2021全國(guó)高考真題物理匯編：光

18/182021全國(guó)高考真題物理匯編光一、單選題1．（2021·江蘇·高考真題）某種材料制成的半圓形透明磚平放在方格紙上，將激光束垂直于面射入，可以看到光束從圓弧面出射，沿AC方向緩慢平移該磚，在如圖所示位置時(shí)，出射光束恰好消失，該材料的折射率為（）A．1.2 B．1.4 C．1.6 D．1.82．（2021·江蘇·高考真題）鐵絲圈上附有肥皂膜，豎直放置時(shí)，肥皂膜上的彩色條紋上疏下密，由此推測(cè)肥皂膜前后兩個(gè)面的側(cè)視形狀應(yīng)當(dāng)是（）A． B． C． D．3．（2021·海南·高考真題）如圖，長(zhǎng)方體玻璃磚的橫截面為矩形，，其折射率為。一束單色光在紙面內(nèi)以的入射角從空氣射向邊的中點(diǎn)O，則該束單色光（）A．在邊的折射角為B．在邊的入射角為C．不能從邊射出D．不能從邊射出4．（2021·湖北·高考真題）如圖所示，由波長(zhǎng)為λ1和λ2的單色光組成的一束復(fù)色光，經(jīng)半反半透鏡后分成透射光和反射光。透射光經(jīng)擴(kuò)束器后垂直照射到雙縫上并在屏上形成干涉條紋。O是兩單色光中央亮條紋的中心位置，P1和P2分別是波長(zhǎng)為λ1和λ2的光形成的距離O點(diǎn)最近的亮條紋中心位置。反射光入射到三棱鏡一側(cè)面上，從另一側(cè)面M和N位置出射，則（）A．λ1<λ2，M是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置 B．λ1<λ2，N是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置C．λ1>λ2，M是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置 D．λ1>λ2，N是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置5．（2021·遼寧·高考真題）一束復(fù)色光從空氣射入光導(dǎo)纖維后分成a、b兩束單色光，光路如圖所示，比較內(nèi)芯中的a、b兩束光，a光的（）A．頻率小，發(fā)生全反射的臨界角小B．頻率大，發(fā)生全反射的臨界角小C．頻率小，發(fā)生全反射的臨界角大D．頻率大，發(fā)生全反射的臨界角大6．（2021·天津·高考真題）一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，傳播速度，時(shí)位于坐標(biāo)原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)從平衡位置沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，下列圖形中哪個(gè)是時(shí)的波形（）A． B． C． D．7．（2021·天津·高考真題）光刻機(jī)是制造芯片的核心裝備，利用光源發(fā)出的紫外線，將精細(xì)圖投影在硅片上，再經(jīng)技術(shù)處理制成芯片。為提高光刻機(jī)清晰投影最小圖像的能力，在透鏡組和硅片之間充有液體。紫外線進(jìn)入液體后與其在真空中相比（）A．波長(zhǎng)變短 B．光子能量增加 C．頻率降低 D．傳播速度增大8．（2021·北京·高考真題）如圖所示的平面內(nèi)，光束a經(jīng)圓心O射入半圓形玻璃磚，出射光為b、c兩束單色光。下列說(shuō)法正確的是（

）A．這是光的干涉現(xiàn)象B．在真空中光束b的波長(zhǎng)大于光束c的波長(zhǎng)C．玻璃磚對(duì)光束b的折射率大于對(duì)光束c的折射率D．在玻璃磚中光束b的傳播速度大于光束c的傳播速度9．（2021·山東·高考真題）用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到如圖所示明暗相間的干涉條紋。下列關(guān)于該區(qū)域薄膜厚度d隨坐標(biāo)x的變化圖像，可能正確的是（）A． B．C． D．10．（2021·浙江·高考真題）用激光筆照射透明塑料制成的光盤邊緣時(shí)觀察到的現(xiàn)象如圖所示。入射點(diǎn)O和兩出射點(diǎn)P、Q恰好位于光盤邊緣等間隔的三點(diǎn)處，空氣中的四條細(xì)光束分別為入射光束a、反射光束b、出射光束c和d、已知光束a和b間的夾角為，則（）A．光盤材料的折射率B．光在光盤內(nèi)的速度為真空中光速的三分之二C．光束b、c和d的強(qiáng)度之和等于光束a的強(qiáng)度D．光束c的強(qiáng)度小于O點(diǎn)處折射光束的強(qiáng)度11．（2021·浙江·高考真題）大功率微波對(duì)人和其他生物有一定的殺傷作用。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)人體單位面積接收的微波功率達(dá)到時(shí)會(huì)引起神經(jīng)混亂，達(dá)到時(shí)會(huì)引起心肺功能衰竭?，F(xiàn)有一微波武器，其發(fā)射功率。若發(fā)射的微波可視為球面波，則引起神經(jīng)混亂和心肺功能衰竭的有效攻擊的最遠(yuǎn)距離約為（）A．

