专题16 光学 电磁波（练习）（原卷版）-2025年高考物理二轮复习讲练测（新高考用）

1/21专题16光学电磁波目录TOC\o"1-2"\h\u01模拟基础练 2题型一：折射定律及折射率的应用 2题型二：光的折射和全反射的综合应用 5题型三：光的波动性电磁波 8题型四：光学计算题专练 1102重难创新练 14题型一：折射定律及折射率的应用1．（2024·四川成都·模拟预测）一个半径为、球心为的半球形储油桶固定在水平面上，桶口平面保持水平，其右端点为点，且。当桶内没有油时，从某点恰能看到弧形桶底的点，连线与水平方向的夹角。当桶内装满油时，仍沿方向看去，恰能看到桶底的最低点点，已知光速为。则下列说法正确的是（）A．油的折射率为B．油的折射率为C．装满油时，光从点出发传播到点所用时间为D．装满油时，光从点出发传播到点所用时间为2．（2024·河南濮阳·模拟预测）如图所示，半圆为某种透明材料的截面，点到的距离等于半径的一半。一细光束从点以角射入材料，折射光线刚好照射在点，一细光束从点以平行于的方向射入材料，折射光线刚好照射在点。光在真空中传播的速度为，则细光束和在透明材料中传播的速度大小分别为（

）A． B． C． D．3．（2024·河北保定·三模）如图所示，ABC为一玻璃砖的截面，由直角三角形AOC和半径为R的四分之一圆BOC组成，O为圆心，，一束单色光沿平行于AB的方向射到AC边上的D点，折射光线刚好照射到B点，测得AD长为，光在真空中的传播速度为c，则光从D点传播到B点所用的时间为（）A． B．C． D．4．（2024·河北邯郸·三模）如图所示，一束单色光平行于平面且与成角（）射入长方体玻璃砖，在玻璃砖的上下表面均发生了反射和折射。A、B、C、D为光线上的四个点，其中A为入射光线上的点且到的距离为3cm，B到A的水平距离为14cm，B、C连线平行于且B、C两点的距离为4cm，C、D连线垂直于且C、D两点的距离为13cm，已知光在真空中传播的速度为，下列说法正确的是（）A．玻璃砖的厚度为4cmB．玻璃砖的折射率为1.5C．光在玻璃砖内的传播速度为D．过C点的光线在玻璃砖中传播的时间为5．（2024·海南省直辖县级单位·模拟预测）带圆孔的遮光板M和光屏N平行放置，O点为圆孔的圆心，O'O连线垂直于光屏N，在O'O连线的延长线上放置一个点光源S，如图。S到光屏N的距离，在光屏N上形成的圆形光斑的半径（不考虑光的衍射）。将厚度、表面足够大的长方体玻璃砖放置在M、N之间，玻璃砖上、下表面与M、N平行，若光屏N上的圆形光斑的半径变为，则玻璃砖的折射率为（

）A． B． C．1.5 D．6．（2024·江西上饶·模拟预测）如图所示，ABC为等腰三棱镜，顶角，边长为L，一束单色光以平行于AC边的方向照射在AB边上的D点，折射光线刚好照射在C点，已知棱镜对单色光的折射率为，则D点到BC边的距离为（）A． B． C． D．7．（2024·浙江宁波·三模）截面如图所示的直角棱镜ABC，其中BC边和CA边镀有全反射膜。一细束白光以入射角从AB边入射，然后经过BC、CA反射，又从AB边射出。已知三角形AB边的高为h，真空光速为c。对经过两次反射，并从AB边射出的光束，有（）A．出射方向相对于入射方向的转角大小与光的颜色有关B．紫光在出射位置与入射位置间距最大C．光在棱镜中用时最短的光的折射率为D．光在棱镜当中传播用时最短为8．（2024·浙江金华·三模）单反就是指单镜头反光相机。相机在毛玻璃的上方安装了一个五棱镜。这种棱镜将光线多次反射改变光路，将其影像送至目镜，这时的影像就是上下正立且左右校正的了。图为单反相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，。某一束单色光光线经平面镜反射后从AB边的F点垂直AB入射，其中、，最后刚好在BC中点垂直BC出射，已知在CD与AE两个面上发生全反射，且两次全反射的入射角相等，则下列说法正确的是（）（已知）A．五棱镜的折射率一定为B．五棱镜的折射率一定为C．光在五棱镜中的传播时间为D．左右平移平面镜，只要光仍从BC面垂直射出，则光在五棱镜中的传播时间不变题型二：光的折射和全反射的综合应用9．（2024·全国·模拟预测）如图所示，半圆柱体玻璃砖横截面半径为，高为。有单色光垂直平面射入玻璃砖，为了避免光从圆弧面射出，需要在圆弧面上涂抹一层不透光的反光材料。已知玻璃砖对该单色光的折射率为，则涂抹层的最小面积为（

