2020高考物理复习 专题30 光学简单应用(解析版)

2020年5月全国名校联考最新高考模拟试题分项汇编（第一期）

光学简单应用

1、（2020·北京市通州区高三下学期5月一模）如图所示，上、下表面平行的玻璃砖放在空气中，光以入射角θ从玻璃砖的上表面A点射入，从下表面的B点射出的光线相对于入射光线的侧移距离为d，当θ增大一个小角度时，下列说法正确的是（ ）

A. 侧移距离d增大 B. 在A点可能发生全反射 C. 在B点一定发生全反射 D. 光在玻璃中的传播时间变短 【答案】A 【解析】

A．当入射角增大时，折射角增大，由于出射光线与入射光线平行，侧移距离d增大，故A正确； B．在A点，光线从空气入射到玻璃砖，由光疏介质射到光密介质，所以在A点不会发生全反射，故B错误；

C．在上表面，入射角小于90度，折射角一定小于临界角，光到达下表面时的入射角与上表面的折射角相等，则此入射角小于临界角，不可能发生全反射，故C错误；

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D．当增大时，折射角增大，光在玻璃中的传播路程增大，时间变长，故D错误； 故选A。

2、（2020·北京市通州区高三下学期5月一模）关于泊松亮斑，下列说法正确的是（ ）

A. 是光的衍射现象，显著表现出光的波动性 B. 是光的衍射现象，显著表现出光的粒子性 C. 是光的干涉现象，显著表现出光的波动性 D. 是光的干涉现象，显著表现出光的粒子性 【答案】A 【解析】

当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑，亮斑的周围是明暗相间的环状条纹，这就是泊松亮斑。说明光线偏离原来的直线方向传播，是激光绕过不透光的圆盘发生衍射形成的，泊松最初做本实验的目的是推翻光的波动性，而实验结果却证明了光的波动性，故A正确，B、C、D错误； 故选A。

3、（2020·湖北省七市教科研协作体高三下学期5月联考）如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射向一上、下表面平行的厚玻璃平面镜的上表面，得到三束光线I、II、III，若平面镜的上下表

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面足够宽，不考虑光线由玻璃砖内射向上表面时的反射．下列说法正确的是_________．

A. 光束I仍为复色光，光束II、III为单色光

B. 玻璃对光束II的折射率小于对光束III的折射率，当角减小为某一值时，光束II先消失了，光束III还存在

C. 改变角，光线I、II、III仍保持平行

D. 通过相同的双缝干涉装置，光束II产生的条纹宽度要大于光束III的 E. 在玻璃中，光束II的速度要小于光束III的速度 【答案】ACE 【解析】

所有色光都能反射，反射角相同，则由图可知光束I是复色光；而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导致偏折分离，因为厚玻璃平面镜的上下表面是平行的．根据光的可逆性，知两光速仍然平行射出，且光束Ⅱ、Ⅲ是单色光，故A正确；作出三束光线的完整光路图，如图

由图知：光束Ⅱ的偏折程度大于比光束Ⅲ，根据折射定律可知光束Ⅱ的折射率大于光束Ⅲ，根据全反

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射临界角sinC1，可知光束II的全反射临界角小于光束III的全反射临界角，当角减小为某一值n时，光束II先消失，光束III存在，故B错误；一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射出，经过反射、再折射后，光线仍是平行，因为光的反射时入射角与反射角相等．所以由光路可逆可得出射光线平行．改变角，光线Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ仍保持平行．故C正确；光束Ⅱ的折射率大于光束Ⅲ，则光束Ⅱ的频率大于光束Ⅲ，光束Ⅱ的波长小于光束Ⅲ的波长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，则双缝干涉实验中光Ⅱ产生的条纹间距比光Ⅲ的小．故D错误；光在玻璃中的传播速度为vc，光束Ⅱ的折射n率大于光束Ⅲ，故光束Ⅱ在玻璃中传播速度小于光束Ⅲ的，故E正确；故选ACE．

