2024年高考物理復(fù)習(xí) 光學(xué) 電磁波 測(cè)試（解析版）

光學(xué)電磁波

（考試時(shí)間：75分鐘試卷滿分：100分）

一、單項(xiàng)選擇題（本題共12小題，每小題5分，共60分。每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題

目要求的,不選、多選、錯(cuò)選均不得分）

1.（2024?浙江?一模）如圖所示，某種光盤利用“凹槽”、“平面”記錄信息，激光照射至IJ“凹槽”會(huì)產(chǎn)生極小反

B.，，凹槽，，入射光與，，平面，，反射光傳播速度不同

C.激光在介質(zhì)中的波長(zhǎng)可能為“凹槽”深度的3倍

D.“凹槽”反射光與“平面”反射光的頻率相同

【答案】D

【詳解】A.根據(jù)光的干涉知識(shí)分析可知，“凹槽”產(chǎn)生極小光強(qiáng)是由于由于“凹槽”反射光與“平面”反射光疊

加后相消，是干涉現(xiàn)象形成，不是屬于衍射現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；B.“凹槽”中有透明介質(zhì)，光的速度小于真空

中速度，“凹槽”入射光與“平面”反射光傳播速度相同，故B錯(cuò)誤；C.由于“凹槽”反射光與“平面”反射光疊

加后削弱，考慮到“凹槽”反射光的路程，“凹槽”深度的2倍應(yīng)該為激光束半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，故C錯(cuò)誤；D.“凹

槽”反射光與“平面”反射光是同種類型的光，頻率相同，故D正確。

故選D。

2.（2024?江西?校聯(lián)考二模）如圖所示，一透明材料制成的圓柱形棒，長(zhǎng)度為6m。一束光線從圓柱形棒的

一個(gè)底面中心垂直射入，經(jīng)2.5x10-8$由另一底面圓心射出。保持入射點(diǎn)不變，調(diào)整光線的入射方向，使其

在材料內(nèi)部恰好發(fā)生全反射，（光在真空中的速度為3xl08m/s）則光通過(guò)透明材料的時(shí)間為（）

A.2.5*1(T8sB.3.3X10-8S

C.3.125xl0^sD.4.95X10-8S

【答案】c

T

【詳解】設(shè)光在該材料中傳播速度為V,由工=匹，解得v=2=2.4xl08m/s,由〃=二可知〃=1.25,設(shè)全

tv

反射臨界角為C,則sinC=^=0.8,光剛好發(fā)生全反射，可知光在透明材料中的路程為s=<J=7.5m,

nsinC

v75

貝/，=士=—S=3.125X10^8SO

v2.4xlO8

故選C。

3.（2024?浙江?校聯(lián)考一模）如圖甲所示為小勇同學(xué)收集的一個(gè)“足球”玻璃球，他學(xué)了光的折射后想用激光

對(duì)該球進(jìn)行研究，某次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中他將激光水平向右照射且過(guò)球心所在的豎直截面，其正視圖如乙所示，AB

是沿水平方向的直徑。當(dāng)光束從C點(diǎn)射入時(shí)恰能從右側(cè)射出且射出點(diǎn)為2,口知點(diǎn)C到A3豎直距離

〃=,玻璃球的半徑為R,且球內(nèi)的“足球”是不透光體,不考慮反射光的情況下，下列說(shuō)法正確的是（）

2

A.8點(diǎn)的出射光相對(duì)C點(diǎn)入射光方向偏折了30°

B.該“足球”的直徑為玻璃球直徑的如R

3

C.繼續(xù)增加h（h<R）則光將會(huì)在右側(cè)發(fā)生全反射

D.用頻率更小的激光入射時(shí)，光在玻璃球中的傳播時(shí)間將變短

【答案】D

【詳解】A.從C點(diǎn)入射的光線，進(jìn)入玻璃球后光線如圖所示，設(shè)入射角為i,折射角為r,法線與直徑AB

夾角為仇則根據(jù)幾何關(guān)系。=，，O=2r,而sin"/,可知,=60。，r=30°,進(jìn)入玻璃時(shí)，光線沿順時(shí)針

偏轉(zhuǎn)了30o,根據(jù)光的折射定律，從B點(diǎn)射出時(shí)，光線沿順時(shí)針又偏轉(zhuǎn)了30o,因此從5點(diǎn)的出射光相對(duì)。

