2025年高考物理二轮核心考点：光学（有解析）

2025年高考物理二轮核心考点：光学
一、单选题
1.如图所示，两束不同频率的平行单色光、从水射入空气空气折射率为发生如图所示的折射现象，下列说法正确的是( )
A. 水对的折射率比水对的折射率大
B. 在水中的传播速度
C. 在空气中的传播速度
D. 当、入射角为时，光线不偏折，但仍然发生折射现象
2.如图所示为用相机拍摄的夏日荷塘一景，已知水的折射率为，下列说法正确的是( )
A. 太阳光进入水中后，光的频率发生变化
B. 用相机拍摄水中的鱼，可通过镜头表面的增透膜减弱水面反射光的影响
C. 用激光枪射击水中的鱼，为了提高命中率，在射击时应瞄准眼睛看到的鱼
D. 在水中的鱼看来，崖上的景物都出现在一个倒立的圆锥里，圆锥的顶角的正弦值为
3.一长为、厚为的长方体玻璃砖的纵截面如图所示，被、、平分成四等份，一细激光束与成角从点射入玻璃砖，且有光从点射出，已知光在真空中的传播速度为，，则
A. 玻璃砖对该激光束的折射率为
B. 激光束在玻璃砖中的传播速度为
C. 激光束在玻璃砖中的传播时间最短为
D. 激光束从玻璃砖下表面射出时与玻璃砖表面夹角可能为
4.如图，光导纤维的内芯折射率为、外套折射率为，光由光导纤维的一端从空气进入内芯后，经多次全反射传播到另一端射出，则( )
A. B. C. D.
5.大气的折射是光通过空气时空气密度变化而引起传播速度变化折射率变化所发生的现象，近地面大气的折射会产生海市蜃楼。如图所示太阳光进入地球大气到达地面，光线发生弯曲。关于以上现象下列说法正确的是( )
A. 太阳光进入地球大气发生弯曲是因为离地面越近折射率越小
B. 太阳光进入地球大气越靠近地面速度越大
C. 太阳光进入地球大气同一方向射入大气不同颜色的光，弯曲程度相同
D. 海面上空出现海市蜃楼是因为离海面越近大气折射率越大
6.如图，玩具水球中央是一个明亮的气泡，若入射光在气泡表面的点恰好发生全反射，反射角为，光在真空中传播速度为，则( )
A. 光从空气进入水中，频率变大 B. 光从空气进入水中，波长变短
C. 水的折射率 D. 光在水球中的传播速度
7.如图，水面上漂浮一直径为的圆形荷叶，一只小蝌蚪可视为质点从距离水面深度为的点沿水平方向以的速度匀速运动，其运动轨迹位于荷叶直径的正下方。小蝌蚪从荷叶下方穿过的过程中，荷叶始终保持静止，在水面之上的任意位置都看不到小蝌蚪的时间为。已知水的折射率为，则约为
A. B. C. D.
8.琉璃灯表演中有一个长方体玻璃柱，如图所示，底面是边长为的正方形，高为。在玻璃柱正中央竖直固定一长为的线状光源，向四周发出红光。已知玻璃柱的材料对红光的折射率为，忽略线状光源的粗细，则玻璃柱一个侧面的发光面积为( )
