高中物理光高考真题集训(含解析)新人教版选修3-4-新人教版高三选修3-4物理试题

word第十三章高考真题集训一、选择题1．(2023·高考)利用图1所示的装置(示意图)，观看光的干预、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。如下关于P处放置的光学元件说法正确的答案是( )A．甲对应单缝，乙对应双缝B．甲对应双缝，乙对应单缝C．都是单缝，甲对应的缝宽较大D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大答案A解析单缝衍射图样的中心条纹亮且宽，相邻条纹间距不等；双缝干预图样中相邻条纹间距相等。依据题目中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干预的图样，A2．(2023·滤光片后()A．干预条纹消逝B．彩色条纹中的红色条纹消逝C．中心条纹变成暗条纹D．中心条纹变成红色答案D解析当用白光做干预试验时，频率一样的色光，相互叠加干预，在光屏上形成彩色条纹，中心为白色的亮条纹；当在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只有红光能通过单缝，然后通过双缝后相互叠加干预，在光屏上形成红、黑相间的干预条纹，光屏中心为加强点，所以中心条纹变成红色亮条纹，A、B、CD-1-/15word3．(2023·全国卷Ⅱ)(多项选择)在双缝干预试验中，用绿色激光照耀在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干预图样。假设要增大干预图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是( )A．改用红色激光B．改用蓝色激光C．减小双缝间距D．将屏幕向远离双缝的位置移动E．将光源向远离双缝的位置移动答案ACDl解析在双缝干预试验中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ，因此要增大干预图样中两相邻d亮条纹的间距可减小双缝间的距离，增大屏幕与双缝的距离，换用波长更长或频率更小的光做光源，应中选A、C、D。4．(2023·高考)如以下图，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光。如果光束b是蓝光，如此光束a可能是( )红光B．黄光C．绿光D．紫光答案D解析解法一：光的偏折程度越大，如此折射率越大，光的频率越大。题中a光的偏折程度大于b光的偏折程度，如此玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，a光的频率大于b光的频率，只有D解法二：此题是单项选择，题中A、B、C光的频率均比蓝光的小，只有D光的频率比蓝光的大，可以直接判定D二、填空题5．(2023·全国卷Ⅰ)如图，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A＝30°。一束红光垂直AB边射入从AC边上的D点射出其折射角为60°如此玻璃对红光的折射率 假设改用蓝光沿同一路径入射，如此光线在D点射出时的折射角 (填“小于〞“等-2-/15word于〞或“大于〞)60°。答案 3大于解析由光路可逆性，依据题述和图示可知，i＝60°，r＝30°，由折射定律，玻璃对nsini红光的折射率＝ r＝3。假设改用蓝光沿同一路径入射，由于玻璃对蓝光的折射率大于sin玻璃对红光的折射率，如此光线在D点射出时的折射角大于60°。6．(2023·江苏高考)将两支铅笔并排放在一起，中间留一条狭缝，通过这条狭缝去看与其平行的日光灯，能观看到彩色条纹，这是由于光的 (选填“折射〞“干预〞或“衍射〞)当缝的宽度 (选填“远大于〞或“接近〞)光波的波长时这种现象十清楚显。答案衍射接近解析将两支铅笔并排放在一起，中间留一条狭缝，通过这条狭缝去看与其平行的日光灯，能观看到彩色条纹，这是由于光的衍射产生的；当缝的宽度与光波的波长接近或比光波的波长更小时，衍射现象很明显。7(2023·江苏高)两束单色光B的波长分别为λλ且λλ如 选A B A B填“A〞或“B〞)在水中发生全反射时的临界角较大。用同一装置进展杨氏双缝干预试验时，可以观看到 (选填“A〞或“B〞)产生的条纹间距较大。答案AAC1解析波长越长，频率越小，折射率越小，依据临界角的正弦sin＝n，可知波长越长lA光在水中发生全反射时的临界角较大；双缝干预条纹的间距Δx＝λ，dA光的波长较长，所以A光产生的条纹间距较大。三、试验题8．(2023·全国卷Ⅱ)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。试验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观看到干预条纹。答复如下问题：-3-/15word假设想增加从目镜中观看到的条纹个数，该同学可 。A．将单缝向双缝靠近将屏向靠近双缝的方向移动C．将屏向远离双缝的方向移动D．使用间距更小的双缝假设双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l1n条暗条纹之间的距离为Δx，如此单色光的波长λ＝ 。某次测量时，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm。如此所测单色光的波长为 nm(结果保存三位有效数字)。答案(1)B(2)