B．

C．

D．

二、多選題12．（2021·福建·高考真題）以聲波作為信息載體的水聲通信是水下長(zhǎng)距離通信的主要手段。2020年11月10日，中國(guó)載人潛水器“奮斗者”號(hào)創(chuàng)造了10909米深潛紀(jì)錄。此次深潛作業(yè)利用了水聲通信和電磁通信等多種通信方式進(jìn)行指令傳輸或數(shù)據(jù)交換，如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（）A．“奮斗者”號(hào)與“探索一號(hào)”通信的信息載體屬于橫波B．“奮斗者”號(hào)與“滄海”號(hào)通信的信息載體屬于橫波C．“探索一號(hào)”與通信衛(wèi)星的實(shí)時(shí)通信可以通過(guò)機(jī)械波實(shí)現(xiàn)D．“探索一號(hào)”與“探索二號(hào)”的通信過(guò)程也是能量傳播的過(guò)程13．（2021·山東·高考真題）一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，如圖所示，實(shí)線為時(shí)的波形圖，虛線為時(shí)的波形圖。以下關(guān)于平衡位置在O處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，可能正確的是（）A． B．C． D．14．（2021·浙江·高考真題）肥皂膜的干涉條紋如圖所示，條紋間距上面寬、下面窄。下列說(shuō)法正確的是（）A．過(guò)肥皂膜最高和最低點(diǎn)的截面一定不是梯形B．肥皂膜上的條紋是前后表面反射光形成的干涉條紋C．肥皂膜從形成到破裂，條紋的寬度和間距不會(huì)發(fā)生變化D．將肥皂膜外金屬環(huán)左側(cè)的把柄向上轉(zhuǎn)動(dòng)，條紋也會(huì)跟著轉(zhuǎn)動(dòng)三、填空題15．（2021·全國(guó)·高考真題）如圖，單色光從折射率n=1.5、厚度d=10.0cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速為m/s，則該單色光在玻璃板內(nèi)傳播的速度為_(kāi)__________m/s；對(duì)于所有可能的入射角，該單色光通過(guò)玻璃板所用時(shí)間t的取值范圍是___________s≤t<___________s（不考慮反射）。四、實(shí)驗(yàn)題16．（2021·浙江·高考真題）小明同學(xué)在做“測(cè)定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)只有3枚大頭針，他把大頭針A、B、C插在如圖所示位置，并測(cè)出了玻璃的折射率。請(qǐng)?jiān)诖痤}紙相應(yīng)方框中畫出光路圖，標(biāo)出入射角i和折射角r，______并寫出折射率n的計(jì)算式______。17．（2021·浙江·高考真題）圖示是“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)的裝置。實(shí)驗(yàn)中:①觀察到較模糊的干涉條紋，要使條紋變得清晰，值得嘗試的是___________。(單選）A．旋轉(zhuǎn)測(cè)量頭

