【高考押题卷】2025年高考物理高频易错考前冲刺 光学（含解析）

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高考物理考前冲刺押题预测 光学
一．选择题（共8小题）
1．（2024秋 江苏期末）一束单色光通过单缝，当单缝的宽度或者光的波长发生变化时，在光屏上得到甲、乙两个图样。下列说法正确的是（　　）
A．两者都是干涉图样
B．图样说明了光具有粒子性
C．若光的波长不变，甲图对应的缝宽较大
D．若缝的宽度不变，乙图对应光的波长较小
2．（2025 浙江）某广场喷泉，在喷泉底部水平安装有五颜六色的圆形彩灯。如图所示，若所有彩灯均为圆盘状，直径均为d，灯面到水面的距离均为h。已知红光在水中的折射率为，水池面积足够大。则下列说法正确的是（　　）
A．每个灯盘在水面上的发光形状为环形
B．红光灯盘在水面上的发光面积为π（h+d）2
C．红光灯盘在水面上的发光面积比绿光灯盘的大
D．灯盘在水中的深度越大，其在水面上的发光面积就越小
3．（2024秋 辽阳期末）《阳燧倒影》中记载的“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，一束光（含红、绿两种颜色）通过正三棱镜后被分解成两束单色光a、b，其中a光部分光路与三棱镜的BC边平行，下列说法正确的是（　　）
A．b光为红光
B．在该三棱镜中，a光的临界角比b光的临界角小
C．a光通过该三棱镜的时间比b光通过该三棱镜的时间短
D．增大复色光在AB面的入射角，复色光在AB面会发生全反射
4．（2024秋 红桥区期末）下列四幅图所涉及的光学现象和相应的描述中，说法正确的是（　　）
A．图（a）是内窥镜，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用了光的全反射
B．图（b）是阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，这是光的干涉现象，实验时肥皂膜应水平放置
C．图（c）是单色平行光线通过狭缝得到的干涉图样
D．图（d）是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种纵波
5．（2024秋 杭州期末）如图所示，CD为透明圆柱体的水平直径，a、b两束单色光分别从A、B两点平行于CD射入圆柱体，A、B两点到CD的距离相等。两束光线经圆柱体折射后相交于E点，E点在CD上方。下列说法正确的是（　　）
A．在圆柱体中，a光的传播速度大于b光的传播速度
B．圆柱体对a光的折射率大于圆柱体对b光的折射率
C．b光在圆柱体中发生全反射的临界角大于a光在圆柱体中发生全反射的临界角
D．进入圆柱体中，a光和b光的频率均将变小
6．（2024秋 杭州期末）下列关于多普勒效应和激光的特性描述，正确的是（　　）
A．医院检查身体的“彩超”仪利用了超声波的多普勒效应
B．主动降噪技术应用的是声波的多普勒效应
C．激光的相干性好，所以医学上用激光“刀”做切除肿瘤等外科手术
D．激光可以用来精确的测距，这是利用了激光的亮度高这个特点
7．（2024秋 杭州期末）下列四幅图中涉及的光学现象和对应的描述中，正确的是（　　）
A．图（a）是内窥镜，可以把光传输到人体内部照明，利用了光的衍射
B．图（b）是阳光下观察肥皂泡看到彩色条纹，这是光的干涉现象，条纹分布是上密下疏
C．图（c）是单色光通过狭缝得到的干涉图样
D．图（d）是利用偏振片观看立体眼镜，要求屏幕上的光必须是偏振光
8．（2024秋 淄博期末）有一种魔术道具称为“穿墙而过”。其结构是将两片塑料偏振片卷起来，放进空心的透明圆筒内，上、下两偏振片中间重叠区域让观众感觉为一块“挡板”，如图甲所示。当圆筒中的小球从B端滚向A端，居然穿过了“挡板”，如图乙所示。则（　　）
A．该魔术说明光是纵波
B．只用一片塑料偏振片也可以完成该魔术
C．两偏振片的透振方向互相垂直
D．两偏振片的透振方向互相平行
二．多选题（共4小题）
（多选）9．（2024秋 郴州期末）关于下列四幅图所涉及的光学知识中，说法正确的是（　　）
A．图1检查工件的平整度利用光的干涉现象，同时也是光的波动性的证明
B．图2医用内镜利用光的衍射现象，说明了光可以不沿直线传播
C．图3在坦克内壁上开孔安装玻璃利用光的折射现象扩大视野
D．图4泊松亮斑是由于光的衍射现象产生的，是光的粒子性的实例证明
（多选）10．（2024秋 抚顺期末）如图所示，a、b为两束不同频率的单色光，以相同的入射角射到玻璃砖的上表面，入射点分别为A、B。经玻璃砖上表面折射后两束光相交于P点，已知AP＞BP，下列说法正确的是（　　）
A．玻璃对a光的折射率大于玻璃对b光的折射率
B．玻璃对b光的折射率大于玻璃对a光的折射率
C．在玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度
D．在玻璃砖中，b光的传播速度大于a光的传播速度
（多选）11．（2024秋 雨花区校级期末）如图所示是一种脉冲激光展宽器的截面图，其构造为四个相同的顶角为θ的直角三棱镜，对称放置在空气中。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为平行的光束，再经过后两个棱镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽。已知相邻两棱镜斜面间的距离d＝100.0mm，脉冲激光中包含频率不同的光1和2，它们在棱镜中的折射率分别为n1和n2。取sin37°，cos37°，1.890，则（　　）
