专题13光学-【好题汇编】3年（2022-2024）高考1年模拟物理真题分类汇编（辽宁专用）

专题13光学 一、单选题 1．（2024·辽宁·高考真题）某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照双缝，能在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是（　　） A．换用更粗的头发丝 B．换用红色激光照双缝 C．增大纸板与墙面的距离 D．减小光源与纸板的距离 2．（2022·辽宁·高考真题）完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是（   ） A．此单色光从空气进入水球，频率一定变大 B．此单色光从空气进入水球，频率一定变小 C．若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射 D．若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射 一、单选题 1．（2024·辽宁朝阳·三模）如图所示的光现象中，由于光的反射形成的是（    ） A．水中的倒影 B．墙上的手影 C．太阳光色散 D．“折断”的铅笔 2．（2024·辽宁大连·模拟预测）为玻璃等腰三棱镜的横截面。a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN，在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示。由此可知（　　） A．棱镜内a光的传播速度比b光的小 B．a光在玻璃中的折射率大于b光在玻璃中的折射率 C．a光的光子能量比b光光子的能量高 D．a光的波长比b光的长 3．（2024·辽宁辽阳·模拟预测）一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示，则下列关于a、b两束光的说法，正确的是（　　） A．玻璃对a光的折射率比b小 B．真空中，a光的波长比b长 C．b光在该玻璃中的传播速度比a大 D．a光与b光可能分别为红光和紫光 4．（2024·辽宁鞍山·模拟预测）一束单色光从介质Ⅰ射入介质Ⅱ中，经测量发现光速变小，则下列说法正确的是（    ） A．该单色光在介质Ⅱ中的频率更低 B．该单色光在介质Ⅱ中的波长更大 C．介质Ⅱ的折射率比介质Ⅰ大 D．改变入射角，该单色光从介质Ⅰ射入介质Ⅱ中可能发生全反射 5．（23-24高二下·辽宁·期末）如图所示，一透明圆柱体的底面圆周直径为d，圆柱体的高为。其中上底面的中心有一点光源向下底面发射红光，下底面恰好有一半的面积有光透出。真空中光速为c，不考虑二次反射，则下列说法中正确的是（  ） A．圆柱体对该单色光的折射率为 B．若换用紫光，下底面的透光面积会增大 C．经下底面射出的光线中时间最短的是 D．若增大圆柱体的高度，下底面的透光面积会减小 6．（23-24高二下·辽宁沈阳·期末）物理学许多重要的发现，有力地推动了社会的发展。下列一些有关理论及应用的说法错误的是（    ） A．激光技术使人们拥有了纯净可控的光源，光纤网络就是以激光为载体的 B．量子力学推动了固体物理的发展。固体物理的发展为人们带来了低能耗高亮度的半导体发光技术 C．热核反应一旦发生，就不需要外界给它能量，靠自身产生的热就会使反应继续下去 D．两种质量不同的粒子，它们的德布罗意波相同，则它们的动能一定相同 7．（23-24高二下·辽宁大连·期中）江苏省连云港市东海县是世界天然水晶原料集散地，素有“中国水晶之都”的美誉。在阳光的照射下，水晶球晶莹剔透、闪闪发光，用照相机拍摄，如图所示。以下说法正确的是（　　） A．为减少光在照相机镜面处的反射，使景物更清晰，可以在照相机镜头前装上偏振片 B．照相机的增透膜厚度通常为入射光在增透膜中波长的一半 C．单色光从空气射入水晶球中，光的波长变大 D．水晶球在阳光下显得格外明亮，是因为一部分光在界面发生了全反射 8．（23-24高二下·辽宁·阶段练习）、为放在水平面上的高度略有差别的两个长方体，为了检查这两个长方体的上表面是否相互平行，检测员用一块标准的平行透明平板T压在、的上方，T与、支架分别形成尖劈形空气层，如图所示。、的上表面与平板的夹角分别为、，P为平板T上表面上的一点，P在两长方体之间。用单色平行光从上方照射平板T，、的上方都能观察到明显的干涉条纹，可以推知（  ） A．