文档文本内容
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
专题16 光学 电磁波
（考试时间：75 分钟试卷满分：100 分）
一、单项选择题（本题共12 小题，每小题5 分，共60 分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题
目要求的,不选、多选、错选均不得分）
1．（2024·浙江·一模）如图所示，某种光盘利用“凹槽”、“平面”记录信息，激光照射到“凹槽”会产
生极小反射光强，下列说法正确的是（ ）
A．“凹槽”产生极小光强是由于衍射现象形成
B．“凹槽”入射光与“平面”反射光传播速度不同
C．激光在介质中的波长可能为“凹槽”深度的3 倍
D．“凹槽”反射光与“平面”反射光的频率相同
【答案】D
【详解】A．根据光的干涉知识分析可知，“凹槽”产生极小光强是由于由于“凹槽”反射光与“平面”
反射光叠加后相消，是干涉现象形成，不是属于衍射现象，故A 错误；B．“凹槽”中有透明介质，光的
速度小于真空中速度，“凹槽”入射光与“平面”反射光传播速度相同，故B 错误；C．由于“凹槽”反
射光与“平面”反射光叠加后削弱，考虑到“凹槽”反射光的路程，“凹槽”深度的2 倍应该为激光束半
波长的奇数倍，故C 错误；D．“凹槽”反射光与“平面”反射光是同种类型的光，频率相同，故D 正确。
故选D。
2．（2024·江西·校联考二模）如图所示，一透明材料制成的圆柱形棒，长度为6m 。一束光线从圆柱形棒
的一个底面中心垂直射入，经
由另一底面圆心射出。保持入射点不变，调整光线的入射方向，使
其在材料内部恰好发生全反射，（光在真空中的速度为
）则光通过透明材料的时间为（ ）
A．
B．
C．
D．
1
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
【答案】C
【详解】设光在该材料中传播速度为v，由
，解得
，由
，可知
，设
全反射临界角为C，则
，光刚好发生全反射，可知光在透明材料中的路程为
，
则
。
故选C。
3．（2024·浙江·校联考一模）如图甲所示为小勇同学收集的一个“足球”玻璃球，他学了光的折射后想用
激光对该球进行研究，某次实验过程中他将激光水平向右照射且过球心所在的竖直截面，其正视图如乙所
示，
是沿水平方向的直径。当光束从
点射入时恰能从右侧射出且射出点为
，已知点
到
竖直距
离
，玻璃球的半径为
，且球内的“足球”是不透光体，不考虑反射光的情况下，下列说法正确
的是（ ）
A．
点的出射光相对
点入射光方向偏折了
B．该“足球”的直径为玻璃球直径的
C．继续增加
则光将会在右侧发生全反射
D．用频率更小的激光入射时，光在玻璃球中的传播时间将变短
【答案】D
【详解】A．从C 点入射的光线，进入玻璃球后光线如图所示，设入射角为i，折射角为r，法线与直径AB
夹角为θ，则根据几何关系
，
，而
，可知
，
，进入玻璃时，光线沿顺时
针偏转了30o，根据光的折射定律，从B 点射出时，光线沿顺时针又偏转了30o，因此从
点的出射光相对
点入射光方向偏折了60o，A 错误；
2
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
B．根据几何关系，足球的直径
，B 错误；C．由于光线从C 点射入玻璃中的折射角等于从
B 点出射时的入射角，离开玻璃球的折射角等于射入玻璃球时的入射角，因此光线不会发生全反射，C 错
误；D．如果用频率更小的激光入射时，进入玻璃的折射角增大，从而在玻璃内传播的距离减小，而频率
更小时，光在玻璃中的传播速度增大，从而光在玻璃球中的传播时间变短，D 正确。
故选D。
4．（2024·云南红河·统考一模）某同学将激光笔的一束激光从空气射向水面O 点，经水的折射后在槽底形
成一光斑P，如图所示。已知水深
，水的折射率
，入射角
，真空中光速
，
，
。则激光（ ）
A．在水中的传播速度为c
B．从O 到P 所经路程为0.5m
C．从O 到P 所需时间约为
D．从空气经O 点射入水中时光子能量减小
【答案】C
【详解】A．由
，可得激光在水中传播的速度大小为
，故A 错误；B．由折射定律可得
，
解得则激光在水中的折射角大小为
，从O 到P 所经路程为
，故B 错误；
C．光从O 到P 所需的时间为
，故C 正确；D．从空气经O 点射入水中时光子的频率不
3
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
变，则能量不变，故D 错误；
故选C。
5．（2024·福建漳州·统考模拟预测）如图，王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验，在失重环境下，往
水球中央注入空气，形成了一个明亮的气泡。若入射光在气泡表面的
点恰好发生全反射，反射角为
，
光在真空中传播速度为，则（ ）
A．光从空气进入水球，波长变短
B．光从空气进入水球，频率变大
C．水的折射率
D．光在水球中的传播速度
【答案】A
【详解】AB．光从空气进入水球，频率不变，波速减小，则波长变短，选项A 正确，B 错误；C．入射光
在气泡表面的
点恰好发生全反射，则水的折射率
，选项C 错误；D．光在水球中的传播速度
，选项D 错误。
故选A。
6．（2023·浙江·校联考一模）把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图甲连成电路。把电压传感器
（或示波器）的两端连在电容器的两个极板上。先把开关置于电源一侧，为电容器充电；稍后再把开关置
于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。观察电脑显示器（或示波器）显示的电压的波形如图乙所示，则下
列说法正确的是（ ）
A．电容器两端的电压逐渐减小的原因是因为自感线圈发热所致
B．若增大
，则电压峰值衰减得更快
C．在
时间段线路中的电流正逐渐增大
4
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
D．在
时间段电流方向为图甲中的逆时针方向
【答案】D
【详解】A．电容器两端的电压逐渐减小的原因有两个分别是电路向外辐射电磁波，和电路本身的发热转
化为内能。故A 错误；B．若增大
，则会改变电路的振荡周期，不会影响电压峰值的衰减。故B 错误；
C．在
时间段电容器处于正向充电，线路中的电流正逐渐减小。故C 错误；D．在
时间段电容器
处于正向放电，电流方向为图甲中的逆时针方向。故D 正确。
故选D。
7．（2024·河南信阳·信阳高中校考一模）如图所示，把一矩形均匀薄玻璃板
压在另一个矩形平行玻
璃板上，
一侧用薄片垫起，将红单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹，下列关于这些条
纹的说法中正确的是（ ）
A．条纹与
边平行
B．乙图弯曲条纹表示下方待测板在该处有凹陷
C．如果用手用力捏右侧三层，会发现条纹保持间距不变，整体向
侧移动
D．看到的条纹越多，说明薄片的厚度越厚
【答案】D
【详解】A．设薄膜厚度为d，薄膜干涉的光程
，厚度相同处产生的条纹明暗情况相同，因此条纹
应与AD 边平行，故A 错误；B．根据薄膜干涉的产生原理可知，表示该出有突起，故B 错误；C．如果用
手用力捏右侧三层，根据
，可知条纹间距变大，导致满足亮条纹光程差的间距向劈尖移动，所以
条纹向着劈尖移动，故C 错误；D．看到的条纹越多，说明相邻亮条纹间距变小，所以干涉条纹会变密；
说明薄片的厚度越厚，故D 正确。
故选D。
8．（2024·广西贵港·统考模拟预测）如图所示，单色光Ⅰ和Ⅱ从半圆形玻璃砖的圆心
入射时，均从玻璃
砖圆面上的同一位置
离开玻璃砖，单色光Ⅰ与单色光Ⅱ相比（ ）
5
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．在同种玻璃中单色光Ⅰ的折射率较小
B．若光束从水中射向空气，则单色光Ⅰ比单色光Ⅱ更难发生全反射
C．单色光Ⅰ在玻璃砖从
到P 用时较长
D．用单射光Ⅰ和单色光Ⅱ在同一装置做双缝干涉实验，用单射光Ⅰ做条纹间距较大
【答案】C
【详解】A．由图可知，单色光Ⅰ的入射角比单色光Ⅱ的大，折射角相同，根据
，则玻璃砖对单
色Ⅰ光的折射率比单色Ⅱ光的大，故A 错误；B．根据
，折射率大的临界角小，更易发生全反射，
单色光Ⅰ更容易发生全反射，故B 错误；CD．折射率大的频率大，由
，知单色光Ⅰ波长短，根据
做双缝干涉实验时条纹间距小，由
，知，折射率大的速度小，则距离一定时，单色光Ⅰ由
到P 用时
较长，故C 正确，D 错误。
故选C。
9．（2024·山东·模拟预测）在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴（图甲中虚
线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示。有一半径为r 的圆柱形的平行光束垂直入射到
圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为1.6 ，则光束在桌面上形成的光斑面
积为（ ）
A．3πr2
B．4πr2
C．5πr2
D．6πr2
【答案】B
6
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
【详解】设玻璃的临界角为C，则有
，则临界角为
，光路图如图所示
经过第一次折射时，由于入射角等于零，所以折射角也是零，因此折射光线不发生偏折。当第二次折射时，
由于入射角等于
。所以会在BA 面上发生全反射，几何知识得到反射光线恰好垂直射出。由题可知
，则
，由于
，所以光斑的半径为
，则光斑的面积为
。
故选B。
10．（2024·辽宁沈阳·统考一模）图甲是半圆柱形玻璃体的横截面，一束紫光从真空沿半圆柱体的径向射
入，并与底面上过O 点的法线成角，CD 为足够大的光学传感器，可以探测从AB 面反射光的强度。若反
射光强度随变化规律如图乙所示，取
，
，则下列说法正确的是（ ）
A．该紫光在半圆柱体中的折射率为
B．减小到0 时，光将全部从AB 界面透射出去
C．减小时，反射光线和折射光线夹角随之减小
D．改用红光入射时，CD 上探测到反射光强度最大值对应的
【答案】A
【详解】AD．由图乙可知，当
时发生全反射，可得
，解得
，若改用红光照射，折
射率减小，所以光学传感器探测到反射强度达到最大时θ 大于37°。故A 正确；D 错误；B．图甲中若减小
入射角到0°，仍存在反射光线，只是反射角为零，光线不会全部从A B 界面透射出去。故B 错误；C．
7
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
若减小入射角，则反射角减小，根据折射定律知折射角也减小，由几何关系知反射光线和折射光线之间
的夹角将变大。故C 错误。
故选A。
11．（2024·浙江金华·校联考模拟预测）如图所示是一个外径为
、内径为R 的某材料制成的半球形空
心球壳，
为其对称轴，一半径为R 的遮光板圆心过
轴且垂直该轴放置。一束平行
轴的光从半
球外表面射入，此时恰好没有光线从半径为R 的球壳内表面射出，且从挡板上下边缘射入的两束平行光线
进入球壳后从外球面射出时，两光线的夹角为
，则该材料的折射率为（ ）
A．
B．
C．1.5
D．2
【答案】A
【详解】根据题意作出光的折射如图
根据几何关系可知
，根据折射定律可知
，根据全反射临界角公式有
，
从挡板上下边缘射入的两束平行光线进入球壳后从外球面射出时，两光线的夹角为
，根据几何关系有
，解得
。
故选A。
12．（2024·浙江·校联考模拟预测）某半径为r 的类地行星表面有一单色点光源P，其发出的各方向的光经
过厚度为
