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高三物理(光学)综合练习试题解析版
高三物理（光学）综合练习解析版

第I卷（选择题）
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1．如图所示，两束不同频率的平行单色光a、b从水射入空气（空气折射率为1）发生如图所示的折射现象(α<β)，下列说法正确的是( )

A.随着a、b入射角度的逐渐增加，a先发生全反射
B.水对a的折射率比水对b的折射率小
C.在水中的传播速度
D.在空气中的传播速度
E.当a、b入射角为0°时，光线不偏折，但仍然发生折射现象
2．下列说法中正确的有（ ）
A．不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的
B．水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象
C．在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象
D．声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率小于声源的频率
E．未见其人先闻其声，是因为声波波长较长，容易发生衍射现象
3．在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步．下列表述符合物理学史实的是（ ）
A．普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论
B．爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说
C．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型
D．贝克勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核是由质子和中子组成的
E．玻尔大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性
4．(6分）下列说法正确的是
A.光导纤维传输信号是利用光的干涉现象
B.全息照相利用了激光相干性好的特性
C.光的偏振现象说明光是横波
D．X射线比无线电波更容易发生干涉和衍射理象
E.刮胡须的刀片的影子边模糊不清是光的衍射现象
5．（6分）下列说法正确的是 。（填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A.如果质点所受合力总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动
B.在波的干涉中，振动加强的点不一定处在波峰或波谷的叠加处
C.激光是自然界普遍存在的相干光，平行度非常好，亮度非常高
D.电磁波由空气进入水中时波速变小，声波由空气进入水中时波速变大
E．在不同惯性参考系中，一切物理定律都是相同的，这是狭义相对论的两个基本假设之一
6．题图是一个圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON,ON边可吸收到达其上的所有光线.已知该棱镜的折射率n=,若平行光束垂直入射并覆盖OM,则光线

A.不能从圆孤NF1射出 B.只能从圆孤NG1射出
C.能从圆孤G1H1射出 D.能从圆孤H1M射出
7．通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹，瀑布在阳光下呈现的彩虹以及太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色，这些现象分别属于( )
A．光的衍射、色散和干涉现象 B．光的干涉、衍射和色散现象
C．光的干涉、色散和衍射现象 D．光的衍射、干涉和色散现象
8．如图所示两个频率、相位、振幅均相同的波的干涉图样，实线表示波峰，虚线表示波谷，对叠加的结果正确的描述是（ ）

A．在A点出现波峰后，经过半个周期该点还是波峰
B．B点在干涉过程中振幅始终为零
C．两波在B点路程差是波长的整数倍
D．当C点为波谷时，经过一个周期此点出现波峰
9．点光源照射一个障碍物，在屏上所成的阴影的边缘部分模糊不清，原因是（ ）
A．光的衍射 B．光的折射 C．光的干涉 D．光的反射
10．（5分）下列说法正确的是________。（填正确答案标号。选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．绿光比红光更容易发生全反射
B．电磁波可以与机械波类比，它们的传播都需要介质
C．相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关
D．变化的磁场一定会产生变化的电场
E．在同一双缝干涉装置中黄光的干涉条纹间距比蓝光干涉条纹间距宽
11．已知某单色光的波长为λ，在真空中的光速为c，普朗克常量为h，则该单色光的能量子为（ ）
A． B． C． D．hcλ
12．下面有关光的说法正确的是( )
A．雨后马路上的油渍呈现彩色条纹是光的干涉现象
B．天空出现彩虹是白光的色散现象
C．光是一种电磁波，能发生干涉、衍射等现象，没有动量和能量
D．在折射率越大的介质中，光的传播速度越快
13．关于光电效应，下列说法正确的是( )
A．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
B．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大
C．对同种金属只要入射光强度足够大，就会发生光电效应
D．光电效应的发生几乎不需要时间积累，只要入射光的波长小于金属的极限波长即可
14．光学现象在实际生活、生产中有许多应用。下列选项利用了“光的干涉现象”的是
A．用全息照片记录资料
B．白光通过三棱镜变成七色光
C．戴上特制眼镜在电影院看3D电影有立体感
D．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度
15．如图所示，MN是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中。当入射角是45°时，折射角为30°。以下说法正确的是
O
M
N
空气
液体
红光
╭╭
╯╭
45°
30°

