专题06 热学、振动波动、光学(3年汇编)(广西专用)2024-2026年高考物理真题分类汇编
2026-08-24
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摘要:
**基本信息**
聚焦热学、振动波动、光学三大考点,整合3年广西真题与模拟题,突出实验情境与真题命题趋势。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|选择|多题|气体实验定律、波叠加原理、折射全反射|以声波叠加、地震波为情境,考查波长频率关系及临界角判断|
|计算|综合题|玻意耳定律、波的叠加周期、光的折射|结合注射器实验、空间站气闸舱背景,要求p-V图像分析与误差推导|
|实验|探究题|油膜法测分子大小、等温气体压强体积关系|重视操作细节,如手握注射器温度对压强测量的影响及改进措施|
内容正文:
专题06 热学、振动波动、光学
3年真题1年模拟
考点分类
三年考情(2024-2026)
命题规律
考点01 考点01 热学(气体实验定律)
2024·广西·T14
2026·广西·T12
情境:活塞封闭气体,注射器压强传感器实验。
考点:玻意耳定律,图像误差分析。
趋势:趋势:计算题、实验题双向出题;重视 pV、1/pV 图像;实验侧重误差来源分析;等温变化考查最多,注意区分 “真实气体” 和理想气体。
考点02 机械振动机械波
2025·广西·T13
2026·广西·T2
情境:声波叠加。
考点:波叠加原理。
趋势:选择题、计算题;常以声波为载体;侧重波长、波速、频率三者关系;叠加干涉注重位移矢量合成,复杂的波动图像读取。
考点03 光学(折射、干涉、全反射)
2024·广西·T9
2025·广西·T5、T8
2026·广西·T9
情境:等效双缝干涉,扇形介质全反射,折射率可调介质折射。
考点:折射定律、全反射条件、双缝干涉、油膜法分子大小。
趋势:多选高频;新型材料(可调折射率)情景增多;干涉常考等效模型;油膜法实验侧重操作与误差;全反射要注意临界角判断。
考点01 热学(气体实验定律)
1. (2024广西T14)如图甲,圆柱形管内封装一定质量的理想气体,水平固定放置,横截面积的活塞与一光滑轻杆相连,活塞与管壁之间无摩擦。静止时活塞位于圆管的b处,此时封闭气体的长度。推动轻杆先使活塞从b处缓慢移动到离圆柱形管最右侧距离为的a处,再使封闭气体缓慢膨胀,直至活塞回到b处。设活塞从a处向左移动的距离为x,封闭气体对活塞的压力大小为F,膨胀过程曲线如图乙。大气压强。
(1)求活塞位于b处时,封闭气体对活塞的压力大小;
(2)推导活塞从a处到b处封闭气体经历了等温变化;
(3)画出封闭气体等温变化的图像,并通过计算标出a、b处坐标值。
2.(2026广西T12)小明在实验室,用注射器通过塑料管连接一个压强传感器,做“探究等温条件下,一定质量气体压强与体积的关系”的实验,实验通过压缩注射器内的气体,并记录对应的压强,把实验数据绘制成图像。
(1)缓慢推动活塞的目的是,保证气体的__________不变;
(2)注射器的刻度,测量的是气体的__________;
(3)此次实验有一处明显错误,小明手握注射器时(手的温度大于环境温度),测量的压强比理论压强要__________;
(4)将实验数据整理成图像,图像不经过原点的原因:______________________________,改进措施:______________________________。
考点02 机械振动机械波
1.(2025广西T13)某乐器发出频率为两倍关系的两个纯音(简谐声波),其波形叠加后呈现一种周期性变化。图甲和图乙分别为同一时刻两列简谐声波单独沿x正方向传播的波形图,图中的坐标原点位于同一质点处,声速为340m/s。
(1)从图中读出这两列波的波长。
(2)该时刻这两列波叠加,分别求和处的质点在该时刻偏离平衡位置的位移。
(3)求这两列波叠加后的周期。
考点03光学(折射、干涉、全反射)
1.(多选)(2024广西T9) 如图,S为单色光源,S发出光一部分直接照在光屏上,一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的,由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l,,镜面与光屏垂直,单色光波长为。下列说法正确的是( )
A. 光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为
B. 光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为
C. 若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为
D. 若将整套装置完全浸入某种透明溶液中,光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为,则该液体的折射率为
2.(2025广西T5) 如图扇形的材料,折射率大于,现有两条光线1和2,从扇形材料的A点传播,光线1传到圆弧(圆)AC的中点B.光线2传播到C点偏上,则两光线发生下列哪种情况( )
A. 1不全反射,2全反射 B. 都不全反射
C. 都全反射 D. 1全反射,2不全反射
3.(2025广西T8) 在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中( )
A. 估测油酸分子大小时,油酸分子可以视为球形
B. 油膜的形状稳定后,油酸分子仍然在做热运动
C. 计算油膜面积时,忽略所有不完整的小正方形
D. 与油酸酒精溶液相比,纯油酸更容易在水面形成单分子油膜
4.(2026广西T9)现有两个截面形状是直角三角形、折射率可随材料两端电压变化的不同材料,左下半部分折射率,右上半部分折射率,;把它们拼成长方体,截面如图甲所示,连接如图乙所示的电路,调节滑动变阻器,改变它们的折射率,一光束从左侧中点水平射入,从边射出,光在两材料界面发生折射后,和水平面的夹角为。当滑动变阻器的滑片向左移动时( )
A.折射光从射出 B.折射光从射出
C.变小 D.变大
考点01 热学(气体实验定律)
1.【2026南宁三中收网题T6】如图所示,一根粗细均匀、导热性能良好的玻璃管,用长度h=25cm的水银柱封闭了一定质量的理想气体,固定静置在倾角为37°、足够长的光滑平板上。大气压强p0=76cmHg,环境温度不变,不计水银与管壁摩擦。下列说法正确的是( )
A. 被封气体的压强为101cmHg
B. 被封气体的压强为61cmHg
C. 若解除固定,水银柱再次相对玻璃管静止时,被封气体的压强为76cmHg
D. 若解除固定,水银柱再次相对玻璃管静止时,被封气体的压强为91cmHg
2.【2026南宁二模T4】带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体,气体开始处于状态a,然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c,如图所示,ab线段、ac线段分别与横轴、纵轴平行,经过b、c两点的虚线为等温线。设气体在状态a、b、c时的温度分别为、、,在过程ab、ac中吸收的热量分别为、,则( )