A. B. C. D.
9.如图所示，等腰直角三角形为一棱镜的横截面，。由甲、乙两种单色光组成的一细光束，从边射入三棱镜，调整入射方向发现，当入射光束垂直边入射时，恰好只有甲光从边射出，且出射光线和边的夹角为，则下列判断正确的是( )
A. 甲光的全反射临界角小于乙光的全反射临界角
B. 甲、乙两光的折射率之比为
C. 用完全相同的杨氏双缝干涉仪做双缝干涉实验，甲光的条纹要比乙光的条纹宽
D. 若甲、乙两光均能使某金属发生光电效应，则由甲光照射产生的光电子最大初动能更大
10.洛埃德在年提出了一种更简单的观察干涉现象的装置。如图所示，缝光源与光屏平行，从缝光源发出的光，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹，缝光源通过平面镜成的像相当于另一缝光源。某次实验，发出波长为的单色光，虚线上方的第条亮条纹出现在处。不考虑半波损失，下列说法正确的是( )
A. 若撤去平面镜，光屏上将不再出现明暗相间的条纹
B. 若缝光源发出波长为的单色光，光屏上处将出现第条亮条纹
C. 若将缝光源下移少许，光屏上的条纹间距将变小
D. 若将平面镜右移少许，光屏上的条纹间距将变大
11.利用光的干涉可以检查工件表面的平整度，其装置如图甲所示，将一块标准平板玻璃放置在待检测平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两片玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹可能如图乙、丙所示以下说法正确的是( )
A. 图丙条纹弯曲处对应着待检测平板玻璃有凹陷
B. 若要使干涉条纹变密，可以减少垫的纸张数量
C. 若要使干涉条纹变密，可以使用波长更长的单色光
D. 若要使干涉条纹变疏，可以向右移动纸片
12.地球大气层对光线的折射会使我们提前看到日出，称为蒙气差效应。地理老师制作了教具来演示这一效应，如图所示为教具中“地球”的俯视图，“地球”半径为，绕“地轴”逆时针自转周期为。折射率为的“大气层”厚度为，以平行光充当“太阳光”，则由于“大气层”的存在，“地球赤道”上的点相对于“地球”没有“大气层”时“看”到“太阳光”的时间将提前约( )
A. B. C. D.
13.某同学将激光笔的一束激光从空气射向水面点，经水的折射后在槽底形成一光斑，如图所示。已知水深，水的折射率，入射角，真空中光速，，。则激光( )
A. 在水中的传播速度为 B. 从到所经路程为
C. 从到所需时间约为 D. 从空气经点射入水中时光子能量减小
二、多选题：本大题共7小题，共28分。
14.如图所示，为截面为等腰直角三角形的棱镜，一束白光垂直入射到面上，无色光射出面．保持光线入射点的位置不变，改变光线的入射方向不考虑自面反射的光线，则( )
A. 使入射光在纸面内逆时针逐渐偏转，不可能有色光射出面
B. 使入射光在纸面内顺时针逐渐偏转，可能有色光射出面，且先射出的是紫光
C. 使入射光在纸面内顺时针逐渐偏转，可能有色光射出面，且先射出的是红光
D. 使入射光在纸面内顺时针逐渐偏转，某种色光从面传播到面的时间变长
E. 使入射光在纸面内逆时针逐渐偏转，某种色光从面传播到面的时间变长
15.在信息技术迅猛发展的今天，光盘是存储信息的一种重要媒介。光盘上的信息通常是通过激光束来读取的。若红、蓝激光束不是垂直投射到盘面上，则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向，如图所示。下列说法中正确的是( )
A. 图中光束是红光，光束是蓝光
B. 在光盘的透明介质层中，光束比光束传播速度慢
C. 若光束、先后通过同一双缝干涉装置，光束的条纹宽度比光束的窄
D. 光束比更容易发生明显衍射现象
16.多选如图所示，、为两束不同频率的单色光，以的入射角射到玻璃砖的上表面，直线与玻璃砖垂直且与其上表面交于点，入射点、到点的距离相等，经玻璃砖上表面折射后，两束光相交于图中的点．下列说法正确的是( )
A. 在真空中，光的传播速度大于光的传播速度
B. 在玻璃中，光的传播速度大于光的传播速度
C. 玻璃对光的折射率小于玻璃对光的折射率
D. 同时增大入射角，则光在下表面先发生全反射
17.如图所示，等腰为一棱镜的横截面，；一平行于边的细光束从边射入棱镜，在边经过一次反射后从边射出，出射光分成了不同颜色的甲、乙两束光。、是这两束光分别通过相同的双缝装置后形成的图样，下列说法正确的是( )
A. 甲光的波长比乙光的长 B. 甲光在棱镜中的传播速度比乙光的小
C. 是甲光的干涉图样 D. 是乙光的干涉图样
18.如图所示，甲图是年月日上午在恩施地区观看到的“日晕”图片。“日晕”又叫“圆虹”，是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示，为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，、为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是( )
A. 冰晶对光的折射率大于对光的折射率
B. 在冰晶中，光的传播速度较大
C. 用同一装置做双缝干涉实验，光的条纹间距比光的窄
D. 从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较大
19.光导纤维在现代通信网络中发挥着重要作用。如图所示，长为的直光导纤维由内芯和外套两层介质组成，一束激光从端面以某一入射角射向内芯，在内芯的内侧面入射角为，此时恰好发生全反射。设内芯的折射率为，光在真空中的传播速度为，则( )
A.