點(diǎn)入射光方向偏折了60o,A錯(cuò)誤；

R

B.根據(jù)幾何關(guān)系，足球的直徑4=27^:111廠=E，：6錯(cuò)誤；C.由于光線從C點(diǎn)射入玻璃中的折射角等于從B

點(diǎn)出射時(shí)的入射角，離開(kāi)玻璃球的折射角等于射入玻璃球時(shí)的入射角，因此光線不會(huì)發(fā)生全反射，C錯(cuò)誤;

D.如果用頻率更小的激光入射時(shí)，進(jìn)入玻璃的折射角增大，從而在玻璃內(nèi)傳播的距離減小，而頻率更小時(shí)，

光在玻璃中的傳播速度增大，從而光在玻璃球中的傳播時(shí)間變短，D正確。

故選D。

4.（2024?云南紅河?統(tǒng)考一模）某同學(xué)將激光筆的一束激光從空氣射向水面。點(diǎn)，經(jīng)水的折射后在槽底形成

4

一光斑P,如圖所示。已知水深H=0.3m,水的折射率w=記入射角u=53。，真空中光速c=3.0xl（）8m/s,

sin53°-0.8,cos53°=0.6o則激光（）

A.在水中的傳播速度為c

B.從。到尸所經(jīng)路程為0.5m

C.從。到尸所需時(shí)間約為1.7x10%

D.從空氣經(jīng)。點(diǎn)射入水中時(shí)光子能量減小

【答案】C

【詳解】A.由〃=￡,可得激光在水中傳播的速度大小為v=半，故A錯(cuò)誤；B.由折射定律可得〃=理，

V4smz

H

解得則激光在水中的折射角大小為i=37。，從O到P所經(jīng)路程為0P=----------=0.375m，故B錯(cuò)誤;C.光

cos37°

np

從0到P所需的時(shí)間為f=J=1.7xl0-9s,故C正確；D.從空氣經(jīng)。點(diǎn)射入水中時(shí)光子的頻率不變，則

v

能量不變，故D錯(cuò)誤；

故選C。

5.（2024?福建漳州?統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）如圖，王亞平在天宮課堂上演示了水球光學(xué)實(shí)驗(yàn)，在失重環(huán)境下，往水

球中央注入空氣，形成了一個(gè)明亮的氣泡。若入射光在氣泡表面的尸點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，反射角為6,光在

真空中傳播速度為c,則（）

A.光從空氣進(jìn)入水球，波長(zhǎng)變短B.光從空氣進(jìn)入水球，頻率變大

C.水的折射率〃=sin。D.光在水球中的傳播速度、=焉

【答案】A

【詳解】AB.光從空氣進(jìn)入水球，頻率不變，波速減小，則波長(zhǎng)變短，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；C.入射光

在氣泡表面的P點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，則水的折射率〃=工，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D.光在水球中的傳播速度

sm”

v=—=csmO,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

n

故選Ao

6.（2023?浙江?校聯(lián)考一模）把線圈、電容器、電源和單刀雙擲開(kāi)關(guān)按照?qǐng)D甲連成電路。把電壓傳感器（或

示波器）的兩端連在電容器的兩個(gè)極板上。先把開(kāi)關(guān)置于電源一側(cè)，為電容器充電；稍后再把開(kāi)關(guān)置于線

圈一側(cè)，使電容器通過(guò)線圈放電。觀察電腦顯示器（或示波器）顯示的電壓的波形如圖乙所示，則下列說(shuō)

