專題19 幾何光學-五年（2020-2024）高考物理真題分類匯編（解析版）

2020-2024年五年高考真題分類匯編PAGEPAGE1專題19幾何光學考點五年考情（2020-2024）命題趨勢考點1幾何光學2020年北京卷、全國卷；2021年北京卷、重慶卷；2022年江蘇卷、湖南卷；2023年海南卷、北京卷；2024年上海卷等幾何光學作為物理學的一個重要分支，在高考中的考查力度和趨勢一直是廣大師生關注的焦點。關于幾何光學高考命題的趨勢：基礎知識與基本概念的考查：幾何光學的基本知識和概念，如光的直線傳播、反射、折射等，是高考命題的重點?？忌枰獙@些基本概念有深入的理解，并能夠應用它們解決實際問題。與生活實際相結合的問題：幾何光學與生活密切相關的應用，如光纖通信、貓眼、海市蜃樓等，是高考命題的熱點之一。這類問題通常要求考生運用所學的光學知識來解釋或解決實際生活中的現(xiàn)象。平面鏡成像與動態(tài)成像：平面鏡成像的特點以及與動態(tài)成像相結合的問題，如查看者與平面鏡之間的距離變化導致的成像變化，是高考中的一個重要考點。全反射與折射率的計算：全反射現(xiàn)象及其條件，以及折射率的計算，是高考中的另一個熱點?？忌枰莆杖瓷涞臈l件，并能夠根據(jù)折射定律進行相關計算。透鏡成像的動態(tài)規(guī)律：透鏡成像的動態(tài)變化規(guī)律，如物體與透鏡之間的距離變化對成像位置和性質(zhì)的影響，是高考中的一個難點?？忌枰ㄟ^作圖和計算來解決這類問題。實驗與探究能力的考查：高考中可能會包含一些基本的光學實驗，如測量玻璃的折射率等，這要求考生具備實驗操作能力和數(shù)據(jù)處理能力。現(xiàn)代科技應用：幾何光學在現(xiàn)代科技中的應用，如精密測量、增透膜等，也是高考命題的一個方向。這類問題通常要求考生具備較高的物理知識應用能力。偏振、干涉與衍射：這些是幾何光學中的重要現(xiàn)象，雖然在高考中可能不會深入考查，但考生需要對這些現(xiàn)象有所了解，并能夠解釋一些基本的實驗現(xiàn)象。計算題與作圖題：高考中的幾何光學計算題可能會涉及光線追跡、成像位置的計算等，而作圖題則要求考生能夠根據(jù)給定的條件作出正確的光路圖。綜上所述，幾何光學在高考中的命題趨勢是強調(diào)基礎知識的應用，注重理論與實際相結合，考查學生的邏輯推理能力和解決實際問題的能力。同時，高考也會關注物理學在現(xiàn)代科技中的應用，以及學生的實驗操作和數(shù)據(jù)處理能力?？键c2光學實驗每年每省必考考點01幾何光學1.（2024·新課標卷·高考真題）三位科學家由于在發(fā)現(xiàn)和合成量子點方面的突出貢獻，榮獲了2023年諾貝爾化學獎。不同尺寸的量子點會發(fā)出不同顏色的光?，F(xiàn)有兩種量子點分別發(fā)出藍光和紅光，下列說法正確的是（）A.藍光光子的能量大于紅光光子的能量B.藍光光子的動量小于紅光光子的動量C.在玻璃中傳播時，藍光的速度大于紅光的速度D.藍光在玻璃中傳播時的頻率小于它在空氣中傳播時的頻率【答案】A【解析】AB．由于紅光的頻率小于藍光的頻率，則紅光的波長大于藍光的波長，根據(jù)可知藍光光子的能量大于紅光光子的能量；根據(jù)可知藍光光子的動量大于紅光光子的動量，故A正確，B錯誤；C．由于紅光的折射率小于藍光，根據(jù)可知在玻璃中傳播時，藍光的速度小于紅光的速度，故C錯誤；D．光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)中頻率不變，故D錯誤故選A。2.（2024·上?！じ呖颊骖}）車載雷達系統(tǒng)可以發(fā)出激光和超聲波信號，其中（）A.僅激光是橫波 B.激光與超聲波都是橫波C.僅超聲波橫波 D.激光與超聲波都不是橫波【答案】B【解析】車載雷達系統(tǒng)發(fā)出的激光和超聲波信號都是橫波。故選B。3.（2024·江蘇·高考真題）用立體影院的特殊眼鏡去觀看手機液晶屏幕，左鏡片明亮，右鏡片暗，現(xiàn)在將手機屏幕旋轉90度，會觀察到（）A.兩鏡片都變亮 B.兩鏡片都變暗C.兩鏡片沒有任何變化 D.左鏡片變暗，右鏡片變亮【答案】D【解析】立體影院的特殊眼鏡是利用了光的偏振，其鏡片為偏振片，立體影院的特殊眼鏡去觀看手機液晶屏幕，左鏡片明亮，右鏡片暗，根據(jù)可知將手機屏幕旋轉90度后左鏡片變暗，右鏡片變亮。故選D。4.（2024·遼寧·高考真題）某同學自制雙縫干涉實驗裝置，在紙板上割出一條窄縫，于窄縫中央沿縫方向固定一根拉直的頭發(fā)絲形成雙縫，將該紙板與墻面平行放置，如圖所示。用綠色激光照雙縫，能在墻面上觀察到干涉條紋。下列做法可以使相鄰兩條亮紋中央間距變小的是（）A.換用更粗的頭發(fā)絲 B.換用紅色激光照雙縫C.增大紙板與墻面的距離 D.減小光源與紙板的距離【答案】A【解析】由于干涉條紋間距，可知：A．換用更粗的頭發(fā)絲，雙縫間距d變大，則相鄰兩條亮紋中央間距變小，故A正確；B．換用紅色激光照雙縫，波長變長，則相鄰兩條亮紋中央間距變大，故B錯誤；C．增大紙板與墻面的距離l，則相鄰兩條亮紋中央間距變大，故C錯誤；D．減小光源與紙板的距離，不會影響相鄰兩條亮紋中央間距，故D錯誤。故選A。5.（多選）（2024·江蘇·高考真題）現(xiàn)有一光線以相同的入射角θ，打在不同濃度NaCl的兩杯溶液中，折射光線如圖所示（β1<β2），已知折射率隨濃度增大而變大。則（）A.甲折射率大B.甲濃度小C.甲中光線的傳播速度大D.甲臨界角大【答案】A【解析】入射角相同，由于，根據(jù)折射定律可知，故甲濃度大；根據(jù)，可知光線在甲中的傳播速度較小，由可知折射率越大臨界角越小，故甲臨界角小。故選A。6.（多選）（2024·浙江1月·高考真題）下列說法正確的是（）A.相同溫度下，黑體吸收能力最強，但輻射能力最弱B.具有相同動能的中子和電子，其德布羅意波長相同C.電磁場是真實存在的物質(zhì)，電磁波具有動量和能量D.自然光經(jīng)玻璃表面反射后，透過偏振片觀察，轉動偏振片時可觀察到明暗變化【答案】CD【解析】A．相同溫度下，黑體吸收和輻射能力最強，故A錯誤；B．根據(jù)具有相同動能的中子和電子，電子質(zhì)量較小，德布羅意波長較長，故B錯誤；C．電磁場是真實存在的物質(zhì)，電磁波具有動量和能量，故C正確；D．自然光在玻璃、水面等表面反射時，反射光可視為偏振光，透過偏振片觀察，轉動偏振片時能觀察到明暗變化，故D正確。故選CD。7.（多選）（2024·江西·高考真題）某同學用普通光源進行雙縫干涉測光的波長實驗。下列說法正確的是（）A.光具座上依次擺放光源、透鏡、濾光片、雙縫、單縫、遮光筒、測量頭等元件B.透鏡的作用是使光更集中C.單縫的作用是獲得線光源D.雙縫間距越小，測量頭中觀察到的條紋數(shù)目內(nèi)越多【答案】BC【解析】A．進行雙縫干涉測光的波長實驗，光具座上依次擺放光源、透鏡、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、測量頭等元件，故A錯誤；B．透鏡的作用是使光更集中，故B正確；C．單縫的作用是獲得線光源，故C正確；D．根據(jù)條紋間距公式可知雙縫間距越小，相鄰亮條紋的間距較大，測量頭中觀察到的條紋數(shù)目內(nèi)越少，故D錯誤。