幾何光學(xué)-2020-2024年高考物理試題分類匯編（解析版）

與題19幾何先等

五年考情-探規(guī)律

考點五年考情(2020-2024)命題趨勢

幾何光學(xué)作為物理學(xué)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(guān)注的焦點。

2020年北京卷、全國卷；關(guān)于幾何光學(xué)高考命題的趨勢：

2021年北京卷、重慶卷；基礎(chǔ)知識與基本概念的考查：

考點1幾何光

2022年江蘇卷、湖南卷；幾何光學(xué)的基本知識和概念，如光

學(xué)

2023年海南卷、北京卷；的直線傳播、反射、折射等，是高

2024年上海卷等考命題的重點。考生需要對這些基

本概念有深入的理解，并能夠應(yīng)用

它們解決實際問題。

與生活實際相結(jié)合的問題：幾

何光學(xué)與生活密切相關(guān)的應(yīng)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(xué)的光學(xué)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

考點2光學(xué)實鏡成像的特點以及與動態(tài)成像相

驗

每年每省必考結(jié)合的問題，如查看者與平面鏡之

間的距離變化導(dǎo)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。考生

需要掌握全反射的條件，并能夠根

據(jù)折射定律進(jìn)行相關(guān)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。

考生需要通過作圖和計算來解決

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(xué)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(yīng)用：幾何光學(xué)在現(xiàn)

代科技中的應(yīng)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(yīng)用能力。

偏振、干涉與衍射：這些是幾

何光學(xué)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(xué)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(xué)在高考中

的命題趨勢是強調(diào)基礎(chǔ)知識的應(yīng)

用，注重理論與實際相結(jié)合，考查

學(xué)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(guān)注

物理學(xué)在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用，以及

學(xué)生的實驗操作和數(shù)據(jù)處理能力。

分考點1精準(zhǔn)練2

考點01幾何光學(xué)

1.（2024?新課標(biāo)卷?高考真題）三位科學(xué)家由于在發(fā)現(xiàn)和合成量子點方面的突出貢獻(xiàn)，榮獲了2023年諾

貝爾化學(xué)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(lán)光和紅光，下列說法正

確的是（）

A.藍(lán)光光子的能量大于紅光光子的能量

B.藍(lán)光光子的動量小于紅光光子的動量

C.在玻璃中傳播時，藍(lán)光的速度大于紅光的速度

D.藍(lán)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(lán)光的頻率，則紅光的波長大于藍(lán)光的波長，根據(jù)石=股

h

可知藍(lán)光光子的能量大于紅光光子的能量；根據(jù)。=不

可知藍(lán)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(lán)光，根據(jù)丫=￡

n

可知在玻璃中傳播時，藍(lán)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Ao

2.（2024?上海?高考真題）車載雷達(dá)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(dá)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(zhuǎn)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)/=/0cos2?？芍獙⑹謾C屏幕旋轉(zhuǎn)90度后左鏡片變暗，右鏡片變亮。

故選Do

4.（2024?遼寧?高考真題）某同學(xué)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】由于干涉條紋間距叔可知：

d

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Ax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Ax變大，故B錯誤；

C.增大紙板與墻面的距離則相鄰兩條亮紋中央間距Ax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Ax，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9,打在不同濃度NaCI的兩杯溶液中,

折射光線如圖所示（￡K￡D,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，由于丹〈尸2,根據(jù)折射定律可知柞〉生，故甲濃度大；根據(jù)丫=￡，可知光線在甲

n

中的傳播速度較小，由sinC=，可知折射率越大臨界角越小，故甲臨界角小。

n

故選Ao

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

0.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(zhuǎn)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；

,hh

B.根據(jù)％=一=丁〒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；

P，2叫

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(zhuǎn)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(xué)用普通光源進(jìn)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

0.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(jìn)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Ax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BCo

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(biāo)準(zhǔn)滾珠a與待測滾珠6、

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(biāo)準(zhǔn)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6、c均不合格

C滾珠6合格，滾珠C不合格D.滾珠6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6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Co