A. B. C. D.
3.【2026南宁一模T13】图为中国空间站的问天实验舱和气闸舱连接示意图。在出舱活动中,首先航天员要从实验舱进入气闸舱,关闭内闸门后将气闸舱中的气体缓慢抽出,再打开外闸门进入太空。已知气闸舱内初始气压为,温度为。为了给航天员适应减压过程,先抽出气体将气闸舱中的气压缓慢降至,之后气闸舱进一步泄压至,此时打开外闸门一条缝隙,舱内气体将外泄,等到舱内外压力平衡时,再把外闸门完全打开。
(1)若不抽出气闸舱的气体而以降温的方式改变气压,求气压降为时气体的温度;
(2)气闸舱的气压为时,气闸舱内气体质量约为。若保持温度不变,抽出气闸舱内气体,使气压缓慢降至,求此时气闸舱内气体的质量(结果保留两位有效数字)。
4.【2026贵港自主检测T8】一定质量的理想气体,从状态经、变化到状态的状态变化过程图像如图所示,与横轴平行,与纵轴平行,在同一直线上。已知状态温度为400K,从状态至状态气体吸收了的热量,下列说法正确的是( )
A. 状态的内能等于状态的内能
B. 状态的温度为325K
C. 从状态到状态的过程中,气体内能增加了
D. 从状态到状态的过程中,器壁单位面积在单位时间内受到撞击的分子数增加
5.【2026柳州适应性考试T13】某篮球内部的体积恒为 8.0×10-3m3,在27°C的室内给其打气,稳定后,表压显示为7PSI,表压为球内气压与球外气压的差值,大气压强为 1.0×105Pa,。
(1)求篮球在室内时,球内的气压;
(2)将篮球拿到7°C的室外,稳定后,求球内的气压;
(3)发现篮球气压降低,于是在室外将体积为的空气打入篮球,使其内部气压恢复到7PSI,求。(以上三问均保留3位有效数字)
6.【2026玉林5月诊断T9】一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C后又回到状态A。图中C→A为双曲线的一支。该循环过程如图所示,下列说法正确的是( )
A. A→B过程中,单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少
B. B→C过程中,气体吸收热量
C. 该循环过程气体从外界吸收的热量等于该图像围成的阴影部分面积
D. 该循环过程气体从外界吸收的热量全部用于对外做功,违背了热力学第二定律
7.【2026桂林一模T14】“沉浮子”是一种神奇的益智玩具,如图甲所示,在密封的矿泉水瓶中,漂浮一开口向下的玻璃瓶,玻璃瓶内上方空间密封一定质量的气体,水面上方密封一定质量的气体B。当用外力挤压矿泉水瓶时,瓶内压强增大,玻璃瓶内的气体被压缩,浮力减小,玻璃瓶将下沉;松手后,矿泉水瓶内压强减小,玻璃瓶内气体膨胀,浮力增大,玻璃瓶将上浮。
某同学先将一注射器的活塞移动至处(与外界大气相通),然后通过细管与矿泉水瓶相连后密封,不计细管的体积,如图乙所示。密封前后矿泉水瓶内水面上方气体压强为,体积为(不包含注射器内的气体),玻璃瓶底高出水面。然后缓慢将活塞推至最左端时,玻璃瓶恰好悬浮在水面上(瓶底与水面相平),如图丙所示。已知玻璃瓶的质量,横截面积,大气压强,重力加速度,水的密度。不计玻璃瓶壁的厚度,环境温度保持不变,所研究的气体均为空气,并可视为理想气体。
(1)求初始状态时,玻璃瓶内外液面的高度差;
(2)求矿泉水瓶内上方气体B的体积(计算结果以为单位,保留1位小数);
(3)在图甲所示的状态下,当环境温度缓慢升高时,玻璃瓶将如何移动?(回答“上浮”、“下沉”或“不动”),并说明理由。
8.【2026桂林二模T8】某工厂的储气罐内封闭了一定质量的理想气体,在设备调试过程中,气体经历了如图所示的体积随温度状态变化过程(从状态A到状态B,再到状态C)。其中AB为过原点的直线,BC为平行于T轴的直线。下列关于气体状态变化的分析,正确的是( )
A. 过程,气体压强减小 B. 过程,气体对外界做功
C. 过程,气体的内能不变 D. 过程,气体从外界吸收热量
考点02 机械振动机械波
9.【2026南宁三中收网题T9】 2026年5月18日00∶21、21∶44,柳州市柳南区(北纬24.38°,东经109.26°)先后发生两次5.2级地震,地震波有纵波和横波。若某次地震时波源产生横波的振动方程为,产生的横波的波长为3km,纵波的传播速度为6km/s,纵波和横波同时从波源传出,在震源正上方的A地感受到纵波和横波引起振动的时间差为s,下列判断正确的是( )
A. 在A地,先感觉到房屋上下晃动 B. 在A地,先感觉到房屋左右晃动
C. 地震产生的横波的频率为Hz D. A地离震源的距离为8km
10.【2026南宁二模T5】荡秋千是大家喜爱的一项体育娱乐活动。某秋千的简化图如图所示,细绳长为L,重力加速度大小为g,质量为m的小球从悬点正下方开始摆动,最大摆角为θ。不计空气阻力,细绳质量相对小球可忽略,小球看成质点。下列说法正确的是( )
A. 当时,可以把小球的摆动看成简谐运动
B. 若可以把小球的摆动看成简谐运动,其周期为
C. 小球在运动过程中动能一直减小
D. 细绳的最大拉力为
11.【2026南宁一模T3】某简谐横波在时刻的波形图如图甲所示,在传播方向上有两质点,坐标分别为,图乙为质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 波速大小为
B. 波沿轴正方向传播
C. 质点在内通过的路程为
D. 质点在内通过的路程为
12.【2026南宁4月调研T1】关于多普勒效应,下列说法正确的是( )
A. 急救车从身边疾驰而过时,听到鸣笛的音调发生变化的现象属于多普勒效应
B. 多普勒效应说明波源的振动频率发生了改变
C. 金属安检门的工作原理是多普勒效应
D. 电磁波没有多普勒效应
13.【2026贵港自主检测T6】中医的悬丝诊脉中给病人悬的是“丝”,“诊”的是脉搏通过悬丝传过来的振动,即通过机械波判断出病灶的位置与轻重缓急。如图沿“丝”线建立轴,脉搏搭上丝线上的原点,时刻原点开始振动,形成一列沿轴正方向传播的简谐横波。在时波刚好传播到“丝”线上的质点,波形如图所示。质点的平衡位置位于处。下列说法正确的是( )
A. 质点开始振动后在1s内沿轴正方向传播10cm
B. 若将丝线的另一端搭在另一个人的脉搏上,则丝线中两列波相遇时一定发生干涉现象
C. 自质点开始振动后经0.05s质点和的位移第一次相同
D. 质点开始振动后任意0.4s内的平均速率都是4mm/s
14.【2026玉林5月诊断T7】图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线。过后,其波形图曲线如图中虚线所示,已知该波的周期大于,下列说法中正确的是( )
A. 若波是沿x轴正方向传播的,则该波的速度大小为
B. 若波是沿x轴正方向传播的,则该波的周期为
C. 若波是沿x轴负方向传播的,则该波的周期为
D. 若波是沿x轴负方向传播的,则该波的速度大小为
15.【2026桂林二模T7】空间中甲、乙两列简谐横波,在同一均匀介质中沿x轴相向传播,时刻的波形图如图所示。两列波的波速均为,则平衡位置位于处的质点在时的位移以及内通过的路程分别是( )
A. 0 cm,20 cm B. 0 cm,50 cm C. 5 cm,20 cm D. ,110 cm
考点03 光学(折射、干涉、全反射)
16.【2026南宁三中收网题T13】 如图所示,三角形ABC为某透明介质的横截面,O为BC边的中点,位于截面所在平面内的一束光线自O以角度i入射,第一次到达AB边恰好发生全反射.已知,BC边长为2L,该介质的折射率为.求:
(i)入射角i
(ii)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c,可能用到:或).
