2023年各地名校物理高考模擬試題分類及詳解十四、光學(xué)

2023年各地名校物理高考模擬試題分類及詳解十四、光學(xué)互動：本考點分為光的傳播和光的波動性以及光的粒子性三局部,高考對本考點的考查一般以選項題的形式出現(xiàn)，重點放在考查光學(xué)一些重要的規(guī)律和概念上，注重課本，加強理解；“考課本〞、“不回避陳題〞是高考對光學(xué)命題的特點?！奥?lián)系實際、聯(lián)系生活、聯(lián)系高科技〞已成為高考命題的新趨向；也是這幾年光學(xué)命題的熱點．目前高考中幾何光學(xué)已淡化了“像〞的概念，側(cè)重于“光路〞的考查〔折射、全反射、棱鏡等〕，一般是考查光線的去向的定性分析和定量計算問題；同時幾何光學(xué)還常與力學(xué)中的直線運動、平拋運動、圓周運動、萬有引力定律等相結(jié)合命題，考查學(xué)生的分析綜合能力，估計以后高考試題不會有太大的變化，但會加強對光學(xué)的物理規(guī)律的理解和對物理現(xiàn)象、物理情景的分析能力的考查。光的波動內(nèi)容近兩年命題頻率較高，對光的波動性進行考查，主要是以干預(yù)和衍射以及電磁波譜知識為要點,考查波動光學(xué)的一些初步理論、以及建立這些理論的實驗根底和一些重要的物理現(xiàn)象；尤其是波動光學(xué)近年新增知識點有“雙縫干預(yù)的條紋間距與波長的關(guān)系〞、“光的偏振現(xiàn)象〞、“物質(zhì)波〞、“激光的特性及應(yīng)用〞等也在高考中有所表達．光的粒子性主要考查光電效應(yīng)規(guī)律理解和愛因斯坦光電效應(yīng)方程的熟練應(yīng)用．預(yù)測2023年高考本考點熱點內(nèi)容有：光的反射、反射定律；光的折射、折射定律、折射率、全反射；色散成因及規(guī)律；雙縫干預(yù)、薄膜干預(yù)；公式△X=λ的含義；光的干預(yù)、衍射、偏振；紅外線、紫外線、X射線、γ射線的性質(zhì)及其應(yīng)用；光電效應(yīng)，=W+；對幾何光學(xué)的考查，以定性和半定量為主，注重對物理規(guī)律的理解和對物理現(xiàn)象、物理情景分析能力的考查；平面鏡問題和不同色光的折射率、全反射、光導(dǎo)纖維等問題要引起注意．光的本性考點主要是光的波動性、粒子性等知識的考查，與幾何光學(xué)的綜合也是考查重點內(nèi)容之一，另外近代物理光學(xué)的初步理論，以及建立這些理論的實驗根底和一些重要物理現(xiàn)象也要引起重視。1．〔海南省民族中學(xué)2023屆高三階段考試卷．物理．9〕如圖7所示，一細束紅藍復(fù)色光垂直與AB邊射入直角三棱鏡，在AC面上反射和折射分成兩束細光束，其中一束細光束為單色光束。假設(shè)用V1和V2分別表示紅、藍光在三棱鏡內(nèi)的速度，以下判斷正確的是〔〕A．V1<V2單色光束為紅色B．V1<V2單色光束為藍色C．V1>V2單色光束為紅色D．V1>V2單色光束為藍色圖72．〔2023年安徽高考信息交流試卷．理綜．17〕如圖8所示，P、Q是兩種透明材料制成的兩塊相同的直角梯形棱鏡，疊合在一起組成一個長方體，一單色光從P的上外表射入，折射光線正好垂直通過兩棱鏡的界面，材料的折射率nP＜nQ，射到P上外表的光線與P的上外表的夾角為θ，以下判斷正確的是〔〕θPQ圖8θPQ圖8 B．光線假設(shè)從Q的下外表射出時，出射光線與下外表的夾角一定等于θ C．光線假設(shè)從Q的下外表射出時，出射光線與下外表的夾角一定大于θ D．光線假設(shè)從Q的下外表射出時，出射光線與下外表的夾角一定小于θ3．〔河北省衡水中學(xué)2023屆高三調(diào)研卷．物理．8〕金屬中存在著大量的價電子〔可理解為原子的最外層電子〕，價電子在原子核和核外的其他電子產(chǎn)生的電場中運動，電子在金屬外部時的電勢能比它在金屬內(nèi)部作為價電子時的電勢能大，前后兩者的電勢能差值稱為勢壘，用符號V表示，價電子就像被關(guān)在深度為V的方箱里的粒子，這個方箱叫做勢阱，價電子在勢阱內(nèi)運動具有動能，但動能的取值是連續(xù)的，價電子處于最高能級時的動能稱為費米能，用Ef表示。用紅寶石激光器向金屬發(fā)射頻率為ν的光子，具有費米能的電子如果吸收了一個頻率為ν的光子而跳出勢阱，那么 〔〕 A．具有費米能的電子跳出勢阱時的動能為Ek＝hν－V＋Ef B．