）A． B． C． D．10．（2024·湖南长沙·模拟预测）夏天的雨后经常可以看到美丽的彩虹，古人对此有深刻认识，唐代词人张志和在《玄真子涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”。从物理学角度看，虹和霓是两束平行太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，人们在地面上逆着光线看过去就可看到霓虹现象。如图甲所示，一束白光水平射入空中一球形的水滴，经过两次折射和一次反射后射出形成光带MN，出射光线与水平面的夹角称为彩虹角。如图乙所示，从球心O的正下方C点射出的某单色光的入射角，已知，，则下列说法正确的是（）A．该单色光的彩虹角B．该单色光在水滴内部B点处发生全反射C．水滴对该单色光的折射率约为1.42D．若分别用图甲中M、N所对应的两种光在同一装置上做双缝干涉实验，则M所对应的光的条纹间距更大11．（24-25高三上·河南·开学考试）在某户外大型实景演出中，为了做出灯光特效，工作人员在水池底部水平放置三条细灯带构成的等腰直角三角形发光体，直角边的长度为6m，已知水的折射率，要想在水面看到如图所示的灯光效果，细灯带到水面的最远距离为（）A．m B．m C．m D．m12．（2024·辽宁·一模）倒挂的彩虹被叫作“天空的微笑”，是由薄且均匀的卷云里面大量扁平的六角片状冰晶（如图甲所示）折射形成。光线从冰晶的上表面进入，经折射从侧面射出，当太阳高度角增大到某一临界值，侧面的折射光线因发生全反射而消失不见，简化光路如图乙所示，以下分析正确的是（

）A．光线有可能在下表面发生全反射B．光线从空气进入冰晶后传播速度变大C．红光在冰晶中的传播速度比紫光在冰晶中的传播速度大D．随太阳高度角增大，红光比紫光先在侧面发生全反射13．（2024·山东济宁·三模）五一假期济宁太白湖公园的湖水里安装了一批圆形线状光源，将该光源水平放置于湖水下方处，该光源发出红光时，可在水面上观察到红色亮环，如图所示。已知水对红光的折射率为，则亮环的宽度d为（）A．0.3m B．0.4m C．0.5m D．0.6m14．（2024·江苏苏州·三模）球心在O点，半径为R，折射率为的匀质透明球，球内边缘有一点光源S。光在真空中传播速度为c，则S发出的光线，经多次全反射后回到S点的最短时间为（）A． B． C． D．15．（2024·山东烟台·三模）如图所示，一装满水的长方体玻璃容器，高度为，上下两个面为边长的正方形，底面中心O点放有一单色点光源，可向各个方向发射单色光。水面上漂浮一只可视为质点的小甲虫，已知水对该单色光的折射率为，则小甲虫能在水面上看到点光源的活动区域面积为（

）A． B． C． D．16．（2024·安徽·三模）如图所示，某柱状透明介质的横截面为四分之一圆环ABCD，圆环内径为R，外径为（未知）。一束与底边CD平行且相距CD为d的光从介质外表面上的E点射入，调整d的大小，存在某一临界值，使得无论及介质的折射率为多少，该光束一定会在BC表面发生全反射，则等于（

