涉现象 2.广场灯光音乐喷泉的水池中，有处于同一深度的若干彩灯，晚上在彩灯上方附近观察不同颜色彩灯的深度会有所不同。假设所有彩灯均视为点光源，现就红光灯和绿光灯比较，下列说法正确的是（ ）。 A. 红光灯看起来较浅，因为水对红光折射率较大 B. 绿光灯看起来较浅，因为水对绿光折射率较小 C. 绿光灯看起来较深，因为水对绿光折射率较大 D. 红光灯看起来较深，因为水对红光折射率较小 3.如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环,C为待测柱形样品,C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板,会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数,当温度升高时,下列说法正确的是(　　) A.劈形空气层的厚度变大,条纹向左移动 B.劈形空气层的厚度变小,条纹向左移动 C.劈形空气层的厚度变大,条纹向右移动 D.劈形空气层的厚度变小,条纹向右移动 4.在双缝干涉实验中，光屏上某点到双缝、的路程差为，如果用频率为的单色光照射双缝，则（ ）。 A. 单色光的波长是；点出现暗条纹 B. 单色光的波长是；点出现亮条纹 C. 单色光的波长是；点出现暗条纹 D. 单色光的波长是；点出现亮条纹 5.抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细。如图所示，观察激光束经过一根细丝后在光屏上所产生的条纹变化即可判断细丝粗细的变化，则下列说法正确的是（ ） A. 这里应用的是光的偏振现象 B. 如果屏上条纹变窄，表明抽制的丝变细 C. 这里应用的是光的干涉现象 D. 如果屏上条纹变窄，表明抽制的丝变粗 6.如图所示，两束单色光A、B分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射光合成一束复色光P，下列说法正确的是(　　) A.A光的频率大于B光的频率 B.在玻璃砖中A光的传播速度小于B光的传播速度 C.玻璃砖对A光的折射率大于对B光的折射率 D.两种单色光由玻璃射向空气时，B光的临界角较小 7.高速公路上的标志牌常用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能将车灯照射过来的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的。如图所示，反光膜内均匀分布着直径为10 μm的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为，为使入射的车灯光线经玻璃珠的折射、反射、再折射后恰好和入射光线平行，那么第一次入射时的入射角是(　　) A．60° B．45° C．30° D．15° 二、多项选择题（共计3题，每小题5分，选对但不全得3分，错选不得分，共计15分） 8.下列关于光的特性的说法中，正确的是(　　) A．太阳光不显示出偏振性 B．泊松亮斑属于光的衍射现象，能够说明光具有波动性 C．利用激光平行度好的特性，可以精准定位远距离目标 D．光是纵波，它的传播不需要介质 9.一束白光从顶角为θ的三棱镜的一边以较大的入射角i射入并通过三棱镜后,在屏P上可得到彩色光带,如图所示,在入射角i逐渐减小到零的过程中,假如屏上的彩色光带先后全部消失,则(　　) A.红光最先消失,紫光最后消失 B.紫光最先消失,红光最后消失 C.折射后的出射光线向底边BC偏折 D.折射后的出射光线向顶角A偏折 10.如图所示，是光在真空和某介质的界面MN上发生偏折的现象，光在真空中的传播速度是3×108 m/s，下列说法正确的是(　　) A．介质的折射率约为1.73 B．光是从真空射入介质 C．光在介质中的传播速度约为1.73×108 m/s D．反射光线与折射光线的夹角是90° 三、填空题（共计2题，第11题6分，第12题9分，共计15分） 11.在“测定玻璃的折射率”实验中，在白纸上放好玻璃砖，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图1所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，用“×”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和。 （1）在插和时，应使_ _ _ _ 。 A. 只挡住的像 B. 只挡住的像 C. 同时挡住、的像 （2）为取得较好的实验效果，下列操作正确的是_ _ _ _ 。 A. 选择的入射角应尽量小些 B. 选用粗的大头针完成实验 C. 大头针和及和之间的距离适当大些 （3）分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面。保持相同的入射角，根据实验结果作出光路图，如图所示。由此可知，此玻璃砖中_ _ _ _ （选填“红光”或“绿光”）折射率大。 12.某同学在家里进行小实验，他先点燃蜡烛将无色玻璃片熏黑，再用刀片在玻璃片上笔直划过，这样便得到了单缝和不同间距双缝的缝屏。