2019-2023近五年高考物理真题分类训练专题14光学教师版

专题14光学
一、单选题
1．（2023·山东·统考高考真题）如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。

G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。

用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。

已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是（）
A．劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动B．劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动
C．劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动D．劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动
【答案】A
【详解】由题知，C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，G增长的高度大于C增长的高度，则劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空气膜向劈尖移动，则条纹向左移动。

故选A。

2．（2023·北京·统考高考真题）阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的（）A．偏振现象B．衍射现象C．干涉现象D．全反射现象【答案】C
【详解】阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的薄膜干涉现象。

故选C。

3．（2023·江苏·统考高考真题）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．B．
C．D．
【答案】A
【详解】根据折射定律
sinθ下
由于地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，则n>n，则θ
则从高到低θ下逐渐减小，则光线应逐渐趋于竖直方向。

故选A。

4．（2023·江苏·统考高考真题）用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干
A．1
3倍B．
1
2
倍
【答案】B
【详解】根据双缝干涉的条纹间距与波长关系有
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】灯带发出的光从水面射出时发生全反射临界角的正弦值
根据几何关系可得
等腰直角三角形发光体的内切圆半径解得
A．1
2
d B．2
2
d
【答案】C
【详解】设光线在OQ界面的入射角为
折射定律
光线在AB两点发生全反射，有全反射定律
A．等于90
C．小于90
【答案】A
【详解】如图所示
设光线在AB边的折射角为 ，根据折射定律可得
sin
n
sin
设光线在BC边的入射角为 ，光线在AC边的入射角为几何知识可知
A．2B．1.5
【答案】B
【详解】如图
折射角的正弦值
根据折射定律可得该透明材料的折射率
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D．若光线2在N处发生全反射，光线
A．气泡表面有折射没有全反射
B．光射入气泡衍射形成“亮斑”
C．气泡表面有折射和全反射
A．仅有a光B．仅有b光
以
【答案】A
【详解】当两种频率的细激光束从A点垂直于
保持光的入射方向不变，入射点从A向B
到CO面经反射向PM面传播，根据图像可知，入射点从
到PM面的入射角逐渐增大。

当入射点为B点时，根据光的反射定律及几何关系可知，光线传播到时光线在PM面上的入射角最大，设为
根据全反射临界角公式得
C
sin
a
C
sin
b
A．光束b顺时针旋转角度小于B．光束c逆时针旋转角度小于C．光束d顺时针旋转角度大于D．光束b、c之间的夹角减小了
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】薄膜干涉为前后两个面反射回来的光发生干涉形成干涉条纹，在复色光时，出现彩色条纹，由于重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大，从而使干涉条
A．1.2B．1.4
【答案】A
【详解】画出激光束从玻璃砖射出时恰好发生全反射的入射角如图所示
全反射的条件
sin
由几何关系可知光在MN边的入射角为
C．设光在玻璃砖与空气界面发生全反射的临界角设为即45
C ，而光在MN边的入射角大于
A．λ1<λ2，M是波长为λ1的光出射位置B．位置
C．λ1>λ2，M是波长为λ1的光出射位置D．位置
【答案】D
【分析】本题考查折射定律以及双缝干涉实验。