17.【2026南宁二模T8多选】 如图所示,a与b两束平行单色光射向同一块长方体玻璃砖的上表面,折射后经玻璃砖下表面射出。已知玻璃对单色光b的折射率较小,则关于a、b两单色光的比较,下列说法正确的是( )
A. a光不可能在玻璃砖下表面发生全反射
B. a光比b光在真空中的波长更大
C. a光比b光的衍射现象明显
D. 从玻璃砖下表面射出后,两单色光间距变大
18.【2026南宁一模T4】一个球被平面截下的部分叫做球缺,截面叫做球缺的底面。某种透明材料制成的球缺底面镀银,过圆心的纵截面如图所示,圆心与底边两端点连线间的夹角。纵截面内一单色光线从球缺的上方垂直射向B,已知透明材料对该单色光的折射率为,不考虑光在材料中的多次反射,则光射出材料时的折射角为( )
A. B. C. 45° D.
19.【2026柳州适应性考试T2】如图所示为两单色光a和b先后通过同一实验装置得到的杨氏双缝干涉图样,下列判断正确的是( )
A. a光的波长大于b光
B. a光的波长小于b光
C. a光在真空中的传播速度大于b光
D. a光在真空中的传播速度小于b光
20.【2026柳州适应性考试T5】近年来,科学家利用一种人工材料研制出能突破衍射极限的超透镜,实现超高精度成像。这种人工材料折射率为负值,称为负折射率材料,光从空气射入这类材料时,折射光线与入射光线位于法线的同一侧。空气中有一上下表面平行的负折射率材料,一束光从其下表面射入,以下光穿过该材料的光路图中,可能正确的是( )
A. B. C. D.
21.【2026玉林5月诊断T13】如图所示,阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面,ABCO构成边长为R的正方形,AC为圆心在O点的圆弧。一光线从O点射出沿OE方向射入元件,光线恰好不能从AB面射出,∠AOE=30°,真空中光速为c。求:
(1)该材料的折射率n;
(2)光线从O点射出到第一次射至AB面的时间t。
22.【2026桂林一模T9多选】将一根筷子竖直插入到装有水的玻璃杯中,从水平方向拍摄的照片如图甲所示:看上去,浸在水中的这段筷子产生了侧移,而且变粗了。乙图为筷子在玻璃杯中的俯视图,O为圆心,P为筷子在水中的位置,以下说法正确的是( )
A. 筷子侧移是因为光的折射现象,变粗是因为凸透镜的放大现象
B. 若将筷子平移到圆心O点,筷子不会侧移但会放大
C. 若沿虚线方向观察插入在O点处的筷子,看到水中的筷子位置与实际位置相同
D. 若沿虚线方向观察插入在P点处的筷子,看到水中的筷子位置与实际位置相同
23.【2026桂林二模T13】2025年我国科学家在6G通信领域取得重大突破,6G通信凭借超高速率、超低时延、超广连接的核心特点,将实现空天地海一体化的全域通信覆盖,而6G通信网络离不开光导纤维。如图所示是光导纤维的截面图,其折射率为。一激光光束沿与成角度的方向从O点射入,经折射后激光束进入光纤恰好可以在光纤内表面发生全反射(光纤置于空气中)。已知光在空气中的传播速度可近似为,求:
(1)的大小;
(2)若光纤的总长度为12km,则此激光束在光纤中传播的总时间为多少?