将所得到的缝屏以及激光笔、光屏等利用铁架台组装成的装置如图1所示，用于研究光的衍射和干涉。 （1） 某次实验时，在光屏上观察到的明暗相间的条纹如图2所示，则该同学所安装的缝屏是_ _ _ _ （选填“单缝”或“双缝”）。 （2） 该同学利用装置进行双缝干涉实验时，在光屏上观察到的条纹如图3所示，由刻度尺读出、两亮纹间的距离_ _ _ _ ；测得缝屏上双缝间的距离，双缝到光屏间的距离，则该激光的波长_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （结果保留3位有效数字）。 （3） 为使光屏上观察到的条纹更密集，可采取的操作是_ _ _ _ 。 A. 换用双缝间距更大的缝屏 B. 增大缝屏与光屏之间的距离 C. 增大激光笔与缝屏之间的距离 四、解答题（共计3题，第13题10分，第14题14分，第15题18分，共计42分） 13.电脑、手机屏幕会发出短波蓝光，这种蓝光对视网膜的危害程度极大。某同学利用薄膜干涉的原理设计“增反膜”眼镜来减小短波蓝光对眼睛的伤害，制作时需要测量短波蓝光的波长。他利用双缝干涉进行波长的测量，实验中使用的双缝间距d＝0.10 mm，双缝到屏的距离l＝1.0 m，测得屏上干涉条纹中相邻亮条纹中心间距Δx＝4.5 mm。求： (1)被测短波蓝光的波长λ； (2)若选用薄膜材料的折射率为n＝1.25，要消除该短波蓝光，则制作“增反膜”眼镜时“增反膜”的最小厚度。 14.如图，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·”(图中O点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上。D位于AB边上，过D点做AC边的垂线交AC于F。该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过O点做AB边的垂线交直线DF于E；DE＝2 cm，EF＝1 cm。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射) 15.如图所示，三角形是三棱镜的横截面，， ，三棱镜放在平面镜上，边紧贴镜面。在纸面内，一光线入射到镜面点，入射角为 ，点离点足够近。已知三棱镜的折射率为。 （1） 当 时，求光线从边射入棱镜时折射角的正弦值。 （2） 若光线从边折射后直接到达边，并在边刚好发生全反射，求此时的 值。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 知识考点专题：专题14 光 专题训练（解析版） 一、单项选择题（共计7题，每小题4分，共计28分） 1.下列有关光学现象的说法中正确的是 (　　) A.甲图中,将双缝干涉实验中的双缝间距调小,则干涉条纹间距变小 B.乙图中,观看立体电影时,需戴特制眼镜,利用了光的衍射现象 C.丙图为光照射圆孔后的干涉图样 D.丁图中,肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹是光的干涉现象 答案:D 解析:根据Δx=λ,将双缝干涉实验中的双缝间距d调小,则干涉条纹间距变大,故A错误;观看立体电影时,需戴特制眼镜,利用了光的偏振现象,故B错误;丙图为光照射小圆盘后的衍涉图样,故C错误;肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹是光的干涉现象,故D正确。 2.广场灯光音乐喷泉的水池中，有处于同一深度的若干彩灯，晚上在彩灯上方附近观察不同颜色彩灯的深度会有所不同。假设所有彩灯均视为点光源，现就红光灯和绿光灯比较，下列说法正确的是（ ）。 A. 红光灯看起来较浅，因为水对红光折射率较大 B. 绿光灯看起来较浅，因为水对绿光折射率较小 C. 绿光灯看起来较深，因为水对绿光折射率较大 D. 红光灯看起来较深，因为水对红光折射率较小 【答案】D 【解析】水对红、绿两种色光的折射率，设灯的实际深度为，则它们在水中视深，红光灯看起来较深，项正确。 3.如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环,C为待测柱形样品,C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板,会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数,当温度升高时,下列说法正确的是(　　) A.劈形空气层的厚度变大,条纹向左移动 B.劈形空气层的厚度变小,条纹向左移动 C.劈形空气层的厚度变大,条纹向右移动 D.劈形空气层的厚度变小,条纹向右移动 【答案】 A 【解析】 由题知,C的膨胀系数小于G的膨胀系数,当温度升高时,G增长的高度大于C增长的高度,则劈形空气层的厚度变大,且同一厚度的空气层向劈尖移动,则条纹向左移动。 4.在双缝干涉实验中，光屏上某点到双缝、的路程差为，如果用频率为的单色光照射双缝，则（ ）。 A. 单色光的波长是；点出现暗条纹 B. 单色光的波长是；点出现亮条纹 C. 单色光的波长是；点出现暗条纹 D. 单色光的波长是；点出现亮条纹 【答案】D 【解析】由，该光的波长为，由于，路程差为波长的整数倍，点是振动加强点，出现亮条纹，项正确。 