4、（2020·浙江省嘉兴市高三下学期5月教学测试）如图所示分别为100多个、3000多个、70000多个电子通过双缝后的干涉图样，则（ ）

A. 图样是因为电子之间相互作用引起的

B. 假设现在只让一个电子通过单缝，那么该电子一定落在亮纹处 C. 图样说明电子已经不再遵守牛顿运动定律

D. 根据不确定性关系，不可能同时准确地知道电子的位置和动量 【答案】CD 【解析】

A．根据图样可知，是因为电子的波动性引起的干涉图样，故A错误；

B． 根据概率波的概念，对于一个电子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在亮纹

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处，故B错误；

C．根据图样可知，电子已经不再遵守牛顿运动定律，故C正确；

D． 根据不确定性关系，不可能同时准确地知道电子的位置和动量，故D正确。 故选CD。

5、（2020·天津市一中高三下学期第四次月考）半圆形介质截面如图所示，O为圆心，两束不同颜色的单色光a、b相互平行，从不同位置进入介质，其中单色光a入射方向正对圆心O，单色光b的入射点位于圆心O的正上方。a光线恰好在半圆形介质的底边发生全反射，且光线a的入射角为45，则下列说法正确的是（ ）

A. 单色光a在介质中的折射率为2 B. 单色光b比单色光a的频率大 C. 光线b在介质中的折射角可能小于30

D. 在同一双缝干涉实验中，仅把用a光照射换成用b光照射，观察到的条纹间距变大 【答案】C 【解析】

A．根据临界角公式

sinC1 n坚持就是胜利！

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可知单色光a在O点恰好发生全反射，则有

na故A错误；

12 sin45B．由于不知道b光在半圆形介质的底边否发生全反射，则无法确定单色光b与单色光a的频率大小关系，故B错误；

C．如果单色光b比单色光a在介质中的折射率更大，则有

sin4545 sin得sin1，即30，故C正确； 2D．由于无法确定单色光b与单色光a的频率大小关系，则无法确定两光波长关系，由公式

L dx可知所以仅把用a光照射换成用b光照射，则无法确定观察到的条纹间距变化，故D错误。 故选C。

6、（2020·浙江省嘉兴市高三下学期5月教学测试）如图所示为宽度为d，折射率为n的足够大平行玻璃砖，其下表面镀有特殊的镀层，距离上表面l位置有一光源P，PQ与上下表面垂直。以入射角射入玻璃上表面，经过上表面和下表面多次反射并从上表面出射后在PQ上生成多个像。其中第一次被下表面反射并出射所生成的像最明亮，称之为主像。则（ ）

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2dcoslA. 主像到上表面的距离为 22nsinB. 上表面出射的所有光线的反向延长线与PQ的交点间距相等 C. 增大至一定值时经下表面反射的光线不会从上表面出射

D. 沿PQ方向看到的主像到上表面的距离为l2dn 【答案】ABD 【解析】 A． 如图

主像位置为O，设折射角为r，则有

nsin sinr根据几何关系可知，主像到上表面的距离

D2dtanrltancos

sin将折射率关系代入解得

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2dcosDl 22nsin故A正确；

B． 因为每次成像在上表面均向左移动距离2dtanr，故根据几何关系可知，上表面出射的所有光线的反向延长线与PQ的交点间距相等，故B正确；

C．根据光路可逆性可知，光线不会在上表面发生全反射，故C错误；

D． 沿PQ方向时，即0 ，所以看到的主像到上表面的距离为l2dn，故D正确。 故选ABD。

7、（2020·山东省新高考质量测评联盟高三下学期5月联考）一空心玻璃球体外球面S1，内球面S2，球体外径r1，内径r2，如图所示为过球心的一截面，一单色光从外球面S1上的A点以等于30角入射恰好在内球面S2上发生全反射（只考虑第一次全反射），则（ ）

A. 空心球体内径外径之比为r2：r1=1：2

B. 若角增加为60时折射光线恰好与内球面S2相切，则折射率n=3

C. 若入射光改为频率更高的单色光，入射角仍为30，则也恰好能在内球面S2上发生全反射 D. 入射光频率越髙在玻璃球体内传播速度越大 【答案】ABC

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【解析】

A．设光在A点发生折射的折射角为，发生全反射的入射角为，则有

sin30 nsin发生全反射时有

sin1 n如图1，在三角形ANO中由正弦定理得

sinsin(π) r2r1联立解得

r2:r11:2

故A正确； B．若角增加

60时折射光线恰好与内球面S2相切，如图2，由几可关系可知

MAO30

折射率为

sin60n3 sin30故B正确；

C．若入射光改为频率更高的单色光，入射角仍为30，设此时的折射角为，射到内球面上的入射角为，则有

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sin30n

sin'且

sinsin(π) r2r1联立解得

sin1 n'则说明恰好发生全反射，故C正确；

D．由公式vc可知，入射光频率越髙在玻璃球体内传播速度越小，故D错误。 n故选ABC。

8、（2020·四川省绵阳市高三下学期四模）如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为经折射后射出a、b两束光线，则______。

