2024届新高考物理冲刺专项训练：光学（解析版）

旬题范簿

一、单选题

［题目①（2024.福建・一模）肥皂膜看起来常常是彩色的，雨后公路积水上漂浮的油膜,也经常显现出彩色条

纹。下列现象的原理与之相同的是（）

A.杨氏双缝干涉实验B.影子的形成

C.利用光导纤维传递信息,实现光纤通信D.泊松亮斑

【答案】A

【详解】彩色肥皂膜和油膜是由于光在此薄层上形成薄膜干涉，呈现彩色花纹。

A.杨氏双缝实验为光的干涉，故A正确；

B.影子的形成为光沿直线传播，故B错误；

C.光导纤维原理为光的全反射，故。错误；

D.泊松亮斑为光的衍射，故。错误。

故选4。

题目团（2024•江苏连云港•一模）如图所示，圆柱形玻璃杯前侧表面上有a、b、c三点，粗细均匀的铅笔紧靠

玻璃杯后侧外壁竖直放置，且在6点正后方。将杯中注满水（）

A.通过b点看到铅笔变细B.通过b点看到铅笔无变化

C.通过a点看到铅笔向右侧移D.通过c点看到铅笔向右侧移

【答案】。

【详解】AB.由图知道，圆柱形玻璃杯装有水，其中间厚,边缘薄，相当于一个凸透镜，所以,当将铅笔靠近

玻璃杯的后面，相当于将铅笔放在凸透镜的1倍焦距以内，故能看到一个正立放大的铅笔虚像,故通过b

点看到铅笔变粗，故AB错误；

C.通过a点看到铅笔的光路图如图，沿着折射光线的反向延长线找到虚像向左移动，故。错误；

D.与。同理，通过c点看到铅笔的虚像向右移动，故。正确。

故选。。

题目区（2024.贵州.二模）如图（a），容器中盛有深度h=4cm的透明液体,一激光束垂直液面射入液体,并

在底板发生漫反射，部分漫反射光会在液面发生全反射。恰好发生全反射的光在容器底板上形成直径d

=16cm的圆形亮环，如图（6）所示。该液体的折射率为（）

激光束曾

透明液体__________________

奏懿凝蔻鬃季季利上

5**d

图（a）B图(b)

