【文档说明】第十六章 光学【测】--2023年高考物理一轮复习讲练测（全国通用）（解析版）.docx，共(25)页，2.032 MB，由envi的店铺上传

转载请保留链接：https://www.doc5u.com/view-c13b5e41cdd4c3c003e0f1cee716ef33.html

以下为本文档部分文字说明：

第十六章光学质量检测卷（时间：90分钟分值：100分）一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每个题目只有一个选项符合要求，选对得4分，选错得0分。1．（2022·黑龙江·大庆实验中学高三开学考试）如图所示为一束太阳光射到截面为六角形的冰晶上时的光路图，a、b为其折射

出的光线中的两种单色光，下列说法不正确的是（）A．在冰晶中，a光的传播速度较大B．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距较大C．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小D．用同一装置做单缝衍射实验，a光的中央亮条

纹更宽【答案】B【解析】A．太阳光射入六角形冰晶时，a光的折射角大于b光的折射角，由折射定律sinsininr=冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，由cvn=判断可知，在冰晶中，b光的传播速度较小，故A正确；B．a光的折射率小于b光的折射

率，故a光的频率小于b光的频率，由于c=λf所以a光的波长大于b光的波长，根据双缝干涉条纹间距公式Lxd=知a光相邻条纹间距大，故B正确；C．由临界角公式1sinCn=可知，a光的折射率较小，a光的临界角较大，故C错误；D．由于a光的波长

大于b光的波长，根据单缝衍射实验中，入射光的波长越长，中央亮条纹越宽，故a光中央亮条纹更宽，故D正确。本题选择错误的，故选C。2．（2022·浙江宁波·模拟预测）如图所示，有一个长为12cm的线光源AB，其表面可以朝各个方向发光，现将AB封装在一个半球形透明介质的底部

，AB中点与球心O重合。半球形介质的折射率为1.5，为使AB发出的所有光都能射出球面，不考虑二次反射，则球半径R至少为（）A．35cmB．65cmC．9cmD．18cm【答案】C【解析】如图所示在半球面上任选一点P，根据几何关系可知，若此时线状光源

B点发出的光能够射出P点，则线状光源其他点发出的光也一定能够射出P点，所以只要B点发出的所有光线能够射出球面，则光源发出的所有光均能射出球面，在OPB△中，根据正弦定理有sinsinOBOP=解得6sinsinsinOBOPR==当90=时，sin有最

大值6sinR=为使光线一定能从P点射出，根据全反射应有11sin1.5n=所以9cmR故选C。3．（2022·浙江温州·一模）如图所示ABCD是底角为45的等腰梯形的棱镜横线面，与底边BC平行两束单色光a、b（间距可调）从AB边射入，经

BC边反射从CD边射出（图中未画出）。已知棱镜对a、b两束光的折射率满足2abnn，下列说法正确的是（）A．a、b两束光不可能从CD边同一位置射出B．a光从CD边射出位置一定离底边BC更近C．b光从AB边射入

到CD边射出时间一定更短D．a，b两束光从AB边射入到CD边射出时间可能一样长【答案】C【解析】作出光路图根据图像及题意有A.由图可知，由于a、b光束的间距可调，故a光束上移，b光束下移，a、b光束就有可能从CD边同一位置射出，故A错误；B.由图可知，a光束从CD边

射出可能离底边BC更远，故B错误；CD.根据图中b光束的光路图，根据正弦定理有()sin45cossin90EFBEBE==+可知sin45cosEFBE=同理可得sin45cosEGCE=b光束在玻璃中的路程为()sin45sin451=coscos2co

sbsEFEGCEBEBEBE=+=+=b光束在玻璃运动的速度2sinsin45sinbbccvcn===b光束在玻璃运动的时间12cossin22sinbbbBEsBEtvcc===同理可得sin2aBEtc=由于sin45sin452sinsinabnn

==可知1sinsin302260sin2sin22可知abtt故C正确D错误；故选C。4．（2022·广东·惠州一中高三阶段练习）如图所示，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A＝30°．一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，

其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为（）A．1.5B．23C．3D．2.0【答案】C【解析】由图根据几何知识可知光线在AC边入射角为30=此时折射角为60=则玻璃对红光的折射率为sin3sinn==故选C。5．（2022·湖南