5.抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细。如图所示，观察激光束经过一根细丝后在光屏上所产生的条纹变化即可判断细丝粗细的变化，则下列说法正确的是（ ）。 A. 这里应用的是光的偏振现象 B. 如果屏上条纹变窄，表明抽制的丝变细 C. 这里应用的是光的干涉现象 D. 如果屏上条纹变窄，表明抽制的丝变粗 【答案】D 【解析】当障碍物的尺寸与波的波长相当，或小于波的波长时，会发生明显的衍射，该装置的原理是运用光的衍射现象，如果屏上条纹变窄，则说明衍射现象不明显，可知抽制的丝变粗，两项正确。 6.如图所示，两束单色光A、B分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射光合成一束复色光P，下列说法正确的是(　　) A.A光的频率大于B光的频率 B.在玻璃砖中A光的传播速度小于B光的传播速度 C.玻璃砖对A光的折射率大于对B光的折射率 D.两种单色光由玻璃射向空气时，B光的临界角较小 答案　D 解析　由题图可知，玻璃砖对B光的折射程度大，则nB>nA，故B光的频率较大，故A、C错误；由v＝知，在玻璃砖中vB<vA，故B错误；两种单色光由玻璃射向空气时，由sin C＝可知CB<CA，故D正确。 7.高速公路上的标志牌常用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能将车灯照射过来的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的。如图所示，反光膜内均匀分布着直径为10 μm的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为，为使入射的车灯光线经玻璃珠的折射、反射、再折射后恰好和入射光线平行，那么第一次入射时的入射角是(　　) A．60° B．45° C．30° D．15° 答案　A 解析　设入射角为i，折射角为θ，作出光路图如图所示。因为出射光线恰好和入射光线平行，所以i＝2θ，根据折射定律有＝＝，所以θ＝30°，i＝2θ＝60°，选项A正确。 二、多项选择题（共计3题，每小题5分，选对但不全得3分，错选不得分，共计15分） 8.下列关于光的特性的说法中，正确的是(　　) A．太阳光不显示出偏振性 B．泊松亮斑属于光的衍射现象，能够说明光具有波动性 C．利用激光平行度好的特性，可以精准定位远距离目标 D．光是纵波，它的传播不需要介质 答案　ABC 解析　太阳光是自然光，各个方向振动的光的强度相同，不是偏振光，故A正确；当单色光照射在直径恰当的小圆板时，会在之后的光屏上出现环状的互为同心圆的衍射条纹，并且在所有同心圆的圆心处会出现一个极小的亮斑。衍射说明光具有波动性，故B正确；激光平行度好，不容易发散，方向性强，故C正确；光的传播不需要介质，但光是横波而不是纵波，D错误。 9.一束白光从顶角为θ的三棱镜的一边以较大的入射角i射入并通过三棱镜后,在屏P上可得到彩色光带,如图所示,在入射角i逐渐减小到零的过程中,假如屏上的彩色光带先后全部消失,则(　　) A.红光最先消失,紫光最后消失 B.紫光最先消失,红光最后消失 C.折射后的出射光线向底边BC偏折 D.折射后的出射光线向顶角A偏折 答案:BC 解析:白光从AB面射入玻璃后,由于紫光偏折程度大,到达另一侧面AC时的入射角较大,玻璃对紫光的折射率大,根据sin C=可知,其临界角最小,故随着入射角i的减小,进入玻璃后的各色光中紫光首先发生全反射不再从AC面射出,红光最后消失,通过三棱镜的光线经两次折射后,出射光线向三棱镜底边BC偏折,A、D错误,B、C正确。 10.如图所示，是光在真空和某介质的界面MN上发生偏折的现象，光在真空中的传播速度是3×108 m/s，下列说法正确的是(　　) A．介质的折射率约为1.73 B．光是从真空射入介质 C．光在介质中的传播速度约为1.73×108 m/s D．反射光线与折射光线的夹角是90° 答案　ACD 解析　由题图可知，入射角小于折射角，则光是从介质射入真空，由折射定律和几何关系可得，介质的折射率是n＝≈1.73，故A正确，B错误；由n＝可得，光在介质中的传播速度为v＝ m/s≈1.73×108 m/s，故C正确；画出反射光线，光路图如图所示，由几何关系可知，反射光线与折射光线的夹角是90°，故D正确。 三、填空题（共计2题，第11题6分，第12题9分，共计15分） 11.在“测定玻璃的折射率”实验中，在白纸上放好玻璃砖，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图1所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，用“×”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和。 （1）在插和时，应使_ _ _ _ 。 A. 只挡住的像 B. 只挡住的像 C. 同时挡住、的像 （2）为取得较好的实验效果，下列操作正确的是_ _ _ _ 。 A. 选择的入射角应尽量小些 B. 选用粗的大头针完成实验 C. 