）A． B． C． D．R题型三：光的波动性电磁波17．（2024·山东济宁·模拟预测）如图所示，缝光源S与平面镜M平行。某次实验，S发射波长为400nm的单色光，光屏上形成干涉条纹，虚线OO′上方的第3条亮条纹出现在N处。不考虑半波损失，下列说法正确的是（）A．光屏上的干涉条纹与平面镜垂直B．若撤去平面镜M，光屏上不再出现明暗相间的条纹C．若将平面镜M右移一小段距离，光屏上的条纹间距将变大D．若S发射波长为600nm的单色光，光屏上N处将出现第2条亮条纹18．（2024·山东·模拟预测）图（a）所示为研究牛顿环的装置示意图，将一曲率半径很大的平凸透镜放在一玻璃平板上，用单色激光垂直照射透镜，在透镜上方可以观察到如图（b）所示的明暗相间的同心圆环。若将下方的玻璃平板换成平凸透镜，如图（c）所示，则从上方观察到的条纹可能是（

）A．B．C． D．19．（2024·山东淄博·模拟预测）“冷光灯”照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低。这种灯是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜（例如氟化镁），这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线。以λ表示此红外线在真空中的波长，n为薄膜对该光的折射率，不计半波损失，则所镀薄膜的厚度最小应为（）A． B． C． D．20．（2024·广西贵港·模拟预测）利用薄膜干涉可以测量圆柱形金属丝的直径。已知待测金属丝与标准圆柱形金属丝的直径相差很小（约为微米量级），实验装置如图1所示，和是具有标准平面的玻璃平晶，为标准金属丝，直径为；A为待测金属丝，直径为D；两者中心间距为。实验中用波长为的单色光垂直照射平晶表面，观察到的干涉条纹如图2所示，测得相邻明条纹的间距为。下列关系式正确的是（）A． B．C． D．21．（2024·江苏南通·模拟预测）如图所示是双缝干涉实验装置，用红色激光照射时，光屏上有明暗相间的条纹，则（）A．减小屏与双缝的距离，条纹间距变大 B．减小屏与双缝的距离，条纹间距不变C．换成绿色激光，条纹间距变大 D．换成绿色激光，条纹间距变小22．（2024·山东·模拟预测）双缝干涉实验装置的截面图如图所示，光源S到，的距离相等，O点为，连线的中垂线与光屏的交点，光源S发出波长为的光，P为光屏上的第1级亮条纹。若在缝的后方放一厚度的玻璃片，光经出射后垂直穿过玻璃片传播到P点，经出射后直接传播到P点。玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。与不放玻璃片时相比，，的光到P点的时间差变化情况及关于P点干涉条纹的说法正确的是（