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。角從椒面射入某

長方體透明均勻介質(zhì)。折射光束在心面發(fā)生全反射。反射光射向PQ面。若。逐漸增大。兩束光在腕面上

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.在戶。面上，紅光比綠光更靠近戶點

B.。逐漸增大時，紅光的全反射現(xiàn)象先消失

0.。逐漸增大時，入射光可能在脈面發(fā)生全反射

D.。逐漸減小時，兩束光在椒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"=更一可知綠光在面的折射角較小，根據(jù)幾何關(guān)系可知綠光比紅光更靠近一點，故A錯

sma

誤；

B.根據(jù)全反射發(fā)生的條件sinC=，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

n

NP面的交點左移過程中，在NP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"N面，光是從光疏介質(zhì)到光密介質(zhì)，無論。多大，在"V面都不可能發(fā)生全反射，故C錯誤；

D.根據(jù)折射定律"=2吆可知。逐漸減小時，兩束光在四面折射的折射角逐漸減小，故D錯誤。

smcr

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(dāng)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(shè)光源S到平面鏡和到光屏的距離分別為a和/,ayl,鏡面與光屏垂直，單色光波長為2。下列說

法正確的是（）

光

屏

a\

'77777'

平面鏡

A.光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為」-2

2a

B.光屏上相鄰兩條暗條紋的中心間距為一X

a

C.若將整套裝置完全浸入折射率為〃的蔗糖溶液中此時單色光的波長變?yōu)椤?

D.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Ax,則該液體的折射率

為-----2

【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;

a2a

C.若將整套裝置完全浸入折射率為〃的蔗糖溶液中，光的頻率不變，根據(jù)2/=cv=

n

其中。為在真空中的光速，則4=4,故c錯誤；

n

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Ax,根據(jù)條紋間距

公式有—=乙4,可得4=幺字

2aI

結(jié)合C選項的分析可知4=半=人

所以n=-^—A,故D正確。

2a/\x

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。，當(dāng)＜9=30。時，反射光。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6B.若6=45。，光線c消失

C.若入射光a變?yōu)榘坠?，光線6為白光D.若入射光a變?yōu)樽瞎猓饩€6和c仍然垂直

【答案】ABC

【解析】A.根據(jù)幾何關(guān)系可知從材料內(nèi)發(fā)生折射時光線的折射角為60。，故折射率為九=四黑=退

sin30

故A正確；

B.設(shè)臨界角為C,得7=

故C<45。，故若6=45。，會發(fā)生全反射，光線c消失，故B正確；

C.由于光線5為反射光線，反射角等于入射角，故當(dāng)入射光a變?yōu)榘坠?，光線6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)樽瞎猓凵浣菍⒆兇?，光線6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

0--r］，k3、4、5、6用心和乜光進(jìn)行如下實驗研究，則（）

%%H.H。

A.照射同一單縫衍射裝置，”6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，”6光的側(cè)移量小

C.以相同功率發(fā)射的細(xì)光束，真空中單位長度上"丫光的平均光子數(shù)多

D.相同光強的光分別照射同一光電效應(yīng)裝置，打了光的飽和光電流小

【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，Hy光的中央明條紋寬度寬，故A錯誤;

B.”了光的波長較長，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

A

小，”丫光的側(cè)移量小，故B錯誤；

C."y光的頻率較小，”,光的光子能量較小，以相同功率發(fā)射的細(xì)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"5、”丫光均能發(fā)生光電效應(yīng)，相同光強的光分別照射同一光電效應(yīng)裝置，打丫光的頻率較小，“丫光

的光子能量較小，”丫光的光子數(shù)較多，則”丫光的飽和光電流大，“6光的飽和光電流小，故D錯誤。

故選Co

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(jié)果（稱洛埃鏡實驗），

平面鏡沿放置，靠近并垂直于光屏。某同學(xué)重復(fù)此實驗時，平面鏡意外傾斜了某微小角度6,如圖所示。

S為單色點光源。下列說法正確的是（）

光屏

S?…77r7777r一二h衛(wèi)一一「A

A.沿4。向左略微平移平面鏡，干涉條紋不移動

B.沿04向右略微平移平面鏡，干涉條紋間距減小

C.若9=0。，沿Q4向右略微平移平面鏡，干涉條紋間距不變

D.若。=0。，沿4。向左略微平移平面鏡，干涉條紋向4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(shè)S與S，的

