高二下期末-物理-光学真题汇编试卷考答案解析考点题型

光的折射折射率

1．(高二下·辽宁实验中学联考·期末)有时我们能观察到日晕现象，如图甲所示，日晕是当太阳光线在卷层云中的冰晶折射时而产生的。图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图，a、b为其折射出的两种单色光。下列说法正确的是（　　）

A．a光的频率大于b光的频率

B．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大

C．分别用a、b两种光在相同条件做双缝干涉实验，a光得到的干涉条纹间距较窄

D．b光比a光更容易发生明显衍射现象

2．(高二上·湖南永州·期末)如图所示，一细束单色光从半圆形透明介质上的P点沿半径方向射向圆心O，刚好在透明介质的底面发生全反射后从透明介质上方射出，单色光与透明介质下表面的夹角为60°，真空中的光速为c，下列说法正确的是（　　）

A．半圆形透明介质对该单色光的折射率为

B．半圆形透明介质对该单色光的折射率为2

C．该单色光在透明介质中的速度为c

D．该单色光在透明介质中的速度为

3．(高一下·重庆第一中学校·期末)一束由a、b两种单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，入射光束与玻璃三棱镜AB界面的夹角为，如图所示，则a、b两种单色光（　　）

A．玻璃三棱镜对单色光b的折射率较小

B．单色光a在玻璃三棱镜中的速度较大

C．增大，光束a先消失，然后是光束b

D．减小，光束b先消失，然后是光束a

4．(高二下·甘肃临夏州·期末)图甲为发光二极管，其发光帽是一个透明体。为简化问题，设它由一个半径为R的半球体与一个半径为R的圆拄体组成，过半球球心的纵截面如图乙所示，若二极管的发光部分视为点光源且位于圆柱体内轴轴线上与半球球心相距R的O点，光线恰好能从半球体的全部表面射出，不考虑光线在透明体内反射。则透明体的折射率为（）

A．B．C．2D．

5．(高二下·陕西渭南大荔县·期末)为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图甲所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O的法线成角射入。CD为光学传感器，可以探测光的强度。从AB面反射回来的光强随入射角变化的情况如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）

A．入射角越大，则反射光越强

B．当入射角时，光在AB界面上同时发生反射和折射

C．若将图甲中的角减小，则反射光线和折射光线的夹角将增大

D．该新材料的折射率

6．(高二下·北京东城区·期末)光纤通信采用光导纤维，可简化为半径为、长为（）的圆柱形长玻璃丝。为简化可认为玻璃丝外为空气，其沿轴线的侧剖面如图所示。一束含红、绿两种颜色的复色光以入射角从轴心射入后分为、两束，两单色光在玻璃中多次全反射后从光导纤维另一端射出，已知该玻璃材料对光的折射率为，真空中的光速为。下列说法正确的是（　　）

A．光为绿光，光为红光

B．该玻璃材料对光的折射率小于

C．若光恰好发生全反射，则光在该玻璃丝中的传播时间

D．若，则光以任意入射角入射均能在玻璃丝内发生全反射

全反射

1．(高二下·湖南长沙雅礼教育集团七校·期末)如图是由折射率的材料制作的光学器件的切面图，内侧是O以为圆心，R为半径的半圆，外侧为矩形，其中。一束单色光从BC的中点射入器件，入射角为α，满足，光线进一步射到内侧圆面时恰好发生全反射，不计光线在器件内的多次反射，已知光在真空中的速度为c。则（）

A．光线在折射后的折射角为B．光在器件中的传播速度

C．光在器件中传播的时间D．内侧圆面发生全反射的入射光线与反射光线恰好垂直

2．(高二下·辽宁葫芦岛长江卫生中等职业技术学校·期末)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（　　）

A．在水中时a光和b光的传播速度不同

B．两束光在从水进入空气时频率均变小

C．从水中射向空气时，a光全反射的临界角比b光小

D．真空中a光的波长比b光长

3．(高二下·福建福州福建师范大学附属中学·期末)如图甲为一玻璃半球的截面图，其半径为R，O为球心，AB为直径，现有均匀分布的红光垂直入射到半球的底面。已知球冠（不含圆底面）的表面积为S=2πRh（如图乙，其中R为球的半径，h为球冠的高），光在真空中传播的速度为c，玻璃对红光的折射率为n=1.25，若只考虑首次射到球面的光，则下面说法正确的是（　　）