A．光1和2通过相同的双缝干涉装置后2对应条纹间距更大
B．为使光1和2都能从左侧第一个棱镜斜面射出，需θ＞45°
C．减小d后光1和2通过整个展宽器过程中在空气中的路程差不变
D．若θ＝37°则光1和2通过整个展宽器过程中在空气中的路程差约为14.4mm
（多选）12．（2024秋 淄博期末）利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度。如图甲所示，现使透明标准板M和待检工件N间形成一楔形空气薄层，并用单色光照射，可观察到如图乙所示的干涉条纹，条纹的弯曲处P对应于A处。下列说法正确的是（　　）
A．判断A处缺陷为凸起
B．判断A处缺陷为凹陷
C．当减小薄片的厚度，则相邻的干涉条纹间距会变大
D．当减小薄片的厚度，则相邻的干涉条纹间距会变小
三．填空题（共4小题）
13．（2024秋 上海校级期末）激光技术在工农业生产、光纤通信、宽带网络、信息处理、医疗卫生、文化教育、科技研究、军事发展等多方面都发挥着重要的作用。
（1）有关激光的特点与应用，下列说法错误的是 　 　。
A.激光是一种人工产生的相干光，全息照相技术，利用了激光相干性好的特点
B.激光在医学上被当做“光刀”使用，但其亮度还不足以在金属上打孔、切割、焊接
C.激光具有良好的单色性，光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物
D.激光的平行度非常好，可以用来进行精确的测距
（2）用单色光完成“杨氏双缝干涉实验”，光屏上形成的图样是 　 　。
（3）如图所示，两束单色光a和b从水中射向水面的O点，它们进入空气后的光合成一束光c。根据这一现象可知，下列说法正确的是 　 　。
A.两束光在空气中频率相同
B.两束光在水中的传播速度相同
C.水对a光的折射率较小
D.从水射向空气时，a光全反射的临界角小于b光的临界角
14．（2023秋 福建期末）光纤在通信、医疗等领域应用广泛。如图所示，光纤由内芯和包层构成，为使入射光能在光纤内发生全反射，实现在内芯中传播，要求内芯折射率n1　 　（选填“大于”“等于”或“小于”）包层折射率n2。已知n1＝1.5，光从空气进入内芯时，折射角的正弦值，则入射角正弦值sini＝ 　 　。
15．（2024 福建模拟）如图，一束复色光a垂直射向三棱镜右侧面，从左侧面透射出b、c两束单色光，不考虑光在棱镜中的多次反射，则三棱镜对b光的折射率 　 　（填“大于”“等于”或“小于”）对c光的折射率；b光在三棱镜中的传播时间 　 　（填“大于”“等于”或“小于”）c光在三棱镜中的传播时间。
16．（2024 福建）镀有反射膜的三棱镜常用在激光器中进行波长的选择。如图，一束复色光以一定入射角i（i≠0）进入棱镜后，不同颜色的光以不同角度折射，只有折射后垂直入射到反射膜的光才能原路返回形成激光输出。若复色光含蓝、绿光，已知棱镜对蓝光的折射率大于绿光，则蓝光在棱镜中的折射角 　 　（填“大于”“等于”或“小于”）绿光的折射角；若激光器输出的是蓝光，当要调为绿光输出时，需将棱镜以过入射点O且垂直纸面的轴 　 　（填“顺时针”或“逆时针”）转动一小角度。
四．解答题（共4小题）
17．（2024秋 武昌区期末）如图所示是某种透明材料制成的一块柱形棱镜的截面ABOCD，矩形ABOD的底边BO宽为0.5R，圆弧CD的圆心角∠DOC＝90°，圆半径为R，其上有一点M，∠COM＝30°，棱镜置于空气中，一束光线从M点沿半径方向入射，经O点反射后在AB边上恰好发生全反射，已知光在空气中的传播速度为c，不考虑部分光线在出射点的反射情况，求：
（1）该棱镜的折射率n；
（2）光线在该棱镜中传播的总时间t。
18．（2024秋 盐城期末）在光学仪器中，“道威棱镜”被广泛用来进行图形翻转，如图所示，ABCD是棱镜的横截面，是底角为45°的等腰梯形，底边BC的长度为，棱镜的折射率为。现有与BC平行的一束单色光从AB射入，经BC面反射后直接从CD面射出。已知光在真空中传播的速度为c＝3×108m/s，求：
（1）单色光在棱镜中的传播速度；
（2）从CD面射出的折射角；
（3）单色光在棱镜中的传播时间。
19．（2024秋 湖北期末）2024年9月19日，我国成功发射第59颗、第60颗北斗导航卫星，为下一代定位、导航、授时体系的新技术探路。北斗系统在工作时必须考虑大气层、电离层、对流层对信号的折射和延迟引起的误差。若有一个半径为R的星球，其大气层的厚度为（1）R，一颗卫星围绕星球做半径为2R的匀速圆周运动，如图所示。已知该星球表面重力加速度为g（忽略星球自转以及大气质量的影响）。
（1）求该卫星运行的速率；
（2）若从星球表面某点（与卫星轨道平面共面）向空中各个方向发出光信号，已知星球表面大气对该光信号的折射率为n＝2，求光信号能到达的卫星轨道弧长。
20．（2024秋 淄博期末）如图所示，跳水馆的水平跳板（厚度不计）伸向水面，右端点A距水面高h0＝1m，O为A点正下方在水底的投影。若跳水馆闭馆后，在水池上方只开了一盏黄色小灯M，该灯距跳板A点水平距离x＝4m，离水面高度H＝5m，现观察到跳板在水底的阴影右端点B到O的距离。已知黄光在水中的折射率n＝1.5。
（1）求水池内水的深度h；
（2）若水池足够大，关闭黄色小灯M，在水底O处打开一盏同样的黄色小灯M′，求水面上发光区域的面积S。
