2023年高考物理真題模擬試題專項匯編：（13）光學(xué)（含答案）

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1.【2023年全國甲卷】[物理——選修3-4]

（1）等腰三角形為一棱鏡的橫截面，；一平行于bc邊的細(xì)光束從ab邊射入棱鏡，在bc邊反射后從ac邊射出，出射光分成了不同顏色的兩束，甲光的出射點(diǎn)在乙光的下方，如圖所示。不考慮多次反射。下列說法正確的是__________。

A.甲光的波長比乙光的長

B.甲光的頻率比乙光的高

C.在棱鏡中的傳播速度，甲光比乙光的大

D.該棱鏡對甲光的折射率大于對乙光的折射率

E.在棱鏡內(nèi)bc邊反射時的入射角，甲光比乙光的大

（2）分別沿x軸正向和負(fù)向傳播的兩列簡諧橫波的振動方向相同振幅均為5cm，波長均為8m，波速均為4m/s。時刻，P波剛好傳播到坐標(biāo)原點(diǎn)，該處的質(zhì)點(diǎn)將自平衡位置向下振動；Q波剛好傳到處，該處的質(zhì)點(diǎn)將自平衡位置向上振動。經(jīng)過一段時間后，兩列波相遇。

（i）在答題卡給出的坐標(biāo)圖上分別畫出兩列波在時刻的波形圖（P波用虛線，Q波用實線）；

（ii）求出圖示范圍內(nèi)的介質(zhì)中，因兩列波干涉而振動振幅最大和振幅最小的平衡位置。

2.【2023年全國乙卷】[物理——選修3-4]

（1）一列簡諧橫波沿x軸傳播，圖（a）是時刻的波形圖；P是介質(zhì)中位于處的質(zhì)點(diǎn)，其振動圖像如圖（b）所示。下列說法正確的是______。

A.波速為2m/s

B.波向左傳播

C.波的振幅是10cm

D.處的質(zhì)點(diǎn)在時位于平衡位置

E.質(zhì)點(diǎn)P在0~7s時間內(nèi)運(yùn)動的路程為70cm

（2）如圖，一折射率為的棱鏡的橫截面為等腰直角三角形邊所在底面上鍍有一層反射膜。一細(xì)光束沿垂直于BC方向經(jīng)AB邊上的M點(diǎn)射入棱鏡，若這束光被BC邊反射后恰好射向頂點(diǎn)A，求M點(diǎn)到A點(diǎn)的距離。

3.【2023年湖南卷】一位潛水愛好者在水下活動時，利用激光器向岸上救援人員發(fā)射激光信號，設(shè)激光光束與水面的夾角為α，如圖所示。他發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)α大于41°時，岸上救援人員才能收到他發(fā)出的激光光束，下列說法正確的是()

A.水的折射率為

B.水的折射率為

C.當(dāng)他以向水面發(fā)射激光時，岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角小于60°

D.當(dāng)他以向水面發(fā)射微光時，岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角大于60°

4.【2023年江蘇卷】地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大，太陽光斜射向地面的過程中會發(fā)生彎曲。下列光路圖中能描述該現(xiàn)象的是()

A.B.

C.D.

5.【2023年海南卷】如圖所示，在用激光測玻璃磚折射率的實驗中，玻璃磚與光屏P平行放置，從另一側(cè)用激光筆以一定角度照射，此時在屏上的處有激光點(diǎn)，移走玻璃磚，光點(diǎn)移到處，

（1）請在圖中畫出激光束經(jīng)玻璃折射后完整的光路圖；

（2）已經(jīng)測出，，，則折射率_________（用表示）；

（3）若改用寬比ab更小的玻璃磚做實驗，則間的距離會_________（填“變大”“變小”或“不變”）。

6.【2023年山東卷】如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖。G為標(biāo)準(zhǔn)石英環(huán)，C為待測柱形樣品，C的上表面與上方標(biāo)準(zhǔn)平面石英板之間存在劈形空氣層。用單色平行光垂直照射上方石英板、會形成干涉條紋。已知C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù)，當(dāng)溫度升高時，下列說法正確的是()