24.【2026贵港自主检测T13】“道威棱镜”对图像起到翻转作用,在摄影器材中被广泛应用。如图所示,真空中细光束1和2平行于从射入,从边出射,棱镜对光束1、2的折射率,,为棱镜的横截面,是底角为的等腰梯形。不考虑在面上的反射光线。求:
(1)作出两光束通过棱镜的光路图,并判断是否有光线从底边折射出来;
(2)两束光线之间距离为,求边上两光束到达的位置之间的距离。
试卷第1页,共3页
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专题06 热学、振动波动、光学
3年真题1年模拟
考点分类
三年考情(2024-2026)
命题规律
考点01 考点01 热学(气体实验定律)
2024·广西·T14
2026·广西·T12
情境:活塞封闭气体,注射器压强传感器实验。
考点:玻意耳定律,图像误差分析。
趋势:趋势:计算题、实验题双向出题;重视 pV、1/pV 图像;实验侧重误差来源分析;等温变化考查最多,注意区分 “真实气体” 和理想气体。
考点02 机械振动机械波
2025·广西·T13
2026·广西·T2
情境:声波叠加。
考点:波叠加原理。
趋势:选择题、计算题;常以声波为载体;侧重波长、波速、频率三者关系;叠加干涉注重位移矢量合成,复杂的波动图像读取。
考点03 光学(折射、干涉、全反射)
2024·广西·T9
2025·广西·T5、T8
2026·广西·T9
情境:等效双缝干涉,扇形介质全反射,折射率可调介质折射。
考点:折射定律、全反射条件、双缝干涉、油膜法分子大小。
趋势:多选高频;新型材料(可调折射率)情景增多;干涉常考等效模型;油膜法实验侧重操作与误差;全反射要注意临界角判断。
考点01 热学(气体实验定律)
1. (2024广西T14)如图甲,圆柱形管内封装一定质量的理想气体,水平固定放置,横截面积的活塞与一光滑轻杆相连,活塞与管壁之间无摩擦。静止时活塞位于圆管的b处,此时封闭气体的长度。推动轻杆先使活塞从b处缓慢移动到离圆柱形管最右侧距离为的a处,再使封闭气体缓慢膨胀,直至活塞回到b处。设活塞从a处向左移动的距离为x,封闭气体对活塞的压力大小为F,膨胀过程曲线如图乙。大气压强。
(1)求活塞位于b处时,封闭气体对活塞的压力大小;
(2)推导活塞从a处到b处封闭气体经历了等温变化;
(3)画出封闭气体等温变化的图像,并通过计算标出a、b处坐标值。
【详解】解:(1)活塞位于b处时,根据平衡条件可知此时气体压强等于大气压强p0,故此时封闭气体对活塞的压力大小为
F=p0S=1×105×500×10﹣6N=50N
(2)根据题意可知F图线为一条过原点的直线,设斜率为k,可得F=k•,根据F=pS可得气体压强为
p(SI),故可知活塞从a处到b处对封闭气体得:pVk•10﹣3(SI)
故可知该过程中对封闭气体的pV值恒定不变,故可知做等温变化。
(3)分析可知全过程中气体做等温变化,开始在b处时pV=p0Sl0
在b处时气体体积为Vb=Sl0,代值解得:Vb=10×10﹣5m3
在a处时气体体积为Va=S1a,代值解得:Va=0.25×10﹣5m3,
根据玻意耳定律paVa=PbVb=p0Sl0,
解得:pa=40×105Pa
故封闭气体等温变化p﹣V图像如下:
2.(2026广西T12)小明在实验室,用注射器通过塑料管连接一个压强传感器,做“探究等温条件下,一定质量气体压强与体积的关系”的实验,实验通过压缩注射器内的气体,并记录对应的压强,把实验数据绘制成图像。
(1)缓慢推动活塞的目的是,保证气体的__________不变;
(2)注射器的刻度,测量的是气体的__________;
(3)此次实验有一处明显错误,小明手握注射器时(手的温度大于环境温度),测量的压强比理论压强要__________;
(4)将实验数据整理成图像,图像不经过原点的原因:______________________________,改进措施:______________________________。
【答案】(1)温度;(2)体积;(3)大;
(4)忽略了注射器与传感器连接的塑料管中残留气体的体积;减小塑料管的长度、提前测定残留体积并修正测量数据、改用内径更小的塑料管等。
【详解】解:(1)缓慢推动活塞,注射器内的气体有充足时间和外界发生热交换,保持气体的温度不变;
(2)注射器上的刻度标注的是内部空腔的容积,当封闭一定量气体在注射器内时,注射器对应的刻度就是封闭气体的体积;
(3)小明手握注射器时,人体温度高于环境温度,热量传递给封闭气体,气体的温度升高,由理想气体状态方程可知,封闭气体的体积V不变,热力学温度T升高,则测量的气体压强p大于理论压强;
(4)由图像可知,气体体积为0时,压强不为无穷大,说明注射器和传感器间有部分气体体积未被测量,即忽略了注射器与传感器连接的塑料管中残留气体的体积;改进措施是减小塑料管的长度、提前测定残留体积并修正测量数据、改用内径更小的塑料管等。
考点02 机械振动机械波
1.(2025广西T13)某乐器发出频率为两倍关系的两个纯音(简谐声波),其波形叠加后呈现一种周期性变化。图甲和图乙分别为同一时刻两列简谐声波单独沿x正方向传播的波形图,图中的坐标原点位于同一质点处,声速为340m/s。
(1)从图中读出这两列波的波长。
(2)该时刻这两列波叠加,分别求和处的质点在该时刻偏离平衡位置的位移。
(3)求这两列波叠加后的周期。
【答案】(1),
(2),
(3)
【详解】(1)根据波长的定义及两列波的波动图可知,;
(2)由波动图可知在处两列波均处于波峰处,处的质点位移
处,对于第一列波有
对于第二列波有
在处质点的位移
(3)对于第一列波有
对于第二列波有
这两列波叠加后的周期
2.(2026广西T2)一列声波在空气中传播,波速是340米每秒,声波的频率是1000赫兹,则该声波的波长为( )
A. B. C. D.
【答案】:A
【详解】解:波速、波长、频率满足波的基本关系v=λf
变形可得波长计算公式
代入数据v=340m/s,f=1000Hz
计算得λ=0.34m
故A正确,BCD错误。故选:A。
考点03光学(折射、干涉、全反射)
1.(多选)(2024广西T9) 如图,S为单色光源,S发出光一部分直接照在光屏上,一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的,由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l,,镜面与光屏垂直,单色光波长为。下列说法正确的是( )
A. 光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为
B. 光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为
C. 若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为
D. 若将整套装置完全浸入某种透明溶液中,光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为,则该液体的折射率为