距離為4則

d=2aS到光屏的距離為，，代入雙縫干涉公式Ax=—,可得Ax==

a2a

則若個=0°,沿/向右（沿4。向左）略微平移平面鏡，對，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

沿以向右略微平移平面鏡，即圖中從①位置f②位置，由圖可看出雙縫的間距增大，則干涉條紋間距

減小，沿/。向左略微平移平面鏡，即圖中從②位置一①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）“球鼻艄”是位于遠(yuǎn)洋輪船船頭水面下方的裝置，當(dāng)輪船以設(shè)

計的標(biāo)準(zhǔn)速度航行時，球鼻省首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BDo

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(shè)激光光束與水面的夾角為a,如圖所示。他發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)a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（）

B.水的折射率為------

sin49°

C.當(dāng)他以a=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(dāng)他以a=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(dāng)a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a=41。時激

光恰好發(fā)生全反射，則

A錯誤、B正確;

CD.當(dāng)他以a=60。向水面發(fā)射激光時，入射角〃=30。，則根據(jù)折射定律有

nsin/y=sin；2

折射角力大于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BCo

16.（多選）（2023?全國?統(tǒng)考高考真題）等腰三角形△a6c為一棱鏡的橫截面，a。=ac;一平行于6c

邊的細(xì)光束從邊射入棱鏡，在6c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（）

b乙-----------------------

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)6c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="可知，乙

光的波長短，A正確、BD錯誤；

C.根據(jù)v=￡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(guān)系可知光在棱鏡內(nèi)次邊反射時的入射角，甲光比乙光的大，E正確。

故選ACEo

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。紙為嵌在三棱

鏡內(nèi)部緊貼88'C'C面的線狀單色可見光光源，跳與三棱鏡的4成?面垂直，。位于線段861的中點。圖乙為

圖甲中48c面的正視圖。三棱鏡對該單色光的折射率為只考慮由正直接射向側(cè)面4TGC的光線。下

A.光從AA'C'C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的1

2

2

B.光從AA'C'C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的一

3

C.若莊發(fā)出的單色光頻率變小，4TC'C面有光出射的區(qū)域面積將增大

D.若班發(fā)出的單色光頻率變小，4TC①面有光出射的區(qū)域面積將減小

【答案】AC

【解析】AB.由題可知sinC=[j

可知臨界角為45。，因此從。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(guān)系可知，M恰好為AC的中

點，因此在A4'C'C平面上有一半的面積有光線射出，A正確，B錯誤；

A

C.由于頻率越高，折射率越大，當(dāng)光源發(fā)出的光的頻率變小，，折射率也會變小，導(dǎo)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ACo

18.（多選）（2020?浙江?高考真題）如圖所示，波長為乙和乙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。，則這兩束光（）

b

A.照射同一種金屬均有光電子逸出，光電子最大初動能EK”＞E@

B.射向同一雙縫干涉裝置，其干涉條紋間距此＞%

C.在水中的傳播速度均＜%

D.光子動量％＜外

【答案】BD

【解析】A.根據(jù)光路圖可知三棱鏡對6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(yīng)方程：

hv=W0+EK

因為丹〉匕，所以E?,＞EK?,故A錯誤；

B.根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式：

Ax=-A

d

因為4＞4，所以此＞此，故B正確；

C.介質(zhì)中傳播速度：

c

V=—

n

因為%＞"“，所以匕＞%，故C錯誤；

D.根據(jù)光子動量的公式：

h

p=—

因為A,＞4，所以外＞%,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（）

太陽光線

太陽光線太陽光線

【解析】根據(jù)折射定律

n±s\r\0±=n尸sin。下

由于地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大，則〃上，則。尸逐漸減小，畫出光路圖如下

太陽先線

I

"7777777777^77777777777

則從高到低ek逐漸減小，則光線應(yīng)逐漸趨于豎直方向。

故選Ao

20.（2023?浙江?統(tǒng)考高考真題）在水池底部水平放置三條細(xì)燈帶構(gòu)成的等腰直南三角形發(fā)光體，直角

邊的長度為0.9m,水的折射率w=3,細(xì)燈帶到水面的距離/i=Y7m,則有光射出的水面形狀（用陰影表

310

示）為（）

【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

sinC=-=-

n4

則

tanC=~.