A.劈形空氣層的厚度變大，條紋向左移動

B.劈形空氣層的厚度變小，條紋向左移動

C.劈形空氣層的厚度變大，條紋向右移動

D.劈形空氣層的厚度變小，條紋向右移動

7.【2023年山東卷】一種反射式光纖位移傳感器可以實現(xiàn)微小位移測量，其部分原理簡化如圖所示。兩光纖可等效為圓柱狀玻璃絲，相距為d，直徑均為，折射率為n（）。下端橫截面平齊且與被測物體表面平行。激光在M內(nèi)多次全反射后從下端面射向被測物體，經(jīng)被測物體表面鏡面反射至N下端面，N下端面被照亮的面積與玻璃絲下端面到被測物體距離有關(guān)。

（1）從M下端面出射的光與豎直方向的最大偏角為θ，求θ的正弦值；

（2）被測物體自上而下微小移動，使N下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃絲下端面到被測物體距離b的相應(yīng)范圍（只考慮在被測物體表面反射一次的光線）。

8.【2023年湖北卷】如圖所示，楔形玻璃的橫截面POQ的頂角為，OP邊上的點(diǎn)光源S到頂點(diǎn)O的距離為d，垂直于OP邊的光線SN在OQ邊的折射角為。不考慮多次反射，OQ邊上有光射出部分的長度為()

A.B.C.dD.

答案以及解析

1.答案：(1)ACE

(2)見解析

解析：(1)光路圖如圖所示，在棱鏡內(nèi)bc邊反射時的入射角，甲光的比乙光的大，E正確；根據(jù)折射定律可知，故甲光的頻率小于乙光的頻率，BD錯誤；根據(jù)可知，，C正確；由于，根據(jù)頻率越高，波長越短可知，A正確。

(2)(i)波傳播的距離

波上各質(zhì)點(diǎn)的振動周期，故波形圖如圖所示，P波為虛線，Q波為實線

(ii)兩波源起振方向相反，故考察點(diǎn)到兩波源的距離差為半波長的奇數(shù)倍的為加強(qiáng)點(diǎn)，在x軸上坐標(biāo)為處，，為加強(qiáng)點(diǎn)，振幅最大

考察點(diǎn)到兩波源的距離差為波長的整數(shù)倍的為減弱點(diǎn)，在x軸上坐標(biāo)為處，，為減弱點(diǎn)，在x軸上坐標(biāo)為處，，也為減弱點(diǎn)，振幅最小

2.答案：(1)ABE

(2)

解析：(1)由波的圖像可知波的波長，由振動圖像可知波的周期，所以波的傳播速度，A正確；由振動圖像可知質(zhì)點(diǎn)P在時刻經(jīng)平衡位置向方向運(yùn)動，結(jié)合波形圖由同側(cè)法可知波向方向傳播，即向左傳播，B正確；振幅為質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的最大距離，故由波的圖像可知波的振幅，C錯誤；處的質(zhì)點(diǎn)在時刻處于波谷位置，故經(jīng)處的質(zhì)點(diǎn)應(yīng)位于波峰位置，D錯誤；質(zhì)點(diǎn)P在時間內(nèi)，即3.5個周期內(nèi)通過的路程為，E正確。

(2)光束由M點(diǎn)射入后發(fā)生折射，經(jīng)BC邊反射后經(jīng)過A點(diǎn)，作出M點(diǎn)關(guān)于BC的對稱點(diǎn)，連接交BC于D，光路圖如圖所示

由幾何關(guān)系可知入射角

設(shè)折射角為r，由折射定律可知

解得

設(shè)AM間的距離為d，由幾何關(guān)系可知，則

在中，

又

則

3.答案：BC

解析：

4.答案：A

解析：

5.答案：(1)如圖所示

(2)

(3)變小

解析：(1)光線穿過平行玻璃磚的出射光線和入射光線平行，過作的平行線，交