A．频率小，发生全反射的临界角小
A．这是光的干涉现象B．在真空中光束C．玻璃砖对光束D．在玻璃砖中光束
A．B．
C．D．
【答案】D
【详解】用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，从透明薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，发生干涉现象，出现条纹，所以此条纹是由上方玻璃板的下表面和下方玻
n
A．光盘材料的折射率2
B．光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二
C．光束b、c和d的强度之和等于光束
【详解】
A．如图所示由几何关系可得入射角为
45i
30r
根据折射定律有
2sin 4521sin 30n
A．B．C．
D．
【详解】A．双缝干涉实验说明了光具有波动性，故A错误；
错误；
C．实验是有关电磁波的发射与接收，与原子核无关，故C错误；D．卢瑟福的α粒子散射实验导致发现了原子具有核式结构，故D正确；
A．
5
t
c
B．15
2
t
c
【答案】A
【详解】光在玻璃中的传播速度为
A．玻璃砖的折射率为1.5
B．OP之间的距离为2 2 R
C．光在玻璃砖内的传播速度为3 3
D．光从玻璃到空气的临界角为30°【答案】C
设OP x
，在A处发生全反射故有
sin
由于出射光平行可知，在B处射出，故
n
由于
sin OBP
3
x R
，故AB错误；
A．当体温超过37.3℃时人体才辐射红外线B．当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线
A．6
2
B．2
则有
sin 45sin n
，n 联列可得sin A．LC 回路的周期为B．LC 回路的电流最大时电容器中电场能最大
t 时电容器下极板带正电荷且最大，根据图像可知周期为
0.02s
A．甲对应单缝，乙对应双缝
B．甲对应双缝，乙对应单缝
C．都是单缝，甲对应的缝宽较大
D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大
A．B．
C．D．
【答案】C
【详解】由光电效应的方程k E hv W ，动能定理k eU E ，两式联立可得hv W U e e ，故截止电压越大说明光的频率越大，则有三种光的频率b c a v v v ，则可知三种光的折二、多选题
40．（2023·辽宁·统考高考真题）“球鼻艏”是位于远洋轮船船头水面下方的装置，当轮船以设计的标准速度航行时，球鼻艏推起的波与船首推起的波如图所示，两列波的叠加可以大幅度减小水对轮船的阻力。

下列现象的物理原理与之相同的是（）
A．插入水中的筷子、看起来折断了
A．水的折射率为
1 sin41
B．水的折射率为
1 sin49
C．当他以α=60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°
D．当他以α=60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面
A．甲光的波长比乙光的长
B．甲光的频率比乙光的高
C．在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大
由图可知，乙光的折射角较小，根据折射定律可知乙光的折射率大，则乙光的频率大，根据c=fλ可知，乙光的波长短，A
C．根据
c
v 可知在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大，C
A．图1中的αH对应的是Ⅰ
B．图2中的干涉条纹对应的是Ⅱ
C．Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量
D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大【答案】CD
【详解】根据题意可知。

氢原子发生能级跃迁时，由公式可得
m n hc
E E h
A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显C．若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压高
A．“奋斗者”号与“探索一号”通信的信息载体属于横波B．“奋斗者”号与“沧海”号通信的信息载体属于横波
C．“探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现
D．“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程
【答案】BD
【详解】A．由题知，“奋斗者”号与“探索一号”通信是通过水声音通信，由下而上，故信息载体属于纵波，故A错误；
B．由题知，“奋斗者”号与“沧海”号通信是通过水声音通信，由左向右，故信息载体属于横波，故B正确；
C．因为太空中没有介质，故机械波无法传播，所以“探索一号”与通信卫星的实时通信只能通过电磁通信来实现，故C错误；
D．在传递信息的过程也是传递能量的过程，故“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程，故D正确。

故选BD。

47．（2021·浙江·高考真题）肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄。

下列说法正确的是（）
A．过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形
B．肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹
C．肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化
D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90 ，条纹也会跟着转动90
【答案】AB
【详解】A．肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚，因表面张力的原因其截面应是一个圆滑的曲面而不是梯形，A正确；
B．薄膜干涉是等厚干涉，其原因为肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹，B正确；
C．形成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点和振动减弱点，形成到破裂的过程上面越来越薄，下面越来越厚，因此出现加强点和减弱点的位置发生了变化，条纹宽度和间距发生变化，C错误；
D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90 ，由于重力，表面张力和粘滞力等的作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此并不会跟着旋转90°；D错误。

故选AB。

A．光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的B．光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的C．若DE发出的单色光频率变小，
D．若DE发出的单色光频率变小，
C．由于频率越高，折射率越大，当光源发出的光的频率变小，临界角会增大，这时正确，D 错误。

A．照射同一种金属均有光电子逸出，光电子最大初动能B．射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距C．在水中的传播速度a v D．光子动量a b
p p 【答案】BD。