A．反射光线与折射光线的夹角为120°
B．该液体对红光的折射率为
C．该液体对红光的全反射临界角为45°
D．当紫光以同样的入射角从空气射到分界面，折射角也是30°
16．由下列哪些现象可以说明光是横波（ ）
A．光的偏振现象
B．光的色散现象
C．光的全反射现象
D．光的干涉和衍射现象
17．如图所示，在空气中有一直角棱镜ABC，∠A=30°，一束单色光从AB边射入棱镜，入射角为45°，垂直于BC边射出，则该棱镜的折射率为

A. B. C. 1.5 D.
18．分析下列物理现象：
①夏天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝
②“闻其声而不见其人”
③围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音
④当正鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高
这些物理现象分别属于波的
A．反射、衍射、干涉、多普勒效应
B．折射、衍射、多普勒效应、干涉
C．反射、折射、干涉、多普勒效应
D．衍射、折射、干涉、多普勒效应
19．利用发波水槽可以观察很多波的现象，填出下列图案所对应的现象（只需填入字母）。
（1）是________． （2）是________．

A．波的反射
B．波的折射
C．波的衍射
D．波的干涉
E．多普勒效应
20．如图所示，a、b、c、d四个图是不同的双缝干涉或单缝衍射图样。分析各图样的特点可以得出的正确结论是( )

A．a、b是光的双缝干涉图样，c、d是光的单缝衍射图样
B．a、b是光的单缝衍射图样，c、d是光的双缝干涉图样
C．ab实验装置一样时，形成a图样光的波长比形成b图样光的波长长
D．cd实验装置一样时，形成c图样光的波长比形成d图样光的波长长
21．下列说法正确的是( )
A．麦克斯韦提出电磁场理论，并用实验证实了电磁波的存在
B．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场
C．随身携带的移动电话既有电磁波接收装置，同时又有电磁波发射装置
D．声音信号需要经过“调制”过程，加到高频的等幅电磁波上才能发射出去
22．酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到在一定距离之外，地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影，但当你靠近“水面”时，它也随你的靠近而后退，对此现象的正确解释是( )
A．此“水面”存在，但在较远的地方
B．“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉
C．太阳辐射到地面，使地表空气温度升高，折射率小，发生全反射
D．太阳辐射到地面，使地表空气温度升高，折射率大，发生全反射
23．放在空气中的矩形玻璃砖，如图所示，有一束光射到界面ab上，下列说法正确的是( )

A．在界面ab入射角大于临界角的光将不会进入玻璃砖
B．当光传播到界面bc后，不可能发生全反射
C．当光传播至界面cd后，有可能不从界面cd射出
D．当光从界面cd射出后，一定与射入界面ab前的光线平行
24．关于光电效应，下列说法中正确的是（ ）
A.发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大
B.不同金属产生光电效应的入射光的最低频率是相同的
C.金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能发生光电效应
D.如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应
25．下列说法正确的是( )
A．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与物体的形状有关
B．不确定性关系告诉我们，不可能准确地知道粒子的位置
C．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化
D．爱因斯坦提出了光电子的能量与入射光的强弱有关，与入射光的频率无关
26．a、b两种单色光以相同的入射角从某种介质射向真空，光路如图所示，则以下叙述正确的是

A．在该介质中a光的传播速度大于b光的传播速度
B．在该介质中a光的传播速度小于b光的传播速度
C．该介质对b光的折射率大于对a光的折射率
D．该介质对b光的折射率小于对a光的折射率

27．在下左图中，____________图（填“甲”或“乙”）表示远视眼成像示意图。矫正远视眼应佩戴眼镜的镜片是___________透镜（填“凸”或“凹”）。

评卷人
得分

五、计算题（题型注释）
28．如图所示，是用某种玻璃制成的横截面为圆形的圆柱体光学器件，它的折射率为，横截面半径为R，现用一束细光线与圆柱体的轴线成的入射角射入圆柱体，不考虑光线在圆柱体内的反射，真空中光速为。

（1）作出光线穿过圆柱体并射出的光路图；
（2）求出该光线从圆柱体中射出时，出射光线偏离原方向的角度；；
（3）计算光线在圆柱体中的传播时间.
29．如图所示是一透明的圆柱体的横截面，其半径为R，折射率为，AB是一条直径，今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体，试求距离AB直线多远的入射光线，折射后恰经过B点．

评卷人
得分

七、简答题（题型注释）
30．下图是光线从空气射入水中的示意图。图中是小婷同学画的光的折射光路图。她画得对吗？为什么？

7 / 13
参考答案
1．BCE
【解析】
试题分析：由于，所以折射率小于，由知，在水中的传播速度，由知随着a、b入射角度的逐渐增加，b先发生全反射，a、b在空气的传播速度都是C。当a、b入射角为0°时，光线虽然不偏折，但仍然发生折射现象。所以BCE正确。
考点：光的折射定律；全反射。
2．ABE
【解析】解：A、根据相对认原理可知，不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的．故A正确．
B、水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象．故B正确．
C、在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射原理．故C错误．
D、声源向静止的观察者运动时，产生多普勒效应，则观察者接收到的频率大于声源的频率．故D错误．
E、未见其人先闻其声属于声波的衍射．是因为声波波长较长，容易发生衍射现象．故E正确．
故选：ABE
【点评】考查相对论中的光速不变原理，掌握光的干涉与衍射的不同，理解光的偏振的用途，知道多普勒效应现象，掌握间距变化的，导致接收频率如何变化，注意发出频率是不变的．
3．ABC
【解析】解：A、普朗克为了对于当时经典物理无法解释的“紫外灾难”进行解释，第一次提出了能量量子化理论，故A正确；
B、爱因斯坦为了解释光电效应的规律，受普朗克量子理论的启发，提出了光子说，故B正确；
C、卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，故C正确；
D、贝克勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核有复杂的结构，但没有发现质子和中子，故D错误；
E、德布罗意大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性，故E错误．
故选：ABC．
【点评】本题考查物理学史，属于常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，注重积累．
4．BCE
【解析】
试题分析：光导纤维传输信号是利用光的全反射现象，选项A错误；全息照相利用了激光相干性好的特性，选项B正确；光的偏振现象说明光是横波，选项C正确；X射线比无线电波波长小，不容易发生干涉和衍射现象，选项D错误；刮胡须的刀片的影子边模糊不清是光的衍射现象，选项E正确；
考点：全反射；激光；光的偏振；电磁波；光的衍射和干涉.
5．BDE
【解析】
试题分析：质点做简谐运动是受到大小为，方向总是指向平衡位置的恢复力的作用，A错误；只要两列波引起的位移方向相同，这个点就是振动加强点，不一定处在波峰或波谷的叠加处，B正确；激光是人工产生的的相干光，C错误；电磁波在介质中传播遵从，而声波属于机械波，在真空或空气波速最小，在液体中较大，在固体中最大，D正确；狭义相对论的两个基本假设之一就是在不同惯性参考系中，一切物理定律都是相同的，E正确；故选BDE.
考点：简谐运动、波的干涉、激光、波速、相对论简介。
6．B
【解析】
试题分析：由临界角公式得到．