B. 激光在内芯中的传播路程为
C. 若，则激光在内芯中传播的时间为
D. 若增大，激光在内芯中仍能发生全反射
20.如图甲所示，我国航天员王亚平在天宫课堂上演示了微重力环境下的神奇现象。液体呈球状，往其中央注入空气，可以在液体球内部形成一个同心球形气泡。假设此液体球其内外半径之比为，由、、三种颜色的光组成的细复色光束在过球心的平面内，从点以的入射角射入球中，、、三条折射光线如图乙所示，其中光的折射光线刚好与液体球内壁相切。下列说法正确的是( )
A. 该液体材料对光的折射率小于对光的折射率
B. 光在液体球中的传播速度最大
C. 该液体材料对光的折射率为
D. 若继续增大入射角，光可能因发生全反射而无法射出液体球
三、计算题：本大题共3小题，共30分。
21.如图所示，一个桶的高为，底面直径为，当桶空时，从点刚好能够看到桶底上的点。当桶内盛有某种透明液体，其深度为时，仍沿方向看去，刚好可以看到桶底中心处点光源发出的光线。已知点为的中点。
求透明液体对点光源发出光线的折射率；
若要液面全部被处点光源照亮，求桶内透明液体的深度。
22.如图所示，一细束白光从点射入某矩形透明材料，经下表面反射后在上表面形成一条光带已知透明材料的厚度为，、间的距离为，、间的距离为，透明材料对从处射出光的折射率为，真空中的光速为．
从处射出的是紫光还是红光求该光在材料中的速度大小
求透明材料对从处射出光的折射率．
23.如图甲是一个长为的半圆柱体透明介质，其底面是半径为的半圆，图乙为半圆柱体右视图，为圆心，为半径的中点，将平行光垂直侧面射入介质，其中由点入射的光线，其射出介质的折射光线方向与夹角为。求：
透明介质的折射率；
要使所有光线都不能由圆柱的圆弧面射出，可以在侧面贴上不透光的贴纸，求贴纸的最小面积。不考虑光的多次反射
答案和解析
1.【答案】
【解析】由于，所以折射率小于，由于知，在水中的传播速度，、在空气中的传播速度都是，AC错误，B正确；
D.当、入射角为时，光线不偏折，不发生折射现象，故D错误。
2.【答案】
【解析】A.光的频率与介质无关，太阳光进入水中前后频率保持不变，故A错误；
B.用相机拍摄水中的鱼，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度，使照片清晰，故B错误；
C.从鱼到眼睛的光线在水和空气的界面发生折射；由激光枪射向鱼的激光也在界面发生折射。所以用激光枪射击水中的鱼时，为了提高命中率，在射击时应瞄准眼睛看到的鱼，故C正确；
D.光从空气折射进入鱼眼，折射角小于入射角，鱼眼认为光是直线传播的，所以岸上所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，如图所示
根据
根据图可知圆锥的顶角为的倍，故D错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】结合光路可逆和对称性作出光路图如图所示：
可见，则激光束从玻璃砖下表面射出时与玻璃砖表面夹角为，由题知，，，则，，由折射定律知，折射率，则激光束在玻璃砖中的传播速度，激光束在玻璃砖中的传播时间最短，故B正确，ACD错误。
4.【答案】
【解析】欲使光在 、 界面上发生全反射，必须从光密介质射入光疏介质，需要满足 ，A正确，B错误；
在内芯发生全反射的临界角为
图中发生全反射，满足
所以，CD错误。
故选A。
5.【答案】
【解析】A.离地面越近，空气密度越大，折射率越大， A错误
B.根据，可知，离地面越近光速越小，B错误
C.空气对不同色光的折射率不同，弯曲程度不同， C错误
D.海面上方空气湿度较大，离海面越近大气折射率越大，光传播时会发生异常折射和全反射，出现海市蜃楼， D正确。
故选D。
6.【答案】
【解析】光从空气进入水球传播速度变小，频率不变，根据 ，波长变短，故B正确，A错误；
C.根据全反射临界角公式 ，所以水的折射率 ，故C错误；
D.光在水球中的传播速度，故D错误。
7.【答案】