【答案】:AD。
【详解】解:AB.光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光,故是相干光,该干涉现象可以看作双缝干涉,双缝SS'之间的距离为d,则d=2a,而光源S到光屏的距离看以看作双孔屏到像屏距离l;根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式,故A正确,B错误;C.光从空气进入蔗糖溶液,根据折射率公式,光的传播速度,光从空气中进入蔗糖溶液,光的频率不变,根据波长、频率和波速的关系,光在蔗糖溶液中的波长,故C错误;
D.单色光的频率,单色光在某种透明介质中的传播速度
光在某种透明介质中的波长 ,根据双缝公式条纹间距公式 ,解得该透明溶液的折射率,故D正确。
2.(2025广西T5) 如图扇形的材料,折射率大于,现有两条光线1和2,从扇形材料的A点传播,光线1传到圆弧(圆)AC的中点B.光线2传播到C点偏上,则两光线发生下列哪种情况( )
A. 1不全反射,2全反射 B. 都不全反射
C. 都全反射 D. 1全反射,2不全反射
【答案】C
【详解】因可得临界角
即C<45°
因射到B点的光线的入射角为
可知光线1会发生全反射;因射到C点偏上的的光线的入射角为
可知光线2会发生全反射。故选C。
3.(多选)(2025广西T8) 在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中( )
A. 估测油酸分子大小时,油酸分子可以视为球形
B. 油膜的形状稳定后,油酸分子仍然在做热运动
C. 计算油膜面积时,忽略所有不完整的小正方形
D. 与油酸酒精溶液相比,纯油酸更容易在水面形成单分子油膜
【答案】AB
【详解】A.在油膜法测分子直径的实验中,把油膜看成单分子油膜,且分子紧密排列。由于分子形状复杂,为简化计算,通常将其视为球形模型,油膜的厚度可以近似看成是球形分子的直径,故A正确;
B.分子在永不停息地做无规则热运动,与宏观物体是否处于稳定状态无关。油膜稳定时,油酸分子仍然在做热运动,故B正确;
C.在计算油膜面积时,为了更准确地估算油膜的面积,对于周边不完整的格子,大于半格记为一个单位面积,小于半格的不计面积,而不是不完整的格子不计面积,故C错误;
D.酒精可以溶解油酸,使油酸更容易在水面上展开形成单分子油膜,所以实验时加酒精比不加酒精更好地展开油膜,故D错误。故选AB。
4.(多选)(2026广西T9)现有两个截面形状是直角三角形、折射率可随材料两端电压变化的不同材料,左下半部分折射率,右上半部分折射率,;把它们拼成长方体,截面如图甲所示,连接如图乙所示的电路,调节滑动变阻器,改变它们的折射率,一光束从左侧中点水平射入,从边射出,光在两材料界面发生折射后,和水平面的夹角为。当滑动变阻器的滑片向左移动时( )
A.折射光从射出 B.折射光从射出
C.变小 D.变大
【解答】:BC
【解答】解:AB、由于U>0,k>0始终有n1>n2
设界面与PQ边夹角为α,光束在两材料界面折射时,折射角为r,则入射角i=α
根据折射定律有n1sini=n2sinr
由于n1>n2,可知r>i
法线垂直于界面,由几何关系可知,入射光线水平向右,折射光线向下偏折,作出光路图如图所示
故折射光从O下方的QO′区域射出,故A错误,B正确;
CD、由电路图可知,两种材料并联在滑动变阻器滑片左侧部分,则当滑动变阻器的滑片向左移动时,材料两端电压U减小,根据题意可知n1减小、n2增大,所以sinr减小,折射角r减小,折射光线与水平面的夹角θ=r﹣i,所以θ变小,故C正确,D错误。故选:BC。
考点01 热学(气体实验定律)
1.【2026南宁三中收网题T6】如图所示,一根粗细均匀、导热性能良好的玻璃管,用长度h=25cm的水银柱封闭了一定质量的理想气体,固定静置在倾角为37°、足够长的光滑平板上。大气压强p0=76cmHg,环境温度不变,不计水银与管壁摩擦。下列说法正确的是( )
A. 被封气体的压强为101cmHg
B. 被封气体的压强为61cmHg
C. 若解除固定,水银柱再次相对玻璃管静止时,被封气体的压强为76cmHg
D. 若解除固定,水银柱再次相对玻璃管静止时,被封气体的压强为91cmHg
【答案】C
【详解】AB.玻璃管静止时,封闭气体的气压,故AB错误;
CD.当玻璃管沿平板稳定下滑时,对整个玻璃管,有
对水银柱,有
解得,故C正确;D错误。故选C。
2.【2026南宁二模T4】带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体,气体开始处于状态a,然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c,如图所示,ab线段、ac线段分别与横轴、纵轴平行,经过b、c两点的虚线为等温线。设气体在状态a、b、c时的温度分别为、、,在过程ab、ac中吸收的热量分别为、,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】AB.由图可知,状态、在同一条等温线上,故
对于过程,气体发生等压膨胀,根据盖-吕萨克定律
可知,体积增大,温度升高,即
对于过程,气体发生等容升压,根据查理定律
可知,压强增大,温度升高,即
综上所述,,故AB错误;
CD.理想气体的内能只与温度有关,因为
且初状态都是,所以从到和从到,气体的内能变化量相等,即
根据热力学第一定律
可知过程中,气体体积增大,气体对外做功,即
所以
过程中,气体体积不变,外界对气体不做功,即
所以
因为,
所以,故C正确,D错误。故选C。
3.【2026南宁一模T13】图为中国空间站的问天实验舱和气闸舱连接示意图。在出舱活动中,首先航天员要从实验舱进入气闸舱,关闭内闸门后将气闸舱中的气体缓慢抽出,再打开外闸门进入太空。已知气闸舱内初始气压为,温度为。为了给航天员适应减压过程,先抽出气体将气闸舱中的气压缓慢降至,之后气闸舱进一步泄压至,此时打开外闸门一条缝隙,舱内气体将外泄,等到舱内外压力平衡时,再把外闸门完全打开。
(1)若不抽出气闸舱的气体而以降温的方式改变气压,求气压降为时气体的温度;
(2)气闸舱的气压为时,气闸舱内气体质量约为。若保持温度不变,抽出气闸舱内气体,使气压缓慢降至,求此时气闸舱内气体的质量(结果保留两位有效数字)。
【答案】(1) ; (2)
【详解】(1)若不抽出气闸舱的气体,气体体积不变,根据查理定律有
代入题中数据解得
(2)方法一:对原气闸舱内的气体,设气压为时的体积为,气压降为时体积为,温度不变,根据玻意耳定律有
根据
联立解得
方法二:对气闸舱内的气体,根据理想气体状态方程,抽气前有
抽气后有
又
联立解得
方法三:对原气闸舱内的气体,设气压为时的体积为,气压降为时体积为,温度不变,根据玻意耳定律有
抽气前
抽气后
又
联立解得
4.【2026贵港自主检测T8】一定质量的理想气体,从状态经、变化到状态的状态变化过程图像如图所示,与横轴平行,与纵轴平行,在同一直线上。已知状态温度为400K,从状态至状态气体吸收了的热量,下列说法正确的是( )
