全国通用2020_2022三年高考物理真题分项汇编专题14光学
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2020-2024北京高考真题物理汇编光章节综合一、单选题1.(2022北京高考真题)下列现象能说明光是横波的是()A.光的衍射现象B.光的折射现象C.光的偏振现象D.光的干涉现象2.(2020北京高考真题)以下现象不属于干涉的是()A.白光经过杨氏双缝得到彩色图样B.白光照射肥皂膜呈现彩色图样C.白光经过三棱镜得到彩色图样D.白光照射水面油膜呈现彩色图样3.(2023北京高考真题)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4.(2021北京高考真题)如图所示的平面内,光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖,出射光为b、c两束单色光。
下列说法正确的是()A.这是光的干涉现象B.在真空中光束b的波长大于光束c的波长C.玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率D.在玻璃砖中光束b的传播速度大于光束c的传播速度二、实验题5.(2024北京高考真题)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=。
参考答案1.C【详解】光的偏振现象能说明光是横波。
故选C。
2.C【详解】A.根据光的干涉定义可知白光经过杨氏双缝得到彩色图样是杨氏双缝干涉,故A错误;B.由于重力的作用,肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜,光线通过薄膜时频率不变,干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加,白光照射肥皂膜呈现彩色图样是属于干涉现象,故B 错误;C.白光经过三棱镜得到彩色图样是光在折射时产生的色散现象,故C正确;D.水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象,属于薄膜干涉,故D错误;故选C。
3.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。
4.C【详解】A.光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖,出射光为b、c两束单色光,这是光的色散现象,A错误;C.由题图可知光束c的折射角大于光束b的折射角,根据折射定律可知nc < nbC正确;B.由于光的折射率越大,其频率越大,波长越短,则b光在真空中的波长较短,B错误;D.根据v=cn知,c光束的折射率小,则c光在棱镜中的传播速度大,D错误。
光的传播考点01 光的折射定律1. (2024年高考广东卷) 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( )A. 在PQ 面上,红光比绿光更靠近P 点B. q 逐渐增大时,红光的全反射现象先消失C. q 逐渐增大时,入射光可能MN 面发生全反射D.q 逐渐减小时,两束光在MN 面折射的折射角逐渐增大2. (2024年高考江苏卷)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(β1<β2),已知折射率随浓度增大而变大。
则( )A. 甲折射率大B. 甲浓度小C. 甲中光线的传播速度大D.甲临界角大在3. (2024年高考甘肃卷)如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面,一束红光a 从空气沿半径方向入射到圆心O ,当30q =°时,反射光b 和折射光c 刚好垂直。
下列说法正确的是( )A. B. 若45q =°,光线c 消失C. 若入射光a 变为白光,光线b 为白光D. 若入射光a 变为紫光,光线b 和c 仍然垂直4.(2024年高考全国理综甲卷). 一玻璃柱的折射率n =,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。
5. (2023高考江苏学业水平选择性考试)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.6.(2023高考全国甲卷)(5分)等腰直角三角形△abc 为一棱镜的横截面,ab=ac 。
