2026年高考物理一轮复习专项练习第十四章 光学 电磁波（含解析）

第十四章 光学 电磁波
考点 1 光的折射、全反射
1.如图为水流导光实验，出水口受激光照射，下面桶中的水被照亮，则( )
A.激光在水和空气中速度相同
B.激光在水流中有全反射现象
C.水在空中做匀速率曲线运动
D.水在水平方向做匀加速运动
2.地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是( )
3.现有一光线以相同的入射角θ，打在两杯不同浓度的 NaCl溶液甲、乙中，折射光线如图所示((β <β ),已知折射率随浓度增大而增大。则 ( )
A.光在甲中折射率较大
B.甲中 NaCl浓度较小
C.光在甲中的传播速度较大
D.光在甲中发生全反射的临界角较大
4.如图，一教师用侧面开孔的透明塑料瓶和绿光激光器演示“液流导光”实验。瓶内装有适量清水，水从小孔中流出后形成了弯曲的液流。让激光水平射向小孔，使光束与液流保持在同一竖直平面内，观察到光束沿着弯曲的液流传播。下列操作中，有助于光束更好地沿液流传播的是 ( )
A.减弱激光强度
B.提升瓶内液面高度
C.改用折射率更小的液体
D.增大激光器与小孔之间的水平距离
5.如图所示的平面内，光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖，出射光为b、c两束单色光。下列说法正确的是（ ）
A.这是光的干涉现象
B.在真空中光束b的波长大于光束c的波长
C.玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率
D.在玻璃砖中光束b的传播速度大于光束c的传播速度
6.一正三角形OPQ 玻璃砖，某束光线垂直OP 射入，恰好在 PQ 界面发生全反射，则玻璃砖对该光的折射率为（ ）
A. B. D.2
7.完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不 会 上 浮。2021 年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O 的平面内，用单色平行光照射这一水球，下列说法正确的是 ( )
A.此单色光从空气进入水球，频率一定变大
B.此单色光从空气进入水球，频率一定变小
C.若光线1在M 处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射
D.若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射
8.某同学设计了一种测量液体折射率的方案。容器过中心轴线的剖面图如图所示，其宽度为16cm，让单色光在此剖面内从空气入射到液体表面的中心。调整入射角，当反射光与折射光垂直时，测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离h，就能得到液体的折射率n。忽略器壁厚度，由该方案可知( )
A.若h=4cm,则
B.若h=6cm,则
C.若 则h=10cm
D.若 则h=5cm
9.如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图。一细黄光束从直角边AB以角度θ入射，依次经AC 和 BC 两次反射，从直角边AC 出射。出射光线相对于入射光线偏转了α角，则α ( )
A.等于90° B.大于90°
C.小于90° D.与棱镜的折射率有关
10.如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ角从 MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在 NP面发生全反射，反射光射向 PQ 面。若θ逐渐增大，两束光在 NP 面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是 ( )
A.在PQ 面上，红光比绿光更靠近 P点
B.θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C.θ逐渐增大时，入射光可能在 MN面发生全反射
D.θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
11.如图所示，楔形玻璃的横截面 POQ 的顶角为30°,OP 边上的点光源 S到顶点 O 的距离为 d，垂直于 OP 边的光线 SN在 OQ 边的折射角为45°。不考虑多次反射，OQ 边上有光射出部分的长度为 ( )
C. d
12.(多选)如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半径方向入射到圆心O，当θ=30°时，反射光b 和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是( )
A.该材料对红光的折射率为
B.若θ=45°,光线c消失
C.若入射光a变为白光，光线b为白光
D.若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直
13.柱状光学器件横截面如图所示，OP右侧是以O为圆心、半径为R的 圆，左侧是直角梯形,AP 长为 R,AC 与 CO 夹角45°,AC 中点为 B。a、b 两种频率的细激光束，垂直AB 面入射，器件介质对a、b光的折射率分别为1.42、1.40。保持光的入射方向不变，入射点从A 向B 移动过程中，能在 PM 面全反射后，从OM 面出射的光是(不考虑三次反射以后的光) ( )
A.仅有a光 B.仅有b光
C. a、b光都可以 D. a、b光都不可以
14.如图,单色光从折射率n=1.5、厚度d= 10.0 cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速为 则该单色光在玻璃板内传播的速度为 m/s；对于所有可能的入射角，该单色光通过玻璃板所用时间 t 的取值范围是 s≤t< s(不考虑反射)。
15.如图所示,用“插针法”测量一等腰三角形玻璃砖(侧面分别记为A 和B、顶角大小为θ)的折射率。
①在白纸上画一条直线 ab，并画出其垂线 cd，交于O点；
②将侧面A 沿 ab 放置，并确定侧面 B 的位置 ef;
③在 cd上竖直插上大头针 P 和P ，从侧面B透过玻璃砖观察 P 和 P ，插上大头针 P ，要求 P 能挡住 (选填“P ”、“P ”或“P 和P ”)的虚像;
④确定出射光线的位置 (选填“需要”或“不需要”)第四枚大头针；
