精品解析：广西钦州市第四中学2024-2025学年高三上学期12月考试物理试题

广西钦州市第四中学2024-2025学年高三上学期12月份考试物理试题 第I卷（选择题） 一、单选题（共5小题，每小题6分，共30分） 1. 利用牛顿环可以测量微小位移。如图所示，将一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触，入射光线分别在凸透镜下表面和平面玻璃上表面反射产生的光线发生干涉，已知在图示位置产生亮条纹，入射光线波长为，图中两次反射位置间的距离为，固定平面玻璃板，当向上平移凸透镜时，亮条纹将周期性出现，下列说法正确的是（ ） A. 两次反射位置间的距离满足 B. 更换形状相同、折射率更大的凸透镜，点亮条纹可能消失 C. 若将入射光波长调整为，则点仍为亮条纹 D. 若向上移动距离为，点相邻两次出现亮条纹时，凸透镜移动的距离 【答案】C 【解析】 【详解】A．两束光发生干涉，在位置产生亮条纹时，光程差为，满足 （） 解得 （） 故A错误； B．根据A选项推导出的公式可知，光程差与凸透镜的折射率无关，故B错误； C．当入射光波长调整为 （） 时 （；） 依然满足产生亮条纹的条件，故C正确； D．再次出现亮条纹时，光程差增大，移动距离满足 解得 故D错误。 故选C。 2. 某同学利用下图所示装置测量某种单色光的波长。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。若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可（　　） A. 将单缝向双缝靠近 B. 将屏向靠近双缝的方向移动 C. 将屏向远离双缝的方向移动 D. 使用间距更小的双缝 【答案】B 【解析】 【详解】若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，由公式 可知，需要减小双缝到屏的距离或增大双缝间的距离d，故B正确，A错误，C错误，D错误。 故选B。 3. 海市蜃楼分为两种形式：海面的海市蜃楼和沙漠中的海市蜃楼。观察对比下列两幅图像，下列说法正确的是（　　） A. 海面附近与沙漠表面，底层空气均比上层空气稠密 B. 海市蜃楼的原理和平面镜相同 C. 两图都是光从光密介质进入光疏介质，最终发生了全反射 D. 两图都是折射现象，没有反射现象 【答案】C 【解析】 【详解】A．温度高空气稀薄，温度低空气稠密，海面附近底层空气比上层空气稠密，沙漠表面底层空气比上层空气稀疏，故A错误； C．题中两图都是光从光密介质进入光疏介质，最终发生了全发射，故C正确； BD．海市蜃楼中光发生了折射，也发生了反射，而平面镜只发生反射，题中两图既有折射现象也有反射现象，故BD错误。 故选C。 4. 昏暗路段一般会安装反光道钉用于指引道路，其内部由多个反光单元组成。如图所示，当来车的一束灯光以某一角度射向反光单元时，其中一条光线在 P、Q处先后发生两次反射，则下列说法正确的是（　　） A. 反光单元的材料折射率不影响反光效果 B. 经反光单元反射后的出射光线与入射光线平行 C. 经反光单元反射后的出射光线与入射光线会相交 D. 不同颜色的光在反光单元中的传播光路相同 【答案】B 【解析】 【详解】A．反光单元材料折射率越小，光线发生全反射的临界角越大，光线在反光单元材料内越不容易发生全反射，有部分光线将在直角边界面发生折射，所以反光单元的材料折射率影响反光效果，故A错误； BC．设反光单元内发生两次反射的反射角分别为和，根据几何知识可知 故有 结合光路的可逆性可知从反光单元反射的出射光线与入射光线方向也平行，故B正确，C错误； D．不同颜色的光在反光单元中的折射率不同，折射后折射角不同，光路不会重合，故D错误。 故选B。 5. 