故選BC。8.（2024·山東·高考真題）檢測球形滾珠直徑是否合格的裝置如圖甲所示，將標準滾珠a與待測滾珠b、c放置在兩塊平板玻璃之間，用單色平行光垂直照射平板玻璃，形成如圖乙所示的干涉條紋。若待測滾珠與標準滾珠的直徑相等為合格，下列說法正確的是（）A.滾珠b、c均合格B.滾珠b、c均不合格C滾珠b合格，滾珠c不合格D.滾珠b不合格，滾珠c合格【答案】C【解析】單色平行光垂直照射平板玻璃，上、下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面發(fā)生干涉，形成干涉條紋，光程差為兩塊玻璃距離的兩倍，根據(jù)光的干涉知識可知，同一條干涉條紋位置處光的波程差相等，即滾珠a的直徑與滾珠b的直徑相等，即滾珠b合格，不同的干涉條紋位置處光的波程差不同，則滾珠a的直徑與滾珠c的直徑不相等，即滾珠c不合格。故選C。9.（2024·廣東·高考真題）如圖所示，紅綠兩束單色光，同時從空氣中沿同一路徑以角從MN面射入某長方體透明均勻介質(zhì)。折射光束在NP面發(fā)生全反射。反射光射向PQ面。若逐漸增大。兩束光在NP面上全反射現(xiàn)象會先后消失。已知在該介質(zhì)中紅光的折射率小于綠光的折射率。下列說法正確的是（）A.在PQ面上，紅光比綠光更靠近P點B.逐漸增大時，紅光的全反射現(xiàn)象先消失C.逐漸增大時，入射光可能在MN面發(fā)生全反射D.逐漸減小時，兩束光在MN面折射的折射角逐漸增大【答案】B【解析】A．紅光的頻率比綠光的頻率小，則紅光的折射率小于綠光的折射率，在面，入射角相同，根據(jù)折射定律可知綠光在面的折射角較小，根據(jù)幾何關系可知綠光比紅光更靠近P點，故A錯誤；B．根據(jù)全反射發(fā)生的條件可知紅光發(fā)生全反射的臨界角較大，逐漸增大時，折射光線與面的交點左移過程中，在面的入射角先大于紅光發(fā)生全反射的臨界角，所以紅光的全反射現(xiàn)象先消失，故B正確；C．在面，光是從光疏介質(zhì)到光密介質(zhì)，無論多大，在MN面都不可能發(fā)生全反射，故C錯誤；D．根據(jù)折射定律可知逐漸減小時，兩束光在MN面折射的折射角逐漸減小，故D錯誤。故選B。10.（多選）（2024·廣西·高考真題）如圖，S為單色光源，S發(fā)出的光一部分直接照在光屏上，一部分通過平面鏡反射到光屏上。從平面鏡反射的光相當于S在平面鏡中的虛像發(fā)出的，由此形成了兩個相干光源。設光源S到平面鏡和到光屏的距離分別為a和l，，鏡面與光屏垂直，單色光波長為。下列說法正確的是（）A．光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為B．光屏上相鄰兩條暗條紋的中心間距為C．若將整套裝置完全浸入折射率為n的蔗糖溶液中此時單色光的波長變?yōu)镈．若將整套裝置完全浸入某種透明溶液中，光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為，則該液體的折射率為【答案】AD【解析】AB．根據(jù)光的反射對稱性可知光源S與平面鏡中的虛像距離為2a，根據(jù)條紋間距公式可知，故A正確，B錯誤；C．若將整套裝置完全浸入折射率為n的蔗糖溶液中，光的頻率不變，根據(jù)其中c為在真空中的光速，則，故C錯誤；D．若將整套裝置完全沒入某種透明溶液中，光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為，根據(jù)條紋間距公式有，可得結合C選項的分析可知所以，故D正確。故選AD。11.（多選)（2024·甘肅·高考真題）如圖為一半圓柱形均勻透明材料的橫截面，一束紅光a從空氣沿半徑方向入射到圓心O，當時，反射光b和折射光c剛好垂直。下列說法正確的是（）A．該材料對紅光的折射率為 B．若，光線c消失C．若入射光a變?yōu)榘坠?，光線b為白光 D．若入射光a變?yōu)樽瞎猓饩€b和c仍然垂直【答案】ABC【解析】A．根據(jù)幾何關系可知從材料內(nèi)發(fā)生折射時光線的折射角為，故折射率為故A正確；B．設臨界角為C，得故，故若，會發(fā)生全反射，光線c消失，故B正確；C．由于光線b為反射光線，反射角等于入射角，故當入射光a變?yōu)榘坠?，光線b為白光，故C正確；D．對同種介質(zhì)，紫光的折射率比紅光大，故若入射光a變?yōu)樽瞎?，折射角將變大，光線b和c不會垂直，故D錯誤。故選ABC。12.（2024·浙江1月·高考真題）氫原子光譜按頻率展開的譜線如圖所示，此四條譜線滿足巴耳末公式，n=3、4、5、6用和光進行如下實驗研究，則（）A.照射同一單縫衍射裝置，光的中央明條紋寬度寬B.以相同的入射角斜射入同一平行玻璃磚，光的側移量小C.以相同功率發(fā)射的細光束，真空中單位長度上光的平均光子數(shù)多D.相同光強的光分別照射同一光電效應裝置，光的飽和光電流小【答案】C【解析】A．根據(jù)巴耳末公式可知，光的波長較長。波長越長，越容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故照射同一單縫衍射裝置，光的中央明條紋寬度寬，故A錯誤；B．光的波長較長，根據(jù)可知光的頻率較小，則光的折射率較小，在平行玻璃磚的偏折較小，光的側移量小，故B錯誤；C．光的頻率較小，光的光子能量較小，以相同功率發(fā)射的細光束，光的光子數(shù)較多，真空中單位長度上光的平均光子數(shù)多，故C正確；D．若、光均能發(fā)生光電效應，相同光強的光分別照射同一光電效應裝置，光的頻率較小，光的光子能量較小，光的光子數(shù)較多，則光的飽和光電流大，光的飽和光電流小，故D錯誤。故選C。13.（多選）（2024·湖南·高考真題）834年，洛埃利用平面鏡得到楊氏雙縫干涉的結果（稱洛埃鏡實驗），平面鏡沿放置，靠近并垂直于光屏。某同學重復此實驗時，平面鏡意外傾斜了某微小角度，如圖所示。S為單色點光源。下列說法正確的是（）A．沿向左略微平移平面鏡，干涉條紋不移動B．沿向右略微平移平面鏡，干涉條紋間距減小C．若，沿向右略微平移平面鏡，干涉條紋間距不變D．若，沿向左略微平移平面鏡，干涉條紋向A處移動【答案】BC【解析】CD．根據(jù)題意畫出光路圖如圖所示，S發(fā)出的光與通過平面鏡反射光（可以等效成虛像S′發(fā)出的光）是同一列光分成的，滿足相干光條件。所以實驗中的相干光源之一是通過平面鏡反射的光，且該干涉可看成雙縫干涉，設S與S′的距離為d，則d=2aS到光屏的距離為l，代入雙縫干涉公式，可得則若θ=0°，沿OA向右（沿AO向左）略微平移平面鏡，對l和d均沒有影響，則干涉條紋間距不變，也不會移動，故C正確，D錯誤；AB．同理再次畫出光路圖有沿OA向右略微平移平面鏡，即圖中從①位置→②位置，由圖可看出雙縫的間距增大，則干涉條紋間距減小，沿AO向左略微平移平面鏡，即圖中從②位置→①位置，由圖可看出干涉條紋向上移動，故A錯誤，B正確。故選BC。14.（多選）（2023·遼寧·統(tǒng)考高考真題）“球鼻艏”是位于遠洋輪船船頭水面下方的裝置，當輪船以設計的標準速度航行時，球鼻艏推起的波與船首推起的波如圖所示，兩列波的疊加可以大幅度減小水對輪船的阻力。下列現(xiàn)象的物理原理與之相同的是（）