高考物理考前冲刺押题预测 光学
参考答案与试题解析
一．选择题（共8小题）
1．（2024秋 江苏期末）一束单色光通过单缝，当单缝的宽度或者光的波长发生变化时，在光屏上得到甲、乙两个图样。下列说法正确的是（　　）
A．两者都是干涉图样
B．图样说明了光具有粒子性
C．若光的波长不变，甲图对应的缝宽较大
D．若缝的宽度不变，乙图对应光的波长较小
【考点】光的衍射现象；光的双缝干涉图样．
【专题】定性思想；推理法；光的衍射、偏振和电磁本性专题；理解能力．
【答案】C
【分析】双缝干涉的条纹等间距、等亮度；光的衍射说明了光具有波动性；缝的距离相对于波长越小，衍射现象越明显。
【解答】解：A、由衍射图样的特点可知，两者都是光的衍射图样，故A错误；
B、光的干涉现象、衍射现象说明了光具有波动性，故B错误；
CD、衍射图样乙说明了光的衍射比甲更加明显，则若光的波长不变，甲图对应的缝宽较大，乙对应的缝宽较小；若缝的宽度不变，乙图对应光的波长较大，故C正确，D错误。
故选：C。
【点评】本题考查单缝衍射的相关知识，注意积累。
2．（2025 浙江）某广场喷泉，在喷泉底部水平安装有五颜六色的圆形彩灯。如图所示，若所有彩灯均为圆盘状，直径均为d，灯面到水面的距离均为h。已知红光在水中的折射率为，水池面积足够大。则下列说法正确的是（　　）
A．每个灯盘在水面上的发光形状为环形
B．红光灯盘在水面上的发光面积为π（h+d）2
C．红光灯盘在水面上的发光面积比绿光灯盘的大
D．灯盘在水中的深度越大，其在水面上的发光面积就越小
【考点】光的折射与全反射的综合问题．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；全反射和临界角专题；推理论证能力．
【答案】C
【分析】A.彩灯为圆盘状，据此分析判断；
B.结合题意，由临界角与折射率的关系、几何关系分别列式，即可分析判断；
C.结合前面分析，先确定灯盘在水面上的发光面积公式，再结合临界角与折射率的关系及题意，即可分析判断；
D.结合前面分析，根据灯盘在水面上的发光面积公式及题意，即可分析判断。
【解答】解：A.因为彩灯为圆盘状，所以每个灯盘在水面上的发光形状为圆形，故A错误；
B.设红光在水面发生全反射时临界角为C，
由有：，
解得：，
则：C＝45°，
结合题意，可得下图：
由几何关系可得，红光灯盘在水面上的发光面积直径为：D＝d+2htanC，
解得：D＝d+2h，
红光灯盘在水面上的发光面积为：，
解得：，故B错误；
C.结合前面分析可知，无论是何种光，灯盘在水面上的发光面积直径都为：D＝d+2htanC，
灯盘在水面上的发光面积为：，
解得：，
又因为红光的频率小于绿光，所以红光的折射率小于绿光，即：n红＜n绿，
且：，
则：sinC红＞sinC绿，
即临界角的关系为：C红＞C绿，
则结合面积公式可得，红光灯盘在水面上的发光面积比绿光灯盘的大，故C正确；
D.结合前面分析可知：，
由此可知，同一颜色灯盘在水中的深度越大，其在水面上的发光面积就越大，故D错误；
故选：C。
【点评】本题考查光的折射与全反射的综合问题，解题时需注意，光投射到两种介质的界面上会发生反射和折射，入射角和反射角、入射角和折射角的关系分别遵守反射定律和折射定律，当光从光密介质射向光疏介质中时，若入射角等于或者大于临界角会发生全反射现象。
3．（2024秋 辽阳期末）《阳燧倒影》中记载的“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，一束光（含红、绿两种颜色）通过正三棱镜后被分解成两束单色光a、b，其中a光部分光路与三棱镜的BC边平行，下列说法正确的是（　　）
A．b光为红光
B．在该三棱镜中，a光的临界角比b光的临界角小
C．a光通过该三棱镜的时间比b光通过该三棱镜的时间短
D．增大复色光在AB面的入射角，复色光在AB面会发生全反射
【考点】光的折射与全反射的综合问题；折射率的波长表达式和速度表达式．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．
【答案】C
【分析】根据光路图分析出单色光a、b的折射率大小，进而判断色光，根据临界角公式sinC判断两单色光的临界角大小关系，根据v可知传播速度的关系，结合光程大小分析时间，根据全反射的条件分析D。
【解答】解：A、由图可知：a光的折射率n较小，则a光的频率较小，为红光，故A错误；
B、根据sinC可知，a光的临界角比b光的临界角大，故B错误；
C、根据v可知，该三棱镜中a光传播速度大于b光传播速度，而a光的光程较短，则a光通过该三棱镜的时间比b光通过该三棱镜的时间短，故C正确；
D、若增大复色光在AB面的入射角i，a、b光第二次的入射角减小，均不能发生全反射，故D错误。
故选：C。
【点评】本题的重点单色光的偏折角越大则频率越大波长越短，在介质中的传播速度越小。
4．（2024秋 红桥区期末）下列四幅图所涉及的光学现象和相应的描述中，说法正确的是（　　）
A．图（a）是内窥镜，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用了光的全反射
B．图（b）是阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，这是光的干涉现象，实验时肥皂膜应水平放置
C．图（c）是单色平行光线通过狭缝得到的干涉图样