具有費米能的電子跳出勢阱時的動能為Ek＝hν－V－Ef C．假設(shè)增大激光器的強度，具有費米能的電子跳出勢阱時的動能增大 D．假設(shè)增大激光器的強度，具有費米能的電子跳出勢阱時的動能不變4．〔上海市閘北區(qū)2023年4月模擬卷．物理．12〕在白熾燈的照射下從兩塊捏緊的玻璃板外表看到彩色條紋，通過狹縫觀察發(fā)光的白熾燈也會看到彩色條紋，這兩種現(xiàn)象〔〕〔A〕都是光的衍射現(xiàn)象；〔B〕都是光的干預(yù)現(xiàn)象；〔C〕前者是光的干預(yù)現(xiàn)象，后者是光的衍射現(xiàn)象；〔D〕前者是光的衍射現(xiàn)象，后者是光的干預(yù)現(xiàn)象。5．〔上海市寶山區(qū)2023年4月模擬卷．物理．15〕在光的單縫衍射實驗中可觀察到清晰的亮暗相間的圖樣，圖9中四幅圖片中屬于光的單縫衍射圖樣的是〔〕aabcd圖9A．a(chǎn)、cB．b、cC．a(chǎn)、dD．b、d6．〔蘇北四市2023屆高三調(diào)研卷．物理．37〕〔1〕以下說法中正確的是〔〕A．在地面附近有一高速飛過的火箭，地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時間進程變慢了；火箭上的人觀察到火箭的長度和時間進程均無變化B．托馬斯?楊通過光的單縫衍射實驗，證明了光是一種波C．在太陽光照射下，水面上油膜出現(xiàn)彩色花紋是光的色散現(xiàn)象 D．在光的雙縫干預(yù)實驗中，假設(shè)僅將入射光由綠光改為紅光，那么干預(yù)條紋間距變寬 E．光異纖維絲內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大BACBACdMN圖10G．次聲波是頻率低于20Hz的聲波，它比超聲波更易發(fā)生衍射〔2〕如圖10所示，有一截面是直角三角形的棱鏡ABC，∠A=30o.它對紅光的折射率為n1.對紫光的折射率為n2.在距AC邊d處有一與AC平行的光屏?，F(xiàn)有由以上兩種色光組成的很細的光束垂直AB邊射入棱鏡。假設(shè)兩種光都能從AC面射出，求在光屏MN上兩光點間的距離。7．〔廣東省汕頭市2023年普通高校招生模擬考試卷．物理．32〕如圖11所示，一玻璃柱體的橫截面為半圓形，細的單色光束從空氣射向柱體的O點〔半圓的圓心〕，產(chǎn)生反射光束1和透射光束2，玻璃折射率為，當(dāng)入射角時，求反射光束1和透射光束2之間的夾角多大？8．〔常州市2023～2023學(xué)年度第二學(xué)期期中質(zhì)量調(diào)研卷．物O21入射光理．26〕O21入射光10cm，折射率n＝．MN是一條通過球心的直線，單色細光束AB平行于MN射向球體，B為入射點，AB與MN間距為5cm，CD為出射光線圖11①補全光路并求出光從B點傳到C點的時間；②求CD與MN所成的角α．〔需寫出求解過程〕AABCDPαOMN9．〔?？谑?023年高考調(diào)研測試卷．物理．36〕某校開展研究性學(xué)習(xí)，某研究小組根據(jù)光學(xué)知識，設(shè)計了一個測液體折射率的儀器。如圖13所示，在一個圓圖12盤上，過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF。在半徑OA上，垂直盤面插上兩枚大頭針P1、P2并保持位置不變。每次測量時讓圓盤的下半局部豎直進入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2。同學(xué)們通過計算，預(yù)先在圓周EC局部刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可以直接讀出液體折射率的值。=1\*GB3①假設(shè)∠AOF＝30°，OP3與OC之間的夾角為45°，那么在P3處刻的折射率應(yīng)多大？圖13=2\*GB3②假設(shè)在同一液體中沿AO方向射入一束白光，最靠近0C邊的是哪種顏色的光？增大入射角度，哪種顏色的光在刻度盤上先消失?10.〔江蘇省南京市2023屆高三質(zhì)量檢測卷．物理．32〕如圖14所示，玻璃棱鏡ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三個直角三棱鏡組成。一束頻率5.3×1014Hz的單色細光束從AD面入射，在棱鏡中的折射光線如圖中ab所示，ab與AD面的夾角。