专题19 光-【一飞冲天·高考专项】2025年高考专题分类物理

专题分类物理 专题十九 光 基础题 一、单项选择题 1.（2022·河东区二模)下列说法正确的是 入内芯 光源 外套 图1 图2 图3 图4 A.图1中，用自然光照射透振方向（箭头所示）互相垂直的前后两个竖直放置的偏振片，光屏依然发亮 B.图2为光导纤维示意图，内芯的折射率比外套的折射率小 C.图3所示的雷达测速利用了多普勒效应 D.图4所示的照相机镜头上呈现的淡紫色是由光的衍射现象引起的 2.(2024·南开区期末)地铁靠站时列车车体和屏蔽门之间安装有光电传感器。如图甲所示，若光线被 乘客阻挡，电流发生变化，工作电路立即报警。如图乙所示，光线发射器内大量处于激发态=3的 氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光子中只有α、b两种可以使该光电管阴极逸出光电子。图丙所示 为α、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。已知光电管阴极材 料的逸出功为2.55cV,可见光光子能量范围是1.62~3.11eV,下列说法正确的是 () ←光电管 E/eV 0.54 51 放大器工作电路 3.40 电源 -13.6 甲 丙 A.光线发射器中发出的光中有两种为可见光 B.光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能为9.54eV C.a光为氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时发出的光 D.若部分光线被遮挡，光电子飞出阴极时的最大初动能变小 一冲天 3.(2024·和平区期未)实验推动了人们对于光本质的研究，关于下列实验，说法正确的是 红光通过宽度不 竖直放置的肥皂 用弧光灯照射锌 红光和蓝光在完全 同的单缝出现衍 膜因干涉出现水 板使静电计指针 射现象 平彩色条纹 张开一定的角度 图1 图2 图3 飞冲天 相同双缝干涉装置 中产生的干涉图样 图4 A.图1两个图样中，上面单缝的宽度一定小于下面单缝的宽度 B.图2中将肥皂膜水平放置，同样可以观察到与图2相同形状的条纹 C.图3中与锌板连接的静电计因为带负电而张开 D.图4两个干涉图样中，上面是红光，下面是蓝光 二、不定项选择题 4.(2023·南开区期未)天塔湖水下装有红绿两色彩灯，如图所示。A、B为水下同一深度处两个相距较 远的彩灯（均可看做点光源），夜晚站在岸上俯瞰平静的水面，灯A在水面形成的亮斑的半径较大，下 列说法正确的是 ( A.灯A是绿色光源 B.在水中灯A发出的光的传播速度小于灯B发出的光的传播速度 A B C.灯A发出的光的光子能量小于灯B发出的光的光子能量 D.灯A、B发出的光用同一装置做双缝干涉实验，屏幕上相邻亮条纹间距A的较大 5.(2023·咸水沽一中期末)光的干涉现象在技术中有许多应用。如图甲所示是利用光的干涉检查某 精密光学平面的平整度，下列说法正确的是 个：：：单色光 薄片 丙 A.图甲中上板是标准样板，下板是待检查的光学元件 B.若换用频率更大的单色光，其他条件不变，则图乙中的干涉条纹变宽 C.若出现图丙中弯曲的干涉条纹，说明被检查的平面在此处出现了凹陷 D.用单色光垂直照射图丁中的牛顿环装置，得到的条纹是随离圆心的距离增加而逐渐变宽的同心圆环 一冲天 6.(2021·滨海新区三模)每逢沙尘暴天气，天空中的太阳往往呈现出蓝色光芒，通过查阅资料可以了 解到，那是因为阳光遇到沙尘微粒发生散射导致的。除了散射以外，不同颜色的光因频率与波长的 差异还会有很多奇妙的自然现象，下列说法正确的是 A.在玻璃中传播时，红光比蓝光速度更快 B.照射到某金属表面时，红光比蓝光更容易发生光电效应 C,观察双缝干涉实验中干涉条纹的宽度时，红光比蓝光的条纹更宽 D.红蓝复色光从水中射向空气时，随着入射角的增大，红光的折射光线先消失 7.