不

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(guān)系可得

r=/?tanC=—x^m=0.3m

10手

則一個點發(fā)出的光在水面上能看到的廠=0.3m的圓，光射出的水面形狀邊緣為弧形，如圖所示

a=Q.9

等腰直角三角形發(fā)光體的內(nèi)切圓半徑r滿足

,la-s/2a

r=----------

2

解得

,2a-yf2aa

r=----------<—=r

23

故中間無空缺。

故選C。

21.（2023?湖北?統(tǒng)考高考真題）如圖所示，楔形玻璃的橫截面夕0。的頂角為30。，0戶邊上的點光源S

到頂點0的距離為&垂直于華邊的光線S"在0。邊的折射角為45。。不考慮多次反射，0。邊上有光射出

C.dD.日

【答案】C

【解析】設(shè)光線在。。界面的入射角為a,折射角為夕，幾何關(guān)系可知a=30。，則有折射定律

〃=位=收

sina

光線射出0。界面的臨界為發(fā)生全反射，光路圖如下，其中O8LCS

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45。，A8之間有光線射出，由幾何關(guān)系可知AB=2AC=2CS=OS=d

故選Co

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(xì)黃光束從直角邊AB

以角度6入射，依次經(jīng)AC和兩次反射，從直角邊AC出射。出射光線相對于入射光線偏轉(zhuǎn)了。角，則a

（）

C.小于90。D.與棱鏡的折射率有關(guān)

【答案】A

【解析】如圖所示

設(shè)光線在邊的折射角為夕，根據(jù)折射定律可得〃

sinp

設(shè)光線在BC邊的入射角為夕，光線在AC邊的入射角為「，折射角為i；由反射定律和幾何知識可知

￡+9=45。

￡+2°+r=90°

聯(lián)立解得r="

根據(jù)折射定律可得—=n

sinrsinp

可得，=e

過。點做出射光的平行線，則該平行線與A8的夾角為。，由幾何知識可知，入射光與出射光的夾角為90。。

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(dāng)細(xì)光束以30。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.0B.1.5C.V3D.2

【答案】B

根據(jù)折射定律可得該透明材料的折射率"=理sin3工0°=L5

sinr

故選Bo

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(xué)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。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（）

B.此單色光從空氣進(jìn)入水球，頻率一定變小

C.若光線1在〃處發(fā)生全反射，光線2在〃處一定發(fā)生全反射

D.若光線2在〃處發(fā)生全反射，光線1在〃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(guān)，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(shè)水球半徑為R、氣泡半徑為A光線經(jīng)過水球后的

折射角為a、光線進(jìn)入氣泡的入射角為仇根據(jù)幾何關(guān)系有si"：-，）=也4

Rr

則可得出光線2的。大于光線1的仇故若光線工在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(xué)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(dāng)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Co

26.（2022?山東?統(tǒng)考高考真題）柱狀光學(xué)器件橫截面如圖所示，0尸右側(cè)是以。為圓心、半徑為/?的工

4

圓，左側(cè)是直角梯形，AP長為/?,AC與CO夾角45。，AC中點為民a、6兩種頻率的細(xì)激光束，垂直A3

面入射，器件介質(zhì)對a,。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4向5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6光0.a、6光都可以D.a、6光都不可以

【答案】A

【解析】當(dāng)兩種頻率的細(xì)激光束從A點垂直于A8面入射時，激光沿直線傳播到。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2移動過程中，如下圖可知，激光沿直線傳播到C。面經(jīng)反射向PM

面?zhèn)鞑?，根?jù)圖像可知，入射點從A向2移動過程中，光線傳播到面的入射角逐漸增大。

當(dāng)入射點為8點時，根據(jù)光的反射定律及幾何關(guān)系可知，光線傳播到面的尸點，此時光線在面上的

入射角最大，設(shè)為a,由幾何關(guān)系得

a=45:

