1、20212021 年高考高三下学期开学考试物理试题汇编年高考高三下学期开学考试物理试题汇编 专题 34 光学(一) 1 1、(2021(2021山东省聊城一中高三下学期开学模拟山东省聊城一中高三下学期开学模拟) )如图，在折射率 2n 的液体表面上方有一单色激光发 射器 S，它能垂直液面射出细激光束，在液体内深 h处水平放置一平面镜，镜面向上，平面镜中心 O在光源 S 正下方。现让平面镜绕过 O 点垂直于纸面的轴开始逆时针匀速转动，转动周期为 T，液面上方的观察者跟 踪观察液面，观察到液面上有一光斑掠过，进一步观察发现光斑在液面上 P、Q两位置间移动。下列说法正 确的是( ) A. 在平面镜开
2、始转动一个周期内，能观察到液面上光斑的时间为 8 T B. 液面上 P、Q两位置间距离为 2h C. 光斑刚要到达 P 点时的瞬时速度为 8 h T D. 光斑由 Q点运动到 P点所用时间为 4 T 【答案】AC 【解析】 AD根据临界角公式得 1 sinC n 解得 4 C = 设反射光线转动的角速度为 1，平面镜转动的角速度为 2，在平面镜开始转动的一个周期内，能观察到液 面上光斑的时间 t为 1 2 t 12 2 2 2 T 解得 8 T t 在平面镜开始转动的一个周期内，能观察到液面上光斑的时间为 8 T ，光斑由 Q点运动到 P点所用的时间也 等于 8 T ，A 正确，D错误； B液
3、面上 P、Q 两位置间距离为 2 tan452 PQ xhh B错误； C光斑在 P 点的线速度为 1 vr 线 2rh 光斑刚要到达 P点时的瞬时速度为 cos45 v v 线 斑 解得 8 h v T 斑 C正确。 故选 AC。 2 2、(2021(2021山东省聊城一中高三下学期开学模拟山东省聊城一中高三下学期开学模拟) )如图，光导纤维由内芯和外套两部分组成，内芯折射率比 外套的大，光在光导纤维中传播时，光在内芯和外套的界面上发生全反射。假设外套为空气，一束红光由 光导纤维的一端射入内芯，红光在内芯与空气的界面上恰好发生全反射，经时间 t1从另一端射出；另让一 束绿光也从光导纤维的一端
4、射入， 绿光在内芯与空气的界面上也恰好发生全反射， 经时间， t2从另一端射出。 下列说法正确的是( ) A. 内芯对红光的折射率 n1与对绿光的折射率 n2之比为 1 2 t t B. 内芯对红光的折射率 n1与对绿光的折射率 n2之比为 1 2 t t C. 红光在内芯中的传播速度 v1与绿光在内芯中的传播速度 v2之比为 1 2 t t D. 红光在内芯中的传播速度 v1与绿光在内芯中的传播速度 v2之比为 2 1 t t 【答案】A 【解析】 AB设光导纤维长为 l，对红光而言 1 1 1 sinC n 红光通过光导纤维路程 1 1 sin l l C 红光的光速为 1 1 c v n
5、 因此所用时间 1 1 1 l t v 整理得 2 11 l tn c 同理绿光通过光导纤维所用时间 2 22 l tn c 因此 11 22 nt nt A 正确，B 错误。 CD红光在内芯中的传播速度 v1与绿光在内芯中的传播速度 v2之比 122 211 vnt vnt CD 错误。 故选 A。 3 3、(2021(2021天津市三中高三下学期天津市三中高三下学期 2 2 月月考月月考) )每年夏季，我国多地会出现日晕现象日晕是当日光通过卷层 云时，受到冰晶的折射或反射形成的图甲所示为一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图，a、b 为其折射 出的光线中的两种单色光下列说法正确的是 A. 在冰