(2024·河北区期末)现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动 性的是 A.一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子的数目就越多 B.在白光下观察竖直放置的肥皂膜，呈现彩色条纹的干涉现象 C.紫外线照射锌板，会发生光电效应现象 D.人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同 8.(2023·部分区二模)一束复色光从空气射入光导纤维后分成α、b两束单色光，光路如图所示，比较 内芯中的a、b两束光，下列说法正确的是 A.用a光照射某一金属能发生光电效应，则b光也一定能 B.垂直入射到同一单缝衍射装置，a光的衍射中央亮条纹宽度大于b光的 C.在同一介质中的传播速度v。<, D.增加入射光的入射角，b光先消失 三、非选择题 9.(2022·南开区期末)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，如图a 所示。 白炽灯 滤光片单缝双缝 遮光筒 图a (1)关于该实验，下列说法正确的是 (多选) A.单缝及双缝必须平行放置 B.干涉条纹与双缝垂直 C.干涉条纹疏密程度与双缝宽度有关 D.若用绿色滤光片替换红色滤光片，干涉条纹间距会变小 (2)某同学在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐A条绞中心时（图b),游标尺的示数如图c所 示；第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时（图d),游标尺的示数如图e所示。已知双缝间距 为0.50mm,双缝到屏的距离为1.00m,则图c游标尺的示数为 mm,两个相邻明纹（或 专题十九光 暗纹间的距离为 mm。实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是 所 测单色光波长为 m。 3 1 2 3 HH山cm uutwuu.cm 010 0“10 B 图b 图c 图d 图e 10.(2022·河西区三模)在某次实验中，已知双缝到光屏之间的距离是600mm,两缝之间的距离是 0.20mm,单缝到双缝之间的距离是l00mm,某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中看到的 分划板中心刻线对准某一亮条纹（记作第一条）的中心，这时手轮上的示数如图甲所示。然后他转 动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮条纹的中心，这时手轮上的示数如图乙所示。这两次示数依 次为 mm和 mm。 由此可以计算这次实验中所测得的单色光的波长为、 mm F -30 T11- 0 510E .10 -25 甲 11.（2024·南开区一模)某实验小组用插针法测量玻璃的折射率。 THET○F 丙 (1)在白纸上放好玻璃砖，αa'和bb分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图甲所示。在玻璃砖的一侧 插上两枚大头针P,和P2,用“十”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插 上大头针P3和P。在插P3和P4时，应使 A.P只挡住P的像B.P只挡住P,的像 C.P,同时挡住P,、P2的像 (2)为了减小实验误差，实验时应注意的是 A.入射角应尽量小些 B.玻璃砖的宽度应小一些 C.