高考物理光学真题及答案解析

3.在测量某种透明树脂折射率的实验中，让激光束射入一块两面平行的树脂砖，改变入射

点和入射角，得到①、②、③、④四条出射光
线，如图所示。不考虑反射，图中经P点射入
树脂砖的光，出射后的光线可能是

5.如图所示，均匀介质中的三个质点S、P、Q,它们分别静止于直角坐标系0ry平面内的(0,0)、(-2,0)和(4,3)处。$1=0$时刻，S从平衡位置开始垂直Oy平面向上振动，振动频

率为2Hz,形成向外传播的简谐横波，图中实线圆
表示某时刻相邻的两个波峰，则

7. 如图所示，均匀介质中矩形区域内有一位置未知的波源。t  0时刻，波源开始振动产生简谐横波，并以相同波速分别向左、右两侧传播，P、Q分别为矩形区域左右两边界上振动质点的平衡位置。t 1.5s和t  2.5s时矩形区域外波形分别如图中实线和虚线所示，则（ ）

13. 用光学显微镜观察样品时，显微镜部分结构示意图如图甲所示。盖玻片底部中心位置 O 点的样品等效为点光源，为避免 O 点发出的光在盖玻片上方界面发生全反射，可将盖玻片与物镜的间隙用一滴油填充，如图乙所示。已知盖玻片材料和油的折射率均为 1.5，盖玻片厚度 $d = 2 . 0 \mathrm { m m }$ ，盖玻片与物镜的间距

$h = 0 . 2 0 \mathrm { m m }$ ，不考虑光在盖玻片中的多次反射，取真空中光速 $c = 3 . 0 { \times } 1 0 ^ { 8 } \mathrm { m } / \mathrm { s } , \pi = 3 . 1 4$ 0

图甲 填充前

图乙 填充后

（1）求未滴油时，O 点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积（结果保留 2 位有效数字）；

（2）滴油前后，光从 O 点传播到物镜的最短时间分别为 $t _ { 1 } \ \cdot \ t _ { 2 }$ ，求 $t _ { 2 } - t _ { 1 }$ （结果保留 2 位有效数字）。

15. 某同学测量玻璃的折射率，作出了如图所示的光路图，测出了入射角i和折射角 $r ,$ ，则此玻璃的折射率$n =$

6. 现有一光线以相同的入射角θ，打在不同浓度NaCl的两杯溶液中，折射光线如图所示 $( \beta _ { 1 } { < } \beta _ { 2 } )$ ），已知折射率随浓度增大而变大。则（　　）

甲

乙

2. 用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在将手机屏幕旋转 90 度，会
观察到（　　）

16. 一玻璃柱的折射率 $n = { \sqrt { 3 } }$ ，其横截面为四分之一圆，圆的半径为R，如图所示。截面所在平面内，一束与AB边平行的光线从圆弧入射。入射光线与AB边的距离由小变大，距离为h时，光线进入柱体后射到BC边恰好发生全反射。求此时 h与R的比值。

16．一玻璃柱的折射率 $n=\sqrt{3}$ ，其横截面为四分之一圆，圆的半径为 $R$ ，如图所示。截面所在平面内，一束与 $A B$ 边平行的光线从圆弧入射。入射光线与 $A B$ 边的距离由小变大，距离为 $h$ 时，光线进入柱体后射到 $B C$ 边恰好发生全反射。求此时 $h$ 与 $R$ 的比值。

3. 某仪器发射甲、乙两列横波，在同一均匀介质中相向传播，波速 v 大小相等。某时刻的波形图如图所示，则这两列横波（ ）

11. 某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验

（1）为测量玻璃的折射率，按如图所示进行实验，以下表述正确的一项是 。（填正确答案标号）

A. 用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线 $a$ 和 $a ^ { \prime }$

B. 在玻璃砖一侧插上大头针 $P _ { 1 } , \ P _ { 2 }$ ，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使 $P _ { 2 }$ 把 $P _ { 1 }$ 挡住，这样就可以确定入射光线和入射点 $O _ { 1 }$ 。在眼睛这一侧，插上大头针 $P _ { 3 }$ ，使它把 $P _ { 1 }$ 、 $P _ { 2 }$ 都挡住，再插上大头针 $P _ { 4 }$ ，使它把 $P _ { 1 } , \ P _ { 2 } , \ P _ { 3 }$ 都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点 $O _ { 2 }$ C. 实验时入射角 $\theta _ { 1 }$ 应尽量小一些，以减小实验误差