D．图（d）是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种纵波
【考点】偏振现象的应用；薄膜干涉现象．
【专题】定性思想；归纳法；光的干涉专题；光的衍射、偏振和电磁本性专题；理解能力．
【答案】A
【分析】内窥镜利用的是光的全反射；观察肥皂膜干涉时，肥皂膜应该竖直放置；根据光的衍射图样分析；偏振是横波特有的现象。
【解答】解：A.图（a）是内窥镜，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用了光的全反射，故A正确；
B.图（b）是阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，这是光的干涉现象，实验时肥皂膜应竖直放置，故B错误；
C.图（c）是单色平行光线通过狭缝得到的衍射图样，故C错误；
D.图（d）是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种横波，故D错误。
故选：A。
【点评】掌握在日常生活中的干涉、衍射、以及偏振现象的具体表现是解题的基础。
5．（2024秋 杭州期末）如图所示，CD为透明圆柱体的水平直径，a、b两束单色光分别从A、B两点平行于CD射入圆柱体，A、B两点到CD的距离相等。两束光线经圆柱体折射后相交于E点，E点在CD上方。下列说法正确的是（　　）
A．在圆柱体中，a光的传播速度大于b光的传播速度
B．圆柱体对a光的折射率大于圆柱体对b光的折射率
C．b光在圆柱体中发生全反射的临界角大于a光在圆柱体中发生全反射的临界角
D．进入圆柱体中，a光和b光的频率均将变小
【考点】光的折射与全反射的综合问题．
【专题】比较思想；推理法；光线传播的规律综合专题；推理论证能力．
【答案】A
【分析】由图分析圆柱体对a光的折射率与对b光的折射率的大小，然后根据光在介质中的传播速度公式分析传播速度的大小，根据临界角公式分析发生全反射的临界角大小；光的频率是光的特有属性。
【解答】解：B．A、B两点到CD的距离相等，所以两束单色光射入透明圆柱体的入射角相等，由图可知，单色光b的折射角小于单色光a的折射角，由折射定律可知，圆柱体对a光的折射率小于圆柱体对b光的折射率，故B错误；
A．圆柱体对a光的折射率小于圆柱体对b光的折射率，根据可知，a光在圆柱体中的传播速度大于b光的传播速度，故A正确；
C．根据可知，b光在圆柱体中发生全反射的临界角小于a光在圆柱体中发生全反射的临界角，故C错误；
D．由真空进入圆柱体中，a光和b光的频率不变，故D错误。
故选：A。
【点评】考查对光的传播规律的理解，熟悉运用公式分析。
6．（2024秋 杭州期末）下列关于多普勒效应和激光的特性描述，正确的是（　　）
A．医院检查身体的“彩超”仪利用了超声波的多普勒效应
B．主动降噪技术应用的是声波的多普勒效应
C．激光的相干性好，所以医学上用激光“刀”做切除肿瘤等外科手术
D．激光可以用来精确的测距，这是利用了激光的亮度高这个特点
【考点】激光的特点及其应用；多普勒效应及其应用．
【专题】定性思想；推理法；物理光学综合专题；推理论证能力．
【答案】A
【分析】根据超声波的应用、激光的特点以及多普勒效应等相关知识逐一分析每个选项。
【解答】解：A.多普勒效应是超声波的一种重要应用，当超声波遇到运动的物体时，会发生频率的变化，这种变化可以被用来检测物体的运动情况，如血流速度等。因此，医院检查身体的“彩超”仪确实利用了超声波的多普勒效应，故A正确；
B.主动降噪技术并不是利用声波的多普勒效应，而是利用声波的干涉原理。主动降噪技术通过产生与噪声相位相反、振幅相等的声波来抵消噪声，从而达到降噪的效果，故B错误；
C.医学上用激光做“光刀”切除肿瘤是利用了激光能量大这个特点，故C错误；
D.激光可以用来进行精确的测距，但这并不是利用激光的亮度高这个特点，而是利用激光的平行度好、方向性强的特点。激光束在传播过程中几乎不发散，因此可以非常精确地测量距离，故D错误。
故选：A。
【点评】对于多普勒效应，要知道在波源与观察者靠近时观察者接收到的波的频率变高，而在波源与观察者远离时接收频率变低。
7．（2024秋 杭州期末）下列四幅图中涉及的光学现象和对应的描述中，正确的是（　　）
A．图（a）是内窥镜，可以把光传输到人体内部照明，利用了光的衍射
B．图（b）是阳光下观察肥皂泡看到彩色条纹，这是光的干涉现象，条纹分布是上密下疏
C．图（c）是单色光通过狭缝得到的干涉图样
D．图（d）是利用偏振片观看立体眼镜，要求屏幕上的光必须是偏振光
【考点】偏振现象的应用；光导纤维及其应用；薄膜干涉现象；光的衍射现象．
【专题】定性思想；推理法；光的衍射、偏振和电磁本性专题；推理论证能力．
【答案】D
【分析】内窥镜利用的是光的全反射；观察肥皂膜干涉时，条纹分布是上疏下密；根据光的衍射图样分析；偏振是横波特有的现象。
【解答】解：A.图（a）是内窥镜，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用了光的全反射，故A错误；
B.图（b）是阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，这是光的干涉现象，实验时肥皂膜应竖直放置，受重力影响，下面薄膜较厚，条纹分布是上疏下密，故B错误；
C.图（c）是单色平行光线通过狭缝得到的衍射图样，故C错误；
D.图（d）是用偏振眼镜观看立体电影，要求屏幕上的光必须是偏振光，故D正确。