城市公园亮化设计为城市树立了良好形象，某公园水池中央底部有长为L的水平线光源，光源离水面的距离为h，水面足够大，已知水对光的折射率为n，光在真空中的传播速度为c，则水面上形成的亮斑面积为（水面的亮斑可以看成若干个点光源形成的亮斑叠加而成）（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】设光在水面发生全反射时的临界角为C，则 设每个点光源在水平面形成光斑的面积半径为r，则 因此水面上形成的亮斑面积 故C正确。 二、多选题（共3小题，每小题6分，共18分） 6. 如图所示，一束可见光穿过玻璃三棱镜后，变为三束单色光。关于a光、b光和c光，下列说法正确的是（　　） A. 有可能光是蓝光 B. 在玻璃砖中，光的传播速度小于c光的传播速度 C. 光的波长小于光的波长 D. 双缝干涉实验中，若仅将入射光由c光改为b光，则条纹间距变小 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据光路图可知，a光的偏折程度最小，可知折射率最小，频率最小，bc两种光频率都大于a光，因比蓝光频率更大的有靛色光和紫光，则a光可能是蓝光，选项A正确； B．根据 可知，光的传播速度大于c光的传播速度，选项B错误； C．b光频率大于a光，则光的波长小于光的波长，选项C正确； D．c光折射率大于b光，则c光频率大于b光，c光波长小于b光，双缝干涉实验中，根据 若仅将入射光由c光改为b光，则条纹间距变大，选项D错误。 故选AC。 7. 半径为R的半圆柱形玻璃介质的截面如图所示，其中O为圆心，AB为水平直径，PO垂直于AB。两条相互平行且与OP方向的夹角均为的同种单色光a、b从空气中射入该玻璃介质，其中光线a沿直线射向O点，光线b从P点射入，从A点离开介质。已知单色光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A. 玻璃介质对该光的折射率为 B. 玻璃介质对该光的折射率为 C. 光线a在玻璃介质中的传播时间为 D. 光线a在玻璃介质中的传播时间为 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．由几何关系可知 即光线b从空气射入玻璃介质中时，入射角为，折射角为，根据折射定律有 解得玻璃介质对该光的折射率为 故A正确，B错误； CD．由题意知，光线a在玻璃介质中的入射角为，根据临界角关系有 则有 因此光线a在AB面发生全反射，根据几何关系可知，光线a在玻璃介质中的传播路程为2R，根据光线在介质中的传播速度公式 解得光线a在介质中的传播时间为 故C正确，D错误。 故选AC。 8. 如图甲所示，将一个凸透镜的弯曲表面放置在另一个玻璃平面上，让单色光从上方射入，这时可以看到如图乙所示的亮暗相间的同心圆，这个现象是牛顿首先发现的，这些同心圆叫作牛顿环。对于图甲所示的装置，下列做法中能使得同一级牛顿环的半径变大的是（　　） A. 对凸透镜施加一极小的向下的压力 B. 对凸透镜施加一极小的向上的拉力 C. 使用波长更长的单色光照射 D. 使用波长更短的单色光照射 【答案】AC 【解析】 【详解】根据薄膜干涉产生的原理，可知当薄膜厚度的2倍等于单色光波长的整数倍时，在薄膜的上表面会出现亮条纹，当薄膜厚度的2倍等于单色光半个波长的奇数倍时，在薄膜上表面会出现暗条纹；对凸透镜施加一极小的向下的压力，会使凸透镜的曲率半径变大，薄膜厚度增加缓慢，所以干涉条纹间距会变宽；若将单色光的波长较长时，相邻条纹间距会变宽。 故选AC。 第II卷（非选择题）（共52分） 9. 横截面为圆环的中空柱形容器，内半径为R，外半径为2R，MN为一条直径。光线以45°入射角从M点射向容器，折射后恰好与容器内壁相切，光在真空中的速度为c。求： （1）容器对该光线的折射率n； （2）光从M点射入到第一次到达容器外壁所经历的时间t。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 折射光线恰好与容器内壁相切，设折射角为θ，由几何关系得 解得 容器对该光线的折射率 【小问2详解】 光从M点射入到第一次到达容器外壁走的路程 光在容器中的传播速度 光从M点射入到第一次到达容器外壁所经历的时间 10. 