Δxdn－1l

(3)630l解析(1)相邻明(暗)干预条纹的间距Δx＝Δx，d需增大d或减小l，因此应将屏向靠近双缝的方向移动，或使用间距更大的双缝，故A、C、D错误，B第1nΔxΔx′＝Δx x l

Δxdn ，又Δ′＝λ，解得λ＝ 。－1 d n－1l由λ＝ Δxd，代入数据解得λ＝630nm。n－1l9．(2023·某某高考)某小组做测定玻璃的折射率试验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。如下哪些措施能够提高试验准确程度 。A．选用两光学外表间距大的玻璃砖B．选用两光学外表平行的玻璃砖-4-/15word选用粗的大头针完成试验D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些该小组用同一套器材完成了四次试验记录的玻璃砖界限和四个大头针扎下的孔洞如如以下图所示，其中试验操作正确的答案是 。该小组选取了操作正确的试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、B点，再过A、B点作法线NN′的垂线，垂足分别为C、D点，如以下图，如此玻璃的折射率n＝ 。(用图中线段的字母表示)AC答案(1)AD(2)D(3)BD解析(1)测定玻璃折射率的关键是依据入射光线和出射光线确定在玻璃中的传播光线，因此选用两光学外表间距大的玻璃砖以与使同侧两枚大头针间的距离尽量大些都有利于提高试验的准确程度，A、D正确；两光学外表是否平行不影响折射率的测量，为减小误差，应选用瘦长的大头针，故B、C的折射角，在题图中，依据玻璃砖界限与四个孔洞位置分别作出光路图与法线如图1所示，分析可知试验操作正确的答案是D。-5-/15wordnsini

AC BD ACi r n2

＝sin

＝R，sin

＝R，故

四、计算题10．(2023·Ln＝2AB方向切去一角，ABθAB面时不会射入空气，求θ的最大值。答案60°解析光线射到ABAB入射角为临界角C，此时θ C1

Cθ＝90°，解得θ＝60°。最大，sin

＝n，由几何关系得＋m m一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜，然后垂直于AC边射出。-6-/15word求棱镜的折射率；保持AB边上的入射点不变，渐渐减小入射角，直到BC边上恰好有光线射出。求此时AB边上入射角的正弦。答案(1)3(2)

3－22解析(1)光路图与相关量如以下图。光束在AB边上折射，由折射定律得sini＝n①sinαn是棱镜的折射率，由几何关系可知α＋β＝60°②由几何关系和反射定律得β＝β′＝∠B③联立①②③式，并代入i＝60°得n＝3④(2)设转变后的入射角为i′，折射角为α′，由折射定律得＝n⑤sinα′依题意，光束在BC边上的入射角为全反射的临界角θ，且c＝⑥sinθ＝⑥c n由几何关系得θ＝α′＋30°⑦c-7-/15word由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦为sini′＝3－2。212．(2023·3m。距水面4mP点发出的激光束，从水面出射后恰好照耀到桅杆顶端，该出射光束与竖453°(取sin53°＝0.8)。水的折射率为。3求桅杆到P点的水平距离；P45°时，从水面射出后仍照耀在桅杆顶端，求船行驶的距离。答案(1)7m(2)5.5m解析(1)设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为xP点的水平距离为x1 2高度为h，P点处水深为h；激光束在水中与竖直方向的夹角为θ。由几何关系有1 2xh1＝tan53°①1hx2＝ta②h2由折射定律有sin53°＝nsinθ③设桅杆到P点的水平距离为x，如此x＝x＋x④1 2联立①②③④式并代入题给数据得x＝7m⑤(2)设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时，从水面出射的方向与竖直方向夹角为i′，由折射定律有sini′＝nsin45°⑥设船向左行驶的距离为x′，此时间束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x′，到P1点的水平距离为x′，如此2x′＋x′＝x′＋x⑦1 2-8-/15wordx′1 ＝tani′⑧h1x′h2 ＝tan45°⑨h2联立⑤⑥⑦⑧⑨式并代入题给数据得x′＝(62－3)m≈5.5m。13．(2023·全国卷Ⅱ)如图，△ABC是始终角三棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝60°，一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出。EG垂AC交BCG，D恰好是CG的中点。不计屡次反射。求出射光相对于D点的入射光的偏角；为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？答案(1)60°(2)23≤n<23解析(1)光线在BC边折射，由折射定律有sini＝nsinr①1 1式中，n为棱镜的折射率，i1

