（2022-2024年）3年高考2年模拟汇编专题一光学实验-解析卷

（2022-2024年）3年高考2年模拟汇编专题一光学实验3年真题1．（2024·江西·高考真题）某同学用普通光源进行双缝干涉测光的波长实验。下列说法正确的是（）A．光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、双缝、单缝、遮光筒、测量头等元件B．透镜的作用是使光更集中C．单缝的作用是获得线光源D．双缝间距越小，测量头中观察到的条纹数目内越多【答案】BC【解析】A．进行双缝干涉测光的波长实验，光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、测量头等元件，故A错误；B．透镜的作用是使光更集中，故B正确；C．单缝的作用是获得线光源，故C正确；D．根据条纹间距公式可知双缝间距越小，相邻亮条纹的间距较大，测量头中观察到的条纹数目内越少，故D错误。故选BC。2．（2024·浙江·高考真题）如图所示，用“插针法”测量一等腰三角形玻璃砖（侧面分别记为A和B、顶角大小为）的折射率。①在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交于O点；②将侧面A沿ab放置，并确定侧面B的位置ef③在cd上竖直插上大头针P1和P2，从侧面B透过玻璃砖观察P1和P2，插上大头针P3，要求P3能挡住（选填“P1”、“P2”或“P1和P2”）的虚像；④确定出射光线的位置（选填“需要”或“不需要”第四枚大头针；⑤撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线ef的夹角为α，则玻璃砖折射率n=。【答案】P1和P2不需要【解析】③[1]要求P1和P2在一条光线上，该光线透过玻璃砖后过P3，故P3要能挡住P1和P2的虚像；④[2]cd与ab垂直，则过P1和P2的光线与ab垂直，光垂直入射时传播方向不变，可确定ef边上的入射点，此时只需要找到折射光线上的一点即可确定出射光线，不需要插第四枚大头针；⑤[3]根据几何关系可知入射角为，折射角为，如图所示故3．（2024·安徽·高考真题）某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验．(1)为测量玻璃的折射率，按如图所示进行实验，以下表述正确的一项是________。（填正确答案标号）A．用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和B．在玻璃砖一侧插上大头针、，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使把挡住，这样就可以确定入射光线和入射点。在眼睛这一侧，插上大头针，使它把、都挡住，再插上大头针，使它把、、都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点C．实验时入射角应尽量小一些，以减小实验误差(2)为探究介质折射率与光的频率的关系，分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面．保持相同的入射角，根据实验结果作出光路图，并标记红光和绿光，如图乙所示．此实验初步表明：对于同一种介质，折射率与光的频率有关．频率大，折射率（填“大”或“小”）(3)为探究折射率与介质材料的关系，用同一束微光分别入射玻璃砖和某透明介质，如图丙、丁所示。保持相同的入射角，测得折射角分别为、，则玻璃和该介质的折射率大小关系为n玻璃n介质（填“”或“”）。此实验初步表明：对于一定频率的光，折射率与介质材料有关。【答案】(1)B(2)大(3)【解析】（1）A．在白纸上画出一条直线a作为界面，把长方体玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与a对齐。用直尺或者三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取下，画出直线代表玻璃砖的另一边，而不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和，故A错误；B．在玻璃砖一侧插上大头针、，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使把挡住，这样就可以确定入射光线和入射点。在眼睛这一侧，插上大头针，使它把、都挡住，再插上大头针，使它把、、都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点，故B正确；C．实验时入射角应尽量大一些，但也不能太大（接近），以减小实验误差，故C错误；故选B。（2）由图乙可知，入射角相同，绿光的折射角小于红光的折射角，根据光的折射定律可知绿光的折射率大于红光的折射率，又因为绿光的频率大于红光的频率，所以频率大，折射率大。（3）根据折射定律可知，玻璃的折射率为该介质的折射率为其中所以4．（2024·河北·高考真题）某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长，实验装置如图1所示，其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。该同学调整好实验装置后，分别用红色、绿色滤光片，对干涉条纹进行测量，并记录第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数，如表所示：单色光类别单色光110.6018.64单色光28.4418.08根据表中数据，判断单色光1为（填“红光”或“绿光”）。【答案】绿光【解析】根据，可得由图表带入数据可知故则已知绿光的波长小于红光波长，则单色光1是绿光。5．（2024·湖北·高考真题）某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤如下：①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线和，交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴，并使其圆心位于O点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线，如图（a）所示。②将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半圆弧的交点M。③拿走玻璃砖，标记CO光线与半圆弧的交点P。④分别过M、P作BB'的垂线、，、是垂足，并用米尺分别测量、的长度x和y。⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和y的数据。根据这些数据作出图像，如图（b）所示。(1)关于该实验，下列说法正确的是_____（单选，填标号）。A．入射角越小，误差越小B．激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差C．选择圆心O点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显(2)根据图像，可得玻璃砖的折射率为（保留三位有效数字）。(3)若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果（填“偏大”“偏小”或“不变”）。【答案】(1)B(2)1.57(3)不变【解析】（1）A．入射角适当即可，不能太小，入射角太小，导致折射角太小，测量的误差会变大，故A错误；B．激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差，故B正确；C．相同的材料在各点的折射效果都一样，故C错误。故选B。（2）设半圆柱体玻璃砖的半径为，根据几何关系可得入射角的正弦值为折射角的正弦值为折射率可知图像斜率大小等于折射率，即（3）根据（2）中数据处理方法可知若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果不变。6．（2023·广东·高考真题）某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率，实验过程如下：（1）将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上，用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界（2）①激光笔发出的激光从玻璃砖上的点水平入射，到达面上的点后反射到点射出．用大头针在白纸上标记点、点和激光笔出光孔的位置②移走玻璃砖，在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路，作连线的延长线与面的边界交于点，如图（a）所示

