专题11 光学-学易金卷：3年（2021-2023）高考1年模拟物理真题分项汇编（广东专用）

专题11 光学实验探究题 高考对于这部分知识点的命题形式是以生产或生活中的情景为背景，强调情景与对应的热学知识和光学知识的有机融合，突出了应用性，巩固了基础性。考查学生的推理能力、综合分析能力和应用数学知识解决物理问题的能力。 实验探究题是高考的必考内容，高考对于这部分知识点的命题形式是：根据实验原理，设计实验，正确处理实验数据，得出实验结论。将考查的知识点延伸到演示实验中，扩展到设计性、应用性等实验。需要学生能够将所学的实验原理和实验方法知识迁移到情境实验中去。 高考的命题特点是：原始实验题目少，基本上都是以基本力学模型为载体，根据运动学和动力学知识设计实验，主要形式有：实验原理的拓展和延伸（来源于教程，又高于教材，需要分析理解实验而不是盲目背诵实验）；情境的设计与创新（认真审题，理解是做什么，怎么做和为什么。万变不离其宗。）；实验器材的等效与替换（不变目的但变装置；不变装置但变目的）。 主要考查的知识点有：光的折射、全反射、用双缝干涉实验测量光的波长等。 2023年高考物理卷考试的知识点：用插针法测介质折射率的实验步骤、数据处理、注意事项和误差分析； 2022年高考物理卷考试的知识点：反生全反射的条件、临界角； 2021年高考物理卷考试的知识点：光的折射定律、折射率，发生全反射的条件、临界角。 实验探究题 1．（2023·广东·统考高考真题）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】 2.25 1.51 稍小一些 【详解】（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。 解答题 2．（2022·广东·高考真题）一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体，液体上方是空气，其截面如图所示。一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动，它所发出的光束始终指向圆心O点。当光束与竖直方向成角时，恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束。已知光在空气中的传播速度为c，求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度v。 【答案】， 【详解】当入射角达到45o时，恰好到达临界角C，根据 可得液体的折射率 由于 可知激光在液体中的传播速度 3．（2021·广东·高考真题）如图所示，一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发工作的。光从挡风玻璃内侧P点射向外侧M点再折射到空气中，测得入射角为，折射角为；光从P点射向外侧N点，刚好发生全反射并被Q接收，求光从玻璃射向空气时临界角的正弦值表达式。 【答案】 【详解】根据光的折射定律有 根据光的全反射规律有 联立解得 实验探究题 4．（2023秋·广东广州·高三执信中学校考开学考试）某同学利用可伸缩万向支架、激光笔和长方体透明水槽测量水的折射率，如图激光笔固定在万向支架上，调节高度和角度，使激光平行于水槽正立面（下图中所示的横截面），从水槽的左上角射入，用记号笔在水槽正立面记下激光在水槽底部的光点A。往水槽内缓慢注入清水，直到水面高度接近水槽高度的一半，用记号笔在水槽正立面记下激光在水槽底部光点B（图中未画出）和水面CD，在水槽正立面用记号笔画直线，连接水槽左上角和A点，相交CD于E点，用刻度尺分别测量EA的长度，EB的长度，水面CD距水槽底部高度h=12.0cm。由此可得： （1）B点处于A点的 侧（填左、右）。 （2）激光入射角的正弦值sini= （结果保留两位有效数字）。 （3）水的折射率n= （结果保留三位有效数字）。 【答案】 左 0.80 1.33 【详解】（1）[1]由于激光在水面发生折射，而光从光疏介质射入光密介质时，入射角大于折射角，做出光路图如图所示 可知，B点位于A点的左侧。 （2）[2]根据几何关系