2022版高中物理五年高考：光學(xué)

2022版高中物理五年高考：光學(xué)

一、單選題

1.（2021?全國?高三課時練習(xí)）用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置得到白光的干涉條紋，在光源與單縫之間加上紅色濾光片后

A.干涉條紋消失

B.彩色條紋中的紅色條紋消失

C.中央條紋變成暗條紋

D.中央條紋變成紅色

2.（2022?全國?高三專題練習(xí)）利用圖1所示的裝置（示意圖），觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象，在光屏上得到如圖2

中甲和乙兩種圖樣.下列關(guān)于P處放置的光學(xué)元件說法正確的是

光屏

IIIIIIlllllll

甲乙

圖2

A.甲對應(yīng)單縫，乙對應(yīng)雙縫

B.甲對應(yīng)雙縫，乙對應(yīng)單縫

C.都是單縫，甲對應(yīng)的縫寬較大

D.都是雙縫，甲對應(yīng)的雙縫間距較大

3.（2021?全國?高三課時練習(xí)）以下現(xiàn)象不屬于干涉的是（）

A.白光經(jīng)過楊氏雙縫得到彩色圖樣

B.白光照射肥皂膜呈現(xiàn)彩色圖樣

C.白光經(jīng)過三棱鏡得到彩色圖樣

D.白光照射水面油膜呈現(xiàn)彩色圖樣

4.（2021?全國?高三課時練習(xí)）如圖所示，圓心為。、半徑為R的半圓形玻璃磚置于水平桌面上，光線從P點(diǎn)垂直

界面入射后，恰好在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射；當(dāng)入射角。=60。時，光線從玻璃磚圓形表面出射后恰好與入射

光平行。已知真空中的光速為c,則（）

A.玻璃磚的折射率為1.5

B.。尸之間的距離為正R

2

C.光在玻璃磚內(nèi)的傳播速度為把c

3

D.光從玻璃到空氣的臨界角為30°

5.（2022?全國?高三專題練習(xí)）用激光筆照射透明塑料制成的光盤邊緣時觀察到的現(xiàn)象如圖所示。入射點(diǎn)O和兩出

射點(diǎn)P、Q恰好位于光盤邊緣等間隔的三點(diǎn)處，空氣中的四條細(xì)光束分別為入射光束反射光束氏出射光束c

和乩己知光束a和匕間的夾角為90。，則（）

Qd

b

A.光盤材料的折射率〃=2

B.光在光盤內(nèi)的速度為真空中光速的三分之二

C.光束氏c和4的強(qiáng)度之和等于光束a的強(qiáng)度

D.光束c的強(qiáng)度小于O點(diǎn)處折射光束OP的強(qiáng)度

二、多選題

6.（2022?全國?高三專題練習(xí)）如圖所示，波長為乙和乙的兩種單色光射入三棱鏡，經(jīng)折射后射出兩束單色光a

A.照射同一種金屬均有光電子逸出，光電子最大初動能

B.射向同一雙縫干涉裝置，其干涉條紋間距色,〉加〃

C.在水中的傳播速度力

D.光子動量%<%

7.（2022?全國?高三專題練習(xí)）肥皂膜的干涉條紋如圖所示，條紋間距上面寬、下面窄。下列說法正確的是

（）

A.過肥皂膜最高和最低點(diǎn)的截面一定不是梯形

B.肥皂膜上的條紋是前后表面反射光形成的干涉條紋

C.肥皂膜從形成到破裂，條紋的寬度和間距不會發(fā)生變化

D.將肥皂膜外金屬環(huán)左側(cè)的把柄向上轉(zhuǎn)動90。，條紋也會跟著轉(zhuǎn)動90°

三、填空題

8.（2022■全國?高三專題練習(xí)）如圖，單色光從折射率“=2.5、厚度”=10Qcm的玻璃板上表面射入。己知真空中的

光速為3xl0*m/s,則該單色光在玻璃板內(nèi)傳播的速度為m/s；對于所有可能的入射角，該單色光通過

玻璃板所用時間t的取值范圍是s</<s（不考慮反射）。

四、解答題

9.（2021?全國?高三專題練習(xí)）直角棱鏡的折射率"=加，其橫截面如圖所示，圖中團(tuán)8=90。，財(cái)=30。。截面內(nèi)一細(xì)

光束從棱鏡8C邊上的。點(diǎn)射入，入射角&45。，經(jīng)折射后射到AB邊上。

①光線在AB邊上是否會發(fā)生全反射？說明理由；

②不考慮多次反射，求從AC邊射出的光線與最初的入射光線夾角.