设圆弧的半径为R，，则由题可知，当光线从G点入射到圆弧面G1点时，恰好发生全反射．当入射点在G1的右侧时，入射角大于临界角，将发生全反射，光线将不能从圆弧射出．当入射点在G1的左侧时，入射角小于临界角，不发生全反射，光线将从圆弧面射出．所以光线只能从圆孤NG1射出．故选B
考点：全反射.
7．A
【解析】
试题分析：通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹，是因为当缝的宽度小于波的波长时，能发生明显的衍射现象，瀑布在阳光下呈现的彩虹，是光的折射色散现象，肥皂膜表面可看到彩色条纹，是因为肥皂膜的前后两面反射回来的两列光发生干涉时形成的彩色条纹；故A正确，BCD错误．故选A.
考点：光的衍射、色散和干涉现象
8．B
【解析】
试题分析：在A点出现波峰后，经过半个周期该点是波谷．故A错误；B点是波峰与波谷叠加，为振动减弱点，且始终振动减弱．由于两列波的振幅相等，所以B点在干涉过程中振幅始终为零．故B正确；B点是波峰与波谷叠加，为振动减弱点，两波在B点路程差是半波长的奇数倍．故C错误；由图可知C点为振动的加强点，当C点为波谷时，经过一个周期此点仍然是波谷．故D错误．
考点：考查了波的干涉
9．A
【解析】
试题分析：点光源照射一个障碍物，在屏上所成的阴影的边缘部分模糊不清，是因为一部分光线绕过障碍物达到屏幕上，故属于光的衍射，故A正确
考点：考查了光的衍射
10．ACE
【解析】
试题分析：电磁波传播不需要介质，故B错误；根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场会产生恒定的电场，D错误。故ACE正确。
考点：波的传播；相对论；电磁波；双缝干涉.
11．A
【解析】
试题分析：单色光的能量子为。
考点：光子能量
【名师点睛】此题考查光子能量的计算公式；要知道光的传播的粒子性，一个光子的能量为或者写成；光子频率、波长及传播速度的关系是；此题是一道基础题；意在考查对光的量子理论知识的掌握.
12．AB
【解析】
试题分析：雨后马路上的油渍呈现彩色条纹是由于油层的厚度不同而出现的光的干涉现象，故选项A正确；天空出现彩虹是空气中的小水滴充当三棱镜，而对光发生的色散现象，选项B正确；光是一种电磁波，能发生干涉、衍射等现象，它也是有动量和能量的，选项C错误；在折射率越大的介质中，根据公式v=c/n中，光的传播速度越慢，选项D错误。
考点：光的干涉、色散、电磁波及光的传播速度等。
【名师点晴】该题通过四个与波有关的现象，来说明波的几个性质，一是波具有干涉的性质，是通过油膜的彩色条纹呈现的，二是光的色散现象，三是电磁波的动能与能量的问题，当然波是具有动量与能量的，则电磁波也应该具有动量与能量，最后是光速的问题。
13．D
【解析】
试题分析：A、根据知，光电子最大初动能与入射光的频率成线性关系，不成正比．故A错误．B、不可见光的频率不一定比可见光的频率大，根据光电效应方程知，产生的光电子的最大初动能不一定大．故B错误．C、光电效应发生条件与光的强度无关，只与入射光的频率有关．故C错误．D、对任何一种金属，都有一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长才能产生光电效应，且光电效应的发生几乎不需要时间积累，故D正确．故选D．
考点：本题考查光电效应的规律。
14．AD
【解析】
试题分析：用全息照片记录资料和用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度都是利用了光的干涉现象；故选项AD正确；白光通过三棱镜变成七色光是光的色散现象；戴上特制眼镜在电影院看3D电影有立体感 这是光的偏振现象，故选项BC错误；故选AD.
考点：光的干涉；光的色散；光的偏振。
15．C
【解析】
试题分析：根据光的反射定律可知，反射光线与折射光线的夹角为45°+60°=105°，选项A错误；根据光的折射定律可知，该液体对红光的折射率为，选项B错误；该液体对红光的全反射临界角为，选项C正确；因紫光的折射率大于红光，故当紫光以同样的入射角从空气射到分界面，折射角小于30°，选项D错误；故选C.
考点：光的折射定律；光的反射定律.
16．A
【解析】
试题分析：光的偏振现象，说明光是横波，A对；光的干涉和衍射，说明光具有波动性。
考点：光学现象。
17．B
【解析】
试题分析：由光路图和几何知识得：图中i′=60°，r=30°