历年(2020-2024)全国高考物理真题分类(物理光学)汇编一、单选题1.(2023ꞏ山东ꞏ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2.(2023ꞏ北京ꞏ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3.(2023ꞏ江苏ꞏ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( )A .13倍B .12倍C .2倍D .3倍4.(2022ꞏ北京ꞏ高考真题)下列现象能说明光是横波的是( )A .光的衍射现象B .光的折射现象C .光的偏振现象D .光的干涉现象5.(2022ꞏ浙江ꞏ统考高考真题)关于双缝干涉实验,下列说法正确的是( )A .用复色光投射就看不到条纹B .明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果C .把光屏前移或后移,不能看到明暗相间条纹D .蓝光干涉条纹的间距比红光的大6.(2022ꞏ全国ꞏ统考高考真题)一点光源以113W 的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6 × 10 - 7m 的光,在离点光源距离为R 处每秒垂直通过每平方米的光子数为3 × 1014个。
普朗克常量为h = 6.63 × 10 - 34J s 。
R 约为( )A.1 × 102m B.3 × 102m C.6 × 102m D.9 × 102m7.(2021ꞏ江苏ꞏ高考真题)铁丝圈上附有肥皂膜,竖直放置时,肥皂膜上的彩色条纹上疏下密,由此推测肥皂膜前后两个面的侧视形状应当是( )A.B.C.D.8.(2021ꞏ湖北ꞏ统考高考真题)如图所示,由波长为λ1和λ2的单色光组成的一束复色光,经半反半透镜后分成透射光和反射光。
一、选择题1.【2022·上海卷】一束单色光由空气进入水中,则该光在空气和水中传播时A .速度相同,波长相同B .速度不同,波长相同C .速度相同,频率相同D .速度不同,频率相同【答案】D【考点定位】光的传播、光速、波长与频率的关系【方法技巧】本题分析时要抓住光在不同介质中传播频率不变这个特征,应用公式cv n=公式分析光进入不同介质中的传播速度。
2.【2022·上海卷】各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列挨次是A .γ射线、紫外线、可见光、红外线B .γ射线、红外线、紫外线、可见光C .紫外线、可见光、红外线、γ射线D .红外线、可见光、紫外线、γ射线 【答案】A【解析】在电磁波谱中,各电磁波依据频率从小到大的排列挨次是:无线电波、红外线、可见光、紫外线、α射线、γ射线,所以选项A 正确。
【考点定位】电磁波谱【方法技巧】本题需要记得电磁波谱依据波长或频率的排列挨次,依据这个挨次就可以分析出答案。
3.【2022·北京卷】下列说法正确的是A .电磁波在真空中以光速c 传播B .在空气中传播的声波是横波C .声波只能在空气中传播D .光需要介质才能传播 【答案】A【解析】电磁波在真空中的传播速度等于光速,A 正确;在空气中传播的声波是纵波,B 错误;声波的传播需要介质,可以在空气、液体和固定中传播,C 错误;光属于电磁波,其传播不需要介质,可以在真空中传播,D 错误。
【考点定位】考查了机械波和电磁波【方法技巧】本题的关键是知道光是电磁波的一种,电磁波在真空中的传播速度与光在真空中的传播速度相同,机械波传播的是振动形式,其传播离不开介质,机械波在传播过程中波速由介质打算。
4.【2022·上海卷】在双缝干涉试验中,屏上消灭了明暗相间的条纹,则A .中间条纹间距较两侧更宽B .不同色光形成的条纹完全重合C .双缝间距离越大条纹间距离也越大D .遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹 【答案】D【考点定位】双缝干涉、 lx dλ∆=、单缝衍射 【方法技巧】通过双缝干涉条纹特征和单缝衍射条纹特征进行分析和推断,再应用公式lx dλ∆=分析条纹间距。
全国各地3年(2020-2022)高考物理真题按题型分类汇编-选择题(多选题)一、多选题1.(2022·全国·高考真题)如图,质量相等的两滑块P、Q置于水平桌面上,二者用一轻弹簧水平连接,两滑块与桌面间的动摩擦因数均为μ。
重力加速度大小为g。
用水平向右的拉力F拉动P,使两滑块均做匀速运动;某时刻突然撤去该拉力,则从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前()A.P的加速度大小的最大值为2gμB.Q的加速度大小的最大值为2gμC.P的位移大小一定大于Q的位移大小D.P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小2.(2022·全国·高考真题)如图,两根相互平行的光滑长直金属导轨固定在水平绝缘桌面上,在导轨的左端接入电容为C的电容器和阻值为R的电阻。
质量为m、阻值也为R 的导体棒MN静止于导轨上,与导轨垂直,且接触良好,导轨电阻忽略不计,整个系统处于方向竖直向下的匀强磁场中。
开始时,电容器所带的电荷量为Q,合上开关S 后,()A.通过导体棒MN电流的最大值为Q RCB.导体棒MN向右先加速、后匀速运动C.导体棒MN速度最大时所受的安培力也最大D.电阻R上产生的焦耳热大于导体棒MN上产生的焦耳热3.(2022·全国·统考高考真题)地面上方某区域存在方向水平向右的匀强电场,将一带正电荷的小球自电场中Р点水平向左射出。
小球所受的重力和电场力的大小相等,重力势能和电势能的零点均取在Р点。
