專題04 光學(xué)-5年（2020-2024）高考1年模擬物理真題分類匯編（山東專用）（原卷版）

2020-2024年五年高考真題分類匯編PAGEPAGE1專題04光學(xué)考點(diǎn)五年考情（2020-2024）命題趨勢備考策略考點(diǎn)1光的反射和折射（5年6考）2024·山東卷·T152023·山東卷·T162022·山東卷·T72021·山東卷·T152020·山東卷·T92020·山東卷·T3光的折射定律、折射率、全反射現(xiàn)象的考查常以計算題形式出現(xiàn)，是命題熱點(diǎn)、?？键c(diǎn)；光的干涉、衍射和相對論基本假設(shè)則常以選擇題形式出現(xiàn)．趨勢分析：預(yù)計以后高考對本專題的考查仍然以光的折射、全反射等光的傳播規(guī)律作為主要命題方向，但對于光的干涉、衍射、偏振等內(nèi)容的重要結(jié)論也需識記．該部分內(nèi)容主要以幾何光學(xué)為主，以光的折射現(xiàn)象、全反射現(xiàn)象為主要命題點(diǎn)，需要理解光的干涉、衍射、偏振等；對于本部分的實(shí)驗(yàn)，要注意對其原理、器材、步驟、數(shù)據(jù)處理方法、誤差分析等的理解。常見題型有：①光的折射和全反射；②光的干涉和衍射；③光學(xué)與數(shù)學(xué)知識的綜合應(yīng)用；④電磁場理論與電磁波的性質(zhì)；⑤電磁振蕩與電磁波譜；⑥對相對論的初步認(rèn)識?？键c(diǎn)2光的干涉衍射和偏振（5年4考）2024·山東卷·T42023·山東卷·T52022·山東卷·T102021·山東卷·T7考點(diǎn)01光的反射和折射1、（2024·山東卷·T15）某光學(xué)組件橫截面如圖所示，半圓形玻璃磚圓心為O點(diǎn)，半徑為R；直角三棱鏡FG邊的延長線過O點(diǎn)，EG邊平行于AB邊且長度等于R，∠FEG=30°。橫截面所在平面內(nèi)，單色光線以θ角入射到EF邊發(fā)生折射，折射光線垂直EG邊射出。已知玻璃磚和三棱鏡對該單色光的折射率均為1.5。（1）求sinθ；（2）以θ角入射的單色光線，若第一次到達(dá)半圓弧AMB可以發(fā)生全反射，求光線在EF上入射點(diǎn)D（圖中未標(biāo)出）到E點(diǎn)距離的范圍。2、（2023·山東卷·T16）一種反射式光纖位移傳感器可以實(shí)現(xiàn)微小位移測量，其部分原理簡化如圖所示。兩光纖可等效為圓柱狀玻璃絲M、N，相距為d，直徑均為，折射率為n（）。M、N下端橫截面平齊且與被測物體表面平行。激光在M內(nèi)多次全反射后從下端面射向被測物體，經(jīng)被測物體表面鏡面反射至N下端面，N下端面被照亮的面積與玻璃絲下端面到被測物體距離有關(guān)。（1）從M下端面出射的光與豎直方向的最大偏角為，求的正弦值；（2）被測物體自上而下微小移動，使N下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃絲下端面到被測物體距離b的相應(yīng)范圍（只考慮在被測物體表面反射一次的光線）。3、（2022·山東卷·T7）柱狀光學(xué)器件橫截面如圖所示，右側(cè)是以O(shè)為圓心、半徑為R的圓，左則是直角梯形，長為R，與夾角，中點(diǎn)為B。a、b兩種頻率的細(xì)激光束，垂直面入射，器件介質(zhì)對a，b光的折射率分別為1.42、1.40。保持光的入射方向不變，入射點(diǎn)從A向B移動過程中，能在面全反射后，從面射出的光是（不考慮三次反射以后的光）（）A.僅有a光 B.僅有b光 C.a、b光都可以 D.a、b光都不可以4、（2020·山東卷·T9）截面為等腰直角三角形的三棱鏡如圖甲所示。DE為嵌在三棱鏡內(nèi)部緊貼BB'C'C面的線狀單色可見光光源，DE與三棱鏡的ABC面垂直，D位于線段BC的中點(diǎn)。圖乙為圖甲中ABC面的正視圖。三棱鏡對該單色光的折射率為，只考慮由DE直接射向側(cè)面AA'CC的光線。