·长沙市明德中学高三开学考试）如图所示，一束含有两种频率的复色光斜射向一块厚玻璃砖，玻璃砖的另一面涂有水银，光线经折射、反射、再折射后从玻璃砖入射面一侧射出，分成了两束单色光a和b、则下列说法正确的是（）A．a、b两束出射光不会是平行

的B．用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光条纹间距小于b光条纹间距C．在玻璃砖中a光的速度比b光的速度小D．若将该复色光从玻璃砖斜射向空气中，逐渐增大光在玻璃中的入射角，则在空气中的折射光，b光最先消失【答案】D【解析】A．作出光路图如图所示因为a、b

两光在左边表面的折射角与反射后在左边表面的入射角分别相等，根据几何知识可知出射光束一定相互平行，A错误；B．根据频率越大，折射率越大以及c=λf因为b光偏折大因此光的频率大，即b光的波长小于a光的波长结合Lxd=可知用同一双缝干涉实

验装置进行干涉实验，b光干涉条纹间距小于a光干涉条纹间距，B错误；C．根据公式cnv=可知，折射率越大，速度越小，而由B项可知，b光的频率大，故b光的速度小，C错误；D．由B项可知，b光的频率大，则b光的折射

率也越大，由1sinCn=可得，从玻璃射向空气中，b光的全反射临界角越小，故b光最先消失，D正确。故选D。6．（2022·河北衡水·高三阶段练习）如图甲所示，a、b两束激光分别通过同一套双缝干涉装置，它们的第5条亮条纹分别在屏上的aP

点和bP点；如图乙所示，由a、b两束微光组成的复合光通过三棱镜后形成I、Ⅱ两条光线，则下列说法中正确的是（）A．a激光的波长较长B．光线Ⅱ是b激光的传播光路C．b激光在三棱镜中传播时间较短D．激光a与b有可

能形成稳定的干涉图样【答案】C【解析】A．根据lxd=可知b激光的波长较长，A错误；B．三棱镜对b激光的折射率较小，光线Ⅱ是a激光的传播光路，B错误；C．根据cvn=可知b激光在三棱镜中传播速度较大，由图可知b激光的路程较小，由stv=可知，激光传播时间较短，C

正确；D．由于激光a、b频率不同，不可能形成稳定的干涉图样，D错误。故选C。7．（2022·河北秦皇岛·高三开学考试）如图所示，由波长为1和2的单色光组成的一束复色光，经半反半透镜后分成透射光和反射光。透射光经扩束器后垂直照射到双缝上并在屏上形成干涉条纹。O是

两单色光中央亮条纹的中心位置，P1和P2分别是波长为1和2的光形成的距离O点最近的亮条纹中心位置。反射光入射到三棱镜一侧面上，从另一侧面M和N位置射出。已知两束光照射某种金属时均可以发生光电效应。则（）A．1<2B．波长为1的光对应的折射率大C．N是波长为1的光的出射位置D

．波长为1的光对应的电子最大初动能大【答案】C【解析】AB．由双缝干涉条纹间距的公式Lxd=可知，当两种色光通过同一双缝干涉装置时，波长越长条纹间距越宽，由屏上亮条纹的位置可知12可知两束光频率12折射率n1<n2AB错误；C．反

射光经过三棱镜后分成两束色光，由图可知进入三棱镜时N光的折射角大，又由折射定律可知，N光的折射率小，所以是波长为1的光的出射位置，C正确；D．两束光照射同种金属发生光电效应，入射光频率越小，电子的最大初动能越小，波长为的1的光对应的电子最大初动能小，D错误。故选C。8．（2022·江苏·南京

市第二十九中学高三阶段练习）对于以下的光学现象说法中正确的是（）A．图甲是双缝干涉示意图，若只增大两个狭缝1S、2S间的距离d，相邻亮条纹间距离x将减小B．图乙是单色光单缝衍射实验现象，若在狭缝宽度相同情况下，上图对应

光的波长较短C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹下的D．图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是纵波【答案】A【解析】A．根据lxd=可知只增大两个狭缝的距