若，则上方的干涉条纹间距大于上方的干涉条纹间距 B．若，则上方的干涉条纹间距大于上方的干涉条纹间距 C．若将、的间距增大些，则上方的干涉条纹分布会变得更密 D．若在P处用较小的力下压平板T，则上方的干涉条纹分布会变稀疏 9．（23-24高三下·辽宁·阶段练习）如图所示，水下光源向水面点发射一束光线，出射光线分成两束单色光。下列说法正确的是（　　） A．这是光的干涉现象 B．光的波长小于光的波长 C．在真空中，光的传播速度比光的传播速度大 D．若保持光源位置不变，增大入射角，则从水面上方观察，光先消失 二、多选题 10．（2024·辽宁沈阳·模拟预测）手机采用指纹识别主要分为光学与电容指纹识别。如图a，其原理是利用光学棱镜的全反射特性，在指纹“谷线（凹部）”，入射光在棱镜界面发生全反射，在指纹“脊线（凸部）”，入射光的某些部分被吸收或者漫反射到别的地方，这样，在指纹模块上形成明暗相间的指纹图像。已知手指皮肤的折射率约为1.5～1.56，玻璃的折射率约为1.5。如图b，指纹识别传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，在指纹的“脊线”及“谷线”与这些小极板形成大量大小不同的电容器。传感器给所有的电容器充电达到某一电压值后，电容器放电，根据放电快慢的不同来探测“脊线”和“谷线”的位置，从而形成指纹图象数据。以下说法中正确的是（　　） A．图a中指纹模块接收光线较亮的部位是指纹“谷线” B．图a中没有手指放入时，若光源正常发光，指纹模块会接收到全暗图像 C．图b中极板与指纹“脊线”部分形成的电容器电容较大 D．图b中极板与指纹“谷线”部分形成的电容器放电较慢 三、解答题 11．（23-24高二下·辽宁朝阳·阶段练习）如图所示，ABC 为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料折射率，AC 为一半径为R 的 圆弧，D 为圆弧面圆心，ABCD 构成正方形，在D 处有一点光源。若只考虑首次从圆弧 AC 直接射向AB、BC 的光线，已知光在真空中速度为c， ，求： （1）点光源发出的光射到AB 面上的最长时间； （2）照射在 AC 圆弧上的入射光，不能从AB、BC 边直接射出的弧长。 12．（23-24高二下·辽宁·阶段练习）某种由透明新型材料制成的半径为R的半圆柱体如图甲所示，其折射率，PN长为L。是与半圆柱体轴线平行的线光源，S点位于O点正下方处，图乙为其截面图。平面PQMN镀有反光薄膜，射向平面PQMN的光线将全部被反射。若只考虑首次到达曲面的光线，真空中的光速为c，求： （1）光在该种新型材料中发生全反射的临界角C； （2）光在该种新型材料中传播的最短时间t； （3）曲面有光线射出的面积S。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题13光学 一、单选题 1．（2024·辽宁·高考真题）某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照双缝，能在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是（　　） A．换用更粗的头发丝 B．换用红色激光照双缝 C．增大纸板与墙面的距离 D．减小光源与纸板的距离 【答案】A 【详解】由于干涉条纹间距，可知： A．换用更粗的头发丝，双缝间距d变大，则相邻两条亮纹中央间距变小，故A正确； B．换用红色激光照双缝，波长变长，则相邻两条亮纹中央间距变大，故B错误； C．增大纸板与墙面的距离l，则相邻两条亮纹中央间距变大，故C错误； D．减小光源与纸板的距离，不会影响相邻两条亮纹中央间距，故D错误。 故选A。 2．（2022·辽宁·高考真题）完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是（   ） A．此单色光从空气进入水球，频率一定变大 B．此单色光从空气进入水球，频率一定变小 C．若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射 D．若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射 【答案】C 【详解】AB．光的频率是由光源决定的，与介质无关，频率不变，AB错误； CD．