则射出后,()A.小球的动能最小时,其电势能最大B.小球的动能等于初始动能时,其电势能最大C.小球速度的水平分量和竖直分量大小相等时,其动能最大D .从射出时刻到小球速度的水平分量为零时,重力做的功等于小球电势能的增加量 4.(2022·全国·统考高考真题)一定量的理想气体从状态a 变化到状态b ,其过程如p T -图上从a 到b 的线段所示。
在此过程中( )A .气体一直对外做功B .气体的内能一直增加C .气体一直从外界吸热D .气体吸收的热量等于其对外做的功E .气体吸收的热量等于其内能的增加量5.(2022·全国·高考真题)安装适当的软件后,利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B 。
2017-2022年近6年全国卷高考物理真题分类汇编:光学学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、单选题(本大题共5小题)1.(2022·全国·高考真题)一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6 × 10 - 7m的光,在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3 × 1014个。
普朗克常量为h = 6.63 × 10 - 34J s。
R约为()A.1 × 102m B.3 × 102m C.6 × 102m D.9 × 102m2.(2017·全国·高考真题)在桌面上有一倒立的玻璃圆锥,其顶点恰好与桌面接触,圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直,过轴线的截面为等边三角形,如图所示.有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的地面上,光束的中心轴与圆锥的轴重合.已知玻璃的折射率为1.5,则光束在桌面上形成的光斑半径为()A.r B.1.5r C.2r D.2.5r3.(2018·全国·高考真题)一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上,经两次折射后从玻璃板另一个表面射出,出射光线相对于入射光线侧移了一段距离。
在下列情况下,出射光线侧移距离最大的是()A.红光以30°的入射角入射B.红光以45°的入射角入射C.紫光以30°的入射角入射D.紫光以45°的入射角入射4.(2019·全国·高考真题)下列现象中,属于光的衍射现象的是()A.雨后天空出现彩虹B.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C.海市蜃楼现象D.日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹5.(2019·全国·高考真题)在双缝干涉实验中,一钠灯发出的波长为589nm的光,在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样.图样上相邻两明纹中心间距为0.350cm,则双缝的间距为()A.2.06×10-7m B.2.06×10-4m C.1.68×10-4m D.1.68×10-3m二、多选题(本大题共5小题)(共0分)6.(2017·全国·高考真题)如图,P是一偏振片,P的振动方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向.下列四种入射光束中,哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光?A.太阳光B.沿竖直方向振动的光C.沿水平方向振动的光D.沿与竖直方向成45°角振动的光7.(2019·全国·高考真题)如图,一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为θ,经折射后射出a、b两束光线,则A.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度B.在真空中,a光的波长小于b光的波长C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D.若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,则折射光线a首先消失E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距8.(2019·全国·高考真题)实物粒子和光都具有波粒二象性,下列事实中突出体现波动性的是.E.光电效应实验中,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与入射光的强度无关A.电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样B.β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C.