③用刻度尺测量和的长度和．的示数如图（b）所示，为。测得为

（3）利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式；由测得的数据可得折射率为（结果保留3位有效数字）（4）相对误差的计算式为。为了减小测量的相对误差，实验中激光在点入射时应尽量使入射角。【答案】2.251.51稍小一些【解析】（2）③[1]刻度尺的最小分度为0.1cm，由图可知，为2.25cm；（3）[2][3]玻璃砖折射率的表达式带入数据可知（4）[4]相对误差的计算式为，为了减小测量的相对误差，实验中要尽量稍大一些，即激光在点入射时应尽量使入射角稍小一些。7．（2023·海南·高考真题）用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖与屏P平行放置，从另一侧用激光笔以一定角度照射，此时在屏上的S1处有激光点，移走玻璃砖，光点移到S2处，回答下列问题：（1）请画出激光束经玻璃折射后完整的光路图；（2）已经测出AB=l1，OA=l2，S1S2=l3，则折射率n=（用l1、l2、l3表示）；（3）若改用宽ab更小的玻璃砖做实验，则S1S2间的距离会（填“变大”，“变小”或“不变”）。【答案】变小【解析】（1）[1]根据题意画出光路图如下图所示

（2）设光线在C点的入射角为θ、折射角为α，根据折射定律有nsinθ=sinα由于射入玻璃砖的入射角是射出玻璃砖的折射角，则S1S2=CB根据几何关系可知联立解得（3）[3]若改用宽ab更小的玻璃砖做实验，则画出光路图如下

可看出S1S2间的距离变小。8．（2022·海南·高考真题）在用双缝干涉测量光的波长的实验中，如图所示，则：①a、b分别是()A．单缝和双缝

B．双缝和单缝

C．单缝和单缝

D．双缝和双缝②如果双缝间距是d，双缝到毛玻璃的距离是L，第一条亮纹到第六条亮纹间距是x，则光的波长是。（用x、d、L表示）【答案】A【解析】①[1]由双缝干涉原理可知，先用滤光片得到单色光，然用单缝得到细长的光源，最后用双缝得到两束相干光，故a、b分别单缝和双缝。故选A。②[2]第一条亮纹到第六条亮纹间距是x，则相邻亮条纹间距为根据可得光的波长是2年模拟9．（2024·河北·模拟预测）某实验小组采用等腰直角三角形玻璃砖做“测玻璃砖的折射率”实验，操作步骤如下：（1）将一张白纸固定在平整的木板上，将直角边长为l的玻璃砖放在白纸上，描出玻璃砖的轮廓ABC，取走玻璃砖，画一条平行于AC的直线DE，与AB边交点标记为O点，并在此直线上插四个大头针1、2、3、4，如图1，再将玻璃砖放到刚才描绘的三角形轮廓位置。（2）一同学在AC侧透过玻璃砖观察大头针，发现无论眼睛怎么移动、怎么前后平移玻璃砖（玻璃砖左边缘始终与纸上描绘的AB边重合），始终无法实现“大头针2挡住大头针1”，其原因可能是。（3）另一同学在BC侧透过玻璃砖观察大头针，前后平移玻璃砖（玻璃砖左边缘始终与纸上描绘的AB边重合），直到大头针4挡住大头针1、2、3；在白纸上描出此时玻璃砖的轮廓AʹBʹCʹ，测出AʹO距离为a。（4）若，此玻璃砖的折射率为（结果可保留根号）。（5）若（3）中，描绘玻璃砖轮廓AʹBʹCʹ前，不小心将玻璃砖向前平移了少许（玻璃砖左边缘仍与纸上描绘的AB边重合），则测量值真实值（填“大于”“等于”或“小于”）。【答案】光线在AC侧发生了全反射小于【解析】[1]若在AC侧始终无法实现“大头针2挡住大头针1”，其原因可能是此光线在AC侧发生了全反射；[2]若大头针4挡住大头针1、2、3，作光路图如图所示由几何关系知，光线在AʹCʹ侧发生全反射的位置位于AʹCʹ的中点P处，由几何关系可知折射率联立解得[3]若不小心将玻璃砖向前平移了少许，AʹO距离a测量值偏小，由上面分析可知，θ测量值偏大，折射率测量值将小于真实值。10．（2024·浙江台州·一模）如图1为测定半圆形玻璃砖折射率实验，在白纸上放好玻璃砖，在弧形一侧插上两枚大头针和，并使和连线过半圆圆心，再在另一侧观察，调整视线并插入两枚大头针和。在纸上标出的大头针位置和半圆形玻璃砖如图2所示。(1)请在图2中画出所需的光路，并在图中标出测量折射率所需要测量的物理量；(2)请用所标的物理量表示玻璃的折射率：。(3)在实验中画好直径界面时，不慎将半圆形玻璃砖绕点逆时针转动了一个小角度如图3所示，而其他操作均正确，则玻璃折射率的测量值真实值（选填“大于”、“等于”或“小于”）。【答案】(1)(2)(3)小于【解析】（1）根据题意可知，大头针在光线上，故由大头针的位置可确定入射光线和折射光线，如图所示，根据折射率的定义，需要测量入射角和折射角。（2）根据折射率的定义可知该玻璃的折射率表达式为（3）将半圆形玻璃砖绕点逆时针转动了一个小角度后，会使得入射角和折射角测量偏大，即则折射率的测量值为此时因为故即折射率的测量值小于真实值。11．（2024·浙江金华·二模）甲实验是是插针法测玻璃砖折射率实验，图甲是某次实验得到的光路图。乙实验是双缝干涉测量光的波长实验，图乙是某次实验中目镜看到的图像。(1)关于以上两个实验，下列说法正确的是（）A．甲实验射入玻璃砖的光线入射角越大，实验误差越小B．图甲测得玻璃砖折射率C．乙实验仅将红色滤光片换成蓝色滤光片，可以增加目镜中观测到的条纹个数D．图乙目镜内未全部被照亮，是因为光源、单缝、双缝、光屏未在同一高度上(2)若某单色光恰能使铯发生光电效应，用该单色光充当图乙实验的光源，已知双缝宽度为d，光屏到双缝距离为l，测出该单色光的条纹间距为，可知该金属的逸出功（已知光速为c，普朗克常量为h）【答案】(1)CD(2)【解析】（1）AB．图甲中根据折射定律，可得玻璃砖的折射率为显然，射入玻璃砖的光线入射角适当大些，PP'与测量的相对误差就越小，但并非越大越好，故ABC．根据双缝干涉条纹间距公式，可知乙实验仅将红色滤光片换成蓝色滤光片，波长减小，则相邻明条纹（或暗条纹）之间的距离减小，则目镜中观测到的条纹个数将增加，故C正确；D．图乙目镜内未全部被照亮，是因为光源、单缝、双缝、光屏未在同一高度上，故D正确。故选CD。（2）根据双缝条纹间距公式，可得该单色光的频率为用该单色光照射金属铯恰好能发生光电效应，则根据爱因斯坦光电效应方程方程可得，该金属的逸出功为12．（2024·浙江绍兴·一模）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，(1)如图所示，某同学测得图中装置中透镜、单缝、双缝、毛玻璃、目镜之间的距离分别为、、、，又测得第1条亮条纹中心到第5条亮条纹中心的距离为，已知单缝宽度为，双缝间距为，则该单色光波长的表达式为。(2)若在单缝与透镜之间加入一偏振片，测得该单色光的波长与不加偏振片时相比______。A．增加 B．不变 C．减小【答案】(1)(2)B【解析】（1）测得第1条亮条纹中心到第5条亮条纹中心的距离为，则相邻亮条纹间距为根据相邻亮条纹间距公式可得联立可得单色光波长的表达式为（2）若在单缝与透镜之间加入一偏振片，由于加偏振片不会改变光的波长，所以测得该单色光的波长与不加偏振片时相比不变。故选B。13．（2024·四川遂宁·模拟预测）某实验小组用双缝干涉测量光的波长，实验装置如图甲所示。(1)将实验仪器按要求安装在光具座上，在如图1甲中A、B处分别应该安装的器材和滤光片的位置依次是（）A．A处为双缝、B处为单缝，滤光片在光源和凸透镜之间B．A处为单缝、B处为双缝、滤光片在A和B之间C．A处为双缝，B处为单缝、滤光片在遮光筒内D．A处为单缝、B处为双缝、滤光片在凸透镜和A之间(2)已知双缝间距离d＝0.20mm，双缝到毛玻璃屏间的距离为l＝75.0cm，如图1乙所示，实验时先转动测量头上的手轮，使与游标卡尺相连的分划线对准如图1丙所示的第1条明条纹中心，此时游标卡尺示数如题如图1丁所示，读数为x1＝mm，然后再转动手轮，使与游标卡尺相连的分划线向右边移动，直到对准第5条明条纹中心，如图1丙所示，此时游标卡尺示数如图1戊所示，则游标卡尺上的读数x2＝9.6mm。由以上已知数据和测量数据，可测得该单色光的波长是m（最后一空计算结果保留两位有效数字）。【答案】(1)D(2)【解析】（1）（1）从左向右的实验装置是光源、凸透镜、滤光片、单缝、双缝、屏，故A处为单缝、B处为双缝、滤光片在凸透镜和A之间。故选D。（2）[1]由图丁可知，游标卡尺读数为[2]又相邻条纹的间距为根据14．（2024·北京海淀·二模）现用如图所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。(1)在组装仪器时单缝和双缝应该相互放置。（选填“垂直”或“平行”）(2)某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的读数为，已知双缝间距d，测得双缝到毛玻璃屏的距离L，所测光的波长的表达式。（用题目给出的物理量表达）(3)为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离，而是先测量n个条纹的间距再求出。下列实验采用了类似方法的有___________。A．“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中合力的测量B．“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中弹簧形变量的测量C．“用单摆测重力加速度”实验中单摆周期的测量【答案】(1)平行(2)(3)C【解析】（1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互平行放置。（2）相邻的亮纹中心的距离根据得所测光的波长的表达式（3）为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离，而是先测量n个条纹的间距再求出，属于放大测量取平均值。A．《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量，属于等效替代法，故A错误；B．《探究弹簧弹力与形变量的关系》实验中弹簧形变量的测量，属于测多次去计算平均值，故B错误；C．《用单摆测重力加速度》实验中单摆周期的测量，属于放大测量取平均值，故C正确。故选C。15．（2024·广东·三模）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中（装置如图所示）：(1)下列说法正确的是________。A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心前，应放上单缝和双缝B．用测量头测量时，应使分划板中心刻线与亮条纹的中心对齐C．屏上的干涉条纹与双缝垂直(2)如果用激光器做光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是。(3)用测量头测量相邻两个亮条纹中心间的距离，转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹中心，如图1所示，记下手轮的读数。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹中心，如图2所示，记下手轮的读数。则相邻两个亮条纹的间距是mm。（结果保留三位有效数字）(4)在（3）的前提下，如果已经测得双缝的间距是0.300mm，双缝和屏之间的距离是900mm，则待测光的波长是m。（结果保留三位有效数字）【答案】(1)B(2)滤光片和单缝(3)1.61(4)【解析】（1）A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心前，不需要放上单缝和双缝，故A错误B．用测量头测量时，分划板中心刻线与亮条纹的中心如果不对齐，测量结果不准确，故B正确；C．屏上的干涉条纹与双缝平行，故C错误。故选B；（2）激光器做光源，由于激光的单色性和相干性好，可以去掉滤光片和单缝；（3）第1条亮条纹中心对应手轮的读数约为0.045mm，第10条亮条纹中心对应手轮的读数约为，则相邻亮条纹的间距（4）由可得16．（2023·广东梅州·二模）如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，并选用缝间距的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离。然后，接通电源使光源正常工作。