A．从半球面射出的光中，在玻璃内的传播时间最短为

B．整个半球面透光的面积为

C．所有射入到半球底面的光，有的会发生全反射

D．若将入射光由红光换成紫光，则半球面透光的面积增大

4．(高二下·安徽亳州·期末)如图所示，半径为R的半圆形玻璃砖置于桌面上，其直径边竖直，O为其圆心，OA为其水平轴，PQ为直线边上的两点，，两束相同的光线由P、Q两点垂直直线边射入，已知由P点入射的光线在圆弧而上恰好发生全反射，光在真空中的光速为c，下列判断正确的是（）

A．该玻璃砖的折射率为

B．由P点射入的光线进入玻璃砖后波长变为原来的

C．由Q点射入的光线在玻璃砖内运动的时间为

D．由Q点射入的光线其折射光线与OA的夹角的正弦值为

5．(高二下·陕西咸阳·期末)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a、b两种颜色的光组成的细复色光束在过球心的平面内，从A点以的入射角射入球中，a、b两条折射光线如图乙所示，其中b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a光的折射率小于对b光的折射率

B．b光比a光在液体球中的传播速度大

C．该液体材料对b光的折射率为

D．若继续增大入射角i，b光可能因发生全反射而无法射出液体球

6．(高二下·吉林三区九校·期末)超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔物理学奖，其中用到的一种脉冲激光展宽器截面如图所示。在空气中对称放置四个相同的直角三棱镜，顶角为θ，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为d，脉冲激光中包含两种频率的光a、b，它们在棱镜中的折射率分别为和。下列说法正确的是（　　）

A．

B．三棱镜顶角θ的最大正弦值为

C．若θ=30^o，两束光在第二个三棱镜上的入射点间的距离为

D．若，两束光通过整个展宽器的过程中在空气中的路程差为

7．(高二下·广东肇庆·期末)已知当入射光以某一角度入射到某一晶体表面时，若反射光线与折射光线互相垂直，则反射光线为线偏振光。现有一束单色光以入射角从空气入射到某晶体表面时，其反射光线为线偏振光，如图甲所示。

（1）求该晶体的折射率n。

（2）如图乙所示，矩形PQMN为该晶体的横截面，M、N两点处已被特殊处理为细小的圆弧，将单色点光源放到M点，其发出的一束单色光恰好在PQ边上的E点发生全反射，并从N点射出。已知PQ边的长度为a，光在真空中的传播速度为c。求该束单色光在该晶体中传播所用的时间t。

8．(高二下·广东广州越秀区·期末)道威棱镜是医用内窥镜的重要组成部分（如图甲），它被广泛用于图形翻转。道威棱镜的横截面ABCD是底角为45°的等腰梯形，棱镜的折射率为。如图乙所示，现有一光源F发出一组平行于AD的光线，最后投射到光屏上，形成完整的像F'，已知真空中光速为c。

（1）求光线1从AB射入“道威棱镜”后的折射角；

（2）通过计算判断光线1能否从BC边射出，并求出光线1在棱镜中的传播速度

（3）请在图乙中画出入射光线1、2到光屏的光路图及在光屏上所成的像F'。

9．(高二下·广东揭阳·期末)如图所示，半径为R的圆形水池，池底正中央有一霓虹灯，该霓虹灯可以向各个方向发射单色光。当注入池水的深度为h时，恰好使整个水面各处都能有霓虹灯光射出，已知真空中的光速为c。求：

（1）池水对霓虹灯光的折射率n；

（2）霓虹灯直接照射到水面的最长时间（不考虑多次反射）。

测量玻璃的折射率

1．(高二下·天津四校联考·期末)在“测量玻璃的折射率”实验中：如图甲所示，甲同学先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和。为直线与的交点。在直线上竖直地插上、两枚大头针。