【解析】由题意可知，小蝌蚪可视为质点以的速度匀速运动，解题题设可知其在荷叶下方穿过时，能看到它的时间为：，由其速度可得该过程的长度为：，即小蝌蚪在荷叶直径两边分别距离、两点为的位置时看不到它。由全反射的临界角与折射率的关系：，如图示：
此时小蝌蚪位于红点位置，入射角恰为临界角，由由以上分析可知，故可得，由几何关系可得：，解得，故A正确。
8.【答案】
【解析】对一个侧面分析，玻璃柱的材料对红光的折射率为，，临界角，可知发光部分的形状如图，
两个半圆的半径为，中间正方向的边长为，故玻璃柱每个侧面发光部分的面积为，故A正确。
9.【答案】
【解析】根据折射定律，甲、乙两种单色光的折射率分别为，，甲、乙两光的折射率之比，故B错误；
A.全反射临界角，甲单色光的折射率小于乙单色光的折射率，甲单色光的全反射临界角大于乙单色光的全反射临界角，故A错误；
C.甲单色光的折射率小于乙单色光的折射率，则甲单色光的频率小于乙单色光的频率，单色光在真空中的波长为，则甲单色光的波长大于乙单色光的波长，根据双缝干涉条纹间距公式，则单色光甲的条纹宽度要比单色光乙的条纹宽度宽，故C正确；
D.甲单色光的折射率小于乙单色光的折射率，则甲单色光的频率小于乙单色光的频率，根据光电效应方程，若甲、乙两光均能使某金属发生光电效应，则由甲光照射产生的光电子最大初动能更小，故D错误。
10.【答案】
【解析】A.若撤去平面镜，通过单缝光线会发生衍射，仍然可以观察到明暗相间的条纹，故A错误；
B.可将单缝及其在平面镜中的像视为双缝，由双缝干涉条纹间距，其中，则；
若缝光源发出波长为的单色光，，则，波长为时，第条亮条纹与零级条纹间距为，所以波长为时，在处应出现第条亮条纹，故B正确；
C.若将缝光源下移少许，减小，由可知光屏上的条纹间距将变大，故C错误；
D.将平面镜右移一小段距离，不影响光源的像的位置和的大小，则光屏上的条纹间距不变，故D错误。
11.【答案】
【解析】A.同一级条纹对应的空气膜厚度相等，则图丙条纹弯曲处对应着待检测平板玻璃有凸起，故A错误。
B.经空气薄膜上下表面分别反射的两列光是相干光源，其光程差，即光程差是空气层厚度的倍，当光程差时，此处出现亮条纹，因此相邻亮条纹之间的空气层厚度差一定为，减小纸张数量后，空气层的倾角变小，则相邻亮纹或暗纹之间的间距变大，因此干涉条纹变疏，故B错误
C.使用波长更长的单色光，相邻亮纹或暗纹之间的间距变大，因此干涉条纹变疏，故C错误
D.向右移动纸片，空气层的倾角变小，则相邻亮纹或暗纹之间的间距变大，因此干涉条纹变疏，故D正确。
12.【答案】
【解析】解：光路图如图所示
点观察到第一道曙光时，设在大气层外的入射角为，进入大气层后的折射角为，由几何关系可得
可得
根据折射定律
可得
则
若无大气层，点需随地球转动到时才能观察到日出，由几何关系
故提前的时间为
故B正确，ACD错误。
故选：。
13.【答案】
【解析】解：、由，可得激光在水中的传播速度大小为，故A错误；
B、由折射定律可得
解得激光在水中的折射角大小为
从到所经路程为
，故B错误；
C、光从到所需的时间为，故C正确；
D、从空气经点射入水中时光子的频率不变，则光子的能量不变，故D错误。
故选：。
14.【答案】
【解析】、白光垂直入射到面上，无色光射出面，说明白光在面发生了全反射，入射角大于临界角，若入射光逆时针旋转，折射光线也逆时针旋转，入射到面上的入射角增大，则光在面上仍会发生全反射，不会可能有色光射出面。由于色光从面传播到面的传播距离变大，传播速度不变，则色光从面传播到面的时间变长。故AE正确。
、若入射光顺时针旋转，折射光线也顺时针旋转，在面上的入射角减小，则会有光从面射出，由于红光的折射率最小，紫光折的折射率最大，由知，红光的临界角最大，紫光的临界角最小，所以红光最先不发生全反射而从面射出。色光从面传播到面的传播距离变小，传播速度不变，则从面传播到面的时间变短，故C正确，BD错误。
故选：。
15.【答案】