大头针P、P2之间的距离及大头针P3、P4之间的距离应适当大些 (3)甲同学在画界面时，不小心将两界面aa'、bb间距画得比玻璃砖宽度大些，如图乙所示，则他测得 的折射率与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”“不变”或“无法确定”)。 (4)乙同学在完成光路图以后，以入射点O为圆心，适当长度为半径画圆，分别交入射光线P,P,于 A点，交入射点O与出射点O'连线的延长线于C点。过A点、C点作法线NN'的垂线AB、CD, 垂足为B点、D点，如图丙所示。用刻度尺量得AB=8.50cm,CD=5.00cm,由此可得出该玻 璃的折射率n= 专题分类 物理 提升题 一、单项选择题 1.（2021·天津一中第四次月考)一般认为激光器发出的是频率为y的“单色光”，实际上它的频率并不 是真正单一的，激光频率y是它的中心频率，它所包含的频率范围是△（也称频率宽度），其中△y十 和y一△y分别记为“上限频率”和“下限频率”。某红宝石激光器发出的激光（其“上限频率”和“下限 频率”对应的光分别记为光和b光)由空气斜射到实心玻璃球表面，入射角为i,如图所示。下列说 法正确的是 A.b光在玻璃中传播速度较小 B.b光更容易发生明显的衍射现象 C.相同装置做双缝干涉实验，b光产生的干涉条纹间距较小 D.逐渐增大i角，光从玻璃球射向空气时先发生全反射 2.(2021·和平区三模)对下列四个有关光的实验示意图的分析正确的是 复色光 自然光 水珠 单色光 薄片样板 挡板 被检测平面 甲 乙 丙 A.图甲中若改变复色光的入射角，则b光先在水珠中发生全反射 B.图乙若只减小屏到挡板的距离L,则相邻亮条纹间距离将增大 C.图丙中若得到明暗相间平行等距条纹说明待测工件表面平整 D.若只旋转图丁中M或N一个偏振片，光屏P上的光斑亮度不发生变化 二、不定项选择题 3.(2020·河西区一模)明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必 有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分 解成两束单色光a、b,下列说法正确的是 A.若增大入射角i,则b光先消失 B.在该三棱镜中a光波长大于b光 C.a光能发生偏振现象，b光不能发生 D.若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应则a光的遏止电压低 4.(2022·天津一中第五次月考)如图，直角三角形ABC为固定的玻璃三棱镜的截面，∠ACB=90°， ∠A=37°，P是AB面上的一点，由a、b两种单色光组成的一束光射向P点，入射光与AB面的夹角 0=53时，a、b光均从AC边射出。逐渐增大0角，当0=90°时，恰好只有b光从AC边射出。 sin53°=0.8，下列说法正确的是 ) A.棱镜对a光的折射率为号 B.在棱镜中α光的传播速度大于b光的传播速度 一心冲天 C.若用a光照射某金属表面能出现光电效应，则用b光照射该金属时也一定能产生光电子 D.用同一台双缝干涉器材做实验，α光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距 5.(2021·河东区二模)下列各仪器的分析正确的是 物镜接光源传光束 光导纤维 目镜 传像束 控制钮 偏光镜 内窥镜 相机镜头 测速仪 A.偏光镜是利用纵波偏振特性的仪器 B.医学上用的内窥镜用来检查人体胃、肠、气管等脏器的内部，内窥镜的连线是用光导纤维制成的， 利用了光的全反射原理 C.照相机镜头呈淡紫色是光的衍射引起的 D.雷达测速仪是利用波的多普勒效应原理 6.（2022·新华中学第八次统练)在信息技术迅猛发展的今天，光盘是存储信息的一种重要媒介。光盘 上的信息通常是通过激光束来读取的。若红、蓝激光束不是垂直投射到盘面上，则光线在通过透明 介质层时会发生偏折而改变行进的方向，如图所示。下列说法正确的是 () A.图中光束①是红光，光束②是蓝光 入射激光 盘面 B.