⑤撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线ef的夹角为α，则玻璃砖折射率n= 。
16.某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤如下：
①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线AA'和BB'，交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴AA'，并使其圆心位于O 点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线，如图甲所示。
②将一细激光束沿 CO 方向以某一入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半圆弧的交点 M。
③拿走玻璃砖，标记 CO 光线与半圆弧的交点 P。
④分别过 M、P 作 BB'的垂线 MM'、PP',M'、P'是垂足，并用米尺分别测量MM'、PP'的长度x和y。
⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和y的数据。根据这些数据作出y-x图像，如图乙所示。
(1)关于该实验，下列说法正确的是 (单选，填标号)。
A.入射角越小，误差越小
B.激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差
C.选择圆心O 点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显
(2)根据y-x图像，可得玻璃砖的折射率为 (保留三位有效数字)。
(3)若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
17.某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验。
(1)为测量玻璃的折射率，按如图甲所示进行实验，以下表述正确的一项是 。(填正确答案标号)
A.用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a'
B.在玻璃砖一侧插上大头针 P 、P ，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P 把P 挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O 。在眼睛这一侧，插上大头针 P ，使它把P 、P 都挡住，再插上大头针P ，使它把P 、P 、P 都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O
C.实验时入射角θ 应尽量小一些，以减小实验误差
(2)为探究介质折射率与光的频率的关系，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，并标记红光和绿光，如图乙所示。此实验初步表明：对于同一种介质，折射率与光的频率有关，频率大，折射率 (填“大”或“小”)。
(3)为探究折射率与介质材料的关系，用同一束激光分别入射玻璃砖和某透明介质，如图丙、丁所示。保持相同的入射角α ，测得折射角分别为 则玻璃和该介质的折射率大小关系为 n玻璃 n介质(填“>”或“<”)。此实验初步表明：对于一定频率的光，折射率与介质材料有关。
18.一玻璃柱的折射率 其横截面为四分之一圆，圆的半径为R，如图所示。截面所在平面内，一束与AB边平行的光线从圆弧入射。入射光线与AB 边的距离由小变大，距离为h时，光线进入柱体后射到BC边恰好发生全反射。求此时 h 与 R 的比值。
19.某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖圆心为O 点，半径为 R；直角三棱镜 FG边的延长线过O 点，EG边平行于AB边且长度等于 R,∠FEG=30°。横截面所在平面内，单色光线以θ角入射到EF边发生折射，折射光线垂直EG边射出。已知玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射率均为1.5。
(1)求 sinθ;
(2)以θ角入射的单色光线，若第一次到达半圆弧AMB 可以发生全反射，求光线在 EF 上入射点 D(图中未标出)到E 点距离的范围。
20.(多选)一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是 ( )
A.水的折射率为
B.水的折射率为
C.当他以α=60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于 60°
D.当他以α=60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60°
21.一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量，其部分原理简化如图所示。两光纤可等效为圆柱状玻璃丝M、N，相距为d，直径均为2a，折射率为 M、N下端横截面平齐且与被测物体表面平行。激光在 M 内多次全反射后从下端面射向被测物体，经被测物体表面镜面反射至N下端面，N下端面被照亮的面积与玻璃丝下端面到被测物体距离有关。
(1)从M下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为θ，求θ的正弦值；
(2)被测物体自上而下微小移动，使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃丝下端面到被测物体距离b的相应范围(只考虑在被测物体表面反射一次的光线)。
考点 2光的波动性、电磁波
1.用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在将手机屏幕旋转90度，会观察到 ( )
A.两镜片都变亮
B.两镜片都变暗
C.两镜片没有任何变化
D.左镜片变暗，右镜片变亮
2.下列四幅图能说明光是横波的是 ( )
3.某同学自制双缝干涉实验装置：在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照射双缝，能够在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮条纹中心间距变小的是( )
A.换用更粗的头发丝
B.换用红色激光照射双缝