根據(jù)全反射臨界角公式得

sine」」〈受

a

na1.422

力nb1.402

兩種頻率的細(xì)激光束的全反射的臨界角關(guān)系為

6<45。<6

故在入射光從A向2移動過程中，a光能在面全反射后，從面射出；6光不能在面發(fā)生全反射,

故僅有。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。點，發(fā)現(xiàn)有a、b、c、d

四條細(xì)光束，其中d是光經(jīng)折射和反射形成的。當(dāng)入射光束a繞。點逆時針方向轉(zhuǎn)過小角度時，6、c、

d也會隨之轉(zhuǎn)動，則（）

A.光束6順時針旋轉(zhuǎn)角度小于A6

B.光束c逆時針旋轉(zhuǎn)角度小于A6

C.光束d順時針旋轉(zhuǎn)角度大于A6

D.光束6、c之間的夾角減小了2A，

【答案】B

【解析】A.設(shè)入射光線。的入射角為a,則反射角為a,光束。的折射角為P，光束d的反射角也為萬，

入射光束a繞。點逆時針方向轉(zhuǎn)過小角度時，入射角變?yōu)?/p>

a'=NORCL

由反射定律可知反射角等于入射角，則光束6順時針旋轉(zhuǎn)角度等于A。，故A錯誤;

B.由折射定律有

sina,sin(a+A0)”

=n>l,-=7i>1

sin/3-------------sin(/+AO')

可得

△夕

即光束c逆時針旋轉(zhuǎn)角度小于A。，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(zhuǎn)角度小于A。，故C錯誤；

D.光束6順時針旋轉(zhuǎn)角度等于A。，光束c逆時針旋轉(zhuǎn)角度小于A。，則光速仄c之間的夾角減小的角度

小于2A6,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AC面射入,

可以看到光束從圓弧面45c出射，沿47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()

0.1.6D.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

sin。」

n

由幾何關(guān)系知

sin。=』

6

聯(lián)立解得

〃=1.2

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MNPQ,MN=2NP,其折射率為&。

一束單色光在紙面內(nèi)以0=45。的入射角從空氣射向邊的中點0,則該束單色光（）

A.在邊的折射角為60°

B.在初V邊的入射角為45。

C.不能從7W邊射出

D.不能從NP邊射出

【答案】C

【解析】A.光線從。點入射，設(shè)折射角為尸，由折射定律有

sincr=nsin°

解得

￡=30°

即該束單色光在邊的折射角為30。，故A錯誤；

B.設(shè)邊長NP=/,則MN=2/,作出光路圖如圖所示。

由幾何關(guān)系可知光在邊的入射角為60°,故B錯誤；

C.設(shè)光在玻璃磚與空氣界面發(fā)生全反射的臨界角設(shè)為C,有

.八10

sinC=—=----

n2

即C=45。，而光在MN邊的入射角大于45。，所以光在邊發(fā)生全反射，不能從邊射出，故C正確；

D.根據(jù)幾何關(guān)系可知光在A點發(fā)生全反射后到達(dá)NP邊的8點時的入射角為30。，小于全反射臨界角，所

以光在2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，由波長為乙和/b的單色光組成的一束復(fù)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。。是兩單色光中央

亮條紋的中心位置，匕和2分別是波長為心和心的光形成的距離0點最近的亮條紋中心位置。反射光入射

到三棱鏡一側(cè)面上，從另一側(cè)面的和〃位置出射，則（）

半反半透鏡

A.入K/lz,〃是波長為4,的光出射位置B.入《丸2,〃是波長為4,的光出射位置

C.3>>b,〃是波長為4,的光出射位置D.3>42,人是波長為4,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。

【解析】由雙縫干涉條紋間距的公式

AL

AAx=——

d

可知，當(dāng)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

4>4

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是波長為力的光出射位置，故D正確，ABC錯誤。

故選D。

31.（2021?遼寧?統(tǒng)考高考真題）一束復(fù)色光從空氣射入光導(dǎo)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。光的折射率小，頻率小，由全反射sinC=L可

n

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(xì)圖投影在

硅片上，再經(jīng)技術(shù)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(jìn)入液體后與其在真空中相比