A. 状态的内能等于状态的内能
B. 状态的温度为325K
C. 从状态到状态的过程中,气体内能增加了
D. 从状态到状态的过程中,器壁单位面积在单位时间内受到撞击的分子数增加
【答案】AC
【详解】A.根据可知,由于A、C两状态的乘积相等,则两状态的温度相同,所以状态的内能等于状态的内能,故A正确;
B.由题图可得
根据可解得,故B错误;
C.从状态到状态的过程中,气体吸收了320J的热量,同时气体对外做功,因图像的面积等于功的绝对值,可得
根据热力学第一定律可得
气体内能增加了240J,故C正确;
D.由图知,从状态到状态的过程中,气体的体积不变,压强减小,分子数密度不变,可知器壁单位面积在单位时间内受到撞击的分子数减小,故D错误。故选AC。
5.【2026柳州适应性考试T13】某篮球内部的体积恒为 8.0×10-3m3,在27°C的室内给其打气,稳定后,表压显示为7PSI,表压为球内气压与球外气压的差值,大气压强为 1.0×105Pa,。
(1)求篮球在室内时,球内的气压;
(2)将篮球拿到7°C的室外,稳定后,求球内的气压;
(3)发现篮球气压降低,于是在室外将体积为的空气打入篮球,使其内部气压恢复到7PSI,求。(以上三问均保留3位有效数字)
【答案】(1)1.49×105 Pa ;(2)1.39×105 Pa ;(3)7.95×10-4 m3
【详解】(1)篮球在室内时,球内的气压
(2)室内温度
室外温度
将篮球拿到7°C的室外,稳定后,由查理定律可得
解得
(3)在室外将体积为的空气打入篮球,使其内部气压恢复到7PSI,由玻意耳定律得
解得
6.(多选)【2026玉林5月诊断T9】一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C后又回到状态A。图中C→A为双曲线的一支。该循环过程如图所示,下列说法正确的是( )
A. A→B过程中,单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少
B. B→C过程中,气体吸收热量
C. 该循环过程气体从外界吸收的热量等于该图像围成的阴影部分面积
D. 该循环过程气体从外界吸收的热量全部用于对外做功,违背了热力学第二定律
【答案】AC
【详解】A.A→B过程,压强保持不变,体积增大,由可知温度升高,则分子的平均速率增大,由
则单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数要减少,故A正确;
B.B→C过程体积保持不变,压强减小,则温度降低,由可知,,,则,即气体要放出热量,故B错误;
C.一个循环过程为,温度不变,,气体对外界做的功大于外界对气体做的功,即总功为负,则气体从外界吸收的热量等于总功的大小,由图像的图像所围面积表示做功的大小,则该循环过程气体从外界吸收的热量等于该图像围成的阴影部分面积,故C正确;
D.该循环过程气体从外界吸收的热量全部用于对外做功,但引起状态参量的变化,有吸热和放热,引起了其它变化,则不违背了热力学第二定律,故D错误。故选AC。
7.【2026桂林一模T14】“沉浮子”是一种神奇的益智玩具,如图甲所示,在密封的矿泉水瓶中,漂浮一开口向下的玻璃瓶,玻璃瓶内上方空间密封一定质量的气体,水面上方密封一定质量的气体B。当用外力挤压矿泉水瓶时,瓶内压强增大,玻璃瓶内的气体被压缩,浮力减小,玻璃瓶将下沉;松手后,矿泉水瓶内压强减小,玻璃瓶内气体膨胀,浮力增大,玻璃瓶将上浮。
某同学先将一注射器的活塞移动至处(与外界大气相通),然后通过细管与矿泉水瓶相连后密封,不计细管的体积,如图乙所示。密封前后矿泉水瓶内水面上方气体压强为,体积为(不包含注射器内的气体),玻璃瓶底高出水面。然后缓慢将活塞推至最左端时,玻璃瓶恰好悬浮在水面上(瓶底与水面相平),如图丙所示。已知玻璃瓶的质量,横截面积,大气压强,重力加速度,水的密度。不计玻璃瓶壁的厚度,环境温度保持不变,所研究的气体均为空气,并可视为理想气体。
(1)求初始状态时,玻璃瓶内外液面的高度差;
(2)求矿泉水瓶内上方气体B的体积(计算结果以为单位,保留1位小数);
(3)在图甲所示的状态下,当环境温度缓慢升高时,玻璃瓶将如何移动?(回答“上浮”、“下沉”或“不动”),并说明理由。
【答案】(1);(2) ; (3)上浮
【详解】(1)对玻璃瓶,有
解得
(2)对于矿泉水瓶内的气体有
因为玻璃瓶的重力不变,所以玻璃瓶排开水的体积不变,即玻璃瓶内空气柱的长度为,对玻璃瓶内的空气有
联立解得
(3)假设空气体积均不变,根据查理定律得
解得
因为升温前
所以有
因此玻璃瓶内空气柱变长,玻璃瓶将上浮。
8.(多选)【2026桂林二模T8】某工厂的储气罐内封闭了一定质量的理想气体,在设备调试过程中,气体经历了如图所示的体积随温度状态变化过程(从状态A到状态B,再到状态C)。其中AB为过原点的直线,BC为平行于T轴的直线。下列关于气体状态变化的分析,正确的是( )
A. 过程,气体压强减小 B. 过程,气体对外界做功
C. 过程,气体的内能不变 D. 过程,气体从外界吸收热量
【答案】BD
【详解】A.由图知,从A到B是一条经过原点的直线,这表示气体的体积V与热力学温度T成正比,根据理想气体状态方程,可得斜率是一个常数,压强P在此过程中保持不变,故选项A错误;
B.从图中可以看出,从A到B,气体的体积V是增大的。当气体体积膨胀时,它会对外界做功。所以选项B正确;
C.从图中可以看出,从B到C,气体的温度T是升高的。对于理想气体,其内能只与温度有关。温度升高,意味着气体的内能增加,即,故选项C错误;
D.根据热力学第一定律,从B到C是等容过程,体积不变,所以气体不做功,外界也不对气体做功,即,内能是增加的,即
代入热力学第一定律得到,气体从外界吸收了热量,故选项D正确。故选BD。
考点02 机械振动机械波
9.(多选)【2026南宁三中收网题T9】 2026年5月18日00∶21、21∶44,柳州市柳南区(北纬24.38°,东经109.26°)先后发生两次5.2级地震,地震波有纵波和横波。若某次地震时波源产生横波的振动方程为,产生的横波的波长为3km,纵波的传播速度为6km/s,纵波和横波同时从波源传出,在震源正上方的A地感受到纵波和横波引起振动的时间差为s,下列判断正确的是( )
A. 在A地,先感觉到房屋上下晃动 B. 在A地,先感觉到房屋左右晃动
C. 地震产生的横波的频率为Hz D. A地离震源的距离为8km
【答案】AD
【详解】C.横波振动方程
可知其频率为,故C错误;
D.根据
A地离震源的距离满足
解得,故D正确;
AB.纵波的传播速度大,可知在A地,纵波先到达,先感觉到房屋上下振动再感觉到左右晃动,故A正确,B错误。故选AD。
10.【2026南宁二模T5】荡秋千是大家喜爱的一项体育娱乐活动。某秋千的简化图如图所示,细绳长为L,重力加速度大小为g,质量为m的小球从悬点正下方开始摆动,最大摆角为θ。不计空气阻力,细绳质量相对小球可忽略,小球看成质点。下列说法正确的是( )
A. 当时,可以把小球的摆动看成简谐运动
B. 若可以把小球的摆动看成简谐运动,其周期为
C. 小球在运动过程中动能一直减小