C.增大纸板与墙面的距离
D.减小光源与纸板的距离
4.(多选)某同学用普通光源进行双缝干涉测光的波长实验。下列说法正确的是( )
A.光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、双缝、单缝、遮光筒、测量头等元件
B.透镜的作用是使光更集中
C.单缝的作用是获得线光源
D.双缝间距越小，测量头中观察到的条纹数目越多
5.(多选)肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄。下列说法正确的是 ( )
A.过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形
B.肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹
C.肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化
D.将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90°，条纹也会跟着转动90°
6.(多选)不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大
B.若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显
C.若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压高
D.若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a光的干涉条纹间距大
7.(多选)某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝S 、S 的宽度可调，狭缝到屏的距离为 L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是 ( )
A.图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射
B.遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大
C.照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
D.照射两条狭缝时，若光从狭缝S 、S 到屏上P 点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹
8.用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度 d随坐标x的变化图像，可能正确的是 ( )
9.(多选)1834年，洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果(称洛埃镜实验)，平面镜沿OA 放置，靠近并垂直于光屏。某同学重复此实验时，平面镜意外倾斜了某微小角度θ，如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是 ( )
A.沿AO 向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动
B.沿OA 向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小
C.若θ=0°，沿 OA 向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变
D.若θ=0°，沿AO 向左略微平移平面镜，干涉条纹向A 处移动
10.(多选)如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于 S 在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l，aA.光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为
B.光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为
C.若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中，此时单色光的波长变为 nλ
D.若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx，则该液体的折射率为
11.如图所示,由波长为λ 和λ 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，P 和P 分别是波长为λ 和λ 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位置出射，则( )
M是波长为λ 的光出射位置
B.λ,<λ ,N是波长为λ 的光出射位置
M是波长为λ 的光出射位置
，N是波长为λ 的光出射位置
12.某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长，实验装置如图所示，其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。
该同学调整好实验装置后，分别用红色、绿色滤光片，对干涉条纹进行测量，并记录第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数，如表所示：
单色光类别 x / mm x / mm
单色光1 10.60 18.64
单色光2 8.44 18.08
根据表中数据，判断单色光1为 (填“红光”或“绿光”)。
13.制造某型芯片所使用的银灰色硅片覆上一层厚度均匀的无色透明薄膜后，在自然光照射下硅片呈现深紫色。关于此现象，下列说法正确的是 ( )
A.上述现象与彩虹的形成原理相同
B.光在薄膜的下表面发生了全反射
C.薄膜上下表面的反射光发生了干涉
D.薄膜厚度发生变化，硅片总呈现深紫色
14.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
15.检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是 ( )
A.滚珠b、c均合格
B.滚珠b、c均不合格
C.滚珠b合格，滚珠c不合格
D.滚珠b不合格，滚珠c合格