6、晶中，b 光的传播速度小 B. 通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻条纹间距大 C. 从同种玻璃射入空气发生全反射时，a 光的临界角小 D. 照射同一光电管时，a光使其逸出的光电子最大初动能大 【答案】A 【解析】 由图看出，太阳光射入六角形冰晶时，a 光的偏折角小于 b 光的偏折角，由折射定律得知，六角形冰晶对 a 光的折射率小于对 b 光的折射率，根据 v=c/n可知在冰晶中，b光的传播速度小，选项 A正确；在真空中 a 光波长大于 b 光波长，根据 l x d 可知，通过同一装置发生双缝干涉，b 光的相邻条纹间距小，故 B错 误；根据 sinC=1/n 可知从同种玻璃射入空气发生全反射时
7、，a光的临界角大，选项 C错误；由于六角形冰晶 对 a 光的折射率小于对 b光的折射率，故 b光的频率较大；根据公式 E=hv，频率越大，光子的能量越大， 即 b光光子的能量较大，照射同一光电管时，b光使其逸出的光电子最大初动能大，故 D 错误；故选 A. 点睛：本题可以用红光与紫光类比 a 光和 b 光，对于七种单色光的折射率、波长、频率等等之间的关系，是 考试的热点，要牢固掌握 4 4、 (2021(2021 浙江省七彩阳光新高考研究联盟高三下学期返校联考浙江省七彩阳光新高考研究联盟高三下学期返校联考) )如图所示， 左图为光电效应实验的电路图， 用一定强度的单色光 a、b分别照射阴极 K
8、，用电流表 A 测量流过光电管的电流 I，用电压表测量光电管两 极间的电压 U，调节滑动变阻器，得到图所示的光电流 I与电压 U的关系图象。下列说法正确的是( ) A. 将 a、b 两种光由空气射入水中，水对 a光的折射率大于 b 光 B. a、b两种光在水中的传播速度应该是 a光更小 C. 用 a光照射时光电管的极限频率高于用 b光照射时光电管的极限频率 D. 当滑动变阻器的滑片滑到最左端时，光电流 I 为零 【答案】AB 【解析】 A由光电流 I 与电压 U的关系图可知，a 光的遏止电压大于 b 光的遏止电压，结合 k0 Ehv W kc EeU 可知 a 光光子的频率大于 b 光光子的频
9、率，故水对 a光的折射率大于对 b 光的折射率，故 A 正确： B根据 c n v 可知 a 光在水中的传播速度更小，故 B 正确； C光电管的极限频率与照射光的频率无关，C错误： D由光电流 I 与电压 U 的关系图像可知，当滑动变阻器的滑片滑到最左端时，电压 U 为零，但光电流 I 不 为零，故 D错误。 故选 AB。 5 5、(2021(2021浙江省七彩阳光新高考研究联盟高三下学期返校联考浙江省七彩阳光新高考研究联盟高三下学期返校联考) )如图甲所示，把一两面平行玻璃板压在另 一个两面平行的玻璃板上，右端用薄片垫起，构成空气劈尖。丙图为某种原子辐射产生两种单色光 a、b的 跃迁图，让单
10、色光 a、b分别从甲图的上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹分别如图乙所示，下面说法 中正确的是( ) A. 将薄片稍向左移动(保持两平行玻璃板左端不动)，图乙中 1、2 的相邻条纹间距均变小 B. 乙图中的条纹是单色光分别在两块玻璃板上表面的反射光发生干涉而形成的 C. 图乙中的 1、2分别是图丙中 a、b光的干涉条纹 D. 图丙的原子能级跃迁还可能产生一种比 a光波长更长的光 【答案】AD 【解析】 A将薄片稍向左移动(保持两平行玻璃板左端不动)，两玻璃板间的夹角将增大，图乙中 a、b 的相邻条纹 间距均变小，故 A 正确； B 乙图中的条纹是单色光分别在下玻璃板上表面和上玻璃板下表面的反