在光盘的透明介质层中，光束①比光束②传播速度慢 透明介质层 C.若光束①②先后通过同一双缝干涉装置，光束①的条纹宽 <度比光束②的窄 ② 载有信息 的基层 D.光束①比②更容易发生明显衍射现象 光盘截面示意图 三、非选择题 7.(2022·耀华中学二模)某同学利用图示装置测量某种单色光波长。实验时，接通电源使光源正常发 光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题： (1)某次测量时，选用的双缝的间距为0.4mm,测得屏与双缝间的距离为0.5m,用某种单色光实验 得到的干涉条纹如图甲所示，分划板在图中A位置时游标卡尺的读数如图乙所示，则A位置对应 的读数为 mm,已知B位置对应的读数为15.6mm,则所测单色光的波长为 m (计算结果保留两位有效数字) 2 山cm mmmm 010 A位置读数 甲 乙 丙 (2)若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行如图丙所示，在这种情况想测量相邻 条纹间距△x时，测量值 (选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。专题十九光 基础题 1.CA.用自然光照射透振方向（箭头所示）互相垂直的前后两 个竖直放置的偏振片，因透振方向不同，光屏变暗：B.依据光 的全反射条件可知，内芯的折射率比外套的折射率大：C.雷 达测速利用了多普勒效应：D.照相机镜头上呈现的淡紫色是 由光的干涉现象引起的。 2.BA.光线发射器中发出的三种光子的能量分别为E, -1.51eV-(-13.6eV)=12.09eV,E2=-3.40eV (-13.6eV)=10.2eV,E3=-1.51eV-(-3.40eV) 1.89cV,可知光线发射器中发出的光中只有一种为可见光： B.根据光电效应方程可知E,=W。十E,所以光电管中光电 子飞出阴极时的最大初动能Ekm=12.09eV一2.55eV= 9,54eV;C.由题图丙可知a光的遏止电压小于b光的遏止电 压，由E-w。十Em,U.=Ekm,可知a光的光子能量小于b 光的光子能量，则a光的光子能量等于E2,则a光为氢原子 从n二2能级跃迁到n=1能级时发出的光；D.若部分光线被 遮挡，不改变光子能量，则光电子飞出阴极时的最大初动能 不变。 3.AA.单缝衍射中间亮纹的宽度与光的波长成正比，与单缝 的宽度成反比，当红光通过单缝时，亮纹宽度越大则单缝越 窄，由此可知题图1两个图样中，上面单缝的宽度一定小于下 面单缝的宽度；B.竖直放置的肥皂膜因重力的作用，下方肥 皂膜的厚度大于上方肥皂膜的厚度，即肥皂膜在不同高度处 的厚度不同，而干涉是由前后表面的反射光叠加形成的，薄膜 厚度越大则光程差越大，形成的干涉条纹越密，由此可知干涉 条纹为上疏下密，而同一高度处薄膜等厚，因此形成的干涉条 纹为水平的横纹，同理，水平放置的肥皂膜也会由于重力的作 用而形成上薄下厚的薄膜，但由于水平放置后同一水平面上 的薄膜等厚，则为环形薄膜，因此将形成上疏下密的环状条 纹：C.锌板发生光电效应后失去电子带正电，则与之相连的 静电计因带正电而张开：D.根据双缝干涉的条纹间距公式 △x=宁入，可知同一双缝干涉实验装置，光的波长越长，条纹 间距越大，而红光的波长大于蓝光的波长，因此红光发生干涉 的条纹间距大于蓝光发生干涉的条纹间距，则可知题图4中 的两个干涉图样中，上面是蓝光，下面是红光。 4.CDA.灯A在水面形成的亮斑的半径较大，可知灯A发出 的光的临界角较大，根据nC=口，可知灯A的折射率较 小，频率较小，则灯A是红色光源：B根据0=元可知，在水 中灯A发出的红光的传播速度大于灯B发出的绿光的传播 速度；C.因为红光频率小于绿光频率，根据光子能量公式可 知，灯A发出的光的光子能量小于灯B发出的光的光子能 量；D.