下列說法正確的是（）A.光從AA'C'C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的B.光從AA'C'C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的C.若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA'C'C面有光出射的區(qū)域面積將增大D.若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA'C'C面有光出射的區(qū)域面積將減小5、（2021·山東卷·T15）超強(qiáng)超短光脈沖產(chǎn)生方法曾獲諾貝爾物理學(xué)獎，其中用到的一種脈沖激光展寬器截面如圖所示。在空氣中對稱放置四個相同的直角三棱鏡，頂角為。一細(xì)束脈沖激光垂直第一個棱鏡左側(cè)面入射，經(jīng)過前兩個棱鏡后分為平行的光束，再經(jīng)過后兩個棱鏡重新合成為一束，此時不同頻率的光前后分開，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，它們在棱鏡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)第一個棱鏡斜面射出，求的取值范圍；（2）若，求兩種頻率的光通過整個展寬器的過程中，在空氣中的路程差（保留3位有效數(shù)字）。6、（2020·山東卷·T3）雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的截面圖如圖所示。光源S到S1、S2的距離相等，O點(diǎn)為S1、S2連線中垂線與光屏的交點(diǎn)。光源S發(fā)出的波長為的光，經(jīng)S1出射后垂直穿過玻璃片傳播到O點(diǎn)，經(jīng)S2出射后直接傳播到O點(diǎn)，由S1到O點(diǎn)與由S2到O點(diǎn)，光傳播的時間差為。玻璃片厚度為10，玻璃對該波長光的折射率為1.5，空氣中光速為c，不計光在玻璃片內(nèi)的反射。以下判斷正確的是（）A. B. C. D.考點(diǎn)02光的干涉和偏振7、（2024·山東卷·T4）檢測球形滾珠直徑是否合格的裝置如圖甲所示，將標(biāo)準(zhǔn)滾珠a與待測滾珠b、c放置在兩塊平板玻璃之間，用單色平行光垂直照射平板玻璃，形成如圖乙所示的干涉條紋。若待測滾珠與標(biāo)準(zhǔn)滾珠的直徑相等為合格，下列說法正確的是（）A.滾珠b、c均合格B.滾珠b、c均不合格C滾珠b合格，滾珠c不合格D.滾珠b不合格，滾珠c合格8、（2023·山東卷·T5）如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖。G為標(biāo)準(zhǔn)石英環(huán)，C為待測柱形樣品，C的上表面與上方標(biāo)準(zhǔn)平面石英板之間存在劈形空氣層。用單色平行光垂直照射上方石英板，會形成干涉條紋。已知C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù)，當(dāng)溫度升高時，下列說法正確的是（）A.劈形空氣層的厚度變大，條紋向左移動 B.劈形空氣層的厚度變小，條紋向左移動C.劈形空氣層的厚度變大，條紋向右移動 D.劈形空氣層的厚度變小，條紋向右移動9、（2022·山東卷·T10）某同學(xué)采用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究光的干涉與衍射現(xiàn)象，狹縫，的寬度可調(diào)，狹縫到屏的距離為L。同一單色光垂直照射狹縫，實(shí)驗(yàn)中分別在屏上得到了圖乙，圖丙所示圖樣。下列描述正確的是（）A.圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通過狹縫時，也發(fā)生了衍射B.遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，其他條件不變，圖丙中亮條紋寬度增大C.照射兩條狹縫時，增加L，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大D.照射兩條狹縫時，若光從狹縫、到屏上P點(diǎn)的路程差為半波長的奇數(shù)倍，P點(diǎn)處一定是暗條紋10、（2021·山東卷·T7）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.一、單選題1．（2024·山東聊城·三模）哈爾濱是中國著名的冰雪旅游城市，每年冬季都會舉辦盛大的冰雪節(jié)。冰雕展則成為了人們探訪冬季夢幻之旅的最佳選擇，冰雕展上有一塊底邊長為2L，寬為L，高為L的長方體冰塊，冰塊內(nèi)上下底面中心連線為，在處安裝了一盞可視為點(diǎn)光源的黃燈，已知冰對黃光的折射率為，光在真空中傳播的速度為c。下列說法正確的是（）A．由燈直接發(fā)出的光照射到冰塊上表面時都能從上表面射出B．由燈直接發(fā)出的光照射到冰塊四個側(cè)面時都能從側(cè)面射出C．未經(jīng)反射直接從玻璃磚中射出的黃光在玻璃磚中傳播的最長時間為D．未經(jīng)反射直接從玻璃磚中射出的黃光在玻璃磚中傳播的最長時間為2．（2024·山東煙臺·三模）如圖所示，一裝滿水的長方體玻璃容器，高度為，上下兩個面為邊長的正方形，底面中心O點(diǎn)放有一單色點(diǎn)光源，可向各個方向發(fā)射單色光。水面上漂浮一只可視為質(zhì)點(diǎn)的小甲蟲，已知水對該單色光的折射率為，則小甲蟲能在水面上看到點(diǎn)光源的活動區(qū)域面積為（

）A． B． C． D．3．（2024·山東濰坊·三模）水晶球是用天然水晶加工而成的一種透明的球型物品。如圖甲所示為一個質(zhì)量分布均勻的透明水晶球，半徑為a，過球心的截面如圖乙所示，PQ為直徑，一單色細(xì)光束從P點(diǎn)射入球內(nèi)，折射光線與PQ夾角為37℃，出射光線與PQ平行。已知光在真空中的傳播速度為c，sin37°=0.6，cos37°=0.8，則（

）A．光束在P點(diǎn)的入射角為53° B．“水晶球”的折射率為1.6C．光在“水晶球”中的傳播速度為 D．光在“水晶球”中的傳播時間為4．（2024·山東濟(jì)寧·三模）五一假期濟(jì)寧太白湖公園的湖水里安裝了一批圓形線狀光源，將該光源水平放置于湖水下方處，該光源發(fā)出紅光時，可在水面上觀察到紅色亮環(huán)，如圖所示。已知水對紅光的折射率為，則亮環(huán)的寬度d為（）A．0.3m B．0.4m C．0.5m D．0.6m5．（2024·山東東營·二模）如圖所示，圓心為O、半徑為R的半圓形玻璃磚置于水平桌面上，一束藍(lán)光從P點(diǎn)垂直界面入射（）后，恰好能在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射，已知O、P間的距離為。不考慮玻璃磚圓形內(nèi)表面反射的光線，以下說法正確的是（）A．玻璃磚的折射率為B．當(dāng)入射角時，從玻璃磚射出的光線與入射光線平行C．選擇合適的入射角（），光線也可以在圓形表面發(fā)生全反射D．在相同的情況下，紅光在玻璃磚中傳播的時間比藍(lán)光長6．（2024·山東煙臺·二模）如圖所示，將一塊平凹形玻璃板倒扣在另一塊平板玻璃之上，從而在兩塊玻璃之間形成一層空氣薄膜，玻璃板的一邊沿x方向，用平行單色光向下垂直照射平凹形玻璃板，觀察到的干涉條紋形狀可能正確的是（