法正確的是（）

A.電容器兩端的電壓逐漸減小的原因是因?yàn)樽愿芯€圈發(fā)熱所致

B.若增大C,則電壓峰值衰減得更快

C.在；馬時(shí)間段線路中的電流正逐漸增大

D.在灰時(shí)間段電流方向?yàn)閳D甲中的逆時(shí)針?lè)较?/p>

【答案】D

【詳解】A.電容器兩端的電壓逐漸減小的原因有兩個(gè)分別是電路向外輻射電磁波，和電路本身的發(fā)熱轉(zhuǎn)化

為內(nèi)能。故A錯(cuò)誤；B.若增大C,則會(huì)改變電路的振蕩周期，不會(huì)影響電壓峰值的衰減。故B錯(cuò)誤；C.在

%L時(shí)間段電容器處于正向充電，線路中的電流正逐漸減小。故C錯(cuò)誤；D.在弓4時(shí)間段電容器處于正

向放電，電流方向?yàn)閳D甲中的逆時(shí)針?lè)较颉９蔇正確。

故選D。

7.（2024?河南信陽(yáng)?信陽(yáng)高中?？家荒＃┤鐖D所示，把一矩形均勻薄玻璃板ABCD壓在另一個(gè)矩形平行玻璃

板上，3C一側(cè)用薄片墊起，將紅單色光從上方射入，這時(shí)可以看到明暗相間的條紋，下列關(guān)于這些條紋的

A.條紋與。C邊平行

B.乙圖彎曲條紋表示下方待測(cè)板在該處有凹陷

C.如果用手用力捏右側(cè)三層，會(huì)發(fā)現(xiàn)條紋保持間距不變，整體向AO側(cè)移動(dòng)

D.看到的條紋越多，說(shuō)明薄片的厚度越厚

【答案】D

【詳解】A.設(shè)薄膜厚度為d,薄膜干涉的光程加=2d,厚度相同處產(chǎn)生的條紋明暗情況相同，因此條紋

應(yīng)與AD邊平行，故A錯(cuò)誤；B.根據(jù)薄膜干涉的產(chǎn)生原理可知，表示該出有突起，故B錯(cuò)誤；C.如果用

手用力捏右側(cè)三層，根據(jù)醺=乙4,可知條紋間距變大，導(dǎo)致滿足亮條紋光程差的間距向劈尖移動(dòng)，所以條

a

紋向著劈尖移動(dòng)，故c錯(cuò)誤；D.看到的條紋越多，說(shuō)明相鄰亮條紋間距變小，所以干涉條紋會(huì)變密；說(shuō)明

薄片的厚度越厚，故D正確。

故選D。

8.（2024?廣西貴港?統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，單色光I和II從半圓形玻璃磚的圓心。入射時(shí)，均從玻璃磚

A.在同種玻璃中單色光I的折射率較小

B.若光束從水中射向空氣，則單色光I比單色光n更難發(fā)生全反射

C.單色光I在玻璃磚從。到尸用時(shí)較長(zhǎng)

D.用單射光i和單色光n在同一裝置做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用單射光I做條紋間距較大

【答案】c

sinY

【詳解】A.由圖可知，單色光I的入射角比單色光n的大，折射角相同，根據(jù)〃=一下，則玻璃磚對(duì)單色

sinp

I光的折射率比單色I(xiàn)I光的大，故A錯(cuò)誤；B.根據(jù)sinC=L,折射率大的臨界角小，更易發(fā)生全反射，

n

單色光I更容易發(fā)生全反射，故B錯(cuò)誤；CD.折射率大的頻率大，由c=27,知單色光I波長(zhǎng)短，根據(jù)做

雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)條紋間距小，由v=￡,知，折射率大的速度小，則距離一定時(shí)，單色光I由。到P用時(shí)較