（1）已知测量头上主尺的最小刻度是毫米，副尺游标尺为20分度，某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，使分划板中心刻度线与某条纹A中心对齐，如图乙所示，此时测量头上主尺和副尺的示数如图丙所示，此示数为mm；接着再转动手轮，使分划板中心刻度线与某条纹B中心对齐，测得A、B条纹间的距离。则经滤光片射向双缝的色光的波长（用题目中所给字母写出表达式），利用上述测量结果，经计算可得波长m（保留两位有效数字）。

（2）另一同学按实验装置安装好仪器后，观察到光的干涉现象效果很好，若他对实验装置进行了调整后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加，则该调整可能是A．仅增加光源与滤光片间的距离B．仅增加单缝与双缝间的距离C．仅将单缝与双缝的位置互换D．仅将红色滤光片换成绿色滤光片【答案】D【解析】（1）[1]图丙中游标卡尺的最小分度值为0.05mm，主尺示数为0，游标尺的第7刻度线与主尺刻度线对齐，则示数为[2][3]A、B条纹间的距离为5倍相邻亮（暗）条纹间的距离，故根据相邻亮（暗）条纹间的间距公式有解得代入数据可得（2）[4]该同学对实验装置调节后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加，可知相邻条纹间的宽度减小，由公式可知，该调节可能是更换波长更短的光做实验，即将红色滤光片换成绿色滤光片，其他调节都达不到该实验效果。故选D。17．（2023·湖北黄冈·二模）做“用双缝干涉测光的波长”实验中。使用的双缝间距d=0.20mm。双缝到光屏的距离L=600mm，观察到的干涉条纹如图所示。

（1）在测量头上的是一个螺旋测微器（又叫“千分尺”），分划板上的刻度线处于、位置时，对应的示数如图乙所示；则相邻亮纹的间距△x=mm（结果保留3位小数）（2）计算单色光的波长的公式λ=（用L、d、、表示）（3）代入数据计算单色光的波长λ=m（结果保留两位有效数字）（4）图丙为实验装置示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，屏上O点处为一亮条纹。若实验时单缝偏离光轴，向右微微移动，则可以观察到O点处的干涉条纹()A．向左移动B．向右移动C．间距变大D．间距变小【答案】1.419/1.420/1.421A【解析】（1）[1]螺旋测微器读数为则相邻亮纹的间距（2）[2]根据干涉条纹公式可得（3）[3]带入数据可得（4）[4]根据可知，实验时单缝偏离光轴，向右微微移动，因双缝间距、双缝到光屏的距离、波长都不变，所以间距不变，由于主光轴变的倾斜，可以观察到O点处的干涉条纹向左移动。故选A。18．（2024·河北·模拟预测）光学技术作为一门高精密度的学科，应用在各个领域。(1)观看3D电影时需要佩戴特殊的眼镜，此过程利用了光的现象，这个现象说明光是横波。(2)某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，将长方体玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和。为直线与的交点。在直线上竖直插上、两枚大头针，然后在下方合适位置插上大头针，使挡住、的像，插上大头针，使挡住和、的像。过、作直线交于，过作垂直于的直线，连接、。测量图甲中角和角的大小，可以计算出玻璃的折射率。下列操作中对折射率的测量一定没有影响的是_____。A．确定玻璃砖的界面后不小心将玻璃砖向下平移了一小段，然后确定界面B．正确确定玻璃砖的界面和的边界线后，不小心将玻璃砖向上平移了一小段C．实验操作正确，但玻璃砖的界面和不平行D．确定玻璃砖的界面后不小心将玻璃砖转动了一个小角度，然后确定界面(3)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，如图乙所示，光具座