A.2B.A/3C.V2D.殍

【答案】C

【详解】根据题意可知激光在液体表面发生全反射时

sinC=—

n

根据几何关系可知

解得

故选C。

题目目（2024•山东潍坊•一模）制造半导体元件，需要精确测定硅片上涂有的二氧化硅（S5Q）薄膜的厚度，

把左侧二氧化硅薄膜腐蚀成如图甲所示的劈尖,用波长4=630nm的激光从上方照射劈尖,观察到在腐蚀

区域内有8条暗纹,且二氧化硅斜面转为平面的棱7W处是亮纹,二氧化硅的折射率为1.5,则二氧化硅薄

膜的厚度为（）

A.1680nmD.3780nm

【答案】4

【详解】根据题意，由于二氧化硅的折射率为1.5,则激光在二氧化硅中的波长为

4=a

n

观察到在腐蚀区域内有8条暗纹，则二氧化硅斜面转为平面的棱MN处是亮纹是第9条，设二氧化硅薄膜

的厚度为d,则有

2d=84

联立解得

d—1680nm

故选A。

题目回（2024.江苏南通・一模）如图所示,挡板上安装有宽度可调的一条狭缝，缝后放一个光屏。用单色平

行光照射狭缝，狭缝宽度从0.8mm调整为0.4mm,光屏上可能呈现（）

单色光

IIIIIIIHIIIIIII■■

①②③④

A.图样①变化为图样②B.图样②变化为图样①

C.图样③变化为图样④D.图样④变化为图样③

【答案】。

【详解】AB.①和②为双缝干涉实验的图像，故AB错误；

CD.用单色平行光照射狭缝，当缝调到很窄时，尽管亮条纹的亮度有所降低,但是宽度反而增大了，故可

能呈现图样④变化为图样③。故。错误，。正确。

故选。。

题目回（2024・河南・二模）一种光学传感器是通过接收器接收到红绿灯光信号而触发工作的。如图所示，一

细束黄色光沿AB方向从汽车玻璃外侧（汽车玻璃可视为两表面平行的玻璃砖）的B点射入，入射角为i,

折射光线刚好沿BC方向在汽车玻璃内侧C点触发光学传感器。若入射光的颜色发生变化，且入射光的

入射位置B不变，仍要使折射光线沿方向在汽车玻璃内侧C点触发光学传感器。下列说法正确的是

A黄色光

;汽车玻璃外侧

汽车玻璃内侧接收器

A.若改用绿色光射入，需要入射角i减小到某一合适的角度

B.若改用红色光射入，需要入射角i减小到某一合适的角度

C.若改用红色光射入，需要入射角i增大到某一合适的角度

D.改用任何颜色的光射入,都需要入射角i减小到某一合适的角度

【答案】B

【详解】A.若改用绿色光射入，频率变大，折射率变大，折射角不变，根据

n—si—nz---

smr

可知，入射角变大，故A错误；

BC.若改用红色光射入，频率变小，折射率变小，折射角不变，根据

可知，入射角变小，故B正确。错误；

D.如果改用频率更高的光，则折射率变大，折射角不变，根据

n——si-n-z-

smr

入射角变大，故。错误。

故选8。

题目不（2024.浙江杭州.二模）如图，一束激光在折射率自上而下逐渐变化的某材料中沿曲线传播,亮度左

A.激光从材料左端射入B.材料的折射率自上而下逐渐减小

C.增加材料上下高度,光线能从上表面射出D.增加材料左右长度，可能会形成对称的光路

【答案】。

【详解】A.右端光强度大，则激光从材料右端射入,故A错误；

BD.光从右向左传播过程中，光线与法线夹角越来越大，说明材料的折射率自下而上逐渐减小；增加材

料左右长度，当光线的入射角合适时，光线在某个界面发生全反射，向下偏折后，从光疏介质进入光密介

质，可能会形成对称的光路，故B错误，。正确；

C.增加材料上下高度，光线发生偏折的次数越多，入射角越来越大，必然会出现入射角大于临界角，发生

全反射，光线不能从上表面射出，故。错误。

故选。。

题目回（2024.广东.二模）近日，工信部披露的最新数据显示,2023年我国光缆线路建设取得显著成果，新

建光缆线路长度达473.8万公里，使得全国光缆线路总长度一举突破6432万公里。光缆线路主要用于光

信息传输,在铺设的过程中，尽量不要弯曲。如图所示，一段折射率为八、横截面是圆面的光导纤维,截面

半径为r,在铺设的过程中弯曲成了一段圆弧，圆弧的圆心到光导纤维的中心轴线的距离为R,光导纤维

外部可认为是真空区域。现有一束光垂直于光导纤维左端截面射入，为了保证这束光经反射后均能从右

端面射出，则光导纤维的折射率n至少为（）

RpR+T「R~\~r口R+2-

【答案】B

【详解】如图所示

R-r\

X、

0

最下端入射的光在界面的入射角最小，故临界状态为最下端入射的光恰好不发生全反射,根据全反射的

公式71=,由几何关系

sm.LG

.cR—r

smC7=

R+r

可得

故选B。

【题目回（2024.河北沧州.一模）如图是一种用折射率法检测海水盐度装置的局部简化图。让光束从海水射

向平行空气砖（忽略薄玻璃壁厚度）再折射出来，通过检测折射光线在不同盐度溶液中发生的偏移量d,进

而计算出海水盐度。已知某一温度下，海水盐度变大引起折射率变大。下列说法正确的是（）

A.一束复色光透过平行空气砖分成1、2两束光，则两束光不一定平行

B.一束复色光透过平行空气砖分成1、2两束光，则1光的频率更高

C.一束单色光射向平行空气砖后偏移量变大，说明海水的盐度变大

D.一束单色光射向平行空气砖后偏移量变小,说明海水的盐度变大

【答案】。

【详解】A.光线经过玻璃砖上下两个表面两次折射后,出射光线与入射光线平行,故A错误；

B.由图可知，光线在左侧面折射时，光线1的折射角小，根据折射定律可知，光线1的折射率较小，频率较

小，故B错误；

CD.由图可知，光线1的折射率小，偏移量小，所以若一束单色光射向平行空气砖后偏移量变大,说明折

射率变大，即海水的盐度变大，若偏移量变小，说明海水的盐度变小，故。正确，。错误。

故选C。

二、多选题

I意目包（2023•全国•模拟预测）如下图，水面下方有一固定的线状单色光源S,光源倾斜放置，和竖直方向

夹角满足30°＜个＜60°,水对该光的折射率为1.33。光源发出的光到达水面后有一部分可以直接透射出

去，从水面上方看,该区域的形状可能为（）

•O

【答案】AC

【详解】根据

sinC=—

n

解得

。=48°

如图所示

点光源对应的透射区域为为半径，。为圆心的圆形区域，其中临界角。约为48°;当个=C时上下端

点的透射区对应的大小圆恰好内切；当时大小圆相交，反之大圆包含小圆。

故选A。。

〔题目|11］（2024.山东潍坊.一模）如图为透明长方体的横截面e的%,其折射率九=乎，一细束单色光以角。

入射至面上的p点，ep=詈=乙,已知光在真空中的传播速度为c,不考虑光在长方体内的二次及二次

以上的多次反射，下列说法正确的是（）

A.当入射角为。=60°时,光在长方体中的传播时间为迎

C

B.当入射角为。=60°时,光在长方体中的传播时间为义旗

C

C.当入射角。＜45°时,折射到e/z面上的光一定发生全反射

D.当入射角。V45°时,折射到eh面上的光不一定发生全反射

【答案】AC

【详解】AB.当入射角为6»=60°时，根据折射定律有

_sin。

口—sin.