灯A、B发出的光用同一装置做双缝干涉实验，根据△x 一了入，因为红光的频率较小，波长较大，所以屏幕上相邻亮 条纹间距红光的条纹间距较大。 5.ACA.上板是标准样板，下板是待检测板；B.设空气膜的厚 度为d,则出现亮条纹时需满足2d=入，换用频率更大的单色 光，则单色光的被长变短，亮条纹左移，条纹变窄：C.题图丙 条纹向左弯曲，说明亮条纹提前出现，说明被检查的平面在此 处出现了凹陷：D.牛顿环装置中的空气厚度不是均匀变化 的，空气膜厚度增加得越来越快，则亮条纹提前出现，得到的 条纹是随离圆心的距离增加而逐渐变窄的同心圆环，同心圆 环间距不相等。 6ACA蓝光的折射率大于红光的折射率.由”一台，可得 )一行，所以在玻璃中传播时，红光比蓝光速度更快：B蓝光 的频率比红光高，所以照射到某金属表面时，蓝光比红光更容 易发生光电效应：C.红光的波长大于蓝光的波长，由条纹间 距公式△一A,可知，红光比蓝光的条纹更宽；D.蓝光的折 射率大于红光的折射率，由全反射临界角公式s加C=口，可 知蓝色光的临界角更小，所以红蓝复色光从水中射向空气时， 随着入射角的增大，蓝光的折射光线先消失。 7.BDA.一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时 间内锌板上发射的光电子的数目就越多，该现象是光电效应， 突出体现了粒子性；B.在白光下观察竖直放置的肥皂膜，呈 现彩色条纹的干涉现象，突出体现了波动性；C.紫外线照射 锌板，会发生光电效应现象，突出体现了粒子性；D.晶体中相 邻原子之间的距离大致与德布罗意波长相同，故能发生明显 的衍射现象，而衍射是波特有的性质，突出体现了波动性。 8.ABA.由题图可知，b光的偏折程度较大，因此b光的频率 较大，所以a光的频率较小，若用a光照射某一金属能发生光 电效应，则b光也一定能；B.a光的频率较小，所以波长较长 垂直入射到同一单缝衍射装置，α光的衍射中央亮条纹宽度 大于b光的：C.在同一介质中，因为b光的折射率大，根据 =无可知u>D光从光疏介质人射到光密介质，增加人 射光的人射角，b光不会消失 9.(1)AD(2)11.51.3减小误差6.5×10 解析：(1)A、B.为使屏上的干涉条纹清晰，单缝和双缝必须平 行放置，所得到的干涉条纹与双缝平行：C,D。由4=入子可 知，干涉条纹疏密程度与双缝间距离、双缝到屏的距离和光的 波长有关，绿光的波长小于红光的波长，则若用绿色滤光片替 换红色滤光片，干涉条纹间距会变小。(2)由图c可知，游标 尺的读数为x1=11mm十5×0.1mm=11.5mm,由图e可 知，游标尺的读数为x2=16mm+7×0.1mm=16.7mm,由 图b和图d可知，AB两条条纹间有4个间距，则两个相邻明 纹（或暗纹）间的距离为△x=一西=1.3mm:根据公式 4 △行，代人数据解得所测单色光波长为A==6.5X 10-m。 ○P 10.0.14240.3005.64×10 解析：读数为0+14.2×0.01mm=0.142mm:读数为10+ 30X0.01mm=10.300mm:根据△x=子入，可得波长入 △x·d_10.300-0.142)×0.20mm=5.64×10‘mm 6×600 11.(1)C(2)C(3)偏小(4)1.7 解析：(1)实验中，在插P3时，应使P。同时挡住P,、P2的 像，在插P时，应使P,同时挡住P3和P、P2的像。(2)为 了减小实验误差，入射角应尽量大些，玻璃砖的宽度也应大 一些，大头针应垂直插在纸面上，且应使大头针P,、P2之间 的距离及大头针P:、P,之间的距离应适当大些。(3)作出 实际光路图，如图所示： 由图可知，入射角不变，但是折射角变大了，根据折射定律可 知，所测折射率偏小。(4)由题图丙和折射定律，有 祭畏R:品因为0A=0c所以n部-1.7。 AB.CDAB·OC 提升题 1.BA.