、折射率为n=2 的均匀行星大气层（图中阴影部分）射向太空。取包含P 和行星中心O
的某一截面如图所示，设此截面内一卫星探测器在半径为2r 的轨道上绕行星做匀速圆周运动，忽略行星表
面对光的反射，则（ ）
8
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．大气外表面发光区域在截面上形成的弧长为
B．卫星探测器运行时，任意时刻只能在轨道上某部分观测到光，这部分轨道弧长为
C．若该行星没有大气层，则卫星探测器运行时，在轨道上能观测到光轨道弧长与有大气层时的光轨
道弧长相同
D．若探测器公转方向和行星自转的方向相同，探测器接收到光的频率一定大于光源发出的频率
【答案】C
【详解】A．根据全反射临界角与折射率的关系有
，解得
，点光源发出的光在圆弧面时恰
好发生全反射时，作出示意图如图所示
由几何关系有
，
，解得
，
，则大气外表面发光区域
在截面上形成的弧长为
，故A 错误；B．根据上述，结合几何关系有
，则卫星探测器运行时，任意时刻只能在轨道上某部分观测到光，这部分轨道弧长为
，故B 错误；C．根据上述可知，有大气层时，，在轨道上能观测到光轨道弧长对
应的圆心角为
，
9
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
若该行星没有大气层，过P 点做切线，与卫星轨道相交，由于
，即有
，则卫星探测
器运行时，在轨道上能观测到光轨道弧长对应的圆心角为
，可知若该行星没有大气层，则卫星探
测器运行时，在轨道上能观测到光轨道弧长与有大气层时的光轨道弧长相同，故C 正确；D．若探测器公
转方向和行星自转的方向相同，探测器接收到光的频率不一定大于光源发出的频率，根据多普勒效应可知，
当探测器与点光源P 相对靠近时，探测器接收到光的频率大于光源发出的频率，当探测器与点光源P 相对
远离时，探测器接收到光的频率小于光源发出的频率，故D 错误。
故选C。
二、多项选择题（本题共2 小题,每小题5 分,共10 分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目
要求的。全部选对的得5 分,选对但不全的得3 分,有选错的得0 分）
13．（2024·河南·校联考一模）关于以下四个示意图，下列说法正确的是（ ）
A．甲图为双缝干涉示意图，可以用白炽灯直接照射双缝，在屏上可以得到等宽、等亮的干涉条纹
B．图乙所示用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到的明暗相间的干涉条纹，该区域薄膜厚度
一定沿x 轴正方向逐渐变厚
C．丙图为肥皂泡薄膜干涉示意图，将框架顺时针旋转90°，条纹不会跟着顺时针旋转90°
D．图丁所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的
【答案】CD
【详解】A．甲图为双缝干涉示意图，如果用白炽灯直接照射双缝，可知白炽灯光是由多种单色光组成，
各单色光的波长不同，由双缝干涉条纹间距公式
可知，不同波长的光，产生的条纹间距不同，因
此会产生彩色条纹，在屏上不可以得到等宽、等亮的干涉条纹，故A 错误；B．图乙所示用平行单色光垂
直照射一层透明薄膜，观察到的明暗相间的干涉条纹，条纹间距越来越大，说明该区域薄膜厚度一定沿x
轴正方向逐渐变薄，故B 错误；C．丙图为肥皂泡薄膜干涉示意图，将框架顺时针旋转
，肥皂泡薄膜仍
然是上薄下厚，条纹不会跟着顺时针旋转
，故C 正确；D．图丁为泊松亮斑，是由于光的衍射形成的，
故D 正确。
故选CD。
14．（2024·河北邯郸·统考二模）如图所示，半圆形玻璃砖的圆心为O、半径为R，折射率
，一束单
色光从C 点垂直AB 界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角为α 时，光束折射后恰好
10
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