【解析】A、光的偏折程度较大，则折射率较大，蓝光的折射率大于红光的折射率，所以光是蓝光，是红光．故A错误；
B、根据知，蓝光的折射率大，在介质中的速度小，则光束比光束传播速度更慢．故B正确；
C、蓝光的折射率大于红光的折射率，而蓝光的波长小于红光的折射率波长，由于干涉条纹的间距与波长成正比，则若光、光先后通过同一双缝干涉装置，前者得到的条纹比后者的窄．故C正确；
D、蓝光的折射率大，频率大，知蓝光的波长小，根据衍射的条件可知波长越长，衍射现象越明显，所以光衍射更明显，故D错误．
16.【答案】
【解析】所有光在真空中传播的速度都是 ，故A错误；
由图可知，光的折射角大，两束光的入射角相等，由折射定律知，玻璃对光的折射率小，由可知，光在玻璃中的传播速度大，故B、C正确；
D.同时增大入射角，光射到玻璃砖的下表面时，入射角等于上表面的折射角，根据光路可逆性原理可知，光线一定能从下表面射出，不可能发生全反射，故D错误．
17.【答案】
【解析】、根据折射定律和反射定律作出光路图
由图可知，乙光的折射角小，根据折射定律可知乙光的折射率大，故甲光的频率比乙光的低，根据，可知甲光的波长比乙光的长，故A正确；
B、由折射率得，甲光在棱镜中的传播速度比乙光的大，故 B错误；
、干涉条纹间距公式为可知，乙光的波长小，故是甲光的干涉图样，故C正确；
故选：。
18.【答案】
【解析】、太阳光射入六角形冰晶时，光的折射角大于光的折射角，由折射定律可知，冰晶对光的折射率小于对光的折射率，则光的频率比光的频率小，根据可知在冰晶中，光的传播速度较大，故A错误，B正确；
C.因为光的折射率比对光的折射率大，即光的频率比光的大，则光的波长比光的小，根据可知则光条纹间距更小，故C正确；
D.同种玻璃对光的折射率比对光的折射率小，根据可知从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较大，故D错误。
故选：。
19.【答案】
【解析】A.根据折射定律得，可得，故A正确；
B.激光在内芯中的传播路程，故B错误；
C.由得，激光在内芯中传播的速度，若，则激光在内芯中传播的时间，故C正确；
D.若增大，则折射角增大，激光在内芯的内侧面入射角减小，小于临界角，则激光不会发生全反射，故D错误。
20.【答案】
【解析】A.由图乙可知，光在液体材料中的折射角比光的小，由折射率，可知该液体材料对光的折射率大于对光的折射率，故A错误
B.由图乙可知，、、三种颜色的光的入射角相同，光的折射角最大，由折射率公式，可知光的折射率最小由，可知光在液体球中的传播速度最大，故 B正确；
C.由图乙可得，光在液体材料中的折射角，由折射率，可得该液体材料对光的折射率为，故C正确；
D.若继续增大入射角，光的折射角增大，光线远离同心球形气泡，光线从液体材料射出时的入射角与射入液体材料时的折射角大小相等，根据光的可逆性可知不会发生全反射，故 D错误。
故选BC。
21.【解析】设点发出的光线与界面的交点为，光路图如图所示
由几何关系可知
所以
由几何关系可知
由折射定律有
；
设液面刚好被全部照亮时液体深度为，光线在液面边缘刚好发生全反射，光路图如图所示
由折射定律有
由几何关系有
解得
结合题意和几何关系可知，若要液面全部被处光源照亮，桶内透明液体的深度
答：透明液体对点光源发出光线的折射率为；
桶内透明液体的深度为。
22.【解析】由图可知，处射出的光线在材料中偏折大，处射出的是紫光。
解得
设白光的入射角为，光的折射角为，光的折射角为，由几何关系有
光
光
解得
23.【解析】根据题意，由点入射的光线，入射角为，根据几何关系有
其射出介质的折射光线方向与夹角为，可得折射角为
根据折射定律
解得透明介质的折射率为
全反射的临界角为
根据几何关系，可知间射入的光不能在圆弧面发生全反射，需贴上不透光的贴纸，贴纸的最小面积为
答：透明介质的折射率为；
贴纸的最小面积为。
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