人们利慢中子衍射来研究晶体的结构D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构9.(2020·全国·高考真题)频率不同的两束单色光1和2 以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后,其光路如右图所示,下列说法正确的是()A.单色光1的波长小于单色光2的波长B.在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2 的传播速度C.单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间D.单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角10.(2020·全国·高考真题)关于电磁波,下列说法正确的是()A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度垂直D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输E.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的电磁波随即消失三、填空题(本大题共4小题)11.(2021·全国·高考真题)如图,单色光从折射率n=1.5、厚度d=10.0cm的玻璃板上表面射入。
2020-2022年(三年)全国高考物理真题精选——专题4抛体运动与圆周运动一.选择题(共15小题)1.(2022•广东)如图所示,在竖直平面内,截面为三角形的小积木悬挂在离地足够高处,一玩具枪的枪口与小积木上P 点等高且相距为L 。
当玩具子弹以水平速度v 从枪口向P 点射出时,小积木恰好由静止释放,子弹从射出至击中积木所用时间为t 。
不计空气阻力。
下列关于子弹的说法正确的是( )A .将击中P 点,t 大于L vB .将击中P 点,t 等于L vC .将击中P 点上方,t 大于L vD .将击中P 点下方,t 等于Lv 2.(2021•全国)一迫击炮先后以大小相同的速度发射甲、乙两颗炮弹,炮筒与水平地面间的夹角分别为θ1、θ2(θ1<θ2<90°)。
两炮弹的射程分别为s 1、s 2,所到达的最大高度分别为h 1、h 2,假定空气阻力可以忽略,则( )A .s 1一定大于s 2B .s 1可能等于s 2C .h 1一定大于h 2D .h 1可能等于h 2 3.(2021•江苏)如图所示,A 、B 两篮球从相同高度同时抛出后直接落入篮筐,落入篮筐时的速度方向相同,下列判断正确的是( )A .A 比B 先落入篮筐B .A 、B 运动的最大高度相同C .A 在最高点的速度比B 在最高点的速度小D .A 、B 上升到某一相同高度时的速度方向相同4.(2021•辽宁)1935年5月,红军为突破“围剿”决定强渡大渡河。
首支共产党员突击队冒着枪林弹雨依托仅有的一条小木船坚决强突。
若河面宽300m ,水流速度3m/s ,木船相对静水速度1m/s ,则突击队渡河所需的最短时间为( )A .75sB .95sC .100sD .300s5.(2020•新课标Ⅱ)如图,在摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个坑,该坑沿摩托车前进方向的水平宽度为3h ,其左边缘a 点比右边缘b 点高0.5h 。
若摩托车经过a 点时的动能为E 1,它会落到坑内c 点,c 与a 的水平距离和高度差均为h ;若经过a 点时的动能为E 2,该摩托车恰能越过坑到达b 点。
专题14光学B.换用红色激光照双缝增大纸板与墙面的距离D.减小光源与纸板的距离C.甲中光线的传播速度大 D.甲临界角大,根据折射定律可知>n n 甲乙,故甲浓度大;根据可知折射率越大临界角越小,故甲临界角小。
故选B.滚珠b、c均不合格D.滚珠b不合格,滚珠c合格单色平行光垂直照射平板玻璃,上、下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉,点B.θ逐渐增大时,红光的全反射现象先消失面发生全反射D.θ逐渐减小时,两束光在【解析】红光的频率比绿光的频率小,则红光的折射率小于绿光的折射率,在A.光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为2l aλB.光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为l aλn 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θ=︒,光线c消失B.若45D.若入射光a变为紫光,光线【解析】根据几何关系可知从材料内发生折射时光线的折射角为6011<H光的中央明条纹宽度宽照射同一单缝衍射装置,δH光的侧移量小以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖,δ向左略微平移平面镜,干涉条纹不移动向右略微平移平面镜,干涉条纹间距减小向右略微平移平面镜,干涉条纹间距不变向左略微平移平面镜,干涉条纹向A处移动发出的光与通过平面镜反射光(可以等效成虚像S′发出的光)是同一列光分成的,满足相干光条件。