A．插入水中的筷子、看起來折斷了B．陽光下的肥皂膜，呈現(xiàn)彩色條紋C．駛近站臺的火車，汽笛音調(diào)變高D．振動音叉的周圍，聲音忽高忽低【答案】BD【解析】該現(xiàn)象屬于波的疊加原理；插入水中的筷子看起來折斷了是光的折射造成的，與該問題的物理原理不相符；陽光下的肥皂膜呈現(xiàn)彩色條紋，是由于光從薄膜上下表面的反射光疊加造成的干涉現(xiàn)象，與該問題的物理原理相符；駛近站臺的火車汽笛音調(diào)變高是多普勒現(xiàn)象造成的，與該問題的物理原理不相符；振動音叉的周圍聲音忽高忽低，是聲音的疊加造成的干涉現(xiàn)象，與該問題的物理原理相符。故選BD。15．（多選）（2023·湖南·統(tǒng)考高考真題）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，設激光光束與水面的夾角為α，如圖所示。他發(fā)現(xiàn)只有當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．當他以α=60°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．當他以α=60°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大于60°【答案】BC【解析】AB．他發(fā)現(xiàn)只有當α大于41°時，岸上救援人員才能收到他發(fā)出的激光光束，則說明α=41°時激光恰好發(fā)生全反射，則則A錯誤、B正確；CD．當他以α=60°向水面發(fā)射激光時，入射角i1=30°，則根據(jù)折射定律有nsini1=sini2折射角i2大于30°，則岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角小于60°，C正確、D錯誤。故選BC。16．（多選）（2023·全國·統(tǒng)考高考真題）等腰三角形△abc為一棱鏡的橫截面，ab=ac；一平行于bc邊的細光束從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【答案】ACE【解析】ABD．根據(jù)折射定律和反射定律作出光路圖如圖所示