如图可看出光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射角，则光线1在水球外表面折射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角，设水球半径为R、气泡半径为r、光线经过水球后的折射角为α、光线进入气泡的入射角为θ，根据几何关系有 则可得出光线2的θ大于光线1的θ，故若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射，C正确、D错误。 故选C。 一、单选题 1．（2024·辽宁朝阳·三模）如图所示的光现象中，由于光的反射形成的是（    ） A．水中的倒影 B．墙上的手影 C．太阳光色散 D．“折断”的铅笔 【答案】A 【详解】A．水中的“倒影”属于平面镜成像，平面镜成像是利用光的反射原理，故A正确； B．墙上的手影，影子的形成利用了光沿直线传播的原理，故B错误； C．太阳光色散是光发生折射的结果，故C错误； D．水中铅笔变弯折，这是光的折射，故D错误。 故选A。 2．（2024·辽宁大连·模拟预测）为玻璃等腰三棱镜的横截面。a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN，在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示。由此可知（　　） A．棱镜内a光的传播速度比b光的小 B．a光在玻璃中的折射率大于b光在玻璃中的折射率 C．a光的光子能量比b光光子的能量高 D．a光的波长比b光的长 【答案】D 【详解】B．根据光路图可知，b在ON界面发生了全反射，A在OM界面没有发生全反射，两束单色光在界面的入射角相等，表明b单色光在玻璃中的临界角小于a单色光在玻璃中的临界角，根据 可知，b单色光在玻璃中的折射率大于a单色光在玻璃中的折射率，故B错误； A．根据 结合上述，由于a单色光在玻璃中的折射率小一些，则棱镜内a光的传播速度比b光的大，故A错误； C．由于a光在玻璃中的折射率小于b光在玻璃中的折射率，对应光谱的排列顺序规律，可知，折射率越小，频率越小，即a光的频率比b光的低，根据 则a光的光子能量比b光光子的能量低，故C错误； D．由于a光的频率小于b光的频率，对应光谱的排列顺序规律，可知，频率越小，波长越长，即a光的波长比b光的长，故D正确。 故选D。 3．（2024·辽宁辽阳·模拟预测）一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示，则下列关于a、b两束光的说法，正确的是（　　） A．玻璃对a光的折射率比b小 B．真空中，a光的波长比b长 C．b光在该玻璃中的传播速度比a大 D．a光与b光可能分别为红光和紫光 【答案】C 【详解】AC．根据题图可知，复色光由空气射向玻璃，a光的偏转程度大于b光的偏转程度，则玻璃对a光的折射率比b大，根据 可知b光在该玻璃中的传播速度比a大，故A错误，C正确； BD．由于玻璃对a光的折射率比b大，则真空中，a光的频率比b大，a光的波长比b短，a光与b光不可能分别为红光和紫光，故BD错误。 故选C。 4．（2024·辽宁鞍山·模拟预测）一束单色光从介质Ⅰ射入介质Ⅱ中，经测量发现光速变小，则下列说法正确的是（    ） A．该单色光在介质Ⅱ中的频率更低 B．该单色光在介质Ⅱ中的波长更大 C．介质Ⅱ的折射率比介质Ⅰ大 D．改变入射角，该单色光从介质Ⅰ射入介质Ⅱ中可能发生全反射 【答案】C 【详解】AB．经测量发现光速变小，光的频率不变，根据可知，波长变小，故AB错误； C．根据可知，介质Ⅱ的折射率比介质Ⅰ大，故C正确； D．根据全反射的条件是从光密介质到光疏介质可知，单色光从介质Ⅰ射入介质Ⅱ中不会发生全反射，故D错误； 故选C。 5．（23-24高二下·辽宁·期末）如图所示，一透明圆柱体的底面圆周直径为d，圆柱体的高为。其中上底面的中心有一点光源向下底面发射红光，下底面恰好有一半的面积有光透出。真空中光速为c，不考虑二次反射，则下列说法中正确的是（  ） A．圆柱体对该单色光的折射率为 B．若换用紫光，下底面的透光面积会增大 C．经下底面射出的光线中时间最短的是 D．若增大圆柱体的高度，下底面的透光面积会减小 【答案】A 【详解】A．上底面的中心有一点光源向下底面发射红光，设射到A点光线刚好发生全反射 下底面恰好有一半的面积有光透出，则 得 根据题意 根据几何关系 又 所以 故A正确； B．若换用紫光，折射率增大，临界角减小，下底面的透光面积会减小，故B错误； C．