(1)甲同学接下来要完成的必要步骤有__________；

A．插上大头针，使仅挡住的像B．插上大头针，使挡住的像和的像

C．插上大头针，使仅挡住D．插上大头针，使挡住和、的像

(2)下列哪些措施能够减小实验误差__________；

A．入射角应该适当大一些B．选用粗的大头针完成实验

C．、及、之间的距离适当大些D．若有几块厚度不同的玻璃砖，应选用厚度较小的

(3)乙同学在画界面时，不小心将两界面、间距画得比玻璃砖宽度大些，如图乙所示，若其他操作正确，则他测得的折射率与真实值相比（选填“偏大、偏小”或“相同”）；

2．(高二下·河南南阳方城县第一高级中学·期末)某同学测量一半圆形透明玻璃砖的折射率，实验过程如下：

①用游标卡尺测量玻璃砖的直径d，确定其底面圆心位置并标记在玻璃砖上；

②将玻璃砖放在位于水平桌面并画有直角坐标系Oxy的白纸上，使其底面圆心和直径分别与O点和x轴重合，将一长直挡板紧靠玻璃砖并垂直于x轴放置，如图（b）所示；

③用激光器发出激光从玻璃砖外壁始终指向O点水平射入，从y轴开始向右缓慢移动激光器，直至恰好没有激光从玻璃砖射出至挡板上的区域时，在白纸上记录激光束从玻璃砖外壁入射的位置P。

④取走玻璃砖，过P点作y轴的垂线PQ，用刻度尺测量PQ的长度L。

根据以上步骤，回答下列问题：

(1)测得半圆形玻璃砖直径d的读数如图（a）所示，则cm；

(2)步骤③中，没有激光射至挡板上区域的原因是激光束在玻璃砖直径所在界面处发生了；

(3)根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式为，若测得PQ线段的长度，计算可得玻璃砖的折射率为。（结果保留3位有效数字）

(4)若改变入射角会在挡板上得到两个亮斑、，O点到、的距离分别为、，则玻璃的折射率的表达式为。

3．(高二下·福建南平·期末)小明同学用插针法测量某种介质制成的直角三棱镜的折射率，主要实验步骤如下：

①水平放置的木板上铺一张坐标纸，在坐标纸上作出直线AB，再作AB的垂线DO交于O点；

②将三棱镜的一个光学面与AB重合，在纸上确定三棱镜的另外两个光学面BC、AC，俯视图如图（a）；

③在直线DO上依次插上、两枚大头针，图中用“·”表示大头针的位置；

④在BC侧透过三棱镜观察，并依次插上大头针和；

⑤移去三棱镜和大头针，做出光路图，测出相关数据，算出三棱镜的折射率。

(1)下列操作正确的是______。

A．在白纸上放好三棱镜后，用铅笔贴着光学面画出界面BC、AC

B．插针时，大头针应与木板垂直

C．插针时，应使挡住的同时，还要挡住和的像

(2)经正确操作后，四枚大头针的位置如图（a）所示，请在图（a）上将实验光路图补充完整；

(3)依据光路图，可得该三棱镜的折射率为（计算结果保留3位有效数字）；

(4)若实验操作过程中不慎使三棱镜的位置由图（b）中的实线移至虚线处，由此得出该三棱镜折射率的测量值真实值（选填“大于”“小于”或“等于”）。

4．(高二下·福建福州·期末)某小组用插针法做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。

(1)关于实验操作，下列说法中止确的是______。

A．为了测量的准确性，必须选用平行玻璃砖来测量

B．入射角应适当小些，防止光在玻璃砖的下表面发生全反射

C．在白纸上放好玻璃砖后，可以用铅笔贴着光学面画出界面

D．应选用细的大头针完成实验，可以提高实验准确度

(2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是______。

A．B．C．D．

(3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、C点，再过A、C点作法线的垂线，垂足分别为B、D点，如图所示，则玻璃的折射率（用图中线段的字母表示）

5．(高二下·北京朝阳区·期末)在“测量玻璃的折射率”实验中：

(1)在“测量玻璃的折射率”实验中，在白纸上放好玻璃砖，和分别是玻璃砖与空气的两个界面且相互平行，如图1所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和。下列说法正确的是__________。

A．需挡住及、的像

B．为减小作图误差，和的距离应适当大一些

C．为减小实验误差，玻璃砖的宽度应适当大一些

D．光可能在发生全发射，导致观察不到、的像

(2)在该实验中，根据界面测得的入射角和折射角的正弦值画出了图2所示图像，从图像可知该玻璃砖的折射率为。

(3)甲同学用学过的“插针法”测量透明半圆柱玻璃砖折射率。他每次使入射光线跟玻璃砖的直径平面垂直，O为玻璃砖截面的圆心，表示入射光线，表示经过玻璃砖后的出射光线。下列四幅图中，插针合理且能准确测出折射率的是__________。