n

長(zhǎng)，故C正確，D錯(cuò)誤。

故選C。

9.（2024?山東?模擬預(yù)測(cè)）在桌面上有一倒立的玻璃圓錐，其頂點(diǎn)恰好與桌面接觸，圓錐的軸（圖甲中虛線）

與桌面垂直，過(guò)軸線的截面為等邊三角形，如圖所示。有一半徑為r的圓柱形的平行光束垂直入射到圓錐的

底面上，光束的中心軸與圓錐的軸重合。已知玻璃的折射率為L(zhǎng)6，則光束在桌面上形成的光斑面積為（）

A.3兀/B.4兀/C.5itr2D.6nr2

【答案】B

【詳解】設(shè)玻璃的臨界角為C,則有sinC='=）<W，則臨界角為C<45。，光路圖如圖所示

n1.6，2

經(jīng)過(guò)第一次折射時(shí)，由于入射角等于零，所以折射角也是零，因此折射光線不發(fā)生偏折。當(dāng)?shù)诙握凵鋾r(shí)，

由于入射角等于60。。所以會(huì)在BA面上發(fā)生全反射,幾何知識(shí)得到反射光線恰好垂直射出。由題可知ON=r,

則。4=2r,由于ZW4=ZAMO=30。，所以光斑的半徑為4W=2r,則光斑的面積為S=?（2r）2=。

故選B。

10.（2024?遼寧沈陽(yáng)?統(tǒng)考一模）圖甲是半圓柱形玻璃體的橫截面，一束紫光從真空沿半圓柱體的徑向射入,

并與底面上過(guò)。點(diǎn)的法線成。角，為足夠大的光學(xué)傳感器，可以探測(cè)從面反射光的強(qiáng)度。若反射光

強(qiáng)度隨。變化規(guī)律如圖乙所示，取sin37o=0.6,cos370=0.8,則下列說(shuō)法正確的是（）

B.。減小到。時(shí)，光將全部從AB界面透射出去

C.。減小時(shí)，反射光線和折射光線夾角隨之減小

D.改用紅光入射時(shí)，C。上探測(cè)到反射光強(qiáng)度最大值對(duì)應(yīng)的。＜37。

【答案】A

【詳解】AD.由圖乙可知，當(dāng)6=37。時(shí)發(fā)生全反射，可得sin37?！?，解得〃=1,若改用紅光照射，折射

率減小，所以光學(xué)傳感器探測(cè)到反射強(qiáng)度達(dá)到最大時(shí)e大于37。。故A正確；D錯(cuò)誤；B.圖甲中若減小入

射角。到0°,仍存在反射光線，只是反射角為零，光線不會(huì)全部從AB界面透射出去。故B錯(cuò)誤；C.若減

小入射角。，則反射角減小，根據(jù)折射定律知折射角也減小，由幾何關(guān)系知反射光線和折射光線之間的夾角

將變大。故C錯(cuò)誤。

故選Ao

11.（2024?浙江金華?校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）如圖所示是一個(gè)外徑為&R、內(nèi)徑為R的某材料制成的半球形空心

球殼，OO'為其對(duì)稱軸，一半徑為R的遮光板圓心過(guò)軸且垂直該軸放置。一束平行OO'軸的光從半球

外表面射入，此時(shí)恰好沒(méi)有光線從半徑為R的球殼內(nèi)表面射出，且從擋板上下邊緣射入的兩束平行光線進(jìn)

A.72B.V3C.1.5D.2

【答案】A

【詳解】根據(jù)題意作出光的折射如圖

根據(jù)折射定律可知包粵="，根據(jù)全反射臨界角公式有sinC=1，

sman

從擋板上下邊緣射入的兩束平行光線進(jìn)入球殼后從外球面射出時(shí)，兩光線的夾角為120。，根據(jù)幾何關(guān)系有

c+q-%=60。，解得力=0。

故選A。

12.（2024?浙江?校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）某半徑為/?的類地行星表面有一單色點(diǎn)光源P,其發(fā)出的各方向的光經(jīng)過(guò)

厚度為（3-1上、折射率為〃=2的均勻行星大氣層（圖中陰影部分）射向太空。取包含尸和行星中心。的

某一截面如圖所示，設(shè)此截面內(nèi)一衛(wèi)星探測(cè)器在半徑為2r的軌道上繞行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，忽略行星表面