（2）为探究介质折射率与光的频率的关系，分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面．保持相同的入射角，根据实验结果作出光路图，并标记红光和绿光，如图乙所示．此实验初步表明：对于同一种介质，折射率与光的频率有关．频率大，折射率 （填“大”或“小”）

图乙

图丙

图丁

（3）为探究折射率与介质材料的关系，用同一束微光分别入射玻璃砖和某透明介质，如图丙、丁所示。保持相同的入射角 $\alpha _ { 1 }$ ，测得折射角分别为 $\alpha _ { 2 } \mathrm { ~ , ~ } \alpha _ { 3 } \big ( \alpha _ { 2 } < \alpha _ { 3 } \big )$ ，则玻璃和该介质的折射率大小关系为 $n _ { ☉ }$ $n _ { \mathrm { ~ \it ~ \ / ~ \ / ~ } }$ （填 $^ { 6 6 } > ^ { \prime \prime }$ 或 $^ { 6 6 } < ^ { , 9 } )$ ）。此实验初步表明：对于一定频率的光，折射率与介质材料有关。

6. 如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以q角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射。反射光射向PQ 面。若q逐渐增大。两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是（　　）

9. 如图，S 为单色光源，S 发出的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 $l , \quad a \ll l$ ，镜面与光屏垂直，单色光波长为l。下列说法正确的是（　　）

4. 一正三角形OPQ 玻璃砖，某束光线垂直火OP射入，恰好在PQ 界面发生全反射，则玻璃砖的折射率（　　）

11. 某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长，实验装置如图 1 所示，其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。

该同学调整好实验装置后，分别用红色、绿色滤光片，对干涉条纹进行测量，并记录第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数，如表所示：

<table><tr><td>单色光类别</td><td> $x_1$ /mm</td><td> $x_6$ /mm</td></tr><tr><td>单色光1</td><td>10.60</td><td>18.64</td></tr><tr><td>单色光2</td><td>8.44</td><td>18.08</td></tr></table>

根据表中数据，判断单色光1为 （填“红光”或“绿光”）。

9. 1834年，洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果（称洛埃镜实验），平面镜沿OA放置，靠近并垂直于光屏。某同学重复此实验时，平面镜意外倾斜了某微小角度q，如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是（　　）

6. 如图（a）所示，利用超声波可以检测飞机机翼内部缺陷。在某次检测实验中，入射波为连续的正弦信号，探头先后探测到机翼表面和缺陷表面的反射信号，分别如图（b）、（c）所示。已知超声波在机翼材料中的波速为6300m/s。关于这两个反射信号在探头处的叠加效果和缺陷深度d,下列选项正确的是（ ）

图（b）机翼表面反射信号

图（c）缺陷表面反射信号

4. 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，下列说法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是（　　）

8. X 射线光电子能谱仪是利用 X 光照射材料表面激发出光电子，并对光电子进行分析的科研仪器，用某一频率的X 光照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此X 光的强度，则（　　）

4．三位科学家由于在发现和合成量子点方面的突出贡献，荣获了2023年诺贝尔化学奖。不同尺寸的量子点会发出不同颜色的光。现有两种量子点分别发出蓝光和红光，下列说法正确的是

6．位于坐标原点 $O$ 的波源在 $t=0$ 时开始振动，振动图像如图所示，所形成的简谐横波沿 $x$ 轴正方向传播。平衡位置在 $x=3.5 \mathrm{~m}$ 处的质点 $P$ 开始振动时，波源恰好第2次处于波谷位置，则

15. 在如图所示的直角坐标系中， $x O z$ 平面为介质Ⅰ和Ⅱ的分界面（z轴垂直纸面向外）。在介质I 中的P（0，4l）处有一点波源，产生波长为l、速度为v的波。波传到介质Ⅱ中，其速度为 $\sqrt { 2 } \nu$ ，图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰，与x轴和y轴分别交于R和S点，此时波源也恰好位于波峰。M为O_、 R连线的中点，入射波与反射波在O 点相干加强，则（　　）

4. 位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t= 0时波源开始振动，其位移y随时间t变化的关系式为 $y = A \sin ( \frac { 2 \pi } { T } t )$ ，则t=T时的波形图为（ ）

5. 某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察 a、b 两单色光的干涉条纹，发现在相同的条件下光屏上a 光
相邻两亮条纹的间距比 b 光的小。他们又将a、b 光以相同的入射角由水斜射入空气，发现a 光的折射角比
b 光的大，则（　　）