D. 细绳的最大拉力为
【答案】D
【详解】A.单摆做简谐运动的条件是摆角很小,通常要求,当 时,的近似不再成立,回复力不再与位移成正比,故不能看成简谐运动,故A错误;
B.若可以把小球的摆动看成简谐运动,根据单摆周期公式可知其周期为,故B错误;
C.小球在从最低点向最高点运动过程中,重力做负功,动能减小;从最高点向最低点运动过程中,重力做正功,动能增大,故C错误;
D.小球在最低点时速度最大,细绳拉力最大。设小球在最低点的速度为,从最高点到最低点根据机械能守恒定律有
在最低点,根据牛顿第二定律有
联立解得最大拉力 ,故D正确。
故选D。
11.【2026南宁一模T3】某简谐横波在时刻的波形图如图甲所示,在传播方向上有两质点,坐标分别为,图乙为质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 波速大小为
B. 波沿轴正方向传播
C. 质点在内通过的路程为
D. 质点在内通过的路程为
【答案】C
【详解】A.由图甲,可知波长,周期为,波速为,故A错误;
B.由图乙,可知在时质点在平衡位置正沿y轴负方向运动,在图甲中,根据上下坡法,可知波沿轴负方向传播,故B错误;
CD.由图甲可知振幅为,因
故质点在内通过的路程为,故C正确,D错误。故选C。
12.【2026南宁4月调研T1】关于多普勒效应,下列说法正确的是( )
A. 急救车从身边疾驰而过时,听到鸣笛的音调发生变化的现象属于多普勒效应
B. 多普勒效应说明波源的振动频率发生了改变
C. 金属安检门的工作原理是多普勒效应
D. 电磁波没有多普勒效应
【答案】A
【详解】A. 急救车作为鸣笛声波的波源,和观察者存在相对运动时,观察者接收到的声波频率会发生变化,而音调由频率决定,因此听到的鸣笛音调变化的现象属于多普勒效应,故A正确;
B. 多普勒效应的本质是观察者接收到的波的频率随波源与观察者的相对运动发生变化,波源本身的振动频率并未改变,故B错误;
C. 金属安检门的工作原理是电磁感应的涡流效应:交变磁场在金属内部激发涡流,涡流的磁场反作用于安检门的探测电路触发报警,和多普勒效应无关,故C错误;
D. 多普勒效应是所有波的共有性质,电磁波作为横波也存在多普勒效应,天文学中的星系红移就是电磁波的多普勒效应的典型应用,故D错误。故选A。
13.【2026贵港自主检测T6】中医的悬丝诊脉中给病人悬的是“丝”,“诊”的是脉搏通过悬丝传过来的振动,即通过机械波判断出病灶的位置与轻重缓急。如图沿“丝”线建立轴,脉搏搭上丝线上的原点,时刻原点开始振动,形成一列沿轴正方向传播的简谐横波。在时波刚好传播到“丝”线上的质点,波形如图所示。质点的平衡位置位于处。下列说法正确的是( )
A. 质点开始振动后在1s内沿轴正方向传播10cm
B. 若将丝线的另一端搭在另一个人的脉搏上,则丝线中两列波相遇时一定发生干涉现象
C. 自质点开始振动后经0.05s质点和的位移第一次相同
D. 质点开始振动后任意0.4s内的平均速率都是4mm/s
【答案】C
【详解】A.质点不随波迁移,只在平衡位置附近振动,故A错误;
B.若将丝线的另一端搭在另一个人的脉搏上,二人脉搏的频率大小关系不明,所以丝线中两列波相遇时不一定发生干涉现象,故B错误;
C.波速
当的波峰向轴正方向传播到中点时,两质点的位移第一次相同,则所需时间为,故C正确;
D.周期
质点开始振动后任意内的路程为
质点开始振动后任意0.4s内的平均速率都是,故D错误。故选C。
14.【2026玉林5月诊断T7】图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线。过后,其波形图曲线如图中虚线所示,已知该波的周期大于,下列说法中正确的是( )
A. 若波是沿x轴正方向传播的,则该波的速度大小为
B. 若波是沿x轴正方向传播的,则该波的周期为
C. 若波是沿x轴负方向传播的,则该波的周期为
D. 若波是沿x轴负方向传播的,则该波的速度大小为
【答案】A
【详解】AB.已知该波的周期大于,则传播距离小于一个波长,若波是沿x轴正方向传播的,则
周期
故A正确,B错误;
CD.若波是沿x轴负方向传播的,则
周期
故CD错误。故选A。
15.【2026桂林二模T7】空间中甲、乙两列简谐横波,在同一均匀介质中沿x轴相向传播,时刻的波形图如图所示。两列波的波速均为,则平衡位置位于处的质点在时的位移以及内通过的路程分别是( )
A. 0 cm,20 cm B. 0 cm,50 cm C. 5 cm,20 cm D. ,110 cm
【答案】B
【详解】 由图可知,两列波的波长均为,已知波速,周期
甲波振幅,乙波振幅。甲向右传播到的时间
乙向左传播到的时间
:两列波都未到达,质点路程为;:只有乙波引起质点振动,时间
半个周期路程为
:两列波都传到,乙已经振动了,相位与甲相差,合振幅
这段时间,路程为
总路程为
时质点在平衡位置,经过后,质点回到平衡位置,总位移为0。故选B。
考点03 光学(折射、干涉、全反射)
16.【2026南宁三中收网题T13】 如图所示,三角形ABC为某透明介质的横截面,O为BC边的中点,位于截面所在平面内的一束光线自O以角度i入射,第一次到达AB边恰好发生全反射.已知,BC边长为2L,该介质的折射率为.求:
(i)入射角i
(ii)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c,可能用到:或).
【答案】(i);(ii)
【详解】(i)根据全反射规律可知,光线在AB面上P点的入射角等于临界角C,由折射定律得
①
代入数据得
②
设光线在BC面上的折射角为,由几何关系得
③
根据光的折射定律
④
联立③④式代入数据得
⑤
(ii)在中,根据正弦定理得
⑥
设所用时间为t,光线在介质中的速度为v,得
⑦
⑧
联立⑥⑦⑧式,代入数据得
⑨
17.(多选)【2026南宁二模T8多选】 如图所示,a与b两束平行单色光射向同一块长方体玻璃砖的上表面,折射后经玻璃砖下表面射出。已知玻璃对单色光b的折射率较小,则关于a、b两单色光的比较,下列说法正确的是( )
A. a光不可能在玻璃砖下表面发生全反射
B. a光比b光在真空中的波长更大
C. a光比b光的衍射现象明显
D. 从玻璃砖下表面射出后,两单色光间距变大
【答案】AD
【详解】A.a光在下表面的入射角等于在上表面的折射角,则a光不可能在玻璃砖下表面发生全反射,A正确;
B.玻璃对单色光b的折射率较小,可知b光的频率更小,根据可知, b光比a光在真空中的波长更大,B错误;
C.因b光波长更大,则b光比a光的衍射现象明显,C错误;
D.从玻璃砖下表面射出后,下表面出射角等于上表面的入射角,即两束光下表面的出射角相等,故从玻璃砖下表面射出后,两束光仍然平行,且两束光之间的距离增大了,故D正确。故选AD。
18.【2026南宁一模T4】一个球被平面截下的部分叫做球缺,截面叫做球缺的底面。某种透明材料制成的球缺底面镀银,过圆心的纵截面如图所示,圆心与底边两端点连线间的夹角。纵截面内一单色光线从球缺的上方垂直射向B,已知透明材料对该单色光的折射率为,不考虑光在材料中的多次反射,则光射出材料时的折射角为( )