由圖可知，乙光的折射角較小，根據(jù)折射定律可知乙光的折射率大，則乙光的頻率大，根據(jù)c=fλ可知，乙光的波長短，A正確、BD錯誤；C．根據(jù)可知在棱鏡中的傳播速度，甲光比乙光的大，C正確；E．根據(jù)幾何關系可知光在棱鏡內(nèi)bc邊反射時的入射角，甲光比乙光的大，E正確。故選ACE。17．（多選）（2020·山東·統(tǒng)考高考真題）截面為等腰直角三角形的三棱鏡如圖甲所示。DE為嵌在三棱鏡內(nèi)部緊貼BB'C'C面的線狀單色可見光光源，DE與三棱鏡的ABC面垂直，D位于線段BC的中點。圖乙為圖甲中ABC面的正視圖。三棱鏡對該單色光的折射率為，只考慮由DE直接射向側面AA'CC的光線。下列說法正確的是（）A．光從AA'C'C面出射的區(qū)域占該側面總面積的B．光從AA'C'C面出射的區(qū)域占該側面總面積的C．若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA'C'C面有光出射的區(qū)域面積將增大D．若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA'C'C面有光出射的區(qū)域面積將減小【答案】AC【解析】AB．由題可知可知臨界角為45o，因此從D點發(fā)出的光，豎直向上從M點射出的光線恰好是出射光線的邊緣，同時C點也恰好是出射光線的邊緣，如圖所示，因此光線只能從MC段射出，根據(jù)幾何關系可知，M恰好為AC的中點，因此在平面上有一半的面積有光線射出，A正確，B錯誤；C．由于頻率越高，折射率越大，當光源發(fā)出的光的頻率變小，，折射率也會變小，導致臨界角會增大，這時M點上方也會有光線出射，因此出射光線區(qū)域的面積將增大，C正確，D錯誤。故選AC。18．（多選）（2020·浙江·高考真題）如圖所示，波長為和的兩種單色光射入三棱鏡，經(jīng)折射后射出兩束單色光a和b，則這兩束光（

）A．照射同一種金屬均有光電子逸出，光電子最大初動能B．射向同一雙縫干涉裝置，其干涉條紋間距C．在水中的傳播速度D．光子動量【答案】BD【解析】A．根據(jù)光路圖可知三棱鏡對b光的偏折程度更大，所以b光折射率大，頻率高，波長短。根據(jù)光電效應方程：因為，所以，故A錯誤；B．根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式：因為，所以，故B正確；C．介質(zhì)中傳播速度：因為，所以，故C錯誤；D．根據(jù)光子動量的公式：因為，所以，故D正確。故選BD．19．（2023·江蘇·統(tǒng)考高考真題）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．

【答案】A【解析】根據(jù)折射定律n上sinθ上=n下sinθ下由于地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大，則n下>n上，則θ下逐漸減小，畫出光路圖如下

則從高到低θ下逐漸減小，則光線應逐漸趨于豎直方向。故選A。20．（2023·浙江·統(tǒng)考高考真題）在水池底部水平放置三條細燈帶構成的等腰直角三角形發(fā)光體，直角邊的長度為0.9m，水的折射率，細燈帶到水面的距離，則有光射出的水面形狀（用陰影表示）為（

）A．

B．

C．

D．

【答案】C【解析】燈帶發(fā)出的光從水面射出時發(fā)生全反射臨界角的正弦值則燈帶上的一個點發(fā)出的光發(fā)生全反射的臨界角如圖所示

根據(jù)幾何關系可得則一個點發(fā)出的光在水面上能看到的的圓，光射出的水面形狀邊緣為弧形，如圖所示

等腰直角三角形發(fā)光體的內(nèi)切圓半徑滿足解得故中間無空缺。故選C。21．（2023·湖北·統(tǒng)考高考真題）如圖所示，楔形玻璃的橫截面POQ的頂角為，OP邊上的點光源S到頂點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． D．【答案】C【解析】設光線在OQ界面的入射角為，折射角為，幾何關系可知，則有折射定律光線射出OQ界面的臨界為發(fā)生全反射，光路圖如下，其中