如图所示，一块足够大的平面镜与一块横截面为半圆形的玻璃砖平行放置，玻璃砖圆心为O，半径为R，圆心O点正下方P点可向平面镜发出单色细光束，P点到B点的距离为R。调整光束方向，可使得光线经平面镜反射后进入玻璃砖，恰好从沿垂直于玻璃砖直径AB的方向射出，且射出点为OA中点D。已知玻璃砖对该光的折射率为。求： （1）光线进入玻璃砖时的入射角； （2）平面镜与玻璃砖直径AB之间的距离。 【答案】（1）60° （2） 【解析】 【小问1详解】 光路图如图所示 光从F点射入玻璃有 D为AO的中点，则 所以 【小问2详解】 反射光EF的延长线过A，则 由于 所以 11. 如图所示，直角棱镜ABC置于空气中，，AB边长为4a．一束单色光从AB边中点F处以入射角射入，光线垂直于BC射出。已知真空中光速为c，求： （1）棱镜的折射率n； （2）单色光通过棱镜的时间t。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 由几何关系可知，光线从AB面射入时，折射角为 根据折射定律有 解得 【小问2详解】 设光在棱镜中的传播速度为，则有 解得 光线在玻璃砖中传播的距离为 根据 解得 12. 如图所示，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心，虚线过球心O与半球截面垂直的直线。有一束单色光平行于从A点射入玻璃，从B点射出玻璃后交于C点，已知，，光在真空中的传播速度为c。不考虑被半球的内表面反射后的光线，求：（结果保留根号） （1）玻璃的折射率； （2）若不改变光的入射方向，仅将入射点A向左平移，移到点（图中未画出）时，在圆弧面上刚好没有光线射出，求的长度是多少？ 【答案】（1）； （2） 【解析】 【小问1详解】 作出过B点的法线，如图所示 根据几何关系有 解得 由于 则 由几何关系，得 由折射定律，得玻璃的折射率 【小问2详解】 当移到时，在圆弧面恰好发生全反射，有 又由几何关系可知 联立解得 13. 特殊材料做成的等腰三角形玻璃片顶角，BC边长，一束红光从AB边中点O垂直入射，恰好在AC边发生全反射，光在真空中的传播速度。 （1）求玻璃片对红光的折射率n； （2）判断红光经AC边反射会不会经过B点，如果经过，求红光在玻璃片中传播到B点的时间t（保留根号）。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 设红光在AC边的入射角为 由折射定律得 解得 【小问2详解】 由光路图及几何关系可得，红光经AC边反射会经过B点 在直角三角形OBD中 且 其中 解得 14. 如图，一新款景观灯的灯柱主体是一个由透明材质做成的边长为的正方体，其底面不透光。将一单色点光源置于此正方体的底面中心点处时正方体的上表面刚好全部有光透出。不考虑光在正方体灯柱内部的反射。 （1）求该种透明材质对此单色光的折射率； （2）若将此点光源安装在正方体中心点处，求此正方体外表面有光透出的总面积。 【答案】（1） （2） 【解析】 【详解】（1）几何关系可知，底面对角线的一半的长度，即 底面中心点到上表面顶点的距离 点光源位于底面中心点处时正方体的上表面刚好全部有光透出，说明光线恰好在正方体上表面的顶点处发生全反射，则全反射的临界角满足 又 解得 （2）将点光源安装在正方体中心点处时，设某侧面有光射出的区域为以该侧面中心为圆心、半径为的圆形区域，则有 解得 则正方体灯柱外表面有光透出的总面积 解得 15. 类似光学中的折射现象，利用电场和磁场也可以实现质子束的“反射”和“折射”。如图所示，长方形区域内存在竖直向上的匀强电场，与间电势差大小，上下边界距离为。质子束从图中位置射入电场时，速度方向与法线夹角为入射角，从边射出时，速度方向与法线夹角为折射角，质量为、电荷量为的质子束进入电场时水平方向速度大小恒为，不计重力影响及质子之间的作用力。电场的水平长度足够长。 （1）求电场的“折射率”与入射角的关系（折射率=）。 （2）当质子束恰好在面发生“全反射”（发生“全反射”时质子恰好未从面射出）时，求质子束的入射角（不考虑质子在长方形区域内的多次反射）。 （3）当在电场区域发生“全反射”时，求质子在面的入射点与出射点之间水平距离的范围（不考虑质子在长方形区域内的多次反射）。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 设质子入射时速度为，质子射出电场时速度为，水平方向速度不变，根据运动的合成与分解有， 根据动能定理有 根据“折射率”定义有 联立解得 【小问2详解】 根据题意，当质子束恰好不从面射出时，发生“全反射”，根据全反射临界条件可知，此时，设入射角为，则有 解得 则质子束的入射角 【小问3详解】 当质子束发生“全反射”时，质子束在电场中的运动为类斜抛运动。从开始进入电场到速度水平的过程，可反向看成类平抛运动，水平位移为，竖直位移为。设电场强度为，则 设竖直方向初速度为，加速度为，则有， 设入射角为，则有 根据平抛运动速度反向延长线过水平位移中点，有 又有 联立解得 要发生“全反射”，则 根据三角函数关系有 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 广西钦州市第四中学2024-2025学年高三上学期12月份考试物理试题 第I卷（选择题） 一、单选题（共5小题，每小题6分，共30分） 1. 利用牛顿环可以测量微小位移。如图所示，将一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触，入射光线分别在凸透镜下表面和平面玻璃上表面反射产生的光线发生干涉，已知在图示位置产生亮条纹，入射光线波长为，图中两次反射位置间的距离为，固定平面玻璃板，当向上平移凸透镜时，亮条纹将周期性出现，下列说法正确的是（ ） A. 两次反射位置间的距离满足 B. 更换形状相同、折射率更大的凸透镜，点亮条纹可能消失 C. 若将入射光波长调整为，则点仍为亮条纹 D. 若向上移动距离为，点相邻两次出现亮条纹时，凸透镜移动的距离 2. 某同学利用下图所示装置测量某种单色光的波长。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。若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可（　　） A. 将单缝向双缝靠近 B. 将屏向靠近双缝的方向移动 C. 将屏向远离双缝的方向移动 D. 使用间距更小的双缝 3. 海市蜃楼分为两种形式：海面的海市蜃楼和沙漠中的海市蜃楼。观察对比下列两幅图像，下列说法正确的是（　　） A. 海面附近与沙漠表面，底层空气均比上层空气稠密 B. 海市蜃楼的原理和平面镜相同 C. 两图都是光从光密介质进入光疏介质，最终发生了全反射 D. 两图都是折射现象，没有反射现象 4. 昏暗路段一般会安装反光道钉用于指引道路，其内部由多个反光单元组成。如图所示，当来车的一束灯光以某一角度射向反光单元时，其中一条光线在 P、Q处先后发生两次反射，则下列说法正确的是（　　） A. 反光单元的材料折射率不影响反光效果 B. 经反光单元反射后的出射光线与入射光线平行 C. 经反光单元反射后的出射光线与入射光线会相交 D. 不同颜色的光在反光单元中的传播光路相同 5. 城市公园亮化设计为城市树立了良好形象，某公园水池中央底部有长为L的水平线光源，光源离水面的距离为h，水面足够大，已知水对光的折射率为n，光在真空中的传播速度为c，则水面上形成的亮斑面积为（水面的亮斑可以看成若干个点光源形成的亮斑叠加而成）（　　） A. B. C. D. 二、多选题（共3小题，每小题6分，共18分） 6. 如图所示，一束可见光穿过玻璃三棱镜后，变为三束单色光。关于a光、b光和c光，下列说法正确的是（　　） A. 有可能光是蓝光 B. 在玻璃砖中，光的传播速度小于c光的传播速度 C. 光的波长小于光的波长 D. 双缝干涉实验中，若仅将入射光由c光改为b光，则条纹间距变小 7. 半径为R的半圆柱形玻璃介质的截面如图所示，其中O为圆心，AB为水平直径，PO垂直于AB。