B．增大單縫與雙縫間的距離

C．調(diào)節(jié)撥桿使單縫與雙縫平行②要增大觀察到的條紋間距，正確的做法是___________(單選）A．減小單縫與光源間的距離

B．減小單縫與雙縫間的距離C．增大透鏡與單縫間的距離

D．增大雙縫與測(cè)量頭間的距離五、解答題18．（2021·重慶·高考真題）如圖所示，一直角棱鏡。從邊界面垂直入射的甲、乙兩種不同頻率的單色光，在棱鏡中傳播速度分別為和（為真空中的光速），甲光第一次到達(dá)邊恰好發(fā)生全反射。求：（1）該棱鏡分別對(duì)甲光和乙光的折射率；（2）邊的長(zhǎng)度。19．（2021·山東·高考真題）超強(qiáng)超短光脈沖產(chǎn)生方法曾獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，其中用到的一種脈沖激光展寬器截面如圖所示。在空氣中對(duì)稱放置四個(gè)相同的直角三棱鏡，頂角為。一細(xì)束脈沖激光垂直第一個(gè)棱鏡左側(cè)面入射，經(jīng)過(guò)前兩個(gè)棱鏡后分為平行的光束，再經(jīng)過(guò)后兩個(gè)棱鏡重新合成為一束，此時(shí)不同頻率的光前后分開(kāi)，完成脈沖展寬。已知相鄰兩棱鏡斜面間的距離，脈沖激光中包含兩種頻率的光，它們?cè)诶忡R中的折射率分別為和。取，，。（1）為使兩種頻率的光都能從左側(cè)第一個(gè)棱鏡斜面射出，求的取值范圍；（2）若，求兩種頻率的光通過(guò)整個(gè)展寬器的過(guò)程中，在空氣中的路程差（保留3位有效數(shù)字）。20．（2021·廣東·高考真題）如圖所示，一種光學(xué)傳感器是通過(guò)接收器Q接收到光的強(qiáng)度變化而觸發(fā)工作的。光從擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)P點(diǎn)射向外側(cè)M點(diǎn)再折射到空氣中，測(cè)得入射角為，折射角為；光從P點(diǎn)射向外側(cè)N點(diǎn)，剛好發(fā)生全反射并被Q接收，求光從玻璃射向空氣時(shí)臨界角的正弦值表達(dá)式。21．（2021·全國(guó)·高考真題）用插針?lè)y(cè)量上、下表面平行的玻璃磚的折射率。實(shí)驗(yàn)中用A、B兩個(gè)大頭針確定入射光路、C、D兩個(gè)大頭針確定出射光路，O和分別是入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，如圖（a）所示。測(cè)得玻璃磚厚度為，A到過(guò)O點(diǎn)的法線的距離，M到玻璃磚的距離，到的距離為。（?。┣蟛ＡТu的折射率；（ⅱ）用另一塊材料相同，但上下兩表面不平行的玻璃磚繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，玻璃磚的截面如圖（b）所示。光從上表面入射，入時(shí)角從0逐漸增大，達(dá)到時(shí)，玻璃磚下表面的出射光線恰好消失。求此玻璃磚上下表面的夾角。22．（2021·河北·高考真題）將兩塊半徑均為R、完全相同的透明半圓柱體A、B正對(duì)放置，圓心上下錯(cuò)開(kāi)一定距離，如圖所示，用一束單色光沿半徑照射半圓柱體A，設(shè)圓心處入射角為，當(dāng)時(shí)，A右側(cè)恰好無(wú)光線射出；當(dāng)時(shí)，有光線沿B的半徑射出，射出位置與A的圓心相比下移h，不考慮多次反射，求：（1）半圓柱體對(duì)該單色光的折射率；（2）兩個(gè)半圓柱體之間的距離d。23．（2021·湖南·高考真題）我國(guó)古代著作《墨經(jīng)》中記載了小孔成倒像的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)到光沿直線傳播。身高的人站在水平地面上，其正前方處的豎直木板墻上有一個(gè)圓柱形孔洞，直徑為、深度為，孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此時(shí)，由于孔洞深度過(guò)大，使得成像不完整，如圖所示?，F(xiàn)在孔洞中填充厚度等于洞深的某種均勻透明介質(zhì)，不考慮光在透明介質(zhì)中的反射。（i）若該人通過(guò)小孔能成完整的像，透明介質(zhì)的折射率最小為多少？（ii）若讓掠射進(jìn)入孔洞的光能成功出射，透明介質(zhì)的折射率最小為多少？