A. B. C. 45° D.
【答案】A
【详解】设单色光入射点为C,连接BC并延长,作出如图所示光路图,由几何知识可得入射角
由折射定律可知C点入射后折射角r满足
解得
作直线OF垂直于AB,交折射光线的延长线于E点,分析可知,E点在圆O上,折射光线交AB于D点,过D点作AC面的法线,由对称性可知,反射光线过圆心O,入射角为,折射角也为,故选A。
19.【2026柳州适应性考试T2】如图所示为两单色光a和b先后通过同一实验装置得到的杨氏双缝干涉图样,下列判断正确的是( )
A. a光的波长大于b光
B. a光的波长小于b光
C. a光在真空中的传播速度大于b光
D. a光在真空中的传播速度小于b光
【答案】A
【详解】AB.由题图可知单色光a对应的相邻条纹间距大于单色光b对应的相邻条纹间距,根据可知,a光的波长大于b光,故A正确,B错误;
CD.所有光在真空中的传播速度均相等,为光速c,故CD错误。故选A。
20.【2026柳州适应性考试T5】近年来,科学家利用一种人工材料研制出能突破衍射极限的超透镜,实现超高精度成像。这种人工材料折射率为负值,称为负折射率材料,光从空气射入这类材料时,折射光线与入射光线位于法线的同一侧。空气中有一上下表面平行的负折射率材料,一束光从其下表面射入,以下光穿过该材料的光路图中,可能正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】空气中有一上下表面平行的负折射率材料,一束光从其下表面射入,可知折射光线与入射光线在法线的同一侧。故选D。
21.【2026玉林5月诊断T13】如图所示,阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面,ABCO构成边长为R的正方形,AC为圆心在O点的圆弧。一光线从O点射出沿OE方向射入元件,光线恰好不能从AB面射出,∠AOE=30°,真空中光速为c。求:
(1)该材料的折射率n;
(2)光线从O点射出到第一次射至AB面的时间t。
【答案】(1) ;(2)
【详解】(1)设该光学元件全反射临界角为,从点光源沿方向射入元件的光线恰好不能从面射出,则可知
根据
可得:
(2)点光源发出的光沿方向射入元件的光线到达AB面如图所示
光从射到时间
光在介质中的光速为
光从射至边的F点时间为
点光源发出的光射至边的时间
22.(多选 )【2026桂林一模T9多选】将一根筷子竖直插入到装有水的玻璃杯中,从水平方向拍摄的照片如图甲所示:看上去,浸在水中的这段筷子产生了侧移,而且变粗了。乙图为筷子在玻璃杯中的俯视图,O为圆心,P为筷子在水中的位置,以下说法正确的是( )
A. 筷子侧移是因为光的折射现象,变粗是因为凸透镜的放大现象
B. 若将筷子平移到圆心O点,筷子不会侧移但会放大
C. 若沿虚线方向观察插入在O点处的筷子,看到水中的筷子位置与实际位置相同
D. 若沿虚线方向观察插入在P点处的筷子,看到水中的筷子位置与实际位置相同
【答案】ABC
【详解】A.筷子侧移是因为光的折射现象;变粗是因为杯壁是一个曲面,与水组成凸透镜,是凸透镜的放大现象,故A正确;
BC.若将筷子平移到圆心O点,光线沿杯子的半径方向从水中射如空气,入射光线垂直杯子与空气的界面,不会发生折射现象,所以筷子不会侧移,看到水中的筷子位置与实际位置相同,但水和杯壁依然组成凸透镜,所以仍然会放大,故BC正确;
D.同理可知,若沿虚线方向观察插入在P点处的筷子,入射光线与杯子与空气的界面不垂直,有入射角,会发生折射现象,所以看到水中的筷子位置与实际位置不同,故D错误。
故选ABC。
23.【2026桂林二模T13】2025年我国科学家在6G通信领域取得重大突破,6G通信凭借超高速率、超低时延、超广连接的核心特点,将实现空天地海一体化的全域通信覆盖,而6G通信网络离不开光导纤维。如图所示是光导纤维的截面图,其折射率为。一激光光束沿与成角度的方向从O点射入,经折射后激光束进入光纤恰好可以在光纤内表面发生全反射(光纤置于空气中)。已知光在空气中的传播速度可近似为,求:
(1)的大小;
(2)若光纤的总长度为12km,则此激光束在光纤中传播的总时间为多少?
【答案】(1) ;(2)
【详解】(1)光路图如图所示
依题意和几何关系可知
根据折射定律可知
又因为
联立,解得
(2)激光束在光纤中的传播速度为
经分析,激光束在光纤中传播的总路程为
总时间为
联立,解得
24.【2026贵港自主检测T13】“道威棱镜”对图像起到翻转作用,在摄影器材中被广泛应用。如图所示,真空中细光束1和2平行于从射入,从边出射,棱镜对光束1、2的折射率,,为棱镜的横截面,是底角为的等腰梯形。不考虑在面上的反射光线。求:
(1)作出两光束通过棱镜的光路图,并判断是否有光线从底边折射出来;
(2)两束光线之间距离为,求边上两光束到达的位置之间的距离。
【答案】(1),没有光线从边上折射出来
(2)
【详解】(1)作出两光束通过棱镜的光路图如图所示:
由题意可知,光线从AB边射入时的入射角为,设折射角为,则有
解得
在上图中,中折射光线与间的夹角为
所以光线照射到边上时的入射角为
设光线能够发生全反射的临界角为,则有
解得
由于入射角,故当光线照射到BC边上时会发生全反射,所以没有光线从边上折射出来。
(2)由几何关系可得
所以光线与边交点之间距离为
试卷第1页,共3页
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