光線在AB兩點發(fā)生全反射，有全反射定律即AB兩處全反射的臨界角為，AB之間有光線射出，由幾何關系可知故選C。22．（2023·浙江·高考真題）如圖所示為一斜邊鍍銀的等腰直角棱鏡的截面圖。一細黃光束從直角邊以角度入射，依次經(jīng)和兩次反射，從直角邊出射。出射光線相對于入射光線偏轉了角，則（）A．等于 B．大于C．小于 D．與棱鏡的折射率有關【答案】A【解析】如圖所示設光線在AB邊的折射角為，根據(jù)折射定律可得設光線在BC邊的入射角為，光線在AC邊的入射角為，折射角為；由反射定律和幾何知識可知聯(lián)立解得根據(jù)折射定律可得可得過D點做出射光的平行線，則該平行線與AB的夾角為，由幾何知識可知，入射光與出射光的夾角為。故選A。23．（2022·海南·高考真題）如圖為一用透明材料做成的中心是空的球，其中空心部分半徑與球的半徑之比為1:3。當細光束以的入射角射入球中，其折射光線剛好與內(nèi)壁相切，則該透明材料的折射率為（）A． B．1.5 C． D．2【答案】B【解析】如圖折射角的正弦值根據(jù)折射定律可得該透明材料的折射率故選B。24．（2022·遼寧·高考真題）完全失重時，液滴呈球形，氣泡在液體中將不會上浮。2021年12月，在中國空間站“天宮課堂”的水球光學實驗中，航天員向水球中注入空氣形成了一個內(nèi)含氣泡的水球。如圖所示，若氣泡與水球同心，在過球心O的平面內(nèi)，用單色平行光照射這一水球。下列說法正確的是（

）A．此單色光從空氣進入水球，頻率一定變大B．此單色光從空氣進入水球，頻率一定變小C．若光線1在M處發(fā)生全反射，光線2在N處一定發(fā)生全反射D．若光線2在N處發(fā)生全反射，光線1在M處一定發(fā)生全反射【答案】C【解析】AB．光的頻率是由光源決定的，與介質(zhì)無關，頻率不變，AB錯誤；CD．如圖可看出光線1入射到水球的入射角小于光線2入射到水球的入射角，則光線1在水球外表面折射后的折射角小于光線2在水球外表面折射后的折射角，設水球半徑為R、氣泡半徑為r、光線經(jīng)過水球后的折射角為α、光線進入氣泡的入射角為θ，根據(jù)幾何關系有則可得出光線2的θ大于光線1的θ，故若光線1在M處發(fā)生全反射，光線2在N處一定發(fā)生全反射，C正確、D錯誤。故選C。25．（2022·浙江·統(tǒng)考高考真題）如圖所示，王亞平在天宮課堂上演示了水球光學實驗，在失重環(huán)境下，往大水球中央注入空氣，形成了一個空氣泡，氣泡看起來很明亮，其主要原因是（）A．氣泡表面有折射沒有全反射B．光射入氣泡衍射形成“亮斑”C．氣泡表面有折射和全反射D．光射入氣泡干涉形成“亮紋”【答案】C【解析】當光從水中射到空氣泡的界面處時，一部分光的入射角大于或等于臨界角，發(fā)生了全反射現(xiàn)象；還有一部分光折射到內(nèi)壁然后再折射出去，所以水中的空氣泡看起來比較亮。故選C。26．（2022·山東·統(tǒng)考高考真題）柱狀光學器件橫截面如圖所示，右側是以O為圓心、半徑為R的圓，左側是直角梯形，長為R，與夾角，中點為B。a、b兩種頻率的細激光束，垂直面入射，器件介質(zhì)對a，b光的折射率分別為1.42、1.40。保持光的入射方向不變，入射點從A向B移動過程中，能在面全反射后，從面射出的光是（不考慮三次反射以后的光）（