）A．时间差变大，P点为亮条纹 B．时间差变小，P点为暗条纹C．时间差不变，P点为亮条纹 D．时间差变大，P点为暗条纹23．（2024·辽宁阜新·模拟预测）如图所示，AB、CD、DE为三个透明平板固定放置，AB水平，CD的倾角比DE的倾角大。一束平行光竖直向下入射，下列干涉条纹的图像可能正确的是（）A． B．C． D．24．（2024·黑龙江·模拟预测）如图为检验工件平整度的装置，利用了薄膜干涉的原理，斜面为平整标准面，下面水平放置的为被检测面，在标准面与被检测面保持相对静止时，图中PQ条纹凸凹部表示被检测面不平整。若此装置中，标准面保持静止，被检测面做上下的简谐运动，振幅大于入射光波的波长。下列说法正确的是（）A．干涉条纹整体不动B．干涉条纹整体做左右的简谐运动C．干涉条纹整体周期性疏密变化D．凸凹部分周期性左右翻转题型四：光学计算题专练25．（2024·广东湛江·模拟预测）如图为空气中两个完全相同的透明半球体介质，半径均为R，底面水平平行错开放置且竖直间距为，其折射率未知。一束单色光与竖直方向成角沿半球体甲的半径射入，射出后恰好射向另一半球体乙底面的圆心处，并从半球体乙射出；当该单色光与竖直方向成角同样沿半球体甲的半径射入时，光线恰好未从半球体甲的底面射出。，，求：(1)该介质的折射率n；(2)两半球体球心错开的水平距离s。26．（2024·云南·模拟预测）图甲为某同学设计的测量透明液体折射率的装置图，正方体玻璃容器边长为20.00cm，薄刻度尺平行于BC边放置在容器内底部，零刻度与棱边上的O点重合，截面图如图乙所示。容器中不加液体时，从P点发出的激光恰好在O处形成光斑。保持入射角不变，向容器中注入10.00cm深的某种液体，激光在N点形成光斑，N点对应的刻度为5.00cm。真空中光速为，取，求：(1)该液体的折射率和该液体中的光速（结果保留3位有效数字）；(2)容器中注满该液体后（液面水平），光斑到O点的距离。27．（2024·陕西安康·模拟预测）“道威棱镜”广泛地应用在光学仪器当中，如图所示，ABCD是棱镜的横截面，是底角为的等腰梯形。一束平行于底边的单色光从边的点射入，已知棱镜对单色光的折射率，边长为。（1）通过计算判断光线能否从边射出；（2）若上述单色光从边的点垂直于底边射入，被底边反射后恰好射向A点，求两点之间的距离。28．（2024·湖南长沙·三模）为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克顶部开了一个圆形小孔。假定坦克壁厚，圆形小孔的直径为12cm。孔内安装一圆柱形玻璃，厚度与坦克壁厚相同，为玻璃的直径所在的截面，如图甲所示。（1）如图乙所示，为了测定玻璃砖的折射率，让一束激光从玻璃砖侧面的圆心垂直入射，逐渐增大其入射角，当入射角为时，刚好可以观测到有光从玻璃砖圆柱面射出，求玻璃砖的折射率（结果用根号表示）；（2）在玻璃圆柱侧面涂上吸光材料，并装入圆形小孔，士兵通过小孔观察敌方无人机，若无人机的飞行高度为300米，求能够发现无人机的位置离坦克的最远距离。（忽略坦克大小（1）（2）问中玻璃材质相同）29．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）一圆柱形透明介质放在水平地面上，其横截面如图所示，点为圆心，半径为0.5m，直径竖直，右侧半圆面镀银。一光线从离地高度为的A点水平向右射入介质，在镀银处发生一次反射后射出介质，且射出时光线水平向左，已知光在真空中的传播速度为。（1）画出光在介质中传播的光路图并求介质的折射率；（2）求光在介质中传播的时间。30．（2024·辽宁沈阳·模拟预测）如图所示，一个三棱镜的横截面为直角三角形，A、B、C分别为三条棱的中点，，，AB的长度为L，该三棱镜材料的折射率。现有一细光束，其入射方向始终保持与A、B连线平行，入射点从A点沿A、C连线向C点移动，仅考虑光线在三棱镜内的一次反射。（1）请在ABC平面内画出能从BC和AB出射的典型光线的光路图；（2）求光线从A点向C点平移的过程中，在AB边能有光线射出的范围。31．（2024·山东济南·三模）2024年国产智能手机技术发展迅猛，某一国产手机首次配备了超聚光伸缩摄像头，某同学用一块截面为等腰直角三角形的透明材料替代透镜模拟该摄像头的工作原理。如图所示，光屏与边平行，过中点与顶点A的虚线与光屏交于点。两束单色光平行于射入透明材料。已知透明材料的折射率为，边长为，两束单色光射入点到的距离均为，的距离为，不考虑在直角边上发生的反射，真空中的光速为，，求（1）光穿过透明材料所用的时间；（2）要使两束单色光经过透明材料后汇聚到光屏上的点，通过计算说明应将透明材料沿向左还是向右移动。32．（2024·广东茂名·模拟预测）如图所示，手机防窥膜的原理可以解释为“超微细百叶窗技术”，某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，其中屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对每一个像素单元的可视角度的控制。发光像素单元紧贴手机屏幕，可视为点光源，位于相邻两屏障的正中间。若屏障的高度为，相邻屏障的间隙为。求：(1)点光源在透明介质中对应的最大入射角；(2)若要使最大入射角的光线能从透明介质射入空气中，透明介质的折射率应该满足什么条件？33．（2024·湖北·三模）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（如图乙，其中R为球的半径为球冠的高），光在真空中传播的速度为c，玻璃对红光的折射率为，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34