10.（2021?陜西?西安中學(xué)高三月考）我國古代著作《墨經(jīng)》中記載了小孔成倒像的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識到光沿直線傳播。

身高1.6m的人站在水平地面上，其正前方0.6m處的豎直木板墻上有一個圓柱形孔洞，直徑為1.0cm、深度為

1.4cm,孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此時，由于孔洞深度過大，使得成像不完整，如圖所示。現(xiàn)在孔

洞中填充厚度等于洞深的某種均勻透明介質(zhì)，不考慮光在透明介質(zhì)中的反射。

（i）若該人通過小孔能成完整的像，透明介質(zhì)的折射率最小為多少？

（ii）若讓掠射進(jìn)入孔洞的光能成功出射，透明介質(zhì)的折射率最小為多少？

11.（2022,全國?高三專題練習(xí)）用插針法測量上、下表面平行的玻璃磚的折射率。實(shí)驗(yàn)中用A、B兩個大頭針確

定入射光路、C、D兩個大頭針確定出射光路，。和O'分別是入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，如圖"）所示。測得玻璃成厚度

為ft=15.0mm,A到過0點(diǎn)的法線OM的距離AM=10.0mm,M到玻璃磚的距離MO=20.0mm,O'到OM的距

離為s=5.0mm。

（回）求玻璃磚的折射率；

（回）用另一塊材料相同，但上下兩表面不平行的玻璃磚繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，玻璃磚的截面如圖所示。光從上表面入

射，入時角從0逐漸增大，達(dá)到45。時，玻璃磚下表面的出射光線恰好消失。求此玻璃磚上下表面的夾角。

12.（2021?江蘇?揚(yáng)州中學(xué)高三）將兩塊半徑均為R、完全相同的透明半圓柱體A、B正對放置，圓心上下錯開一定

距離，如圖所示，用一束單色光沿半徑照射半圓柱體A,設(shè)圓心處入射角為。，當(dāng)6=60°時，A右側(cè)恰好無光線

射出；當(dāng)6=30。時，有光線沿B的半徑射出，射出位置與A的圓心相比下移心不考慮多次反射，求：

（1）半圓柱體對該單色光的折射率；

（2）兩個半圓柱體之間的距離

13.（2022?全國?高三專題練習(xí)）如圖所示，一種光學(xué)傳感器是通過接收器Q接收到光的強(qiáng)度變化而觸發(fā)工作的。

光從擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)P點(diǎn)射向外側(cè)M點(diǎn)再折射到空氣中，測得入射角為a,折射角為尸；光從P點(diǎn)射向外側(cè)N點(diǎn),

剛好發(fā)生全反射并被Q接收，求光從玻璃射向空氣時臨界角。的正弦值表達(dá)式。

光源P接收器0內(nèi)側(cè)

2022版高中物理五年高考：光學(xué)

參考答案

1.D

【詳解】

當(dāng)用白光做干涉實(shí)驗(yàn)時，頻率相同的色光，相互疊加干涉，在光屏上形成彩色條紋，中央形成白色的亮條紋；當(dāng)

在光源與單縫之間加上紅色濾光片后，只有紅光能通過單縫，然后通過雙縫后相互疊加干涉，在光屏上形成紅色

干涉條紋，光屏中央為加強(qiáng)點(diǎn)，所以中央條紋變成紅色亮條紋，故選項(xiàng)D正確，ABC錯誤；

點(diǎn)睛：本題考查了光的干涉現(xiàn)象，注意只有頻率相同、振動相同的兩列波才能形成穩(wěn)定的干涉圖像，同時要掌握

哪些點(diǎn)是振動加強(qiáng)點(diǎn)，哪些點(diǎn)是振動減弱點(diǎn).

2.A

【詳解】

根據(jù)單縫衍射圖樣和雙縫干涉圖樣特點(diǎn)判斷.

單縫衍射圖樣為中央亮條紋最寬最亮，往兩邊變窄，雙縫干涉圖樣是明暗相間的條紋，條紋間距相等，條紋寬度

相等，結(jié)合圖甲，乙可知，甲對應(yīng)單縫，乙對應(yīng)雙縫，故A正確，BCD錯誤.

3.C

【詳解】

A.根據(jù)光的干涉定義可知白光經(jīng)過楊氏雙縫得到彩色圖樣是楊氏雙縫干涉，故A錯誤；

B.由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，光線通過薄膜時頻率不變，干涉條紋的產(chǎn)生是由于光線在薄

膜前后兩表面反射形成的兩列光波的疊加，白光照射肥皂膜呈現(xiàn)彩色圖樣是屬于干涉現(xiàn)象，故B錯誤；

C.白光經(jīng)過三棱鏡得到彩色圖樣是光在折射時產(chǎn)生的色散現(xiàn)象，故C正確；

D.水面上的油膜呈現(xiàn)彩色是光的干涉現(xiàn)象，屬于薄膜干涉，故D錯誤；

故選Co

4.C

【詳解】

AB.作出兩種情況下的光路圖，如圖所示

設(shè)OP=x,在A處發(fā)生全反射故有

由于出射光平行可知，在3處射出，故

sin600

n=-------------

sinNO3P

由于

x

sin40BP=

G+R2

聯(lián)立可得〃=V3，x-R，故AB錯誤;