离d，相邻亮条纹间距离x将减小，A正确；B．由图可知，上图的衍射现象比下图更明显，可知在狭缝宽度相同情况下，下图对应的光波长较短，B错误；C．由图可知，条纹向空气薄膜较厚处发生弯曲，说明弯曲处的光程差变短，空气薄膜间距变小，则被检测的平面在此处是凸起的，C错误；D．缓慢

转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，表明光波是横波，D错误。故选A。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分

。9．（2022·重庆巴蜀中学高三阶段练习）如图所示，玻璃砖ABCDE在纸面上的横截面由正方形ABCE和14圆面CDE组成，玻璃砖折射率为62。一束单色光在纸面内以60的入射角从空气射向AB边的中点，则该束单色光（）A．在AB边的折射角为30B．在AE边的折射角为60C．一定能从CD边射出D．第一

次从DE边射出的折射角小于30【答案】BCD【解析】A．光线从O点入射，设折射角为，由折射定律得sin60sinn=解得45=即在AB边的折射角为45°，故A错误；BC．光从光密介质射入光疏介质发生全反射的临界角设为，有162sinsin

4532n===即45而AE边、CD边的入射角为45故光能从AE边、CD边射出，由折射定律得在AE边的折射角为60，故BC正确；D．光从CD边反射后射到DE边，假设入射角为，出射点为F

，连接CF，设正方形边长为2a，由正弦定理得2sinsin45aa=得2sin4=由折射定律得sinsinn=可得31sinsin3042==所以折射角小于30°，故D正确。故选BCD。10．（2022·山西·高三开学考试）玻璃三棱镜的横截面为直角三角形ABC，30A=，O点和

D点分别为AB和AC边的中点，如图所示，现有两束同种单色光从O点入射，两束光线正好分别从C点和D点射出，已知玻璃三棱镜对该种单色光的折射率等于3，则下列说法正确的是（）A．两束折射光线的折射角相等B．两束光从O点入射的入射

角之和等于90°C．若某光束在玻璃三棱镜中射向O点时与AB边成60°夹角可以射出D．若某光束在玻璃三棱镜中射向O点时与AB边成45°夹角可以射出【答案】AC【解析】A．由题意作出光路图，如图由几何知识可知两束折射光线

的折射角30==故A正确；B．由折射率sin3sinin==解得60i=所以两束光从O点入射的入射角之和120ir+=故B错误；CD．由132sin32Cn==可得45C所以若某光束在玻璃三棱镜中射向O点时与AB边成45°夹角不可以射出，但成60夹角可以

射出，故C正确，D错误。故选AC。11．（2022·浙江·宁波市鄞州高级中学高三开学考试）下列四种光学现象，对其原理解释正确的是（）A．图甲为薄膜干涉的应用，可检验平面的平整度，条纹间距左窄右宽B．图乙为泊松亮斑，是光通过小圆板衍射形成的，说明光具有波动性C．图丙为

立体电影原理，和照相机镜头表面涂上的增透膜的原理相同D．图丁为水中明亮的气泡，其原理与光导纤维的原理相同【答案】BD【解析】A．图甲为薄膜干涉的应用，可检验平面的平整度，条纹间距相等，A错误；B．图乙为泊松亮斑，是光通过小圆板衍射形成的，说明光具有波动

性，B正确；C．图丙中立体电影利用了光的偏振现象，而增透膜利用了光的干涉，C错误；D．图丁中水中明亮的气泡是全反射现象，与光导纤维原理相同，D正确。故选BD。12．（2022·河北邢台·高三开学考试）如图所示，平行直线为一透明材料制成的

光学器件的截面，a、b两束光均从界面上的P点射入器件，然后到达Q点。已知器件的厚度为d，两束光与界面的夹角分别为30°、和45°PQ连线与界面的夹角为60°，光在真空中的传播速度为c、下列说法中正确的是（）A．器件对两束光的折射率之比为62B．a光可能在Q点发生全反射C．a光在

真空中的波长小于b光在真空中的波长D．两束光在器件中传播时间之比为63【答案】AC【解析】A．由题意可知，两束光在P点的入射角分别为60ai=、45bi=，两束光在P点的折射角相同且30r=，由折射定律sinsininr=可得62abnn=故A正确；B．由对称性可知，光经过透明平行器件