所以实验中的相干光源之一是通过平面镜反射的光,且该干涉可看成双缝干涉,设,代入双缝干涉公式lxdλ∆=,可得2lxλ∆=向左)略微平移平面镜,对l和d均没有影响,则干涉条纹间距不变,也不错误;同理再次画出光路图有向右略微平移平面镜,即图中从①位置→②位置,由图可看出双缝的间距增大,则干涉条纹间距减小,向左略微平移平面镜,即图中从②位置→①位置,由图可看出干涉条纹向上移动,故某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长,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:单色光类别1/mm x 6/mm x 单色光110.6018.64①平铺白纸,用铅笔画两条互相垂直的直线AA'和BB',交点为O。
2020--2022年全国高考物理三年真题汇编:光电效应一、单选题(共10题;共20分)1.(2分)(2022·河北)如图是密立根于1916年发表的纳金属光电效应的遏止电压U c与入射光频率ν的实验曲线,该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程,并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h。
由图像可知()A.钠的逸出功为ℎνcB.钠的截止频率为8.5×1014HzC.图中直线的斜率为普朗克常量hD.遏止电压U c与入射光频率ν成正比【答案】A【解析】【解答】遏制电压为0,对应最大初动能为0。
光子能量等于逸出功。
逸出功为ℎνc。
A对。
由图可知图像与横坐标交点值即为截止频率,约为5.5×1014ℎz,B错。
结合遏止电压与光电效应方程可解得U c e=ℎν−W逸,Uc =ℎν−W逸e,图像斜率为ℎe,C错误。
U c=ℎν−W逸e,遏止电压与入射光频率成一次函数关系,而不是正比例关系。
D错误。
综选A【分析】图像与横坐标交点值即为截止频率。
结合遏止电压与光电效应方程,得出图像关系式。
2.(2分)(2022·全国乙卷)一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10−7m的光,在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3×1014个。
普朗克常量为ℎ=6.63×10−34J⋅s。
R约为()A.1×102m B.3×102m C.6×102m D.9×102m【答案】B【解析】【解答】每个光子的能量为E=ℎν,光的光速与频率的关系为c=λν,光源每秒发出的光子数为n=Pℎν=Pλℎc,半径为R处的面的面积为S=4πR2,所以nS=3×1014解得R≈3×102m,故选B。
【分析】首先写出每个光子能量及光速与频率波长关系,然后表达出每秒发出的光子数合面积,最后联立进行求解。
历年(2020-2024)全国高考物理真题分类(物态和物态变化)汇编一、多选题1.(2023ꞏ浙江ꞏ统考高考真题)下列说法正确的是()A.热量能自发地从低温物体传到高温物体B.液体的表面张力方向总是跟液面相切C.在不同的惯性参考系中,物理规律的形式是不同的D.当波源与观察者相互接近时,观察者观测到波的频率大于波源振动的频率2.(2020ꞏ江苏ꞏ统考高考真题)玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史,它是一种非晶体。
下列关于玻璃的说法正确的有( )A.没有固定的熔点B.天然具有规则的几何形状C.沿不同方向的导热性能相同D.分子在空间上周期性排列二、单选题1.(2021ꞏ江苏ꞏ高考真题)铁丝圈上附有肥皂膜,竖直放置时,肥皂膜上的彩色条纹上疏下密,由此推测肥皂膜前后两个面的侧视形状应当是( )A.B.C.D.三、填空题1.(2020ꞏ江苏ꞏ统考高考真题)一瓶酒精用了一些后,把瓶盖拧紧,不久瓶内液面上方形成了酒精的饱和汽,此时_____(选填“有”或“没有”)酒精分子从液面飞出。
当温度升高时,瓶中酒精饱和汽的密度_____(选填“增大”“减小”或“不变”)。
2024年高考真题专篇1.(2024.河北卷考题) 9.如图,水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左右两部分,左侧封闭一定质量的理想气体,右侧为真空,活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。
汽缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度,弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计。
活塞初始时静止在汽缸正中间,后因活塞密封不严发生缓慢移动,活塞重新静止后( )A. 弹簧恢复至自然长度B. 活塞两侧气体质量相等C. 与初始时相比,汽缸内气体的内能增加D. 与初始时相比,活塞左侧单位体积内气体分子数减少2.(2024年新课标考题)8. 如图,一定量理想气体的循环由下面4个过程组成:1→2为绝热过程(过程中气体不与外界交换热量),2→3为等压过程,3→4为绝热过程,4→1为等容过程。