2. 制造某型芯片所使用的银灰色硅片覆上一层厚度均匀的无色透明薄膜后，在自然光照射下硅片呈现深紫
色。关于此现象，下列说法正确的是（　　）

7．一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为$\alpha$ ，如图所示。他发现只有当 $\alpha$ 大于 $41^{\circ}$ 时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是

6. 用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的（ ）

(甲)

(乙)

5．地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是

A．

C．

B．

6．用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的

（甲）

7．（3 分）如图所示，有一周期为 T、沿 x 轴正方向传播的波，当 t＝0s 时波恰好传到 B 点，则t＝8T时，CD 段的波形图为（　　）

A

B

C．

D

15．（3分）科学家获得单色性很好的两种光A、B，已知这两种光的频率 $\mathrm { ~ v ~ } _ { \mathrm { A } } < \mathrm { ~ v ~ } _ { \mathrm { B } }$ ，则它们通过相同距离时间 $\mathrm { t _ { A } }$ $\underline { { \boldsymbol { \mathrm { t } } } } _ { \mathrm { B } }$ （选填“＝”或“≠”）。现使两种光分别通过双缝打到光屏上，则 光会产生更宽的光带（选填“A”或“B”）。

15． （3分）科学家获得单色性很好的两种光A、B，已知这两种光的频率νA＜νB，则它们
通过相同距离时间t A　 　t B（选填“＝”或“≠”） 。现使两种光分别通过双缝打到光
屏上，则 　 　光会产生更宽的光带（选填“A”或“B”） 。

5. 某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察a b两单色光的干涉条纹，发现在相同的条件下光屏上a光相邻两亮条纹的间距比b光的小。他们又将a b光以相同的入射角由水斜射入空气，发现a光的折射角比b光的大，则（　　）

3. 如图，一教师用侧面开孔的透明塑料瓶和绿光激光器演示“液流导光”实验。瓶内装有适量清水．水从小孔中流出后形成了弯曲的液流。让激光水平射向小孔，使光束与液流保持在同一竖直平面内，观察到光束沿着弯曲的液流传播。下列操作中，有助于光束更好地沿液流传播的是（　　）

4. 下面上下两图分别是一列机械波在传播方向上相距6m的两个质点P、Q 的振动图像，下列说法正确的是（ ）

P

Q

14. 用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖与屏P平行放置，从另一侧用激光笔以一定角度照射，此时在屏上的 $S _ { 1 }$ 处有激光点，移走玻璃砖，光点移到 $S _ { 2 }$ 处，回答下列问题：

（1）请画出激光束经玻璃折射后完整的光路图

（2）已经测出 $A B = l _ { 1 } , ~ O A = l _ { 2 } , ~ S _ { 1 } S _ { 2 } { = } l _ { 3 }$ ，则折射率n= （用 $l _ { 1 } , \ l _ { 2 } , \ l _ { 3 }$ 表示）；

（3）若改用宽ab更小 玻璃砖做实验，则的 $S _ { 1 } S _ { 2 }$ 间的距离会 （填“变大”，“变小”或“不变”）。

2. 制造某型芯片所使用的银灰色硅片覆上一层厚度均匀的无色透明薄膜后，在自然光照射下硅片呈现深紫色。关于此现象，下列说法正确的是（　　）

6. 如图所示，楔形玻璃的横截面POQ 的顶角为 $3 0 ^ { \circ }$ ， $O P$ 边上的点光源S到顶点O 的距离为d，垂直于$O P$ 边的光线SN在OQ 边的折射角为 $4 5 ^ { \circ }$ 。不考虑多次反射，OQ 边上有光射出部分的长度为（ ）

7. 一列简谐横波沿x轴正向传播，波长为100cm，振幅为8cm。介质中有a和b两个质点，其平衡位置分别位于 $x = - { \frac { 4 0 } { 3 } } \mathrm { c m }$ 和 $x = 1 2 0 \mathrm { c m }$ 处。某时刻b质点的位移为 $y = 4 \mathrm { c m }$ ，且向 $y$ 轴正方向运动。从该时刻开始计时，a质点的振动图像为（ ）

3. 如图（a），在均匀介质中有A B C、 、 和D四点，其中A B C、 、 三点位于同一直线上，$A C = B C = 4 \mathrm { m } , D C = 3 \mathrm { m } , D C$ 垂直AB ．t = 0时，位于A B C、 、 处的三个完全相同的横波波源同时开始振动，振动图像均如图（b）所示，振动方向与平面ABD垂直，已知波长为4m．下列说法正确的是（ ）

图(a)

图(b)