后出射光线与入射光线平行，所以两束光都不可能在Q点发生全反射，故B错误；C．材料对a光的折射率大，所以a光的频率大于b光的频率，即abvv，而真空中光速cv=所以ab故C正确；D．由折射定律cnv=又因为stv=

可知sntc=所以两束光在器件中的传播时间之比62aabbtntn==故D错误。故选AC。三、实验题：本题共2小题，第13题6分，第14题9分，共15分。13.（2022·浙江·效实中学高二期中）小明同学为了测量某长方体透明物质的折射率，用黑纸制作了一个

顶角为60°的圆锥形纸筒，在顶点内侧固定一发光二极管（可看成点光源），用支架悬挂在桌面上方，如图所示。然后进行了如下操作：A．用游标卡尺测量出待测长方体的厚度d；B．在桌面上铺一张白纸，接通电源使二极管发光，用铅笔描出在白纸上被照亮的圆形光斑的边缘；C．把被测长方体平放

在白纸上，调整支架使圆锥纸筒上下移动，直到照在白纸上的光斑再次充满已经描下的区域，测量出圆锥纸筒移动的距离，记为h；D．计算出该材料的折射率n；E．改变初始时圆锥纸筒距离白纸的高度，重复步骤B、C、D，求出折射率的平均值。根据上述实验过程，回答下列问题：（1）用游标卡尺测量厚度时，卡

尺的示数如图所示，则透明长方体的厚度为d＝______cm。（2）在步骤C中，为了达到实验要求，应该向______（选填“上”或“下”）调整圆锥纸筒。（3）多次测量后小明发现12hd=，则该长方体透明

物质的折射率n为______（结果可用根式表示）【答案】1.230上132【解析】（1）[1]根据游标卡尺的读数规则可得，透明长方体的厚度为12mm60.05mm12.30mm1.230mmd=+==（2）[2

]因为玻璃折射率大于空气折射率，所以光线发生折射，为了达到步骤C的要求，应该向上调整圆锥纸筒。（3）[3]如图所示由题意可知2dAB=BFd=30=60ACB=由几何关系可得32tan60tan606ddDEDFFEd=−=−=则223136sin1336dDFFEDCE

DCdd−===+根据折射定律得sin13sin2nDCE==14.（2022·北京东城·高二期末）某同学用如图甲所示的实验装置测量光的波长。他使用绿色的滤光片，在目镜中观察到了一定数量的干涉条纹。（1）某次实验时分划板中心刻线在某亮条纹中央位

置时，螺旋测微器如图乙所示，则其读数为___________mm。（2）若要减小相邻两条亮条纹间的距离，以下措施可行的是___________。A．只增大单缝到双缝的距离B．只换用间距更大的双缝C．只换用更长的遮光筒D．只换用红色的

滤光片【答案】15.375B【解析】（1）[1]由图乙可知，螺旋测微器的速度为15mm37.50.01mm15.375mm+=（2）[2]由公式lxd=可知A．只增大单缝到双缝的距离，不改变相邻两条亮条纹间的距离，故A错误；B．只换用

间距更大的双缝，则d变大，x减小，即相邻两条亮条纹间的距离减小，故B正确；C．只换用更长的遮光筒，则l变大，x增大，即相邻两条亮条纹间的距离增大，故C错误；D．只换用红色的滤光片，则变大，x增大，即相邻两条亮条纹间的距离增大，故D错误。故选B。四、

解答题：本题共4小题，第15题8分，第16题9分，第17题12分，第18题16分，共45分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。15.（2022·河南·高三开学考试）如图所示，半圆玻璃砖可

绕过圆心的垂直轴转动，圆心O与足够大光屏的距离20cmd=，初始半圆玻璃砖的直径与光屏平行时，一束光对准圆心、垂直于光屏射向玻璃砖，在光屏上1O点留下一光点，保持入射光方向不变，让玻璃砖绕O点顺时针方向转动（90）时，光屏上光点也会移动，当玻璃砖转过30=角时，光屏上