）A． B．C． D．7．（2024·山東濟(jì)南·三模）如圖所示為雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，單色光源到兩縫、的距離相等。要使相鄰亮條紋之間的距離變小且干涉條紋上移，下列辦法可行的是（）A．增大雙縫到屏的距離并下移光源B．減小雙縫間距離并上移光源C．減小光源到雙縫的距離并上移光源D．更換波長更短的單色光源并下移光源8．（2024·山東東營·二模）用波長為的單色光做楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在觀察屏上可看到干涉條紋。今將一個厚度為l的薄玻璃片放到上面狹縫的后面，發(fā)現(xiàn)中央亮條紋移動到了第m亮條紋的位置，以下說法正確的是（

）A．條紋向下移動B．條紋間距隨之變寬C．玻璃的折射率為D．再將一個折射率為的薄云母片放到下面狹縫的后面，發(fā)現(xiàn)條紋恢復(fù)到最初的位置，則云母片的厚度為9．（2024·山東泰安·三模）如圖甲所示，將兩塊平板玻璃M、N放在水平桌面上，并在兩塊玻璃之間右側(cè)邊緣墊上兩個紙條，用平行單色光豎直向下照射玻璃板，就會在玻璃板上方看到如圖乙所示的明暗相間的條紋。下列說法正確的是（）A．圖乙中的條紋是M的上表面、N的下表面兩列反射光發(fā)生干涉的結(jié)果B．在任意一條明條紋的下方，空氣薄膜的厚度都是均勻變化的C．如果撤掉一個紙條，則條紋間距增大D．若改用頻率更高的單色光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則條紋間距會更大10．（2024·山東濰坊·二模）如圖所示，將透鏡凸起的一面壓在表面平整的玻璃板上，讓單色光從上方射入，從上往下看透鏡，可以看到明暗相間的圓環(huán)狀條紋。已知透鏡凸起面表現(xiàn)為球面，球面的半徑叫作這個曲面的曲率半徑（曲率半徑越大，球面彎曲程度越小）。下列說法正確的是（）A．圓環(huán)狀條紋是透鏡上下兩個表面反射的兩列光發(fā)生干涉形成的B．圓環(huán)狀條紋間距不相等，越往外條紋間距越寬C．換用曲率半徑更大的透鏡，可以看到條紋將變密集D．改用頻率更高的單色光照射，可以看到條紋將變密集11．（2024·山東日照·二模）小明利用同一實(shí)驗(yàn)裝置在真空中進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。僅換用甲、乙兩種不同的單色光，在屏上分別觀察到的干涉條紋如圖所示，圖中虛線是亮紋中心的位置。則甲、乙兩種不同單色光的頻率之比為（）A．2:1 B．1:2 C．3:1 D．1:312．（2024·山東淄博·二模）如圖所示是用干涉法檢查厚玻璃板b的上表面是否平整的裝置，將一標(biāo)準(zhǔn)樣板玻璃a放置在厚玻璃板b之上，在兩玻璃板右端插入薄片c。用紅光照射標(biāo)準(zhǔn)樣板，從上往下可看到干涉條紋。下列說法正確的是（）A．干涉條紋是由a的上表面和b的上表面反射的光疊加而成的B．干涉條紋是由a的下表面和b的上表面反射的光疊加而成的C．當(dāng)薄片c向左移動少許時，干涉條紋間距將增大D．若將紅光改為紫光，干涉條紋間距將增大二、多選題13．（2024·山東青島·三模）礦井空氣中的瓦斯?jié)舛瘸^1%時，容易發(fā)生瓦斯爆炸。某同學(xué)通過查閱資料得知含有瓦斯的空氣折射率大于干凈空氣的折射率，他利用光的干涉監(jiān)測瓦斯?jié)舛取Ｈ鐖D，在雙縫后面放置兩個完全相同的薄壁透明容器A、B，容器A中是干凈的空氣，容器B與礦井中空氣相通。用某種單色光照射單縫，觀察屏上的干涉條紋，就能夠大致判斷瓦斯的濃度。下列說法正確的是（）A．若屏的正中央是亮紋，說明B中的空氣一定不含瓦斯B．若屏的正中央是暗紋，說明B中的空氣一定含有瓦斯C．同種頻率的光在含有瓦斯的空氣中比在干凈空氣中傳播的速度小D．用頻率更大的單色光照射單縫時，屏上出現(xiàn)的干涉條紋間距變小14．（2024·山東臨沂·二模）如圖所示，為a、b兩種單色光以相同的入射角從玻璃斜射向空氣的光路圖，關(guān)于a、b兩種單色光，下列說法中正確的是（）A．增大入射角，b光先發(fā)生全反射B．單色光a的光子能量比單色光b的光子能量大C．