由题知，a光的频率大于b光的频率，玻璃对a光的折 射率大于对6光的折射率，由公式口=无分析可知6光在玻 璃中传播速度较大；B.a光的频率大于b光的频率，则b光的 波长大于α光的波长，b光的波动性较强，更容易发生明显的 衍射现象；C.由公式c=入f,知a光的波长小于b光的波长， 干涉条纹的间距与波长成正比，所以相同装置做双缝干涉实 验，b光产生的干涉条纹间距较大；D.由几何关系可知，光进 入玻璃球后的折射角与到达另一侧时的入射角是相等的，根 据光路可逆可知，增大开始时的入射角，两束光从玻璃球射 向空气时都不会发生全反射。 2.CA.由图可知，复色光能够入射进入水珠，根据光路的可逆 性，两光均不可能在水珠内发生全反射：B根据△x=子入可 知，图乙若只减小屏到挡板的距离L,则相邻亮条纹间距离将 减小：C.图丙中若得到明暗相间平行等距条纹说明待测工件 表面平整；D.由于自然光为偏振光，所以若只旋转图丁中M 或V一个偏振片，光屏P上的光斑亮度将发生变化 3.BDA.设折射角为a,在右界面的入射角为3，如图所示： 根据几何关系有。十户一A,根据折射定律一部。，增大人射 角i,折射角α增大，3减小，而β增大才能使b光发生全反射； B.由光路图可知，a光的折射率小于b光的折射率(n。<w), 则a光的波长大于b光的波长（入>入）：C.光是一种横波，横 波有偏振现象，纵波没有，有无偏振现象与光的频率无关； D.根据光电效应方程和遏止电压的概念可知，最大初动能 E=v一W。,再根据动能定理一eU=0一E,即遏止电压U =冬一心，可知人射光的频率越大，需要的遇止电压越大， n<n6,则a光的频率小于b光的频率(。<)，a光的遏止电 压小于b光的遏止电压。 4.ADA.依题意，当0=90°时，恰好只有b光从AC边射出，即 α光恰好发生全反射，作出光路图，如图所示： 137 根据几何关系可得α光发生全反射的临界角为C=37°，则棱 镜对a光的折射率为n=snC子：B依题意a光发生全反 射而b光没有发生全反射，可知a光的临界角小于b光的临 界角，根据上式可得n,>,又由n=￡，则在棱镜中a光的 传播速度小于b光的传播速度；C.由于a光折射率大于b光 的折射率，可知a光的频率高于b光的频率，a光的能量高于 b光的能量，若用a光照射某金属表面能出现光电效应，则用 b光照射该金属时不一定能产生光电子；D.a光的频率高于b 光的频率，根据c=入f可得入。<入6，又由△x= 入，可知用同 一台双缝干涉器材做实验，α光的相邻亮条纹间距小于b光 的相邻亮条纹间距 5.BDA.偏光镜是利用横波偏振特性的仪器。B.内窥镜的连 线是用光导纤维制成的，利用了光的全反射原理。C.照相机 镜头呈淡紫色是光的薄膜干涉引起的。D.雷达测速主要是 利用多普勒效应原理：当目标向雷达天线靠近时，反射信号频 率将高于发射机频率；反之，当目标远离天线而去时，反射信 ○号频率将低于发射机频率。如此即可借由频率的改变数值， 计算出目标与雷达的相对速度。 6.BCA.由图可知介质对光束①的折射率比对光束②的折射 率大，所以光束①的频率高于光束②的频率，故图中光束①是 蓝光，光束②是红光：B由=元可知，折射率大，波速小，故 在光盘的透明介质层中，光束①比光束②传播速度慢：C.由 △x=7入可知，通过同一双缝干涉装置，波长短，条纹间距 窄，因为光电①的频率高于光束②的频率，故光束①的波长小 于光束②的波长，即光束①的条纹宽度比光束②的窄； D.因为光束①的波长小于光束②的波长，所以光束②更容易 发生衍射现象。 7.(1)11.16.0×10(2)大于 解析：(1)由图知，游标卡尺读数为11mm+1×0.1mm= 11.1mm:B位置对应的读数为15.6mm,则相邻条纹间距△x= 15.6.1.1mm=.75mm,则X=会= 6 0.4×10-3×0.75×10 0.5 -m=6.0×107m。(2)若某次实验 观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行，由图可发现， 相邻条纹间距的测量值大于实际值。