可得，光经过^面折射后的折射角为

6=45°

则光在长方体中传播的光路如下图所示

根据光路的可逆性可知，光从eh的中点q射出长方体，则根据几何知识可得，光在长方体中的传播路程为

s—0L

又光在长方体中的传播速度为

c

V——

n

则光在长方体中的传播时间为

t=—

V

联立解得，光在长方体中的传播时间为

C

故A正确，B错误；

CD.根据全反射公式有

sinC=」=项,Zi>ZC

n3

设光在Hz面的入射角为i,根据折射定律有

_sin-

n~sin/3

由几何知识有

i+6=90°

联立可得

sing<等

即入射角。<45°,则折射到M面上的光一定发生全反射，故。正确，。错误。

故选AC。

目金（2024・河南・一模）如图，将一平面镜置于某透明液体中，光线以入射角i=45°进入液体，经平面镜

反射后恰好不能从液面射出。此时，平面镜与水平面（液面）夹角为a,光线在平面镜上的入射角为0。己

知该液体的折射率为方,下列说法正确的是（）

\Z：

K液面

｝：：：：：：a：/：：：：：：：

A.0=30°B.6=37.5°

C.若略微增大&，则光线可以从液面射出D.若略微减小i,则光线可以从液面射出

【答案】

【详解】4B.根据

sinz

.=n

smr

解得光线在射入液面时的折射角为

r=30°

光线经平面镜反射后，恰好不能从液面射出光路图如图

X；液面

壹MS翥黛莹

三三三二三三三三三二三三三三三三一丈（经=??：<<!

-二二二-二三二二二三三三三三三三三三三二;3二三三三三”二三三三二二三二三二三三

有

.Q1

smC=—

n

解得

/。=45°

由几何关系可得

20+（90°-r）+（90°一。）=180°

解得

0=37.5°

故A错误；B正确；

C.若略微增大a,则光线在平面镜上的入射角0将变大，根据上面分析的各角度关系可知光线射出液面

的入射角变大，将大于临界角，所以不可以从液面射出。故。错误；

D.同理，若略微减小i,则r减小，导致光线在平面镜上的入射角0减小，可知光线射出液面的入射角变

小，将小于临界角，可以从液面射出。故。正确。

故选

、题目叵｝（2024.浙江・高考真题）在如图所示的直角坐标系中，平面为介质I和II的分界面（z轴垂直纸

面向外）。在介质/中的P（O,44）处有一点波源，产生波长为爪速度为。的波。波传到介质II中,其速度

为2明图示时刻介质II中仅有一个波峰，与力轴和沙轴分别交于R和S点,此时波源也恰好位于波峰。

河为O、五连线的中点，入射波与反射波在。点相干加强，则（）

A.介质II中波的频率为卒B.S点的坐标为（0,—2/1）

A

C.入射波与反射波在M点相干减弱D.折射角a的正弦值sina="|_，^

5

【答案】

【详解】4.波从一种介质到另一种介质，频率不变，故介质II中波的频率为

故A错误;

B.在介质II中波长为

1==仞

由于图示时刻介质II中仅有一个波峰，与2轴和沙轴分别交于7?和S点，故S点的坐标为（0,一仞），故

B正确；

C.由于S为波峰，且波传到介质II中，其速度为图示时刻介质II中仅有一个波峰，与力轴和g轴分

别交于R和S点，则△也为波峰，故P到R比P到。多一个波峰，则

PR=5A

则

OR=3A

由于

\MO-PM\¥2rz4或(2n+l)y

故不在减弱点，故。错误;

D.根据

九=4=V2

则

_sina

n~OR

PR

解得

sina=472

5

故。正确。

故选B。。

三、解答题

题目叵〕（23-24高三下•广东佛山•阶段练习）在一个平静的湖面上，距离水面高度自=30机处有一条水

平缆索，缆索上每隔t=10s就从站台以速度。=lm/s沿一个方向持续开出一辆缆车。湖水深坛=8m，缆

索中央正下方的湖底有一员潜水员，该潜水员只能看到湖面半径八=9小的圆面有亮光，又在透过湖面半

径乃=6巾的圆面上才能清晰的看到缆索上的缆车。已知4^^12,sin53°=0.8,cos53°=0.6,求：

（1）湖水的折射率外的大小（用分式表示）；

（2）潜水员最多能清晰的看到缆索上缆车的数量。

缆车7^6方F胃胃方胃胃上

湖面•

潜水员

【答案】⑴⑵10

O

【详解】（1）根据题意可知，由于潜水员只能看到湖面半径n=9m的圆面有亮光，如图所示

湖面-

C：

潜水员

则有

1

sinC=

在F稔n

解得

_4

n~~3

（2）潜水员透过湖面半径定=6馆的圆面看到缆索，如图所示

『2..L

smr=­/,sinz=­.

JE+屋1♦+后

又有

sin,4

n=——=v

smr3

解得

L—40m

由对称性可知，潜水员透过湖面半径n二67n的圆面看到缆索长度为

d=2（£/+宝）—92m

由题意可知，相邻缆车间的距离为

\x—vt—10m

则有

N=S=9.2

即潜水员最多能清晰的看到缆索上缆车的数量为10o

［题目口£）（23—24高三上•山东德州•期末）某物理学习兴趣小组成员小张找到了一个LED灯和一段光导纤

维