故选：D。
【点评】掌握在日常生活中的干涉、衍射、以及偏振现象的具体表现是解题的基础。
8．（2024秋 淄博期末）有一种魔术道具称为“穿墙而过”。其结构是将两片塑料偏振片卷起来，放进空心的透明圆筒内，上、下两偏振片中间重叠区域让观众感觉为一块“挡板”，如图甲所示。当圆筒中的小球从B端滚向A端，居然穿过了“挡板”，如图乙所示。则（　　）
A．该魔术说明光是纵波
B．只用一片塑料偏振片也可以完成该魔术
C．两偏振片的透振方向互相垂直
D．两偏振片的透振方向互相平行
【考点】偏振现象的应用．
【专题】定性思想；推理法；光的衍射、偏振和电磁本性专题；推理论证能力．
【答案】C
【分析】只有横波才能发生偏振现象；当偏振片偏振方向与偏振光的方向垂直时，偏振光不能通过偏振片。
【解答】解：A．光的偏振现象说明光是横波，故A错误；
BCD．偏振片的特点为当偏振片偏振方向与偏振光的方向平行时，偏振光可以全部通过偏振片，当偏振片偏振方向与偏振光的方向垂直时，偏振光不能通过偏振片，则在中间区域的放垂直偏振片和水平偏振片，将两偏振片卷起来，自然光通过两片偏振方向互相垂直的偏振片时，光强减弱，形成黑影，看起来就像一块挡板，一片偏振片无法完成实验，故BD错误，C正确。
故选：C。
【点评】本题考查光的偏振现象，解题关键是知道光的偏振原理。
二．多选题（共4小题）
（多选）9．（2024秋 郴州期末）关于下列四幅图所涉及的光学知识中，说法正确的是（　　）
A．图1检查工件的平整度利用光的干涉现象，同时也是光的波动性的证明
B．图2医用内镜利用光的衍射现象，说明了光可以不沿直线传播
C．图3在坦克内壁上开孔安装玻璃利用光的折射现象扩大视野
D．图4泊松亮斑是由于光的衍射现象产生的，是光的粒子性的实例证明
【考点】泊松亮斑；用薄膜干涉检查工件的平整度；光的单缝衍射和小孔衍射．
【专题】定性思想；推理法；光的折射专题；全反射和临界角专题；光的干涉专题；光的衍射、偏振和电磁本性专题；理解能力．
【答案】AC
【分析】由劈尖干涉的原理，可知其反应的光的传播特点；医用内镜利用光在内部全反射的特点，可知光的传播特点；由光的折射，可知安装玻璃后，光的传播特点，即可分析视野范围；由泊松亮斑出现的原因，可知其传播特点。
【解答】解：A．图1检查工件的平整度，利用光的干涉现象，由于波才能干涉，故光具有波动性，故A正确；
B．图2医用内窥镜，利用光的全反射现象，传递信息，也说明光不一定沿直线传播，故B错误；
C．图3在坦克内壁上开孔安装玻璃，利用光的折射，空气中的入射角，大于玻璃内的折射角，故可以扩大视野，故C正确；
D．图4泊松亮斑是由于光的衍射现象产生的，由于波才可以衍射，故光具有波动性，故D错误。
故选：AC。
【点评】本题考查光的传播，关键是掌握光的传播特点及各种现象形成的现象。
（多选）10．（2024秋 抚顺期末）如图所示，a、b为两束不同频率的单色光，以相同的入射角射到玻璃砖的上表面，入射点分别为A、B。经玻璃砖上表面折射后两束光相交于P点，已知AP＞BP，下列说法正确的是（　　）
A．玻璃对a光的折射率大于玻璃对b光的折射率
B．玻璃对b光的折射率大于玻璃对a光的折射率
C．在玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度
D．在玻璃砖中，b光的传播速度大于a光的传播速度
【考点】光的折射定律．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．
【答案】BC
【分析】由图分析两光的折射角的大小，根据折射定律分析两光的折射率大小关系，根据分析光速的大小。
【解答】解：AB、a，b光的入射角相同，根据几何关系可知，a光的折射角大于b光的折射角，根据，则na＜nb，故A错误，B正确；
CD、a，b光在真空中的传播速度均为c，根据可知，a光在玻璃砖中的传播速度大于b光在玻璃砖中的传播速度，故C正确，D错误。
故选：BC。
【点评】解决该题的关键是能根据图分析得到两光在玻璃砖内的折射率大小，熟记折射率与速度的公式。
（多选）11．（2024秋 雨花区校级期末）如图所示是一种脉冲激光展宽器的截面图，其构造为四个相同的顶角为θ的直角三棱镜，对称放置在空气中。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为平行的光束，再经过后两个棱镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽。已知相邻两棱镜斜面间的距离d＝100.0mm，脉冲激光中包含频率不同的光1和2，它们在棱镜中的折射率分别为n1和n2。取sin37°，cos37°，1.890，则（　　）
A．光1和2通过相同的双缝干涉装置后2对应条纹间距更大
B．为使光1和2都能从左侧第一个棱镜斜面射出，需θ＞45°
C．减小d后光1和2通过整个展宽器过程中在空气中的路程差不变
D．若θ＝37°则光1和2通过整个展宽器过程中在空气中的路程差约为14.4mm
【考点】光的波长与干涉条纹间距的关系；光的折射定律；全反射的条件、判断和临界角．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；全反射和临界角专题；光的干涉专题；理解能力．
【答案】AD
【分析】根据折射定律分析光线的传播，会计算全反射的临界角，寻找两束光满足的临界条件，光线在第一个三棱镜右侧斜面上恰好发生全反射时，根据全反射临界角公式解出顶角θ的范围；根据折射定律，结合几何关系联立求解。根据双缝干涉的条纹公式判断。
【解答】解：A、由于n1＞n2，可知两束激光的频率关系为
f1＞f2
根据c＝λf可知，波长关系为
λ1＜λ2
双缝干涉相邻条纹间距为
可得，光1和2通过相同的双缝干涉装置后2对应条纹间距更大，故A正确；
B、由于n1＞n2，根据可知，光1的临界角小，所以只要光1能从棱镜中射出，光2就一定能射出，设光1的临界角为C，则，可得
C＝45°
因此要使光1和光2都能从左侧第一个棱镜斜面射出，光路图如图
根据几何关系可知
θ＜C＝45°
故B错误；
C、由光路图可知，减小d后光1和2通过整个展宽器过程中在空气中的路程差减小，故C错误；
D、根据光的折射定律可知
，
在空气中的路程差为
代入数据，解得
Δs≈14.4mm
故D正确。
故选：AD。
【点评】本题借助“超强超短光脉冲产生方法”这一材料来考查光的折射定律和临界角的相关知识，结合几何关系。联立解题。
（多选）12．（2024秋 淄博期末）利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度。如图甲所示，现使透明标准板M和待检工件N间形成一楔形空气薄层，并用单色光照射，可观察到如图乙所示的干涉条纹，条纹的弯曲处P对应于A处。下列说法正确的是（　　）
A．判断A处缺陷为凸起
B．判断A处缺陷为凹陷
C．当减小薄片的厚度，则相邻的干涉条纹间距会变大
D．当减小薄片的厚度，则相邻的干涉条纹间距会变小
【考点】用薄膜干涉检查工件的平整度．
【专题】定量思想；推理法；光的干涉专题；推理论证能力．
【答案】BC
【分析】薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的反射光干涉产生的．当两反射光的路程差（即膜厚度的2倍）是半波长的偶数倍，出现明条纹，是半波长的奇数倍，出现暗条纹。
【解答】解：AB、薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，A处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知A处凹陷，故A错误，B正确；
CD、相邻亮条纹之间，空气膜的厚度差等于半个波长，当减小薄片厚度时，空气膜的劈角变小，空气膜厚度差等于半个波长的位置距离变大，所以相邻亮条纹间距应变大，故C正确，D错误。
故选：BC。
【点评】解决本题的关键知道薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的反射光干涉产生的。
三．填空题（共4小题）
13．（2024秋 上海校级期末）激光技术在工农业生产、光纤通信、宽带网络、信息处理、医疗卫生、文化教育、科技研究、军事发展等多方面都发挥着重要的作用。
（1）有关激光的特点与应用，下列说法错误的是 　B　。
A.激光是一种人工产生的相干光，全息照相技术，利用了激光相干性好的特点
B.激光在医学上被当做“光刀”使用，但其亮度还不足以在金属上打孔、切割、焊接
C.激光具有良好的单色性，光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物
D.激光的平行度非常好，可以用来进行精确的测距
（2）用单色光完成“杨氏双缝干涉实验”，光屏上形成的图样是 　C　。
（3）如图所示，两束单色光a和b从水中射向水面的O点，它们进入空气后的光合成一束光c。根据这一现象可知，下列说法正确的是 　C　。
A.两束光在空气中频率相同
B.两束光在水中的传播速度相同
C.水对a光的折射率较小
D.从水射向空气时，a光全反射的临界角小于b光的临界角
【考点】激光的特点及其应用；折射率及其测定；折射率的波长表达式和速度表达式；全反射的条件、判断和临界角；光的双缝干涉图样．
【专题】定量思想；方程法；光的折射专题；理解能力．
【答案】（1）B；（2）A；（3）C。
【分析】（1）根据激光的特点判断各选项。
（2）根据干涉和衍射的特点判断各选项。
（3）当两束单色光从水中射向空气时，它们的折射角不同，但合成后的光束c表明它们在空气中的传播方向相同。这意味着两束光在空气中的频率相同，因为频率是光的固有属性，不会因介质变化而改变。同时，由于折射率与光的频率有关，不同频率的光在同种介质中的折射率不同，因此两束光在水中的传播速度也不同。此外，根据全反射的条件，折射率较大的光束在从水射向空气时，其全反射的临界角较小。
【解答】解：（1）A、激光是一种人工产生的相干光，全息照相技术，利用了激光相干性好的特点，故A 正确；
B、激光在医学上被当做“光刀”使用，可以在金属上打孔、切割、焊接，故B错误；
C、激光具有良好的单色性，光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，故C正确；
D、用激光从各个方向照射参加核聚变的物质，利用光压可使反应物质“挤”在一起发生反应，故D 正确。
本题选错误的，故选：B。
（2）用单色光完成“杨氏双缝干涉实验”，光屏上形成的图样是平行等间距的明暗相间的条纹，故C正确，ABD错误；
故选：A。
（3）A C、由题图可知，a光由水中射向空气时的入射角大于b光的入射角，即γa＞γb，而两束光进人空气中时，折射角相等，即ia＝ib，由折射率的定义n可知，na＜nb，故a光的频率小于b光的频率，同种介质对不同频率的光折射率不同，故C正确，A错误；
B、由折射率与光速的关系n，可知va＞vb，故B错误；
D、由临界角与折射率关系 sinC可知，Ca＞Cb，故D错误。
故选：C。
故答案为：（1）B；（2）A；（3）C。
【点评】本题的关键在于理解光的折射和全反射原理，以及折射率与光的频率的关系。通过分析两束光在不同介质中的传播特性，可以判断出它们的频率、折射率和全反射临界角的关系。明确干涉和衍射和激光的特点。
14．（2023秋 福建期末）光纤在通信、医疗等领域应用广泛。如图所示，光纤由内芯和包层构成，为使入射光能在光纤内发生全反射，实现在内芯中传播，要求内芯折射率n1　大于　（选填“大于”“等于”或“小于”）包层折射率n2。已知n1＝1.5，光从空气进入内芯时，折射角的正弦值，则入射角正弦值sini＝ 　　。
【考点】光导纤维及其应用．
【专题】定量思想；方程法；全反射和临界角专题；理解能力．
【答案】大于； 。
【分析】全反射是光纤通信中光信号能够在光纤内部传播而不传播到外部的关键。
要实现全反射，必须满足内芯的折射率大于包层的折射率，这是全反射发生的必要条件。
根据折射定律计算入射角的正弦值。
【解答】解：根据题意可知，为使入射光能在光纤内发生全反射，实现在内芯中传播，要求内芯折射率大于包层折射率，即
n1＞n2
根据折射定律
代入数据解得，入射角正弦值
故答案为：大于； 。
【点评】本题的关键在于理解全反射的条件和折射定律的应用。全反射是光纤通信中光信号能够在光纤内部传播而不传播到外部的关键，而折射定律则是计算入射角和折射角之间关系的基础。通过本题的解答，可以加深对光纤通信原理的理解，以及折射定律在实际问题中的应用。
15．（2024 福建模拟）如图，一束复色光a垂直射向三棱镜右侧面，从左侧面透射出b、c两束单色光，不考虑光在棱镜中的多次反射，则三棱镜对b光的折射率 　小于　（填“大于”“等于”或“小于”）对c光的折射率；b光在三棱镜中的传播时间 　小于　（填“大于”“等于”或“小于”）c光在三棱镜中的传播时间。
【考点】折射率的波长表达式和速度表达式；光的全反射现象．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．
【答案】小于；小于
【分析】根据折射定律分析bc光折射率的大小，根据光程和光速解得时间，从而比较传播时间的大小。
【解答】解：根据
根据图形可知，两单色光在介质中的入射角相等，b单色光在空气中的折射角小一些，则三棱镜对b光的折射率小于对c光的折射率；
根据，
解得
结合上述，可知，b光在三棱镜中的传播时间小于c光在三棱镜中的传播时间。
故答案为：小于；小于
【点评】解决该题的关键是能根据题意分析bc两种光的折射率的大小关系，注意光在介质中传播的速度。
16．（2024 福建）镀有反射膜的三棱镜常用在激光器中进行波长的选择。如图，一束复色光以一定入射角i（i≠0）进入棱镜后，不同颜色的光以不同角度折射，只有折射后垂直入射到反射膜的光才能原路返回形成激光输出。若复色光含蓝、绿光，已知棱镜对蓝光的折射率大于绿光，则蓝光在棱镜中的折射角 　小于　（填“大于”“等于”或“小于”）绿光的折射角；若激光器输出的是蓝光，当要调为绿光输出时，需将棱镜以过入射点O且垂直纸面的轴 　逆时针　（填“顺时针”或“逆时针”）转动一小角度。
【考点】光的折射定律．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．
【答案】小于，逆时针。
【分析】根据折射定律列式判断折射角大小，结合图像分析棱镜如何旋转才能使蓝光输出改为绿光输出。
【解答】解：根据折射定律可得，由于透镜对蓝光折射率大于绿光，则透镜中蓝光折射角小于绿光折射角；若此时激光为蓝光，要变为绿光，根据，由于绿光的折射率较小，为了保证折射角不变，则入射角i应减小，即逆时针改变入射角。
故答案为：小于，逆时针。
【点评】考查光的折射定律及其应用，会根据题意进行准确分析判断。
四．解答题（共4小题）
17．（2024秋 武昌区期末）如图所示是某种透明材料制成的一块柱形棱镜的截面ABOCD，矩形ABOD的底边BO宽为0.5R，圆弧CD的圆心角∠DOC＝90°，圆半径为R，其上有一点M，∠COM＝30°，棱镜置于空气中，一束光线从M点沿半径方向入射，经O点反射后在AB边上恰好发生全反射，已知光在空气中的传播速度为c，不考虑部分光线在出射点的反射情况，求：
（1）该棱镜的折射率n；
（2）光线在该棱镜中传播的总时间t。
【考点】光的折射与全反射的综合问题．
【专题】计算题；定量思想；方程法；全反射和临界角专题；推理论证能力．
【答案】（1）该棱镜的折射率为2；
（2）光线在该棱镜中传播的总时间为。
【分析】（1）画出光路图，由几何关系求得临界角，根据全反射的条件进行解答；
（2）由几何关系，求得光在玻璃砖中通过的路程，由v求得在玻璃中的传播速度，则在玻璃砖中传播的时间可求。
【解答】解：（1）光线从M点沿半径方向入射，其光路如图所示：
根据反射定律可知：∠BON＝∠COM＝30°
则临界角：C＝θ＝∠BON＝30°
根据临界角计算公式可得：sinC
解得：n＝2；
（2）根据几何关系可得：ON
在△ONP中，根据正弦定理可得：，解得：α＝30°
所以最终光线垂直于BC射出。
根据几何关系可知PO⊥ON，则：PN，解得：PN
PQ＝Rcosα，解得：PQR
光在玻璃砖中通过的路程：s＝ON+PN+PQ，解得：sR
光在玻璃砖中传播速度为：v