A．B．

C．D．

(4)乙同学将透明半圆柱玻璃砖放在水平面上，如图3所示。用一束激光垂直于玻璃砖直径平面射入圆心O，以O为转轴在水平面内缓慢转动玻璃砖，当转过角度时，在玻璃砖平面一侧恰看不到出射光线。则该玻璃的折射率。

用双缝干涉实验测量光的波长

1．(高二下·北京海淀区·期末)某实验小组的同学测量某种单色光的波长。

(1)利用图装置实验时，接通电源使光源发光，调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹。若想增加从目镜中观察到的条纹个数，下列操作可行的是______；

A．将单缝向双缝靠近B．将光屏向靠近双缝的方向移动

C．将光屏向远离双缝的方向移动D．使用间距更小的双缝

(2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为L，测得第1条亮纹中央到第n条亮纹中央的间距为x，则所测量的单色光波长；

(3)图所示为另一种观察干涉的装置，单色光从单缝S射出，一部分入射到平面镜后反射到光屏上，另一部分直接投射到光屏上，在光屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是（图中未画出），可以把单缝S和它的虚像看成是产生干涉图样的两个相干光源。某同学用该装置进行实验。

a.通过画图进行光路分析，标出光屏上出现干涉条纹的范围。

b.若实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h，单缝到光屏的距离D，观测到第3条亮纹中央到第12条亮纹中央的间距为，则该单色光的波长。

c.为减小测量过程中的误差，需要增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离，以下操作中可能成功的是。

A．将平面镜稍向上移动一些B．将平面镜稍向下移动一些

C．将光屏稍向左移动一些D．将光屏稍向右移动一些

2．(高二下·新疆克孜勒苏柯尔克孜·期末)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，用图甲所示装置测量某种单色光的波长。

(1)M、N、P三个光学元件依次为_________。

A．滤光片、单缝、双缝B．单缝、滤光片、双缝

C．单缝、双缝、滤光片D．滤光片、双缝、单缝

(2)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可以_________。

A．将单缝向双缝靠近B．将毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动

C．将毛玻璃屏向远离双缝的方向移动D．使用间距稍大些的双缝

(3)光屏上出现的明暗相间条纹如图所示，光屏上P、P₁、P₂处是亮条纹，Q₁、Q₂处是暗条纹，P到S₁、S₂的距离相等。某同学突发奇想，如果在遮光筒内装满水，其他条件不变，则光屏上________。

A．P处可能出现暗条纹B．不再出现明暗相间的条纹

C．明暗相间的条纹间距变窄D．原P₁处的第一级亮条纹向P点靠近

(4)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为mm。

3．(高二下·福建福州第一中学·期末)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，如图甲所示。

(1)以下说法正确的是______。

A．如发现条纹不清晰，可通过拨杆调节，使单缝与双缝平行

B．换用间距较小的双缝，目镜中观察到的亮条纹个数将增多

C．如把红色滤光片换成蓝色滤光片，则屏上的条纹数会变少

D．若取下红色滤光片，则观察不到干涉条纹

(2)某次测量时，手轮上的示数如图乙所示，其示数为mm。

(3)如图丙所示，若测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l，则单色光的波长。（用d、l、x表示）

(4)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丁所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，真实值（选填“大于”“小于”或“等于”）测量值。

4．(高二下·安徽天一大联考·期末)某同学利用图1所示装置测量黄光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到黄光干涉条纹。回答下列问题：

(1)关于本实验，下列说法正确的是（　　）

A．若取下滤光片，观察不到干涉条纹

B．如发现条纹不清晰，有可能是单缝与双缝不平行

C．也可将亮条纹的宽度当作相邻亮条纹的中心间距

D．单缝是为了会聚光，所以单缝也可换成凸透镜

(2)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可（　　）

A．将单缝向双缝靠近B．改用红色滤光片

C．将屏向远离双缝的位置移动D．使用间距更大的双缝

(3)已知双缝间距d=0.20mm，双缝到屏的距离L=100cm，将测量头的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐，并将该条纹记为第一亮条纹，其示数如图2所示，此时的示数为mm。然后转动测量头，使分划板中心刻线与第四亮条纹的中心对齐，测量头读数为11.130mm。由以上数据可求得该光的波长为m。

(4)某同学观察到如图3所示图像，即测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，若继续移动目镜观察，将会使测量结果出现偏差。若在这种情况下测出干涉条纹的间距∆x，则波长的测量值（填“大于”“小于”或“等于”）其实际值。