對(duì)光的反射，則（）

A.大氣外表面發(fā)光區(qū)域在截面上形成的弧長(zhǎng)為邑

3

B.衛(wèi)星探測(cè)器運(yùn)行時(shí)，任意時(shí)刻只能在軌道上某部分觀測(cè)到光，這部分軌道弧長(zhǎng)為等

C.若該行星沒(méi)有大氣層，則衛(wèi)星探測(cè)器運(yùn)行時(shí)，在軌道上能觀測(cè)到光軌道弧長(zhǎng)與有大氣層時(shí)的光軌道

弧長(zhǎng)相同

D.若探測(cè)器公轉(zhuǎn)方向和行星自轉(zhuǎn)的方向相同，探測(cè)器接收到光的頻率一定大于光源發(fā)出的頻率

【答案】C

【詳解】A.根據(jù)全反射臨界角與折射率的關(guān)系有〃=—二，解得C=30,點(diǎn)光源發(fā)出的光在圓弧面時(shí)恰

sinC

好發(fā)生全反射時(shí)，作出示意圖如圖所示

由幾何關(guān)系有N"+'=丫,^=180-30解得a=135,0=15,則大氣外表面發(fā)光區(qū)域在

sinasin30

截面上形成的弧長(zhǎng)為隹、2%（r+&一廠）=叵二故A錯(cuò)誤；B.根據(jù)上述，結(jié)合幾何關(guān)系有。=7=45,

則衛(wèi)星探測(cè)器運(yùn)行時(shí)，任意時(shí)刻只能在軌道上某部分觀測(cè)到光，這部分軌道弧長(zhǎng)為名￡x2k2r=冬，

3603

故B錯(cuò)誤；C.根據(jù)上述可知，有大氣層時(shí)，，在軌道上能觀測(cè)到光軌道弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的圓心角為2/+2/?=12。,

Y1

若該行星沒(méi)有大氣層，過(guò)P點(diǎn)做切線，與衛(wèi)星軌道相交，由于cosq=9=；,即有4=60,則衛(wèi)星探測(cè)器

2r2

運(yùn)行時(shí)，在軌道上能觀測(cè)到光軌道弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的圓心角為24=120,可知若該行星沒(méi)有大氣層，則衛(wèi)星探測(cè)

器運(yùn)行時(shí)，在軌道上能觀測(cè)到光軌道弧長(zhǎng)與有大氣層時(shí)的光軌道弧長(zhǎng)相同，故C正確；D.若探測(cè)器公轉(zhuǎn)方

向和行星自轉(zhuǎn)的方向相同，探測(cè)器接收到光的頻率不一定大于光源發(fā)出的頻率，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，當(dāng)

探測(cè)器與點(diǎn)光源P相對(duì)靠近時(shí)，探測(cè)器接收到光的頻率大于光源發(fā)出的頻率，當(dāng)探測(cè)器與點(diǎn)光源P相對(duì)遠(yuǎn)

離時(shí)，探測(cè)器接收到光的頻率小于光源發(fā)出的頻率，故D錯(cuò)誤。

故選C。

二、多項(xiàng)選擇題（本題共2小題,每小題5分，共10分。每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中至少有一個(gè)是符合題目

要求的。全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分）

13.（2024?河南?校聯(lián)考一模）關(guān)于以下四個(gè)示意圖，下列說(shuō)法正確的是（）

--I-----I-----I-----I------I-----H----------?

Ox

乙

A.甲圖為雙縫干涉示意圖，可以用白熾燈直接照射雙縫，在屏上可以得到等寬、等亮的干涉條紋

B.圖乙所示用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到的明暗相間的干涉條紋，該區(qū)域薄膜厚度一

定沿x軸正方向逐漸變厚

C.丙圖為肥皂泡薄膜十涉示意圖，將框架順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90。，條紋不會(huì)跟著順時(shí)針旋轉(zhuǎn)9。。