光学和热学实验考点01 光学实验1. (2024年高考湖北卷)某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率,具体步骤如下:①平铺白纸,用铅笔画两条互相垂直的直线AA¢和BB¢,交点为O。
将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴AA¢,并使其圆心位于O点,画出玻璃砖的半圆弧轮廓线,如图(a)所示。
②将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖,记录折射光线与半圆弧的交点M。
③拿走玻璃砖,标记CO光线与半圆弧的交点P。
④分别过M、P作BB'的垂线MM、PP¢,M¢、P¢是垂足,并用米尺分别测量MM¢、PP¢的长度x和y。
-图像,如图(b)所示。
⑤改变入射角,重复步骤②③④,得到多组x和y的数据。
根据这些数据作出y x(1)关于该实验,下列说法正确的是_____(单选,填标号)。
A. 入射角越小,误差越小B. 激光的平行度好,比用插针法测量更有利于减小误差C. 选择圆心O点作为入射点,是因为此处的折射现象最明显-图像,可得玻璃砖的折射率为_____(保留三位有效数字)。
(2)根据y x(3)若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径,则折射率的测量结果_____(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)B (2)1.57(3)不变【解析】(1)A.入射角适当即可,不能太小,入射角太小,导致折射角太小,测量的误差会变大,故A错误;B.激光的平行度好,比用插针法测量更有利于减小误差,故B正确;C .相同的材料在各点的折射效果都一样,故C 错误。
故选B 。
(2)设半圆柱体玻璃砖的半径为R ,根据几何关系可得入射角的正弦值为sin y i R=折射角的正弦值为sin x r R=折射率sin sin i yn r x==可知y x -图像斜率大小等于折射率,即441.5728n =»(3)根据(2)中数据处理方法可知若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径,则折射率的测量结果不变。
专题14 光学2022年高考真题1、(2022·山东卷·T10)某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象,狭缝1S ,2S 的宽度可调,狭缝到屏的距离为L 。
同一单色光垂直照射狭缝,实验中分别在屏上得到了图乙,图丙所示图样。
下列描述正确的是( )A. 图乙是光的双缝干涉图样,当光通过狭缝时,也发生了衍射B. 遮住一条狭缝,另一狭缝宽度增大,其他条件不变,图丙中亮条纹宽度增大C. 照射两条狭缝时,增加L ,其他条件不变,图乙中相邻暗条纹的中心间距增大D. 照射两条狭缝时,若光从狭缝1S 、2S 到屏上P 点的路程差为半波长的奇数倍,P 点处一定是暗条纹 【答案】ACD 【解析】A .由图可知,图乙中间部分等间距条纹,所以图乙是光的双缝干涉图样,当光通过狭缝时,同时也发生衍射,故A 正确;B .狭缝越小,衍射范围越大,衍射条纹越宽,遮住一条狭缝,另一狭缝宽度增大,则衍射现象减弱,图丙中亮条纹宽度减小,故B 错误;C .根据条纹间距公式Lx dλ∆=可知照射两条狭缝时,增加L ,其他条件不变,图乙中相邻暗条纹的中心间距增大,故C 正确;D .照射两条狭缝时,若光从狭缝1S 、2S 到屏上P 点的路程差为半波长的奇数倍,P 点处一定是暗条纹,故D 正确。
故选ACD 。
2、(2022·山东卷·T7)柱状光学器件横截面如图所示,OP 右侧是以O 为圆心、半径为R 的14圆,左则是直角梯形,AP 长为R ,AC 与CO 夹角45︒,AC 中点为B 。
a 、b 两种频率的细激光束,垂直AB 面入射,器件介质对a ,b 光的折射率分别为1.42、1.40。
保持光的入射方向不变,入射点从A 向B 移动过程中,能在PM 面全反射后,从OM 面射出的光是(不考虑三次反射以后的光)( )A. 仅有a 光B. 仅有b 光C. a 、b 光都可以D. a 、b 光都不可以 【答案】A 【解析】当两种频率的细激光束从A 点垂直于AB 面入射时,激光沿直线传播到O 点,经第一次反射沿半径方向直线传播出去。
专题14 光学2022年高考真题1、(2022·山东卷·T10)某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象,狭缝1S ,2S 的宽度可调,狭缝到屏的距离为L 。
同一单色光垂直照射狭缝,实验中分别在屏上得到了图乙,图丙所示图样。