）A．僅有a光 B．僅有b光 C．a(chǎn)、b光都可以 D．a(chǎn)、b光都不可以【答案】A【解析】當兩種頻率的細激光束從A點垂直于AB面入射時，激光沿直線傳播到O點，經(jīng)第一次反射沿半徑方向直線傳播出去。保持光的入射方向不變，入射點從A向B移動過程中，如下圖可知，激光沿直線傳播到CO面經(jīng)反射向PM面?zhèn)鞑?，根?jù)圖像可知，入射點從A向B移動過程中，光線傳播到PM面的入射角逐漸增大。當入射點為B點時，根據(jù)光的反射定律及幾何關系可知，光線傳播到PM面的P點，此時光線在PM面上的入射角最大，設為，由幾何關系得根據(jù)全反射臨界角公式得兩種頻率的細激光束的全反射的臨界角關系為故在入射光從A向B移動過程中，a光能在PM面全反射后，從OM面射出；b光不能在PM面發(fā)生全反射，故僅有a光。A正確，BCD錯誤。故選A。27．（2022·浙江·統(tǒng)考高考真題）如圖所示，用激光筆照射半圓形玻璃磚圓心O點，發(fā)現(xiàn)有a、b、c、d四條細光束，其中d是光經(jīng)折射和反射形成的。當入射光束a繞O點逆時針方向轉過小角度時，b、c、d也會隨之轉動，則（）A．光束b順時針旋轉角度小于B．光束c逆時針旋轉角度小于C．光束d順時針旋轉角度大于D．光束b、c之間的夾角減小了【答案】B【解析】A．設入射光線a的入射角為，則反射角為，光束c的折射角為，光束d的反射角也為，入射光束a繞O點逆時針方向轉過小角度時，入射角變?yōu)橛煞瓷涠煽芍瓷浣堑扔谌肷浣?，則光束b順時針旋轉角度等于，故A錯誤；B．由折射定律有，可得即光束c逆時針旋轉角度小于，故B正確；C．光束d的反射角變化與光束c的折射角變化相等，則光束d順時針旋轉角度小于，故C錯誤；D．光束b順時針旋轉角度等于，光束c逆時針旋轉角度小于，則光速b、c之間的夾角減小的角度小于，故D錯誤；故選B。28．（2021·江蘇·高考真題）某種材料制成的半圓形透明磚平放在方格紙上，將激光束垂直于面射入，可以看到光束從圓弧面出射，沿AC方向緩慢平移該磚，在如圖所示位置時，出射光束恰好消失，該材料的折射率為（）A．1.2 B．1.4 C．1.6 D．1.8【答案】A【解析】畫出激光束從玻璃磚射出時恰好發(fā)生全反射的入射角如圖所示全反射的條件由幾何關系知聯(lián)立解得故A正確，BCD錯誤.故選A.29．（2021·海南·高考真題）如圖，長方體玻璃磚的橫截面為矩形，，其折射率為。一束單色光在紙面內(nèi)以的入射角從空氣射向邊的中點O，則該束單色光（）A．在邊的折射角為B．在邊的入射角為C．不能從邊射出D．不能從邊射出【答案】C【解析】A．光線從O點入射，設折射角為，由折射定律有解得即該束單色光在邊的折射角為，故A錯誤；B．設邊長，則，作出光路圖如圖所示。由幾何關系可知光在邊的入射角為，故B錯誤；C．設光在玻璃磚與空氣界面發(fā)生全反射的臨界角設為C，有即，而光在MN邊的入射角大于，所以光在MN邊發(fā)生全反射，不能從邊射出，故C正確；D．根據(jù)幾何關系可知光在A點發(fā)生全反射后到達NP邊的B點時的入射角為30°，小于全反射臨界角，所以光在B點折射出玻璃磚，故D錯誤。故選C。30．（2021·湖北·統(tǒng)考高考真題）如圖所示，由波長為λ1和λ2的單色光組成的一束復色光，經(jīng)半反半透鏡后分成透射光和反射光。透射光經(jīng)擴束器后垂直照射到雙縫上并在屏上形成干涉條紋。O是兩單色光中央亮條紋的中心位置，P1和P2分別是波長為λ1和λ2的光形成的距離O點最近的亮條紋中心位置。反射光入射到三棱鏡一側面上，從另一側面M和N位置出射，則（）A．λ1<λ2，M是波長為λ1的光出射位置 B．λ1<λ2，N是波長為λ1的光出射位置C．λ1>λ2，M是波長為λ1的光出射位置 D．λ1>λ2，N是波長為λ1的光出射位置【答案】D〖祥解〗本題考查折射定律以及雙縫干涉實驗?！窘馕觥坑呻p縫干涉條紋間距的公式可知，當兩種色光通過同一雙縫干涉裝置時，波長越長條紋間距越寬，由屏上亮條紋的位置可知反射光經(jīng)過三棱鏡后分成兩束色光，由圖可知M光的折射角小，又由折射定律可知，入射角相同時，折射率越大的色光折射角越大，由于則所以N是波長為λ1的光出射位置，故D正確，ABC錯誤。故選D。31．（2021·遼寧·統(tǒng)考高考真題）一束復色光從空氣射入光導纖維后分成a、b兩束單色光，光路如圖所示，比較內(nèi)芯中的a、b兩束光，a光的（）A．頻率小，發(fā)生全反射的臨界角小B．頻率大，發(fā)生全反射的臨界角小C．頻率小，發(fā)生全反射的臨界角大D．頻率大，發(fā)生全反射的臨界角大【答案】C【解析】由光路圖可知a光的偏折程度沒有b光的大，因此a光的折射率小，頻率小，由全反射可知折射率越小發(fā)生全反射的臨界角越大。故選C。32．（2021·天津·高考真題）光刻機是制造芯片的核心裝備，利用光源發(fā)出的紫外線，將精細圖投影在硅片上，再經(jīng)技術處理制成芯片。為提高光刻機清晰投影最小圖像的能力，在透鏡組和硅片之間充有液體。紫外線進入液體后與其在真空中相比（）A．波長變短 B．光子能量增加 C．頻率降低 D．