參考答案1．A【詳解】畫出激光束從玻璃磚射出時(shí)恰好發(fā)生全反射的入射角如圖所示全反射的條件由幾何關(guān)系知聯(lián)立解得故A正確，BCD錯(cuò)誤.故選A.2．C【詳解】薄膜干涉為前后兩個(gè)面反射回來(lái)的光發(fā)生干涉形成干涉條紋，在復(fù)色光時(shí)，出現(xiàn)彩色條紋，由于重力作用，肥皂膜前后表面的厚度從上到下逐漸增大，從而使干涉條紋的間距上疏下密，由于表面張力的作用，使得肥皂膜向內(nèi)凹陷，故C正確，ABD錯(cuò)誤。故選C。3．C【詳解】A．光線從O點(diǎn)入射，設(shè)折射角為，由折射定律有解得即該束單色光在邊的折射角為，故A錯(cuò)誤；B．設(shè)邊長(zhǎng)，則，作出光路圖如圖所示。由幾何關(guān)系可知光在邊的入射角為，故B錯(cuò)誤；C．設(shè)光在玻璃磚與空氣界面發(fā)生全反射的臨界角設(shè)為C，有即，而光在MN邊的入射角大于，所以光在MN邊發(fā)生全反射，不能從邊射出，故C正確；D．根據(jù)幾何關(guān)系可知光在A點(diǎn)發(fā)生全反射后到達(dá)NP邊的B點(diǎn)時(shí)的入射角為30°，小于全反射臨界角，所以光在B點(diǎn)折射出玻璃磚，故D錯(cuò)誤。故選C。4．D【分析】本題考查折射定律以及雙縫干涉實(shí)驗(yàn)?！驹斀狻坑呻p縫干涉條紋間距的公式可知，當(dāng)兩種色光通過(guò)同一雙縫干涉裝置時(shí)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)條紋間距越寬，由屏上亮條紋的位置可知反射光經(jīng)過(guò)三棱鏡后分成兩束色光，由圖可知M光的折射角大，又由折射定律可知，入射角相同時(shí)，折射率越大的色光折射角越大，由于則所以N是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置，故D正確，ABC錯(cuò)誤。故選D。5．C【詳解】由光路圖可知a光的偏折程度沒(méi)有b光的大，因此a光的折射率小，頻率小，由全反射可知折射率越小發(fā)生全反射的臨界角越大。故選C。6．B【詳解】由圖中可以看出該波的波長(zhǎng)為，根據(jù)可知該列波的周期為又因?yàn)闀r(shí)位于坐標(biāo)原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)從平衡位置沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)時(shí)經(jīng)歷了1.5T，所以此時(shí)位于坐標(biāo)原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)從平衡位置沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，結(jié)合圖像可知B選項(xiàng)正確。故選B。7．A【詳解】紫外線進(jìn)入液體后與真空相比，頻率不變，傳播速度減小，根據(jù)可知波長(zhǎng)變短；根據(jù)可知，光子能量不變。故選A。8．C【詳解】A．光束a經(jīng)圓心O射入半圓形玻璃磚，出射光為b、c兩束單色光，這是光的色散現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；C．由題圖可知光束c的折射角大于光束b的折射角，根據(jù)折射定律可知nc<nbC正確；B．由于光的折射率越大，其頻率越大，波長(zhǎng)越短，則b光在真空中的波長(zhǎng)較短，B錯(cuò)誤；D．根據(jù)v=知，c光束的折射率小，則c光在棱鏡中的傳播速度大，D錯(cuò)誤。故選C。9．D【詳解】用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，從透明薄膜的上下表面分別反射的兩列光是相干光，發(fā)生干涉現(xiàn)象，出現(xiàn)條紋，所以此條紋是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面反射光疊加后形成的，其光程差為透明薄膜厚度的2倍，當(dāng)光程差△x=nλ時(shí)此處表現(xiàn)為亮條紋，即當(dāng)薄膜的厚度時(shí)對(duì)應(yīng)的條紋為亮條紋，在題目的干涉條紋中，從左向右條紋的間距逐漸增大，結(jié)合干涉條紋公式對(duì)應(yīng)的厚度公式可知從左向右薄膜厚度的變化率逐漸減小。