下列描述正确的是( )A. 图乙是光的双缝干涉图样,当光通过狭缝时,也发生了衍射B. 遮住一条狭缝,另一狭缝宽度增大,其他条件不变,图丙中亮条纹宽度增大C. 照射两条狭缝时,增加L ,其他条件不变,图乙中相邻暗条纹的中心间距增大D. 照射两条狭缝时,若光从狭缝1S 、2S 到屏上P 点的路程差为半波长的奇数倍,P 点处一定是暗条纹 【答案】ACD 【解析】A .由图可知,图乙中间部分等间距条纹,所以图乙是光的双缝干涉图样,当光通过狭缝时,同时也发生衍射,故A 正确;B .狭缝越小,衍射范围越大,衍射条纹越宽,遮住一条狭缝,另一狭缝宽度增大,则衍射现象减弱,图丙中亮条纹宽度减小,故B 错误;C .根据条纹间距公式Lx dλ∆=可知照射两条狭缝时,增加L ,其他条件不变,图乙中相邻暗条纹的中心间距增大,故C 正确;D .照射两条狭缝时,若光从狭缝1S 、2S 到屏上P 点的路程差为半波长的奇数倍,P 点处一定是暗条纹,故D 正确。
故选ACD 。
2、(2022·山东卷·T7)柱状光学器件横截面如图所示,OP 右侧是以O 为圆心、半径为R 的14圆,左则是直角梯形,AP 长为R ,AC 与CO 夹角45︒,AC 中点为B 。
a 、b 两种频率的细激光束,垂直AB 面入射,器件介质对a ,b 光的折射率分别为1.42、1.40。
保持光的入射方向不变,入射点从A 向B 移动过程中,能在PM 面全反射后,从OM 面射出的光是(不考虑三次反射以后的光)( )A. 仅有a 光B. 仅有b 光C. a 、b 光都可以D. a 、b 光都不可以 【答案】A 【解析】当两种频率的细激光束从A 点垂直于AB 面入射时,激光沿直线传播到O 点,经第一次反射沿半径方向直线传播出去。
保持光的入射方向不变,入射点从A 向B 移动过程中,如下图可知,激光沿直线传播到CO 面经反射向PM 面传播,根据图像可知,入射点从A 向B 移动过程中,光线传播到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PM 面的P 点,此时光线在PM 面上的入射角最大,设为α,由几何关系得45α=根据全反射临界角公式得112sin 1.42a a C n ==< 112sin 1.402b b C n ==> 两种频率的细激光束的全反射的临界角关系为45a b C C <<故在入射光从A 向B 移动过程中,a 光能在PM 面全反射后,从OM 面射出;b 光不能在PM 面发生全反射,故仅有a 光。
A 正确,BCD 错误。
故选A 。
3、(2022·全国乙卷·T17)一点光源以113W 的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6 × 10 - 7m 的光,在离点光源距离为R 处每秒垂直通过每平方米的光子数为3 × 1014个。
普朗克常量为h = 6.63 × 10 - 34J ⋅s 。
R 约为( ) A. 1 × 102m B. 3 × 102mC. 6 × 102mD. 9 ×102m 【答案】B 【解析】 一个光子的能量为E = h νν为光的频率,光的波长与频率有以下关系c = λν光源每秒发出的光子的个数为P P n h hcλν==P 为光源的功率,光子以球面波的形式传播,那么以光源为原点的球面上的光子数相同,此时距光源的距离为R 处,每秒垂直通过每平方米的光子数为3 × 1014个,那么此处的球面的表面积为S = 4πR 2则14310nS=⨯ 联立以上各式解得R ≈ 3 × 102m故选B 。
4、(2022·浙江6月卷·T8)如图所示,王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验,在失重环境下,往大水球中央注入空气,形成了一个空气泡,气泡看起来很明亮,其主要原因是( )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D. 光射入气泡干涉形成“亮斑”【答案】C【解析】当光从水中射到空气泡的界面处时,一部分光的入射角大于或等于临界角,发生了全反射现象;还有一部分光折射到内壁然后再折射出去,所以水中的空气泡看起来比较亮。
故选C。
5、(2022·浙江6月卷·T4)关于双缝干涉实验,下列说法正确的是()A. 用复色光投射就看不到条纹B. 明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果C. 把光屏前移或后移,不能看到明暗相间条纹D. 蓝光干涉条纹的间距比红光的大【答案】B【解析】A.用复色光投射同样能看到条纹,A错误;B.双缝干涉实验中,明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果,B正确;C.由条纹间Lxdλ∆=知,把光屏前移或后移,改变了L,从而改变了条纹间距,但还可能看到明暗相间条纹,C错误;D.由条纹间Lxdλ∆=知,且λ蓝 < λ红,则蓝光干涉条纹的间距比红光的小,D错误。
故选B。
6、(2022·浙江1月卷·T11)如图所示,用激光笔照射半圆形玻璃砖圆心O点,发现有a、b、c、d四条细光束,其中d是光经折射和反射形成的。