傳播速度增大【答案】A【解析】紫外線進入液體后與真空相比，頻率不變，傳播速度減小，根據(jù)可知波長變短；根據(jù)可知，光子能量不變。故選A。33．（2021·浙江·高考真題）用激光筆照射透明塑料制成的光盤邊緣時觀察到的現(xiàn)象如圖所示。入射點O和兩出射點P、Q恰好位于光盤邊緣等間隔的三點處，空氣中的四條細光束分別為入射光束a、反射光束b、出射光束c和d、已知光束a和b間的夾角為，則（）A．光盤材料的折射率B．光在光盤內(nèi)的速度為真空中光速的三分之二C．光束b、c和d的強度之和等于光束a的強度D．光束c的強度小于O點處折射光束的強度【答案】D【解析】A．如圖所示由幾何關系可得入射角為折射角為根據(jù)折射定律有所以A錯誤；B．根據(jù)所以B錯誤；C．光束在b、c和d的強度之和小于光束a的強度，因為在Q處光還有反射光線，所以C錯誤；D．光束c的強度與反射光線PQ強度之和等于折身光線OP的強度，所以D正確；故選D。34．（2020·山東·統(tǒng)考高考真題）雙縫干涉實驗裝置的截面圖如圖所示。光源S到S1、S2的距離相等，O點為S1、S2連線中垂線與光屏的交點。光源S發(fā)出的波長為的光，經(jīng)S1出射后垂直穿過玻璃片傳播到O點，經(jīng)S2出射后直接傳播到O點，由S1到O點與由S2到O點，光傳播的時間差為。玻璃片厚度為10，玻璃對該波長光的折射率為1.5，空氣中光速為c，不計光在玻璃片內(nèi)的反射。以下判斷正確的是（）A． B． C． D．【答案】A【解析】光在玻璃中的傳播速度為可知時間差故選A。35．（2020·浙江·統(tǒng)考高考真題）如圖所示，圓心為O、半徑為R的半圓形玻璃磚置于水平桌面上，光線從P點垂直界面入射后，恰好在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射；當入射角時，光線從玻璃磚圓形表面出射后恰好與入射光平行。已知真空中的光速為c，則（）A．玻璃磚的折射率為1.5B．之間的距離為C．光在玻璃磚內(nèi)的傳播速度為D．光從玻璃到空氣的臨界角為30°【答案】C【解析】AB．作出兩種情況下的光路圖，如圖所示設，在A處發(fā)生全反射故有由于出射光平行可知，在B處射出，故由于聯(lián)立可得，，故AB錯誤；C．由可得，故C正確；D．由于所以臨界角不為30°，故D錯誤。故選C。36．（2020·浙江·高考真題）如圖所示，一束光與某材料表面成45°角入射，每次反射的光能量為入射光能量的k倍。若這束光最終進入材料的能量為入射光能量的倍，則該材料折射率至少為（）A． B． C．1.5 D．2【答案】A【解析】設入射光能量為E，如果光能夠折射進入某材料，則一部分能量發(fā)生反射（kE），一部分能量進入該材料。根據(jù)題意，最終進入材料的能量為，說明光只經(jīng)過兩次界面的反射與折射，第三次發(fā)生全反射，畫出光路圖如圖所示則有，聯(lián)列可得解得則有故選A。37.（2024·全國甲卷·高考真題）一玻璃柱的折射率，其橫截面為四分之一圓，圓的半徑為R，如圖所示。截面所在平面內(nèi)，一束與AB邊平行的光線從圓弧入射。入射光線與AB邊的距離由小變大，距離為h時，光線進入柱體后射到BC邊恰好發(fā)生全反射。求此時h與R的比值?！敬鸢浮俊窘馕觥咳鐖D，畫出光路圖可知設臨界角為C，得，根據(jù)可得解得故可得故可知38.（2024·山東·高考真題）某光學組件橫截面如圖所示，半圓形玻璃磚圓心為O點，半徑為R；直角三棱鏡FG邊的延長線過O點，EG邊平行于AB邊且長度等于R，∠FEG=30°。橫截面所在平面內(nèi)，單色光線以θ角入射到EF邊發(fā)生折射，折射光線垂直EG邊射出。已知玻璃磚和三棱鏡對該單色光的折射率均為1.5。（1）求sinθ；（2）以θ角入射的單色光線，若第一次到達半圓弧AMB可以發(fā)生全反射，求光線在EF上入射點D（圖中未標出）到E點距離的范圍?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）由題意設光在三棱鏡中的折射角為，則根據(jù)折射定律有由于折射光線垂直EG邊射出，根據(jù)幾何關系可知代入數(shù)據(jù)解得（2）根據(jù)題意作出單色光第一次到達半圓弧AMB恰好發(fā)生全反射的光路圖如圖則根據(jù)幾何關系可知FE上從P點到E點以角入射的單色光線第一次到達半圓弧AMB都可以發(fā)生全反射，根據(jù)全反射臨界角公式有設P點到FG的距離為l，則根據(jù)幾何關系有又因為聯(lián)立解得所以光線在EF上的入射點D到E點的距離范圍為39．（2023·山東·統(tǒng)考高考真題）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M、N，相距為d，直徑均為，折射率為n（）。M、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。（1）從M下端面出射的光與豎直方向的最大偏角為，求的正弦值；（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的相應范圍（只考慮在被測物體表面反射一次的光線）。