光在圆柱体中传播的速度 经下底面射出的光线中时间最短的是 故C错误； D．若增大圆柱体的高度，临界角不变，下底面的透光面积会增大，故D错误。 故选A。 6．（23-24高二下·辽宁沈阳·期末）物理学许多重要的发现，有力地推动了社会的发展。下列一些有关理论及应用的说法错误的是（    ） A．激光技术使人们拥有了纯净可控的光源，光纤网络就是以激光为载体的 B．量子力学推动了固体物理的发展。固体物理的发展为人们带来了低能耗高亮度的半导体发光技术 C．热核反应一旦发生，就不需要外界给它能量，靠自身产生的热就会使反应继续下去 D．两种质量不同的粒子，它们的德布罗意波相同，则它们的动能一定相同 【答案】D 【详解】A．激光技术使人们拥有了纯净可控的光源，光纤网络就是以激光为载体的。故A正确，与题意不符； B．量子力学推动了固体物理的发展。固体物理的发展为人们带来了低能耗高亮度的半导体发光技术。故B正确，与题意不符； C．热核反应一旦发生，就不需要外界给它能量，靠自身产生的热就会使反应继续下去。故C正确，与题意不符； D．根据 又 联立，解得 可知两种质量不同的粒子，它们的德布罗意波相同，则它们的动能一定不相同。故D错误，与题意相符。 本题选错误的故选D。 7．（23-24高二下·辽宁大连·期中）江苏省连云港市东海县是世界天然水晶原料集散地，素有“中国水晶之都”的美誉。在阳光的照射下，水晶球晶莹剔透、闪闪发光，用照相机拍摄，如图所示。以下说法正确的是（　　） A．为减少光在照相机镜面处的反射，使景物更清晰，可以在照相机镜头前装上偏振片 B．照相机的增透膜厚度通常为入射光在增透膜中波长的一半 C．单色光从空气射入水晶球中，光的波长变大 D．水晶球在阳光下显得格外明亮，是因为一部分光在界面发生了全反射 【答案】D 【详解】A．为减少光在照相机镜面处的反射，使景物更清晰，可以在照相机镜头前加一增透膜，使得反射光发生干涉从而使其减弱，故A错误； B．照相机的增透膜的作用是使得反射光发生干涉从而使其减弱，根据干涉规律有 当n取0时，解得 即增透膜的最小厚度通常为入射光在增透膜中波长的，故B错误； C．单色光从空气射入水晶球中，频率不变，光速变小，根据 可知光的波长变短，故C错误； D．水晶球在阳光下显得格外明亮，是因为一部分光在从水中射入气泡界面发生了全反射的缘故，故D正确。 故选D。 8．（23-24高二下·辽宁·阶段练习）、为放在水平面上的高度略有差别的两个长方体，为了检查这两个长方体的上表面是否相互平行，检测员用一块标准的平行透明平板T压在、的上方，T与、支架分别形成尖劈形空气层，如图所示。、的上表面与平板的夹角分别为、，P为平板T上表面上的一点，P在两长方体之间。用单色平行光从上方照射平板T，、的上方都能观察到明显的干涉条纹，可以推知（  ） A．若，则上方的干涉条纹间距大于上方的干涉条纹间距 B．若，则上方的干涉条纹间距大于上方的干涉条纹间距 C．若将、的间距增大些，则上方的干涉条纹分布会变得更密 D．若在P处用较小的力下压平板T，则上方的干涉条纹分布会变稀疏 【答案】D 【详解】AB．设长方体上表面与平板的夹角为，相邻亮条纹的间距为，由空气薄膜干涉条件，有 解得 若，则上方的干涉条纹间距等于上方的干涉条纹间距，若，则上方的干涉条纹间距小于上方的干涉条纹间距，故AB错误； C．若将、的间距增大些，则减小，可知上方的干涉条纹分布变得稀疏，故C错误； D．P在两长方体之间，若在P处用较小的力下压平板T，则减小，可知上方的干涉条纹分布会变稀疏，故D正确。 故选D。 9．（23-24高三下·辽宁·阶段练习）如图所示，水下光源向水面点发射一束光线，出射光线分成两束单色光。下列说法正确的是（　　） A．这是光的干涉现象 B．光的波长小于光的波长 C．在真空中，光的传播速度比光的传播速度大 D．若保持光源位置不变，增大入射角，则从水面上方观察，光先消失 【答案】D 【详解】A．这是复色光分解成单色光的现象，是折射形成的光的色散，故A错误； B．光线发生折射时，根据 可知b光的偏折角大，其折射率大，则频率更高，由可知波长就越短，所以a光的波长大于b光的波长，故B错误； C．各种不同频率的光在真空中的速度均相同为，故C错误； D．根据 可知b光折射率大，临界角C小，则b光先发生全反射，最先消失，故D正确。 故选D。 二、多选题 10．（2024·辽宁沈阳·模拟预测）手机采用指纹识别主要分为光学与电容指纹识别。