当入射光束a绕O点逆时针方向转过小角度θ∆时,b、c、d也会随之转动,则()A. 光束b 顺时针旋转角度小于θ∆B. 光束c 逆时针旋转角度小于θ∆C. 光束d 顺时针旋转角度大于θ∆D. 光速b 、c 之间的夹角减小了2θ∆ 【答案】B 【解析】A .设入射光线a 的入射角为α,则反射角为α,光束c 的折射角为β,光束d 的反射角也为β,入射光束a 绕O 点逆时针方向转过小角度θ∆时,入射角变为αθα'=∆+由反射定律可知反射角等于入射角,则光束b 顺时针旋转角度等于θ∆,故A 错误; B .由折射定律有sin 1sin n αβ=>,sin()1sin()n αθβθ+∆=>'+∆ 可得θθ'∆<∆即光束c 逆时针旋转角度小于θ∆,故B 正确;C .光束d 的反射角变化与光束c 的折射角变化相等,则光束d 顺时针旋转角度小于θ∆,故C 错误;D .光束b 顺时针旋转角度等于θ∆,光束c 逆时针旋转角度小于θ∆,则光速b 、c 之间的夹角减小的角度小于2θ∆,故D 错误; 故选B 。
7、(2022·浙江1月卷·T16) 电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验。
如图所示,电子枪持续发射的电子动量为1.2×10-23kg ·m/s ,然后让它们通过双缝打到屏上。
已知电子质量取9.1×10-31kg ,普朗克常量取6.6×10-34J ·s ,下列说法正确的是( )A. 发射电子的动能约为8.0×10-15JB. 发射电子的物质波波长约为5.5×10-11m C. 只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉 D. 如果电子是一个一个发射的,仍能得到干涉图样 【答案】BD 【解析】A .根据动量的大小与动能的关系可知发射电子的动能约为223217k 31(1.210)J 8.010J 229.110P E m ---⨯==≈⨯⨯⨯ 故A 错误;B .发射电子的物质波波长约为3411236.610m 5.510m 1.210h P λ---⨯==≈⨯⨯ 故B 正确;CD .物质波也具有波粒二象性,故电子的波动性是每个电子本身的性质,则每个电子依次通过双缝都能发生干涉现象,只是需要大量电子显示出干涉图样,故C 错误,D 正确; 故选BD 。
8、(2022·全国乙卷·T34(2))一细束单色光在三棱镜ABC 的侧面AC 上以大角度由D 点入射(入射面在棱镜的横截面内),入射角为i ,经折射后射至AB 边的E 点,如图所示,逐渐减小i ,E 点向B 点移动,当1sin 6i =时,恰好没有光线从AB 边射出棱镜,且DE DA =。
求棱镜的折射率。
【答案】1.5 【解析】因为当1sin 6i =时,恰好没有光线从AB 边射出,可知光线在E 点发生全反射,设临界角为C,则1sin Cn=由几何关系可知,光线在D点的折射角为902r C=-则sin sin in r=联立可得n=1.59、(2022·全国甲卷·T34(2))如图,边长为a的正方形ABCD为一棱镜的横截面,M为AB边的中点。
在截面所在平的,一光线自M点射入棱镜,入射角为60°,经折射后在BC 边的N点恰好发生全反射,反射光线从CD边的P点射出棱镜,求棱镜的折射率以及P、C 两点之间的距离。
【答案】72n=,312PC a=【解析】光线在M点发生折射有sin60°=n sinθ由题知,光线经折射后在BC边的N点恰好发生全反射,则1sin Cn=C= 90° - θ联立有3tan2θ=72n=根据几何关系有tan 2MB aBN BNθ== 解得3a NC a BN a =-=-再由tan PCNCθ=解得312PC a -=10、 (2022·广东卷·T16(2))一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体,液体上方是空气,其截面如图所示。
一激光器从罐体底部P 点沿着罐体的内壁向上移动,它所发出的光束始终指向圆心O 点。
当光束与竖直方向成45︒角时,恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束。
已知光在空气中的传播速度为c ,求液体的折射率n 和激光在液体中的传播速度v 。
22【解析】当入射角达到45o 时,恰好到达临界角C ,根据1sin C n=可得液体的折射率o112sin sin 45n C === 由于c n v=可知激光在液体中的传播速度22c v c n == 11、(2022·湖南卷·T16(2))如图,某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成,其中屏障垂直于屏幕平行排列,可实现对像素单元可视角度θ的控制(可视角度θ定义为某像素单元发出的光在图示平面内折射到空气后最大折射角的2倍)。
透明介质的折射率2n =,屏障间隙0.8mm L =。
发光像素单元紧贴屏下,位于相邻两屏障的正中间.不考虑光的衍射。
(1)若把发光像素单元视为点光源,要求可视角度θ控制为60°,求屏障的高度d ; (2)若屏障高度 1.0mm d =,且发光像素单元的宽度不能忽略,求像素单元宽度x 最小为多少时,其可视角度θ刚好被扩为180°(只要看到像素单元的任意一点,即视为能看到该像素单元)。