故選D。10．D【詳解】A．如圖所示由幾何關(guān)系可得入射角為折射角為根據(jù)折射定律有所以A錯(cuò)誤；B．根據(jù)所以B錯(cuò)誤；C．光束在b、c和d的強(qiáng)度之和小于光束a的強(qiáng)度，因?yàn)樵赒處光還有反射光線，所以C錯(cuò)誤；D．光束c的強(qiáng)度與反射光線PQ強(qiáng)度之和等于折身光線OP的強(qiáng)度，所以D正確；故選D。11．B【詳解】設(shè)微波有效攻擊范圍為r時(shí)單位面積接收微波功率為解得則引起神經(jīng)混亂時(shí)有引起心肺功能衰竭時(shí)有所以B正確；ACD錯(cuò)誤；故選B。12．BD【詳解】A．由題知，“奮斗者”號(hào)與“探索一號(hào)”通信是通過(guò)水聲音通信，由下而上，故信息載體屬于縱波，故A錯(cuò)誤；B．由題知，“奮斗者”號(hào)與“滄?！碧?hào)通信是通過(guò)水聲音通信，由左向右，故信息載體屬于橫波，故B正確；C．因?yàn)樘罩袥](méi)有介質(zhì)，故機(jī)械波無(wú)法傳播，所以“探索一號(hào)”與通信衛(wèi)星的實(shí)時(shí)通信只能通過(guò)電磁通信來(lái)實(shí)現(xiàn)，故C錯(cuò)誤；D．在傳遞信息的過(guò)程也是傳遞能量的過(guò)程，故“探索一號(hào)”與“探索二號(hào)”的通信過(guò)程也是能量傳播的過(guò)程，故D正確。故選BD。13．AC【詳解】機(jī)械波的傳播方向不確定，所以需要考慮機(jī)械波傳播方向的不確定性。AB．若機(jī)械波沿軸正方向傳播，在時(shí)點(diǎn)振動(dòng)方向豎直向上，則傳播時(shí)間滿足（n=0，1，2，3…）解得（n=0，1，2，3…）當(dāng)時(shí)，解得周期A正確，B錯(cuò)誤；CD．若機(jī)械波沿軸負(fù)方向傳播，在時(shí)點(diǎn)處于波谷，則（n=0，1，2，3…）解得（n=0，1，2，3…）當(dāng)時(shí)，解得周期C正確，D錯(cuò)誤。故選AC。14．AB【詳解】A．肥皂膜因?yàn)樽灾貢?huì)上面薄而下面厚，因表面張力的原因其截面應(yīng)是一個(gè)圓滑的曲面而不是梯形，A正確；B．薄膜干涉是等厚干涉，其原因?yàn)榉试砟ど系臈l紋是前后表面反射光形成的干涉條紋，B正確；C．形成條紋的原因是前后表面的反射光疊加出現(xiàn)了振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和振動(dòng)減弱點(diǎn)，形成到破裂的過(guò)程上面越來(lái)越薄，下面越來(lái)越厚，因此出現(xiàn)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的位置發(fā)生了變化，條紋寬度和間距發(fā)生變化，C錯(cuò)誤；D．將肥皂膜外金屬環(huán)左側(cè)的把柄向上轉(zhuǎn)動(dòng)，由于重力，表面張力和粘滯力等的作用，肥皂膜的形狀和厚度會(huì)重新分布，因此并不會(huì)跟著旋轉(zhuǎn)90°；D錯(cuò)誤。故選AB。15．

【詳解】[1]該單色光在玻璃板內(nèi)傳播的速度為[2]當(dāng)光垂直玻璃板射入時(shí)，光不發(fā)生偏折，該單色光通過(guò)玻璃板所用時(shí)間最短，最短時(shí)間[3]當(dāng)光的入射角是90°時(shí)，該單色光通過(guò)玻璃板所用時(shí)間最長(zhǎng)。由折射定律可知最長(zhǎng)時(shí)間16．

【詳解】光路圖如圖所示根據(jù)折射定律可知。17．

C

D【詳解】①[1]若粗調(diào)后看不到清晰的干涉條紋，看到的是模糊不清的條紋，則最可能的原因是單縫與雙縫不平行；要使條紋變得清晰，值得嘗試的是調(diào)節(jié)撥桿使單縫與雙縫平行。故選C。②[2]根據(jù)可知要增大條紋間距可以增大雙縫到光屏的距離l，減小雙縫的間距d；故選D。18．（1），；（2）【詳解】（1）由光速與折射率的關(guān)系，可得該棱鏡對(duì)甲光的折射率該棱鏡對(duì)乙光的折射率（2）設(shè)邊的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，根據(jù)題述甲光第一次到