r分别是该光线在BC边上的入射角和折射角。1光线在AC边上发生全反射，由反射定律有i＝r②2 2ir2 2

分别是该光线在AC边上的入射角和反射角。光线在AB边上发生折射，由折射定律有nsini＝sinr③3 3ir3 3

分别是该光线在AB边上的入射角和折射角，-9-/15word联立①②③式并结合几何关系得i＝r＝60°，r＝i＝30°，i＝r④2 2 1 3 1 3F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为δ＝(r－i)＋(180°－i－r)＋(r－i)⑤1 1 2 2 3 3δ＝60°⑥(2)光线在AC边上发生全反射，光线在AB边上不发生全反射，有i<C≤i⑦C是全反射临界角，满足nsinC＝1⑧n

3 223≤n<2。由④⑦⑧式知，棱镜的折射率

的取值范围应为314．(2023·“·〞(图O点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上。DABD点作AC边的垂线交ACFD点正上方向下顺着直线DF的方向观看，恰好可以看到小标记的像；过O点作AB边的垂线交直线DFE；DE＝2cm，EF＝1cm。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射)答案 3解析DAB边的垂线NNBCNOD，如此∠ODN＝α为来自O点的光D点的入射角；设该光线在Dβ，如以下图。依据折射定律有nsinα＝sinβ①n为三棱镜的折射率β＝60°②-10-/15word∠EOF＝30°③在△OEF中有EF＝OEsin∠EOF④由③④式和题给条件得OE＝2cm⑤依据⑤式和题给条件可知，△OED为等腰三角形，有α＝30°⑥由①②⑥式得n＝3。15．(2023·全国卷Ⅰ)如图，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高为2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴OC的光线OC0.6R。最终从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑屡次反射)。求该玻璃的折射率。答案1.43解析如图，依据光路的对称性和光路可逆性，与入射光线平行的出射光线肯定与入射光线相对于OC轴对称，这样，从半球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心C点反射。设入射光线在半球面的入射角为i，折射角为r，由折射定律有sini＝nsinr①sinrsini－r由正弦定理有2R＝ R ②-11-/15wordL由几何关系，入射点的法线与OC的夹角为i，由题设条件和几何关系有sini＝R③L是入射光线与OC的距离。由②③式和题给数据得sinr＝6④205由①③④式和题给数据得n＝2.05≈1.43。16．(2023·江苏高考)人的眼球可简化为如以下图的模型。折射率一样、半径不同的两个球体共轴。平行光束宽度为D，对称地沿轴线方向射入半径为R的小球，会聚在轴线上的P点。取球体的折射率为2D＝2R。求光线的会聚角α。(示意图未按比例画出)答案30°解析如以下图，由几何关系sini＝

DRi＝45°2sinin rr如此由折射定律 ＝rsin

，解得

＝30°αi＝r2α＝30°。17．(2023·全国卷Ⅲ)如图，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心，虚线OO′表示光轴(过球心O1.5。现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内外表反射后的光线)。求：-12-/15word从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；R距光轴的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离。32答案(1)R(2)2.74R3解析(1)如图，从底面上A处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i，当i等于全反射临界角ic

时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l。i＝i①cn是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有nsini＝1②c由几何关系有lsini＝R