11、射光发生干涉而形成的， 故 B错误； C 由图丙可知 a光的光子能量大于 b光的光子能量， 由Ehv可知 a光的频率大于 b光的频率， 再由cv 可知 a 光的波长小于 b 光的波长，波长越小则干涉条纹间距越小，故 C错误； D 由图丙可知， 从能级E3跃迁到能级E2还可产生一种c光， c光的光子能量小于a光的光子能量， 由cv， 可知 c 光的波长大于 a光，故 D正确。 故选 AD。 6 6、(2021(2021浙江省七彩阳光新高考研究联盟高三下学期返校联考浙江省七彩阳光新高考研究联盟高三下学期返校联考) )如图所示，由单色光 a、b 组成的复色光 束PO从某种均匀介质中射入真空中，被分成
12、OA OB、两束光沿图示方向射出，其中OB光束只含单色光 b，由此可知( ) A. 减小复色光束PO的入射角，折射光束一定出现两束 B. 在该介质中，a的波长较短，速度较大 C. 复色光束PO中 b 的波长等于OB光束中 b 的波长 D. 复色光束PO中 a 的波长小于OB光束中 b 的波长 【答案】D 【解析】 A本由光路图可知，单色光 a 发生了全反射而 b 还没有发生全反射，单色光 a 的临界角 a C小于单色光 b 的临界角 b C，当适当减小复色光束PO的入射角，若入射角依然小于单色光 a 的临界角 a C，单色光 a还是 发生全反射，A错误； B设 a、b在介质中的速度分别为 ab
13、 vv、，波长分别为 ab 介介 、 ；由 c v n 及 ab nn 则 ab ff ab vv 根据 vf 得 ab 介介 B错误； Cb 光由介质进入真空，频率不变，速度增大，由vf，可知波长会增大，故 C错误； D由 ab ff 及 cf 则 ab 再结合 b从介质进入真空波长会增大，可知 D正确。 故选 D。 7 7、(2021(2021江苏省名校联盟高三下学期开学考试江苏省名校联盟高三下学期开学考试) )打磨某剖面如图所示的宝石时，必须将OPOQ、边与轴 线的夹角切磨在 12 的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线，在OP边和OQ边都发生全反射 (仅考虑如图所示的光线第一次射到OP
14、边并反射到OQ边后射向MN边的情况)，则下列判断正确的是 ( ) A. 若 2 ，光线一定在OP边发生全反射 B. 若 2 ，光线会从OQ边射出 C. 若 1 ，光线会从OP边射出 D. 若 1 ，光线会在OP边发生全反射 【答案】D 【解析】 AB光线发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质时，入射角 i大于临界角。光从图示位置入射， 到达OP边时入射角 1 2 i 越小， 1 i越大，发生全反射的可能性越大，根据题意，要在OP边上发生全反射，应满足 2 ，A、B 错误。 CD若光线在OP上发生全反射后到达OQ边，入射角2 3 2 i ， 越大， 2 i越大，发生全反射的可能 性越大，据题
15、意，要在OQ边上发生全反射，应满足 1 ，C错误，D 正确。 故选 D。 8 8、(2021(2021江苏省苏州市高三下学期期初调研江苏省苏州市高三下学期期初调研) )某同学希望在暗室中用如图实验装置观察光现象：平面镜水 平放置，单色线光源 S 垂直于纸面放置，S 发出的光有一部分直接入射到竖直放置的光屏上，一部分通过平 面镜反射后再到光屏上，则( ) A. 光现象为干涉现象，光屏上的条纹与镜面垂直 B. 光现象为衍射现象，光屏上的条纹与镜面平行 C. 将光源沿竖直方向靠近平面镜，相邻条纹间距减小 D. 将光屏沿水平方向远离平面镜，相邻条纹间距增大 【答案】D 【解析】 AB题目中的装置可等效
16、为上图为双缝干涉。则该现象为干涉现象，光屏上的条纹与镜面平行，所以 AB 错误； CD根据双缝干涉条纹间距公式 l x d ，将光源沿竖直方向靠近平面镜，则 d减小，所以相邻条纹间 距增大，将光屏沿水平方向远离平面镜，则 l增大，所以相邻条纹间距增大，则 C错误；D 正确； 故选 D。 9 9、(2021(2021湖北省宜昌市高三下学期开学考试湖北省宜昌市高三下学期开学考试) )如图所示，在平静的水面下深 h 处有一单色点光源 S，它发 出的光在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，已知该单色光的折射率为 n，则下列说法正确的是( ) A. 该单色光在水中的波长比空气中长 B. 圆形区域的面积