3

C.由

v=—

n

可得v=故c正確；

3

D.由于

.…也

sinC=—=——

n3

所以臨界角不為30。，故D錯誤。

故選C。

5.D

【詳解】

A.如圖所示由幾何關(guān)系可得入射角為

i=45,

折射角為

r=30=

根據(jù)折射定律有

也

〃=迪=?=&

sin301

2

所以A錯誤;

B.根據(jù)

CV2

v=—=——c

n2

所以B錯誤；

C.光束在尻c和d的強(qiáng)度之和小于光束。的強(qiáng)度，因?yàn)樵?。處光還有反射光線，所以C錯誤；

D.光束c的強(qiáng)度與反射光線PQ強(qiáng)度之和等于折身光線0P的強(qiáng)度，所以D正確；

故選D。

6.BD

【詳解】

A.根據(jù)光路圖可知三棱鏡對6光的偏折程度更大，所以人光折射率大，頻率高，波長短。根據(jù)光電效應(yīng)方程：

hv=W0+EK

因?yàn)長＞L，所以EQEg,故A錯誤；

B.根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式：

Ax=-A

d

因?yàn)槿耍?,所以七〉％，故B正確；

C.介質(zhì)中傳播速度：

c

V——

n

因?yàn)闉椋径?，所以匕?，故C錯誤；

D.根據(jù)光子動量的公式：

h

p=—

A

因?yàn)?,＞4,,所以外＞A，故D正確。

故選BD.

7.AB

【詳解】

A.肥皂膜因?yàn)樽灾貢厦姹《旅婧?，因表面張力的原因其截面?yīng)是一個圓滑的曲面而不是梯形，A正確；

B.薄膜干涉是等厚干涉，其原因?yàn)榉试砟ど系臈l紋是前后表面反射光形成的干涉條紋，B正確；

C.形成條紋的原因是前后表面的反射光疊加出現(xiàn)了振動加強(qiáng)點(diǎn)和振動減弱點(diǎn)，形成到破裂的過程上面越來越薄，

下面越來越厚，因此出現(xiàn)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的位置發(fā)生了變化，條紋寬度和間距發(fā)生變化，C錯誤；

D.將肥皂膜外金屬環(huán)左側(cè)的把柄向上轉(zhuǎn)動90。，由于重力，表面張力和粘滯力等的作用，肥皂膜的形狀和厚度會

重新分布，因此并不會跟著旋轉(zhuǎn)90。；D錯誤。

故選ABe

8.2xl085X1O-103石xIO/

【詳解】

⑴該單色光在玻璃板內(nèi)傳播的速度為

C3X108,cS8,

v=—=--------m/s=2x10m/s

n1.5

[2]當(dāng)光垂直玻璃板射入時，光不發(fā)生偏折，該單色光通過玻璃板所用時間最短，最短時間

t.=—=s=5xl0"l0s

1v2xl08

⑶當(dāng)光的入射角是90。時，該單色光通過玻璃板所用時間最長。由折射定律可知

sin90°

n=-----------

sin。

最長時間

d

d10

t2=^-=.^3V5x1Q-s

vvvl-sin20

9.①能發(fā)生全反射，理由見解析；②60。

【詳解】

①由折射定律

sin族“sin團(tuán)1

得

01=30°

所以

02=60°

團(tuán)3=團(tuán)2=60°

而全反射臨界角C有

.1V2

sinC=-=—

n2

.八g近

sinZ2=——>——

22

②有

團(tuán)4二團(tuán)3-30°=30°

拉sin因4=sin團(tuán)5

得

05=45°

兩光線夾角為

(60°-。)+(90°-05)=60°

10.(i)1.38；(ii)1.7

【詳解】

(i)根據(jù)題意作出如下光路圖

當(dāng)孔在人身高一半時有

h/0.8-0.0054,八

tan^=?2=-----------~一,sin。=0.8,

^0.63

0.011

tana=-----=—,sina=r——

0.0141.4Vf96

由折射定律有

n=犯吆=1.38

sina

(ii)若讓掠射進(jìn)入孔洞的光能成功出射，則可畫出如下光路圖

根據(jù)幾何關(guān)系有

,sin90,_

n=------?1.7

sina

【點(diǎn)睛】

11.(i)&(ii)15°

【詳解】

(i)從。點(diǎn)射入時，設(shè)入射角為a,折射角為“。根據(jù)題中所給數(shù)據(jù)可得:

10.0

sina