光在真空中的速度c=3×108m/s，玻璃的折射率n=1.5〔1〕這束入射光線的入射角多大？〔2〕光在棱鏡中的波長是多大？〔3〕該束光線第一次從CD面出射時的折射角?！步Y(jié)果可用三角函數(shù)表示〕圖1411．〔山東省濰坊市2023年高三教學(xué)質(zhì)量檢測卷．理綜．37〕如圖15所示，一束截面為圓形半徑為R的平行單色光，垂直射向一玻璃半球的平面，經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個圓形亮區(qū)，玻璃半球的半徑為R，屏幕S到球心的距離為d〔d>3R〕，不考慮光的干預(yù)和衍射，玻璃對該光的折射率為n，求屏幕上被照亮區(qū)域的半徑。12．(廣東省華南師大附中2023屆高三綜合測試卷．物理．23)如圖16所示，陰極K用極限波長λ0=0.66μm的金屬銫制成，用波長λ=0.50μm的綠光照射陰極K，調(diào)整兩個極板電壓.當(dāng)A板電壓比陰極高出2.5V時，光電流到達飽和，電流表示數(shù)為0.64μA，求：〔1〕每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時的最大初動能?！?〕如果把照射陰極綠光的光強增大為原來的2倍，每圖15秒鐘陰極發(fā)射的光電子和光電子飛出陰極的最大初動能。圖16答案：1．【解析】紅光折射率小于藍光折射率由折射率公式n=c/v知紅光在同種介質(zhì)中的速度較大即V1>V2;由全反射公式sinc=1/n知紅光折射率小臨界角大;所以藍光發(fā)生全反射時紅光依然有折射現(xiàn)象。選C【答案】C2．【解析】由于沒有確定幾何尺寸，所以光線可能射向Q的右側(cè)面，也可能射向Q的下外表，A錯誤；當(dāng)光線射向Q的下外表時，它的入射角與在P中的折射角相等，由于nP＜nQ，進入空氣中的折射角大于進入P上外表的入射角，那么出射光線與下外表的夾角一定小于θ，B、C錯誤，D正確。【答案】D3．【解析】由能量守恒可知，A正確，B錯誤；由光子學(xué)說及光電效應(yīng)的規(guī)律可知，C錯誤，D正確?！敬鸢浮緼D4．【解析】兩塊捏緊的玻璃板外表看到彩色條紋是薄膜干預(yù)，狹縫觀察發(fā)光的白熾燈也會看到彩色條紋是單縫衍射【答案】C5．【解析】單縫衍射的條紋是不等間距，中央亮紋又寬又亮【答案】DBACdMBACdMN圖29∟r1r2╮)〔2〕如圖29所示，x=d(tanr2－tanr1)=d【答案】〔1〕ADEG〔2〕d7．【解析】反射角60°③由折射定律④解得折射角r=30°⑤因此反射光束1和透射光束2之間的夾角BCBCDPαOMNir【答案】8．【解析】①連接BC，如圖30所示在B點光線的入射角、折射角分別標(biāo)為i、r，Sini=5/10=/2,所以，圖30i＝45°由折射率定律：在B點有：Sinr=1/2故：r＝30°BC=2Rcosrt=BCn/C=2Rncosr/Ct=(/3)×10-9s②由幾何關(guān)系可知α＝30°【答案】〔1〕t=(/3)×10-9s〔2〕α＝30°9．【解析】=1\*GB3①P3應(yīng)刻的折射率=2\*GB3②最靠近0C邊的是紫光；增大入射角度，紫光在刻度盤上最先消失【答案】〔1〕〔2〕紫光在刻度盤上最先消失〔3〕該束光線第一次從CD面出射時的折射角。〔結(jié)果可用三角函數(shù)表示〕10．【解析】〔1〕設(shè)光在AD面的入射角、折射角分別為i、rr=30°根據(jù)得〔2〕根據(jù)根據(jù)〔2分〕〔3〕光路如圖31所示ab光線在AB面的入射角為45°設(shè)玻璃的臨界解為C，那么sin45°>0.67，因此光線ab在AB面會發(fā)生全反射光線在CD面的入射角r′=r=30°圖31根據(jù)，光線CD面的出射光線與法線的夾角由折射定律有：①又由幾何關(guān)系有：②解①②得光線PC離直線AB的距離CD=Rsinα＝10cm〔1那么距離直線AB為10cm的入射光線經(jīng)折射后能到達B【答案】〔1〕〔2〕〔3〕11．【解析】光恰要發(fā)生全反射時的臨界線射到屏幕S上的E點到亮區(qū)中心O′的距離r，就是所求最大半徑，設(shè)臨界角為C，如下圖…………①又…………②…………③解得…………④【答案】12．【解析】由光電效應(yīng)規(guī)律可知：當(dāng)陰極發(fā)射的光電子全部到達陽極A時，光電流