17、为 2 2 h n C. 当点光源 S 竖直向下匀速运动时，圆形区域的边缘向外做匀速运动 D. 当点光源 S 竖直向下匀速运动时，圆形区域的边缘向外做加速运动 【答案】C 【解析】 A根据 v ，光在不同介质中相同，在空气中传播速度比水中的传播速度大，所以该单色光在水中波 长比空气中长，A错误； B根据 1 sinC n 由几何关系得 22 1r n hr 解得 2 2 2 1 h r n 所以圆形区域的面积为 2 2-1 h n ，B错误； CD设光源 S竖直向下匀速运动得速度为 v，则在时间 t内，光源向下运动了 hvt 根据几何关系，圆形区域的边缘向外运动了 tantanrhCvtC t
18、anvC是不变值，所以圆形区域的边缘向外做匀速运动，C正确，D 错误。 故选 C。 1010、 (2021(2021 湖北省宜昌一中龙泉中学高三下学期开学考试湖北省宜昌一中龙泉中学高三下学期开学考试) )“道威棱镜”是一种用于光学图像翻转的仪器。 如图，将一等腰直角棱镜截去棱角，使其平行于底面，可制成“道威棱镜”，其横截面 ABCD为底角 45 的等腰梯形，O为 AB中点，P为 OA 中点，光线 1和光线 2 两条与 BC平行的光线，分别从 P 和 O点入射 棱镜，均在 BC面上发生一次全反射后从 CD面射出，其中光线 2 的出射点为 CD中点 Q(未画出)，已知棱 镜对两光线的折射率 2n
19、， 2ABL，光在真空中的传播速度为 c， 62 sin15 4 ，则( ) A. 光线 1 在棱镜中的传播速度为 2c B. 光线 2在棱镜中的传播时间为 62L c C. 光线 1在棱镜中经过的路程长为( 62)L D. 光线 1从 CD边射出点到 BC边的距离为 2 4 L 【答案】C 【解析】 A光线 1在棱镜中的传播速度为 2 2 cc v n 选项 A错误； B光线 1、2 从 AB 入射时，由折射定律 sin sin n 得折射角 =30 由几何关系可得，当光线 1、2射到 BC时，与 BC的夹角均为 15 ； 所以光线 2 在棱镜中传播的距离 262 2sin1 () 5 L
20、xL 光线 2 在棱镜中的传播时间 (23) 1 L c x t v 选项 B错误； C如图所示，设 E 为光线 2在 BC上的入射点，F为光线 1在 BC上的入射点，R 为光线 1在 CD上的出射 点，由光路的对称性，E为 BC的中点，由几何关系得 EF：BE=OP：BO=1：2；所以 EF=FC= 1 2 BE，可得 R为 CQ的中点，所以光线 1在棱镜中传播的距离 3 2 sin452 sin45 ( 62) 4sin154sin15 LL sL 选项 C正确； D光线 1从 CD边射出点 Q 为 DC的中点，Q到 BC 边的距离为 2 sin45 44 LL 选项 D错误。 故选 C。 1111、(2021(2021河南省新乡市高三下学期开学考试河南省新乡市高三下学期开学考试) )我国初，高中学生及大学生近视眼率超过 70%，现在医学 上治疗近视眼时，用激光“焊接”视网膜，所用激光的波长660nm，已知普朗克常量 34 6.63 10J sh ，光在真空中的传播速度 8 3 10 m/sc ，则该激光中每个光子的能量为( ) A. 19 3.0 10J B. 19 1.6 10J C. 19 1.0 10J D. 18 1.0 10J 【答案】A 【解析】 根据公式 hc Ehv 解得 19 3.0 10JE 故选 A。