大头针和及和之间的距离适当大些 （3）分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面。保持相同的入射角，根据实验结果作出光路图，如图所示。由此可知，此玻璃砖中_ _ _ _ （选填“红光”或“绿光”）折射率大。 【答案】（1） C （2） C （3） 绿光 【解析】 （1） 在插 和 时，需要同时挡住、的像，才能保证大头针在同一光路中，故选。 （2） 为取得较好的实验效果，选择的入射角应尽量大些，便于测量，项错误；大头针要细一些，这样误差较小，项错误；大头针 和 及 和 之间的距离适当大些，这样光路图画得更准确，项正确。 （3） 如题图2所示，根据折射定律，两束光的入射角相同，绿光的折射角更小，即绿光的折射率更大。 12.某同学在家里进行小实验，他先点燃蜡烛将无色玻璃片熏黑，再用刀片在玻璃片上笔直划过，这样便得到了单缝和不同间距双缝的缝屏。将所得到的缝屏以及激光笔、光屏等利用铁架台组装成的装置如图1所示，用于研究光的衍射和干涉。 （1） 某次实验时，在光屏上观察到的明暗相间的条纹如图2所示，则该同学所安装的缝屏是_ _ _ _ （选填“单缝”或“双缝”）。 （2） 该同学利用装置进行双缝干涉实验时，在光屏上观察到的条纹如图3所示，由刻度尺读出、两亮纹间的距离_ _ _ _ ；测得缝屏上双缝间的距离，双缝到光屏间的距离，则该激光的波长_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （结果保留3位有效数字）。 （3） 为使光屏上观察到的条纹更密集，可采取的操作是_ _ _ _ 。 A. 换用双缝间距更大的缝屏 B. 增大缝屏与光屏之间的距离 C. 增大激光笔与缝屏之间的距离 【答案】（1） 单缝 （2） 6.50； （3） A 【解析】 （1）图2中，中央亮条纹较宽，而两侧亮条纹较窄，所以是单缝衍射图样。 （2）刻度尺的分度值为，需要估读到，所以、两亮纹间的距离为 相邻条纹间距 根据，可得该激光的波长 。 （3）为使光屏上观察到的条纹更密集，需要减小，根据 可知，可采取的操作是换用双缝间距更大的缝屏或减小缝屏与光屏之间的距离，而增大激光笔与缝屏之间的距离对 无影响，项正确。 四、解答题（共计3题，第13题10分，第14题14分，第15题18分，共计42分） 13.电脑、手机屏幕会发出短波蓝光，这种蓝光对视网膜的危害程度极大。某同学利用薄膜干涉的原理设计“增反膜”眼镜来减小短波蓝光对眼睛的伤害，制作时需要测量短波蓝光的波长。他利用双缝干涉进行波长的测量，实验中使用的双缝间距d＝0.10 mm，双缝到屏的距离l＝1.0 m，测得屏上干涉条纹中相邻亮条纹中心间距Δx＝4.5 mm。求： (1)被测短波蓝光的波长λ； (2)若选用薄膜材料的折射率为n＝1.25，要消除该短波蓝光，则制作“增反膜”眼镜时“增反膜”的最小厚度。 答案　(1)450 nm　(2)180 nm 解析　(1)根据Δx＝λ代入数据解得λ＝450 nm。 (2)当光程差等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍，即2d＝nλ′(n＝1，2，3…)时，则出现明条纹，因此膜的厚度至少是短波蓝光在膜中波长的一半，短波蓝光在膜中的波长为λ′＝＝360 nm 故膜的厚度至少为＝180 nm。 14.如图，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·”(图中O点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上。D位于AB边上，过D点做AC边的垂线交AC于F。该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过O点做AB边的垂线交直线DF于E；DE＝2 cm，EF＝1 cm。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射) 解析　过D点作AB边的法线NN′， 连接OD，则∠ODN＝α为O点发出的光线在D点的入射角；设该光线在D点的折射角为β，如图所示。 根据折射定律有 nsin α＝sin β① 式中n为三棱镜的折射率。 由几何关系可知β＝60°② ∠EOF＝30°③ 在△OEF中有EF＝OEsin ∠EOF④ 由③④式和题给条件得OE＝2 cm⑤ 根据题给条件可知，△OED为等腰三角形，有 α＝30°⑥ 由①②⑥式得n＝。 答案　 15.如图所示，三角形是三棱镜的横截面，， ，三棱镜放在平面镜上，边紧贴镜面。在纸面内，一光线入射到镜面点，入射角为 ，点离点足够近。已知三棱镜的折射率为。 （1） 当 时，求光线从边射入棱镜时折射角的正弦值。 （2） 若光线从边折射后直接到达边，并在边刚好发生全反射，求此时的 值。 【答案】（1） （2） 【解析】 （1）作出光路图，如图所示 由几何关系可知 所以在 边的入射角为 由光的折射定律有 解得光线从 边射入棱镜时折射角的正弦值。 （2）光线在 边刚好发生全反射，设临界角为，有 可得 则 边的折射角 根据折射定律可知 边的入射角满足 解得 根据几何关系可知恰好发生全反射时的入射角 。 1 学科网（北京）股份有限公司 $