能到达S 点。已知真空中的光速为c，则（ ）
A．OC 间的距离为
B．入射角
C．光束从C 点传播到S 点用时
D．若用该单色光垂直照射整个AB 面，则透光弧长为
【答案】ACD
【详解】A．画出光线从
点射人的光路图，如图所示
由于玻璃砖的折射率
，根据
，可知临界角
，由几何关系可得
，
故A 正确；B．当入射角为
时，光束折射后恰好能到达点，由几何关系可知，此时折射角与
相
等
，根据
，解得
，可知
，
故B 错误；C．光束从
点传播到点经过距离
，根据
可知，光束在玻璃砖中
的传播速度为
，因此传播用时
，故C 正确；D．若用该单色光垂直照射整个
面，
11
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
根据对称性可知在半圆弧
上有光透出的弧长所对圆心角为
，所以透光弧长为
，故D 正确。
故选ACD。
三、计算题（本题包括3 小题，10 分+10 分+10 分共30 分，解答过程请写出必要的文字说明和必需的物理
演算过程，只写出最终结果的不得分）
15．（2024·全国·校联考一模）如图所示，
为一透镜的截面图，圆弧
是一个以
为圆心的半圆面，
边垂直于
边，
边与
边平行且相等，一束平行单色光垂直于
边射向透镜。已知光在真空中
的传播速度为，光在该透镜中的传播速度为
，求：
（1）该透镜的折射率
；
（2）圆弧
上有光射出的区域对应圆心角的正弦值。
【答案】（1）
；（2）
【详解】（1）根据折射率与光传播速度的关系
得
（2）如图所示，恰好发生全反射时
得
，
12
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
则圆心角的正弦值
得
16．（2024·陕西宝鸡·统考模拟预测）如图所示是一玻璃球体，其半径为R，O 为球心，AB 为水平直径。
M 点是玻璃球的最高点，来自B 点的光线BD 从D 点射出，出射光线平行于AB，已知∠ABD=30°，光在真
空中的传播速度为c，求：
①光线从B 传播到D 所用时间？
②若来自B 点的光线射向M 点，判断光线能否从M 点射出玻璃球？
【答案】①
；②不能
【详解】①如图，由几何知识可得入射角i=∠ABD=30°
折射角r=2∠ABD=60°
则此玻璃的折射率为
BD 长度为s=2Rcos30°=
R
13
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
光在玻璃球内传播的速度
故光线从B 传到D 的时间为
②若来自B 点的光线射向M 点，入射角为
而
所以会发生全反射，不能从M 点射出玻璃球。
17．（2023·山东潍坊·校考模拟预测）如图所示为某型号光的双缝干涉演示仪结构简图，玻璃砖的横截面
为等腰直角三角形ABC，
，光源发出频率
的激光束。使激光束垂直AB 面射入玻
璃砖，在BC 面发生全反射，从AC 面射出后，经过单缝和双缝，最后在光屏上呈现出干涉图样。已知玻璃
砖的直角边长
，双缝间距
，双缝离光屏的距离
，光在真空中的传播速度为
。求：
（1）玻璃砖折射率的最小值和此折射率下光线在玻璃砖中传播的时间；
（2）光屏上相邻亮条纹间的距离；
（3）若仅将单缝的位置稍微下移，中央亮条纹在光屏上的位置将上移、下移还是不变？（不必回答理
由）
【答案】（1）
；
；（2）
；（3）上移
【详解】（1）由几何关系，光线在BC 面上刚好能发生全反射的临界角
，由
得玻璃砖折射率的最小值
光线在玻璃中传播速度
光线在玻璃中传播时间
解得
14
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（2）波长
条纹间距
解得
（3）若把单缝S 从双缝
、
的中心对称轴位置稍微向下移动，通过双缝
、
的光仍是相干光，仍可
产生干涉条纹，如图所示
中央亮纹的位置经过
、
到S 的路程差仍等于0，因
且
那么
则中央亮纹P 的位置略向上移。
15