则该棱镜的折射率为 ，故选B．
考点：光的折射定律.
18．A
【解析】
试题分析：夏天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝属于声波的反射；“闻其声而不见其人”属于声波的衍射；围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音属于声波的干涉；当正鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高属于声波的多普勒效应，故选项A正确。
考点：声波的反射、干涉、多普勒效应等现象。
19．D；C
【解析】
试题分析：（1）是水波的干涉；（2）是水波的衍射.
考点：波的干涉和衍射.
20．AC
【解析】
试题分析：干涉图样的条纹等间距，故a、b是光的双缝干涉图样；单缝衍射图样的中间条纹的宽度比较大，所以c、d是光的单缝衍射图样．故A正确，B错误；无论是干涉还是衍射，形成的条纹间距大的波长长，故C正确D错误．故选AC.
考点：光的干涉和衍射.
21．CD
【解析】
试题分析：麦克斯韦提出电磁场理论，赫兹用实验证实了电磁波的存在，选项A错误；变化的电场一定产生磁场，变化的磁场一定产生电场，选项B错误；移动电话能够收到信息，同时也能发出信息；故既有电磁波接收装置，同时又有电磁波发射装置；故C正确；声音信号需要经过“调制”过程，加到高频的等幅电磁波上形成载波信号才能发射出去，故D正确；故选CD.
考点：电磁波.
22．C
【解析】
试题分析：酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，地面附近层的空气温度比上层高，密度比上层小，折射率也比上层小，光照射到地面时发生全反射，人在远处观察仿佛是一片水面，但此“水面”不存在，也不人产生的幻觉．故ABD错误，C正确．故选C.
考点：全反射
23．D
【解析】
试题分析：在界面ab上，因为是从光疏射向光密介质，故不会发生全反射，一部分光线将进入玻璃砖，选项A错误；当光传播到界面bc后，光由光密介质进入光疏介质，当入射角大于临界角时，可能发生全反射，选项B错误；当光传播至界面cd后，入射角等于光线射到ab面上的折射角，由光的可逆性原理可知，光线不可能在dc面上发生全反射，故光线一定从界面cd射出，选项C错误；因光射至界面cd后，入射角等于光线射到ab面上的折射角，故从cd面射出时的折射角等于射到ab面上的入射角，所以当光从界面cd射出后，一定与射入界面ab前的光线平行，选项D正确； 故选D.
考点：光的折射定律；全反射.
24．D
【解析】
试题分析：根据光电效应方程可得，光子的能量与光照强度无关，A错误；每种金属都有自己的极限频率，B错误；金属内的每个电子一次只能吸收一个光子，而且是不能积累的，C错误；当入射光光子的能量小于金属的逸出功时，不能发生光电效应，D正确
考点：考查了光电效应
25．C
【解析】
试题分析：黑体辐射的强度按波长的分布与黑体的温度有关．故A错误；根据不确定原理，在微观领域，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，所以我们不能用确定的坐标描述电子在原子中的位置．故B错误；玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化．故C正确；根据爱因斯坦光电效应方程Ekm=hν-W，可知，光电子的最大初动能Ekm与入射光的强度无关，入射光的频率有关．故D错误．故选C.
考点：黑体辐射；不确定关系；波尔理论；光电效应.
26．AC
【解析】
试题分析：由光路图可知，，即介质对b光的折射率大于对a光的折射率，选项C正确，D错误；
根据可知，，即在该介质中a光的传播速度大于b光的传播速度，选项A正确，B错误；故选AC.
考点：光的折射规律；
27．甲 凸
【解析】
试题分析：远视眼是由于晶状体曲度变小，会聚能力减弱，像呈在视网膜的后方，近视眼是由于晶状体曲度变大，聚光能力变强，像呈现在视网膜的前方，故甲图是远视眼成像示意图，要想使像呈在视网膜上，应使光线提前会聚，应佩戴会聚透镜，即凸透镜
考点：考查了近视眼，远视眼形成原因及矫正方法
【名师点睛】要解答本题需掌握：远视眼是由于晶状体曲度变小，会聚能力减弱，像呈在视网膜的后方，应佩戴凸透镜进行矫正．近视眼的会聚点在视网膜之前，所以需要佩戴发散透镜进行矫正
【答案】（1）如图所示：

（2）；
（3）
【解析】
试题分析：（1）由折射定律，得，则光线射入圆柱体内的折射角为，由几何知识得，光线从圆柱体射出时，在圆柱体内的入射角为，在圆柱体外的折射角为，光路图如图所示：

（2）由几何知识，出射光线偏离原方向的角度为。
（3）根据几何知识得到，光线在圆柱体中的路程：，介质中传播速度，所以，光线在圆柱体中的传播时间为。
考点：光的折射
【名师点睛】首先根据折射定律求出折射角，由几何知识可知，光线从圆柱体射出时的入射角等于进入圆柱体时的折射角，折射角等于入射角，画出光路图。然后根据几何知识求出出射光线的偏向角；最后根据几何知识求出光线在圆柱体传播的距离S，由公式求出光在圆柱体传播的速度，再求解光线在圆柱体中的传播时间；本题是几何光学问题，这里用到几何知识和光路的可逆性原理作光路图。
29．
【解析】（解：设光线P经折射后经过B点，光路图如图所示．
由折射定律有：=n= …①
又由几何关系有：α=2β…②
联解①②得α=60°
由几何关系得：离AB直线的距离CD=Rsinα=R的光线经折射后能到达B点．
答：离AB直线的距离CD=Rsinα=R的光线经折射后能到达B点．

考点：光的折射定律．菁优网版权所有
专题：光的折射专题．
分析：作出光路图，由几何知识分析得到，入射角等于折射角的2倍，由折射定律求出入射角．由数学知识求解入射光线距离AB的距离．
点评：本题是折射定律的应用，关键是画出光路图，运用几何知识求解入射角与折射角，即可求解．
30．小婷同学画得不对。（1分）因为光线从空气射入水中，入射角大于折射角。
【解析】
试题分析：光从光疏介质射向光密介质中时，入射角大于折射角，所以该同学画的不对
考点：考查了光的折射
【名师点睛】当光线从空气中斜射入水中时，折射光线向法线方向偏折．且折射角小于入射角，做光的折射图像时一定要弄清楚是从什么介质射向什么介质，