D.圖丁所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的

【答案】CD

【詳解】A.甲圖為雙縫干涉示意圖，如果用白熾燈直接照射雙縫，可知白熾燈光是由多種單色光組成，各

單色光的波長(zhǎng)不同，由雙縫干涉條紋間距公式〃可知，不同波長(zhǎng)的光，產(chǎn)生的條紋間距不同，因此會(huì)

a

產(chǎn)生彩色條紋，在屏上不可以得到等寬、等亮的干涉條紋，故A錯(cuò)誤；B.圖乙所示用平行單色光垂直照射

一層透明薄膜，觀察到的明暗相間的干涉條紋，條紋間距越來(lái)越大，說(shuō)明該區(qū)域薄膜厚度一定沿x軸正方

向逐漸變薄，故B錯(cuò)誤；C.丙圖為肥皂泡薄膜干涉示意圖，將框架順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90。，肥皂泡薄膜仍然是上

薄下厚，條紋不會(huì)跟著順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90。，故C正確；D.圖丁為泊松亮斑，是由于光的衍射形成的，故D正

確。

故選CD。

14.（2024?河北邯鄲?統(tǒng)考二模）如圖所示，半圓形玻璃不專的圓心為。、半徑為R,折射率〃=2,一束單色

光從C點(diǎn)垂直AB界面入射后，恰好在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射；當(dāng)入射角為a時(shí)，光束折射后恰好能到

達(dá)S點(diǎn)。已知真空中的光速為c,則（）

A.0c間的距離為6

2

B.入射角a=60。

C.光束從C點(diǎn)傳播到S點(diǎn)用時(shí)gR

C

D.若用該單色光垂直照射整個(gè)面，則透光弧長(zhǎng)為胃

【答案】ACD

【詳解】A.畫出光線從C點(diǎn)射人的光路圖，如圖所示

11D

由于玻璃磚的折射率，=2,根據(jù)sinC=%=5,可知臨界角"。。=。=3。。，由幾何關(guān)系可得℃二'故

A正確；B.當(dāng)入射角為。時(shí)，光束折射后恰好能到達(dá)S點(diǎn)，由幾何關(guān)系可知，此時(shí)折射角與NOSC相等

R

0c]

sinZOSC=—=-j=^==根據(jù)〃=.二黑,解得sina="sin/OSC=^,可知。/60。，故B

；

錯(cuò)誤；C.光束從C點(diǎn)傳播到S點(diǎn)經(jīng)過(guò)距離s=JoC?+0S?二R,根據(jù)"=￡可知，光束在玻璃磚中的傳

2v

播速度為v=￡=；,因此傳播用時(shí)f=￡=畫，故C正確；D.若用該單色光垂直照射整個(gè)A3面，根據(jù)對(duì)

n2vc

稱性可知在半圓弧ASB上有光透出的弧長(zhǎng)所對(duì)圓心角為60。，所以透光弧長(zhǎng)為竿，故D正確。

故選ACDo

三、計(jì)算題（本題包括3小題，10分+10分+10分共30分，解答過(guò)程請(qǐng)寫出必要的文字說(shuō)明和必需的物理

演算過(guò)程，只寫出最終結(jié)果的不得分）

15.（2024?全國(guó)?校聯(lián)考一模）如圖所示，ABCD為一透鏡的截面圖，圓弧8。是一個(gè)以。為圓心的半圓面,

A3邊垂直于AC邊，A3邊與8邊平行且相等，一束平行單色光垂直于AC邊射向透鏡。已知光在真空中

的傳播速度為。，光在該透鏡中的傳播速度為立C,求：

3

（1）該透鏡的折射率”；

（2）圓弧8。上有光射出的區(qū)域?qū)?yīng)圓心角的正弦值。

【答案】（1）73;（2）*

3

【詳解】（1）根據(jù)折射率與光傳播速度的關(guān)系”=￡

V

得〃=百

（2）如圖所示，恰好發(fā)生全反射時(shí)sinC=L

n

得sinC=^^,cosC=

33

則圓心角的正弦值sin2C=2sinCcosC

得sin2C=^

3

16.（2024?陜西寶雞?統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）如圖所示是一玻璃球體，其半徑為。為球心，A5為水平直徑。M