光点位置距离1O点为20cm，62sin754+=，则：（1）此时光束射出玻璃砖的折射角是多少度？（2）该玻璃砖的折射率为多少？【答案】（1）75；（2）622n+=【解析】（1）玻璃砖转过30角时，入射角30i=

，折射光路如图所示根据几何关系可得120cmtan120cmOPd===解得45=则折射角453075=+=（2）根据折射定律可得sin1sinin=可得622n+=16．（2022·四川省德阳市第三中学高三开

学考试）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点同高，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43n=，求∶（1）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。【答案】（1）2.4m；（2）37m5【解析】（1）光路图如下，设入射角、折射角分别为i、r，设鱼饵灯离水面的深度为2h根据几何关系有12211sinsish=+22222sinsrsh=+根据光的折射定律可知sinsininr=联

立并代入数据得22.4mh=（2）设当鱼饵灯离水面深度为3h时，水面PQ间恰好无光射出，此时鱼饵灯与浮标的连线和竖直方向夹角恰好为临界角C，则有1sinCn=由几何关系可得22223sinsCsh=+联立解得337m5h

=17．（2022·四川成都·高三开学考试）2021年12月9日，“天宫课堂”第一课正式开讲，某同学在观看太空水球光学实验后，想研究光在含有气泡的水球中的传播情况，于是找到一块环形玻璃砖模拟光的传播，俯视图如图所示。已知玻璃砖的折射率为3，外圆半径为2R，光线

a沿半径方向射入玻璃砖，光线b与光线a平行，两束光线之间的距离为x=3R，光线b经折射后恰好与内柱面相切；光在真空中的传播速度为c。求：（1）该玻璃砖的内圆半径r；（2）光线a、b在外圆界面内传播的时间差∆t（不考虑光线反射）。【答案】（1）rR=；（2）(423)Rc−【解析】（1）光路如图所示

，根据几何关系得3sin22xiR==根据折射率公式有sinsinin=得1sin2=即30=sin2rR=解得rR=（2）光线在外圆界面内传播的速度为33ccvn==光线b在外圆界面内传播的时间为22cos6bRRtvc==光线a在外圆界面内传播的时间

为22(223)aRRRtvcc+=+=光线a、b在外圆界面内传播的时间差为(423)baRtttc−=−=18．（2022·江苏南京·高三开学考试）如图所示，真空中有一个半径为R的均匀透明球，两条相同光线与球的一条直径平行且处于

同一平面中，与该直径的距离均为32dR=，两光线折射后正好交于球面。求：（1）该透明材料的折射率；（2）光线在球中传播的时间（不考虑光线在球中的多次反射）。（已知光在真空中的速度为c）【答案】（1）3；（2）3Rc【解析】（1）设

当球的折射率为n时，两束光刚好交于球面上，如图所示令光线射入球中时的入射角为i，折射角为r，则由图中的几何关系有12ri=由于3sin2diR==所以60i=30r=由折射定律有sin3sininr==（2）光线在球中传播的时间Lt

v=传播的距离为2cos3LRrR==光在球中的速度为cvn=联立解得3tRc=32．（2022·河南·商丘市第一高级中学高三阶段练习）随着望远镜技术的发展，屋脊棱镜结构的望远镜应运而生，“直角屋脊棱镜”或“阿米西棱镜”，可

回转和反转图象以及以90偏转光线，以保持正确的视觉方向。如图所示为屋脊棱镜的横截面图，一单色光从AD面的P点射入后，在AB面恰好发生全反射，然后从CD面的N点射出，且出射光线与在P点的入射光线垂直。（1）画出棱镜中完整的

光路图；（2）求折射率n以及入射角i。【答案】（1）见解析；（2）2n=，45i=【解析】（1）光路图如图所示（2）因为在P点的入射光线与在N点的出射光线相互垂直且∠D＝90°，所以根据几何关系可得ir=设单色光在AD面的折射角为，由折射定律得sinsinin=从图中的几何关系可以得

出入射到CD面的入射角为'60i=−由折射定律得sin'sinnir=联立可得30=根据几何关系，可知在AB面刚好发生全反射的入射角为45j=则有1sinjn=解得2n=进一步可得45i=