A. 在真空中，a光的波长小于b光的波长 B. 在玻璃中，a光的波长大于b光的波长

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C. 在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度

D. 若改变光束的入射方向使角逐渐减小，则折射光线b首先消失 E. 若改变光束的入射方向使角逐渐变大，则折射光线a首先消失 【答案】ACE 【解析】

A．光线a的偏折程度大，则a光的折射率大，说明a光的频率高，根据c，a光在真空中的波长较短，故A正确；

BC．由vc可知，由于a光的折射率大，则在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，由vλνn可知，由于在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度且a光的频率高，则在玻璃中，a光的波长小于b光的波长，故B错误，C正确；

D．若改变光束的入射方向使角逐渐减小，则两光都不能发生全反射即都不会消失，故D错误；

E．由公式sinC1可知，由于a光的折射率大，则a光的临界角小，所以改变光束的入射方向使角n逐渐变大，则折射光线a首先消失，故E正确。 故选ACE。

9、（2020·天津市宁河区芦台四中高三下学期二模）如图所示，在等边三棱镜截面ABC内，有一束单色光从空气射向其边界上的E点，已知该单色光入射方向与三棱镜边界AB的夹角为θ=30º，该三棱镜对该单色光的折射率为3，则下列说法中正确的是 （ ）

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A. 该单色光在AB边界发生全反射 B. 该单色光从空气进入棱镜，波长变长

C. 该单色光在三棱镜中的传播光线与底边BC平行 D. 该单色光在AC边界发生全反射 【答案】C 【解析】

A．在AB边界光由射入三棱镜，是由光疏介质射入到光密介质，不会发生全反射，故A错误； B．光从空气进入棱镜，频率不变，波速变小，波长变小，故B错误； C．由几何知识得：光线在AB面上入射角为 i=60°，棱镜的折射率为

nsini3 sinr故折射角为 r=30°，折射光线与AB面的夹角是60°，所以该单色光在三棱镜中的传播光线与底边BC平行，故C正确；

D．由几何关系可知，光线在AC边界的入射角等于AB面上的折射角，根据光路可逆性原理知，不可能发生全反射，故D错误。 故选C。

10、（2020·黑龙江省哈三中高三下学期二模）下列关于光的认识，正确的是（ ） A. 海市蜃楼产生的原因是由于海面上上层空气的折射率比下层空气折射率小 B. 全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用了激光相干性

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C. 验钞机是利用紫外线的特性工作的

D. 各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线 E. 光的干涉和衍射不仅说明了光具有波动性，还说明了光是橫波 【答案】ABC 【解析】

A．海市蜃楼产生原因是由于海面上上层空气的折射率比下层空气折射率小，导致光线发生全反射所致，故A正确；

B．全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性，体现光的干涉原理，故B正确； C．钞票上某些位置的荧光物质在紫外线照射下发光，故验钞机是利用紫外线的荧光效应，故C正确； D．由于波长越长，越容易发生明显衍射，电磁波中最容易表现衍射现象的是无线电波，而对于干涉，即要频率相同，才能发生，故D错误；

E．光的干涉和衍射能说明光具有波动性，不能说明光是一种横波；光的偏振现象才说明了光是一种横波，故E错误。 故选ABC。

11、（2020·江苏省盐城市高三下学期三模）如图所示，测定玻璃折射率的实验，在实验中发现图中的入射光线与从E面射出玻璃砖的光线是________（选填“平行”、“不平行”），射出玻璃砖的光线相对入射光线来说产生了侧移；当入射角θ越大，从E面射出玻璃砖光线的折射角__________（选填“越小”、“不变”、“越大”）。

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【答案】 (1). 不平行 (2). 越大 【解析】

[1]．因为上下表面不平行，光线在上表面的折射角与在下表面的入射角不等，则出射光线的折射角与入射光线的入射角不等，可知出射光线和入射光线不平行；

[2] ．当入射角θ越大，则光线在上表面的折射角越大，光线射到下表面的入射角越大，则E面射出玻璃砖光线的折射角越大。

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