【答案】（1）；（2）【解析】（1）由題意可知當光在兩側剛好發(fā)生全反射時從M下端面出射的光與豎直方向夾角最大，設光在M下端與豎直方向的偏角為α，此時可得又因為所以（2）根據(jù)題意要使N下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮，光路圖如圖所示

則玻璃絲下端面到被測物體距離b的相應范圍應該為當距離最近時有當距離最遠時有根據(jù)（1）可知聯(lián)立可得，所以滿足條件的范圍為40．（2023·全國·統(tǒng)考高考真題）如圖，一折射率為的棱鏡的橫截面為等腰直角三角形，，BC邊所在底面上鍍有一層反射膜。一細光束沿垂直于BC方向經(jīng)AB邊上的M點射入棱鏡，若這束光被BC邊反射后恰好射向頂點A，求M點到A點的距離。

【答案】【解析】由題意可知做出光路圖如圖所示

光線垂直于BC方向射入，根據(jù)幾何關系可知入射角為45°；由于棱鏡折射率為，根據(jù)有則折射角為30°；，因為，所以光在BC面的入射角為根據(jù)反射定律可知根據(jù)幾何關系可知，即為等腰三角形，則又因為與相似，故有由題知聯(lián)立可得所以M到A點的距離為41．（2022·重慶·高考真題）如圖所示，水面上有一透明均質(zhì)球，上半球露出水面，下半球內(nèi)豎直中心軸上有紅、藍兩種單色燈（可視為點光源），均質(zhì)球?qū)煞N色光的折射率分別為和。為使從光源照射到上半球面的光，都能發(fā)生折射（不考慮光線在球內(nèi)反射后的折射），若紅燈到水面的最大距離為，（1）求藍燈到水面的最大距離；（2）兩燈都裝在各自到水面的最大距離處，藍燈在紅燈的上方還是下方？為什么？【答案】（1）；（2）上方，理由見解析【解析】（1）為使從光源照射到上半球面的光，都能發(fā)生折射，關鍵是光線能夠從折射出去，以紅光為例，當折射角最大達到臨界角時，光線垂直水面折射出去，光路圖如圖所示假設半球半徑為，根據(jù)全反射定律和幾何關系可知同理可知藍光兩式聯(lián)立解得（2）藍光的折射率大于紅光的折射率，根據(jù)（1）問結果結合可知所以藍燈應該在紅燈的上方?？键c02光學實驗1.（2024·上海·高考真題）在“用雙縫干涉實驗測量光的波長”的實驗中，雙縫間距為d，雙縫到光強分布傳感器距離為L。（1）實驗時測得N條暗條紋間距為D，則激光器發(fā)出的光波波長為______。A．B．C．D．（2）在激光器和雙縫之間加入一個與光束垂直放置的偏振片，測得的干涉條紋間距與不加偏振片時相比______A．增加B．不變C．減?。?）移去偏振片，將雙縫換成單縫，能使單縫衍射中央亮紋寬度增大的操作有______（多選）A．減小縫寬B．使單縫靠近傳感器C．增大縫寬D．使單縫遠離傳感器【答案】①.B②.B③.AD【解析】[1]條暗條紋間距為，說明條紋間距又解得故選B。[2]加偏振片不會改變光的波長，因此條紋間距不變，B正確。故選B。[3]移去偏振片，將雙縫換成單縫，則會發(fā)生單縫衍射現(xiàn)象，根據(jù)單縫衍射規(guī)律，減小縫的寬度、增加單縫到光屏的距離可以增大中央亮紋寬度。故選AD。2.（2024·河北·高考真題）某同學通過雙縫干涉實驗測量單色光的波長，實驗裝置如圖1所示，其中測量頭包括毛玻璃、游標尺、分劃板、手輪、目鏡等。該同學調(diào)整好實驗裝置后，分別用紅色、綠色濾光片，對干涉條紋進行測量，并記錄第一條和第六條亮紋中心位置對應的游標尺讀數(shù)，如表所示：單色光類別單色光110.6018.64單色光284418.08根據(jù)表中數(shù)據(jù)，判斷單色光1為____________（填“紅光”或“綠光”）?！敬鸢浮烤G光【解析】根據(jù)，可得由圖表帶入數(shù)據(jù)可知故則已知綠光的波長小于紅光波長，則單色光1是綠光。3.（2020·湖北·高考真題）某同學利用激光測量半圓柱體玻璃磚的折射率，具體步驟如下：①平鋪白紙，用鉛筆畫兩條互相垂直的直線和，交點為O。將半圓柱體玻璃磚的平直邊緊貼，并使其圓心位于O點，畫出玻璃磚的半圓弧輪廓線，如圖（a）所示。②將一細激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃磚，記錄折射光線與半圓弧的交點M。③拿走玻璃磚，標記CO光線與半圓弧的交點P。④分別過M、P作BB'的垂線、，、是垂足，并用米尺分別測量、的長度x和y。⑤改變?nèi)肷浣?，重復步驟②③④，得到多組x和y的數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)作出圖像，如圖（b）所示。（1）關于該實驗，下列說法正確的是_____（單選，填標號）。A.入射角越小，誤差越小B.激光的平行度好，比用插針法測量更有利于減小誤差C.選擇圓心O點作為入射點，是因為此處的折射現(xiàn)象最明顯（2）根據(jù)圖像，可得玻璃磚的折射率為_____（保留三位有效數(shù)字）。（3）若描畫的半圓弧輪廓線半徑略大于玻璃磚的實際半徑，則折射率的測量結果_____（填“偏大”“偏小”或“不變”）?！敬鸢浮浚?）B（2）1.57（3）不變【解析】（1）A．入射角適當即可，不能太小，入射角太小，導致折射角太小，測量的誤差會變大，故A錯誤；B．激光的平行度好，比用插針法測量更有利于減小誤差，故B正確；C．相同的材料在各點的折射效果都一樣，故C錯誤。故選B。（2）設半圓柱體玻璃磚的半徑為，根據(jù)幾何關系可得入射角的正弦值為折射角的正弦值為折射率可知圖像斜率大小等于折射率，即（3）根據(jù)（2）中數(shù)據(jù)處理方法可知若描畫的半圓弧輪廓線半徑略大于玻璃磚的實際半徑，則折射率的測量結果不變。4.（2024·安徽·高考真題）某實驗小組做“測量玻璃的折射率”及拓展探究實驗．（1）為測量玻璃的折射率，按如圖所示進行實驗，以下表述正確的一項是________。（填正確答案標號）A.用筆在白紙上沿著玻璃磚上邊和下邊分別畫出直線a和B.在玻璃磚一側插上大頭針、，眼睛在另一側透過玻璃磚看兩個大頭針，使把擋住，這樣就可以確定入射光線和入射點。在眼睛這一側，插上大頭針，使它把、都擋住，再插上大頭針，使它把、、都擋住，這樣就可以確定出射光線和出射點C.實驗時入射角應盡量小一些，以減小實驗誤差（2）為探究介質(zhì)折射率與光的頻率的關系，分別用一束紅光和一束綠光從同一點入射到空氣與玻璃的分界面．保持相同的入射角，根據(jù)實驗結果作出光路圖，并標記紅光和綠光，如圖乙所示．此實驗初步表明：對于同一種介質(zhì)，折射率與光的頻率有關．頻率大，折射率