光线在该棱镜中传播的总时间：t
解得：t。
答：（1）该棱镜的折射率为2；
（2）光线在该棱镜中传播的总时间为。
【点评】本题主要是考查了光的折射和全反射；解答此类题目的关键是弄清楚光的传播情况，画出光路图，根据图中的几何关系求出折射角或入射角，然后根据光的折射定律和全反射的条件列方程求解。
18．（2024秋 盐城期末）在光学仪器中，“道威棱镜”被广泛用来进行图形翻转，如图所示，ABCD是棱镜的横截面，是底角为45°的等腰梯形，底边BC的长度为，棱镜的折射率为。现有与BC平行的一束单色光从AB射入，经BC面反射后直接从CD面射出。已知光在真空中传播的速度为c＝3×108m/s，求：
（1）单色光在棱镜中的传播速度；
（2）从CD面射出的折射角；
（3）单色光在棱镜中的传播时间。
【考点】光的折射与全反射的综合问题；折射率的波长表达式和速度表达式．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．
【答案】（1）单色光在棱镜中的传播速度为2.12×108m/s；
（2）从CD面射出的折射角为45°；
（3）单色光在棱镜中的传播时间为2×10﹣10 s。
【分析】（1）根据光速与折射率关系计算；
（2）根据折射定律及全反射分析解答；
（3）根据几何关系解答。
【解答】解：（1）根据光速与折射率关系有
解得v＝2.12×108m/s
（2）在AB面，根据折射定律有
解得θ2＝30°
由几何关系得在BC面的入射角为i1＝90°﹣（180°﹣30°﹣45°﹣90°）＝75°
发生全反射的临界角sinC
得临界角C＝45°
根据对称性及折射定律可知，在CD面的入射角为i2＝30°，则CD面射出的折射角为45°
（3）过B做折射光线的平行线，过C点做AB边的平行线，两条辅助线相交于一点E，则∠BCE＝45°，∠BEC＝120°，设光在棱镜中的传播距离为s
由正弦定理：
根据
代入数据得t＝2×10﹣10 s
答：（1）单色光在棱镜中的传播速度为2.12×108m/s；
（2）从CD面射出的折射角为45°；
（3）单色光在棱镜中的传播时间为2×10﹣10 s。
【点评】本题主要考查了折射定律的相关应用，熟悉光的传播特点，结合全反射的发生条件和折射定律即可完成分析。
19．（2024秋 湖北期末）2024年9月19日，我国成功发射第59颗、第60颗北斗导航卫星，为下一代定位、导航、授时体系的新技术探路。北斗系统在工作时必须考虑大气层、电离层、对流层对信号的折射和延迟引起的误差。若有一个半径为R的星球，其大气层的厚度为（1）R，一颗卫星围绕星球做半径为2R的匀速圆周运动，如图所示。已知该星球表面重力加速度为g（忽略星球自转以及大气质量的影响）。
（1）求该卫星运行的速率；
（2）若从星球表面某点（与卫星轨道平面共面）向空中各个方向发出光信号，已知星球表面大气对该光信号的折射率为n＝2，求光信号能到达的卫星轨道弧长。
【考点】折射率的波长表达式和速度表达式；万有引力与重力的关系（黄金代换）；卫星或行星运行参数的计算．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．
【答案】（1）该卫星运行的速率为；
（2）光信号能到达的卫星轨道弧长为πR。
【分析】（1）根据万有引力与重力的关系及万有引力提供向心力分析解答；
（2）根据全反射临界角公式结合几何关系解答。
【解答】解：（1）对星球表面物体有Gmg
对卫星有m
可得v
（2）设在A点恰好发生全反射，光路图如图所示
则：sin∠OAB
可得∠OAB＝30°
在三角形OAB中，由正弦定理有
所以∠OBAπ（舍去）
所以∠BOA
又因为cos∠AOC
所以∠AOC
故光信号能到达的卫星轨道弧长为s＝2（）×2RπR
答：（1）该卫星运行的速率为；
（2）光信号能到达的卫星轨道弧长为πR。
【点评】本题的关键要掌握全反射条件和临界角公式，要画出光路图，结合几何知识进行解答。
20．（2024秋 淄博期末）如图所示，跳水馆的水平跳板（厚度不计）伸向水面，右端点A距水面高h0＝1m，O为A点正下方在水底的投影。若跳水馆闭馆后，在水池上方只开了一盏黄色小灯M，该灯距跳板A点水平距离x＝4m，离水面高度H＝5m，现观察到跳板在水底的阴影右端点B到O的距离。已知黄光在水中的折射率n＝1.5。
（1）求水池内水的深度h；
（2）若水池足够大，关闭黄色小灯M，在水底O处打开一盏同样的黄色小灯M′，求水面上发光区域的面积S。
【考点】光的折射与全反射的综合问题．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．
【答案】（1）水池内水的深度为3.5m；
（2）水面上发光区域的面积为m2。
【分析】（1）根据折射定律以及几何关系求解。
（2）根据全反射临界角公式计算。
【解答】解：（1）根据折射定律得：n
根据几何关系有：sini
解得i＝45°，sinr
根据几何关系可知tanr
解得h＝3.5m
（2）设光发生全反射的临界角为C，发光区域半径为r，则有sinC
r＝htanC
S＝πr2
联立解得Sm2
答：（1）水池内水的深度为3.5m；
（2）水面上发光区域的面积为m2。
【点评】本题以折射率和全反射为命题背景考查学生的推理能力和分析综合能力，关键能运用数学知识求解入射角和折射角的正弦值。
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