用同一裝畳進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，b光在屏上的干涉條紋的間距較大D．單色光a、b分別通過同一單縫發(fā)生衍射時，單色光a的中央亮紋更寬15．（2024·山東棗莊·三模）1801年，托馬斯·楊用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)研究了光波的性質(zhì)。1834年，洛埃用平面鏡同樣得到了楊氏干涉的結(jié)果（稱洛埃鏡實(shí)驗(yàn)）。洛埃鏡實(shí)驗(yàn)的基本裝置如圖所示，S為單色線光源，M為一平面鏡。S發(fā)出的光直接照到光屏上，同時S發(fā)出的光還通過平面鏡反射到光屏上，這兩束光在光屏上疊加發(fā)生干涉形成明屏暗相間條紋。事實(shí)證明光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時，反射光會產(chǎn)生π大小的相位突變，即發(fā)生所謂半波損失。設(shè)光源S到平面鏡的垂直距離和到光屏的垂直距離分別為d和L，單色光的波長為λ，下列說法正確的是（）A．在整個光屏上都會呈現(xiàn)明暗相間的干涉條紋B．若將平面鏡向左平移，則光屏上相鄰明條紋中心間距離將增大C．若將光屏向左平移到平面鏡右端B處，光屏上與B接觸處出現(xiàn)暗條紋D．在光屏上相鄰明條紋中心或相鄰暗條紋中心間的距離為16．（2024·山東菏澤·二模）以下說法正確的是（）A．泊松亮斑是由光的衍射形成的B．將托馬斯?楊雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置放進(jìn)水中，條紋間距會變大C．用一個偏振片來觀察某光源發(fā)出的光，在垂直光的傳播方向上旋轉(zhuǎn)偏振片時，發(fā)現(xiàn)光的強(qiáng)度發(fā)生變化，說明該光是偏振光D．為增加透射光的強(qiáng)度，在眼鏡、相機(jī)等鏡片表面涂有一層“薄膜”，使光學(xué)系統(tǒng)成像更清晰，這是利用了薄膜前后表面反射光相互干涉的原理三、解答題17．（2024·山東濟(jì)南·三模）2024年國產(chǎn)智能手機(jī)技術(shù)發(fā)展迅猛，某一國產(chǎn)手機(jī)首次配備了超聚光伸縮攝像頭，某同學(xué)用一塊截面為等腰直角三角形的透明材料替代透鏡模擬該攝像頭的工作原理。如圖所示，光屏與邊平行，過中點(diǎn)與頂點(diǎn)A的虛線與光屏交于點(diǎn)。兩束單色光平行于射入透明材料。已知透明材料的折射率為，邊長為，兩束單色光射入點(diǎn)到的距離均為，的距離為，不考慮在直角邊上發(fā)生的反射，真空中的光速為，，求（1）光穿過透明材料所用的時間；（2）要使兩束單色光經(jīng)過透明材料后匯聚到光屏上的點(diǎn)，通過計算說明應(yīng)將透明材料沿向左還是向右移動。18．（2024·山東臨沂·二模）某學(xué)習(xí)小組測量半徑為R的透明半圓柱體玻璃的折射率，其橫截面如圖所示為半圓形，是通過透明玻璃體橫截面圓心O的直線，用激光筆沿平行于的直線射向該柱體，B為入射點(diǎn)，角。為出射光線，與相交，夾角。已知光在真空中的傳播速度為c，求：（1）透明玻璃半圓柱體材料對該激光束的折射率；（2）激光束在半圓柱體中傳播的最短時間。19．（2024·山東淄博·二模）如圖所示，是某激光液位自動監(jiān)測儀的示意圖。矩形為長方體液池的截面，寬度，裝有深度為的某種液體，在池底部水平放置寬度的平面鏡，平面鏡的右端與C點(diǎn)重合，在其正上方水平放置一長度等于池寬的標(biāo)尺，池左壁高處有一激光器S，激光器發(fā)出的一束單色光以與池壁成角射到平面鏡上，經(jīng)平面鏡反射后再從液體的上表面射出，打在標(biāo)尺上形成一亮點(diǎn)。改變角，測得此截面上能折射出光線的液面的長度為，不考慮光在液面上的反