如图a，其原理是利用光学棱镜的全反射特性，在指纹“谷线（凹部）”，入射光在棱镜界面发生全反射，在指纹“脊线（凸部）”，入射光的某些部分被吸收或者漫反射到别的地方，这样，在指纹模块上形成明暗相间的指纹图像。已知手指皮肤的折射率约为1.5～1.56，玻璃的折射率约为1.5。如图b，指纹识别传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，在指纹的“脊线”及“谷线”与这些小极板形成大量大小不同的电容器。传感器给所有的电容器充电达到某一电压值后，电容器放电，根据放电快慢的不同来探测“脊线”和“谷线”的位置，从而形成指纹图象数据。以下说法中正确的是（　　） A．图a中指纹模块接收光线较亮的部位是指纹“谷线” B．图a中没有手指放入时，若光源正常发光，指纹模块会接收到全暗图像 C．图b中极板与指纹“脊线”部分形成的电容器电容较大 D．图b中极板与指纹“谷线”部分形成的电容器放电较慢 【答案】AC 【详解】A．在指纹凸部（脊线），入射光的某些部分被吸收或者漫反射到别的地方，指纹模块接收到光线较暗，并不是因为干涉而光线较暗；在指纹凹部（谷线），入射光在棱镜界面发生全反射，指纹模块接收到光线较亮，因此指纹模块接收光线较暗的部位是指纹脊线，较亮的部位是指纹谷线，故A正确； B．没有手指放入时，若光源正常发光，入射光在棱镜界面发生全反射，指纹模块上会接收到全亮图像，故B错误； C．在嵴处皮肤表面和小极板之间的距离较小，在峪处皮肤表面与小极板之间的距离较大，根据公式 可知在峪处形成的电容器电容角小，在嵴处形成的电容器电容较大，故C正确； D．由于外接电源为所有电容器充到一个预先设计好的电压值，所以所有的电容器电压一定，根据 可知，极板与指纹沟（凹的部分，d大，电容小）构成的电容器充上的电荷较少，在放电过程中放电时间短；反之，在嵴处形成的电容器电容大，电荷量大，放电时间长，故D错误。 故选AC。 三、解答题 11．（23-24高二下·辽宁朝阳·阶段练习）如图所示，ABC 为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料折射率，AC 为一半径为R 的 圆弧，D 为圆弧面圆心，ABCD 构成正方形，在D 处有一点光源。若只考虑首次从圆弧 AC 直接射向AB、BC 的光线，已知光在真空中速度为c， ，求： （1）点光源发出的光射到AB 面上的最长时间； （2）照射在 AC 圆弧上的入射光，不能从AB、BC 边直接射出的弧长。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）由可知，光在该材料中的传播速度为 由题意可知，沿DB方向到达AB面上的光在材料中的传播距离最大，时间最长，由几何关系可知光从光源到AC面的传播距离为R，材料中的传播距离为 在材料中的传播时间为 光在空气中传播的时间为 点光源发出的光射到AB面上的最长时间为 （2）根据 得光从该材料到空气的临界角 如图所示 若沿DE方向射到AB面上的光线刚好发生全反射，则 同理沿DG方向射到BC面上的光线刚好发生全反射，则 则 故照射在 AC 圆弧上的入射光，不能从AB、BC 边直接射出的弧长为 12．（23-24高二下·辽宁·阶段练习）某种由透明新型材料制成的半径为R的半圆柱体如图甲所示，其折射率，PN长为L。是与半圆柱体轴线平行的线光源，S点位于O点正下方处，图乙为其截面图。平面PQMN镀有反光薄膜，射向平面PQMN的光线将全部被反射。若只考虑首次到达曲面的光线，真空中的光速为c，求： （1）光在该种新型材料中发生全反射的临界角C； （2）光在该种新型材料中传播的最短时间t； （3）曲面有光线射出的面积S。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）由公式知 代入得 （2）由公式知 代入得 光在材料中传播的最短距离为 光在材料中传播的最短时间为 （3）作出光路图如图所示 光线恰好在T点发生全反射，根据正弦定理有 解得 可知 ， 即由光源直接射向TL段的光线能透过曲面。若光线恰好在M点发生全反射，根据正弦定理可知，，但光线不能射出PQ，将在PQ界面上发生全反射，射向K点的光线发生全反射，首次到达曲面，根据几何关系可知，， 即射向OK段的光线经过PQ反射后都能穿过曲面，综合可知，段不能透过光线的区域只有QN，即整个半圆弧面上有光透过的区域对应的圆心角 有光线射出的面积为 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$