两条相互平行且与OP方向的夹角均为的同种单色光a、b从空气中射入该玻璃介质，其中光线a沿直线射向O点，光线b从P点射入，从A点离开介质。已知单色光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A. 玻璃介质对该光的折射率为 B. 玻璃介质对该光的折射率为 C. 光线a在玻璃介质中的传播时间为 D. 光线a在玻璃介质中的传播时间为 8. 如图甲所示，将一个凸透镜的弯曲表面放置在另一个玻璃平面上，让单色光从上方射入，这时可以看到如图乙所示的亮暗相间的同心圆，这个现象是牛顿首先发现的，这些同心圆叫作牛顿环。对于图甲所示的装置，下列做法中能使得同一级牛顿环的半径变大的是（　　） A. 对凸透镜施加一极小的向下的压力 B. 对凸透镜施加一极小的向上的拉力 C. 使用波长更长的单色光照射 D. 使用波长更短的单色光照射 第II卷（非选择题）（共52分） 9. 横截面为圆环的中空柱形容器，内半径为R，外半径为2R，MN为一条直径。光线以45°入射角从M点射向容器，折射后恰好与容器内壁相切，光在真空中的速度为c。求： （1）容器对该光线的折射率n； （2）光从M点射入到第一次到达容器外壁所经历的时间t。 10. 如图所示，一块足够大的平面镜与一块横截面为半圆形的玻璃砖平行放置，玻璃砖圆心为O，半径为R，圆心O点正下方P点可向平面镜发出单色细光束，P点到B点的距离为R。调整光束方向，可使得光线经平面镜反射后进入玻璃砖，恰好从沿垂直于玻璃砖直径AB的方向射出，且射出点为OA中点D。已知玻璃砖对该光的折射率为。求： （1）光线进入玻璃砖时的入射角； （2）平面镜与玻璃砖直径AB之间的距离。 11. 如图所示，直角棱镜ABC置于空气中，，AB边长为4a．一束单色光从AB边中点F处以入射角射入，光线垂直于BC射出。已知真空中光速为c，求： （1）棱镜的折射率n； （2）单色光通过棱镜的时间t。 12. 如图所示，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心，虚线过球心O与半球截面垂直的直线。有一束单色光平行于从A点射入玻璃，从B点射出玻璃后交于C点，已知，，光在真空中的传播速度为c。不考虑被半球的内表面反射后的光线，求：（结果保留根号） （1）玻璃的折射率； （2）若不改变光的入射方向，仅将入射点A向左平移，移到点（图中未画出）时，在圆弧面上刚好没有光线射出，求的长度是多少？ 13. 特殊材料做成的等腰三角形玻璃片顶角，BC边长，一束红光从AB边中点O垂直入射，恰好在AC边发生全反射，光在真空中的传播速度。 （1）求玻璃片对红光的折射率n； （2）判断红光经AC边反射会不会经过B点，如果经过，求红光在玻璃片中传播到B点的时间t（保留根号）。 14. 如图，一新款景观灯的灯柱主体是一个由透明材质做成的边长为的正方体，其底面不透光。将一单色点光源置于此正方体的底面中心点处时正方体的上表面刚好全部有光透出。不考虑光在正方体灯柱内部的反射。 （1）求该种透明材质对此单色光的折射率； （2）若将此点光源安装在正方体中心点处，求此正方体外表面有光透出的总面积。 15. 类似光学中的折射现象，利用电场和磁场也可以实现质子束的“反射”和“折射”。如图所示，长方形区域内存在竖直向上的匀强电场，与间电势差大小，上下边界距离为。质子束从图中位置射入电场时，速度方向与法线夹角为入射角，从边射出时，速度方向与法线夹角为折射角，质量为、电荷量为的质子束进入电场时水平方向速度大小恒为，不计重力影响及质子之间的作用力。电场的水平长度足够长。 （1）求电场的“折射率”与入射角的关系（折射率=）。 （2）当质子束恰好在面发生“全反射”（发生“全反射”时质子恰好未从面射出）时，求质子束的入射角（不考虑质子在长方形区域内的多次反射）。 （3）当在电场区域发生“全反射”时，求质子在面的入射点与出射点之间水平距离的范围（不考虑质子在长方形区域内的多次反射）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $