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专题14 光学
一、单选题
1．（2023·山东·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
【答案】A
【详解】由题知，C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，G增长的高度大
于C增长的高度，则劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空气膜向劈尖移动，则条
纹向左移动。
故选A。
2．（2023·北京·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
【答案】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。
3．（2023·江苏·统考高考真题）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．
【答案】A
【详解】根据折射定律
n sinθ = n sinθ
上 上 下 下
由于地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，则n > n ，则θ 逐渐减小，
下 上 下
画出光路图如下
则从高到低θ 逐渐减小，则光线应逐渐趋于竖直方向。
下
故选A。
4．（2023·江苏·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． 倍 B． 倍 C．2倍 D．3倍
【答案】B
【详解】根据双缝干涉的条纹间距与波长关系有由题图知
x = 2x
乙 甲
则
故选B。
5．（2023·天津·统考高考真题）能说明光是横波的是（ ）
作者的备注：原卷为四个对应情景图片，配以相应文字解释。
A．全反射 B．干涉 C．偏振 D．衍射
【答案】C
【详解】A．根据光的全反射现象，说明光由光密介质进入光疏介质和由光疏介质进
入光密介质会有不同的现象，不能因此确定是横波还是纵波，故A错误；
BD．干涉和衍射是所有波的特性，不能因此确定是横波还是纵波；根据光能发生干涉
和衍射现象，说明光是一种锋返波，具有波动性，故BD错误；
C．光的偏振现象说明振动方向与光的传播方向垂直，即说明光是横波，故C正确；
故选C。
6．（2023·浙江·统考高考真题）在水池底部水平放置三条细灯带构成的等腰直角三角
形发光体，直角边的长度为0.9m，水的折射率 ，细灯带到水面的距离 ，
则有光射出的水面形状（用阴影表示）为（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【详解】灯带发出的光从水面射出时发生全反射临界角的正弦值
则
灯带上的一个点发出的光发生全反射的临界角如图所示根据几何关系可得
则一个点发出的光在水面上能看到的 的圆，光射出的水面形状边缘为弧形，
如图所示
等腰直角三角形发光体的内切圆半径 满足
解得
故中间无空缺。
故选C。
7．（2023·湖北·统考高考真题）如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为 ，OP
边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为 。
不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的长度为（ ）
A． B． C． D．
【答案】C【详解】设光线在OQ界面的入射角为 ，折射角为 ，几何关系可知 ，则有
折射定律
光线射出OQ界面的临界为发生全反射，光路图如下，其中
光线在AB两点发生全反射，有全反射定律
即AB两处全反射的临界角为 ，AB之间有光线射出，由几何关系可知
故选C。
8．（2023·浙江·高考真题）如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图。一细黄
光束从直角边 以角度 入射，依次经 和 两次反射，从直角边 出射。出
射光线相对于入射光线偏转了 角，则 （ ）
A．等于 B．大于
C．小于 D．与棱镜的折射率有关
【答案】A
【详解】如图所示设光线在AB边的折射角为 ，根据折射定律可得
设光线在BC边的入射角为 ，光线在AC边的入射角为 ，折射角为 ；由反射定律和
几何知识可知
联立解得
根据折射定律可得
可得
过D点做出射光的平行线，则该平行线与AB的夹角为 ，由几何知识可知，入射光与
出射光的夹角为 。
故选A。
9．（2022·海南·高考真题）如图为一用透明材料做成的中心是空的球，其中空心部分
半径与球的半径之比为1:3。当细光束以 的入射角射入球中，其折射光线刚好与内
壁相切，则该透明材料的折射率为（ ）
A． B．1.5 C． D．2
【答案】B
【详解】如图折射角的正弦值
根据折射定律可得该透明材料的折射率
故选B。
10．（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
【答案】C
【详解】光的偏振现象能说明光是横波。
故选C。
11．（2022·辽宁·高考真题）完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。
2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空
气形成了一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，
用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是（ ）
A．此单色光从空气进入水球，频率一定变大
B．此单色光从空气进入水球，频率一定变小
C．若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射
D．若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射
【答案】C
【详解】AB．光的频率是由光源决定的，与介质无关，频率不变，AB错误；
CD．如图可看出光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射角，则光线
1在水球外表面折射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角，设水球半径为R、气泡半径为r、光线经过水球后的折射角为α、光线进入气泡的入射角为θ，根
据几何关系有
则可得出光线2的θ大于光线1的θ，故若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一
定发生全反射，C正确、D错误。
故选C。
12．（2022·浙江·统考高考真题）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“亮纹”
【答案】C
【详解】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。
13．（2022·浙江·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
【答案】B
【详解】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 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 知，且λ < λ ，则蓝光干涉条纹的间距比红光的小，D错误。
蓝 红
故选B。
14．（2022·山东·统考高考真题）柱状光学器件横截面如图所示， 右侧是以O为圆
心、半径为R的 圆，左侧是直角梯形， 长为R， 与 夹角 ， 中点为
B。a、b两种频率的细激光束，垂直 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 面全反射
后，从 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
【详解】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 ，由几何关系得
根据全反射临界角公式得
两种频率的细激光束的全反射的临界角关系为
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。
15．（2022·全国·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 - 34Js。R约为（ ）
A．1 × 102m B．3 × 102m C．6 × 102m D．9 × 102m
【答案】B
【详解】一个光子的能量为
E = hν
ν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 = 4πR2
则
联立以上各式解得
R ≈ 3 × 102m
故选B。
16．（2022·浙江·统考高考真题）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 时，b、c、d也会随之转动，则（ ）
A．光束b顺时针旋转角度小于
B．光束c逆时针旋转角度小于
C．光束d顺时针旋转角度大于
D．光束b、c之间的夹角减小了
【答案】B
【详解】A．设入射光线a的入射角为 ，则反射角为 ，光束c的折射角为 ，光束
d的反射角也为 ，入射光束a绕O点逆时针方向转过小角度 时，入射角变为
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 ，故A错误；
B．由折射定律有
，
可得
即光束c逆时针旋转角度小于 ，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
，故C错误；D．光束b顺时针旋转角度等于 ，光束c逆时针旋转角度小于 ，则光速b、c之
间的夹角减小的角度小于 ，故D错误；
故选B。
17．（2021·江苏·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．
【答案】C
【详解】薄膜干涉为前后两个面反射回来的光发生干涉形成干涉条纹，在复色光时，
出现彩色条纹，由于重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大，从而使干
涉条纹的间距上疏下密，由于表面张力的作用，使得肥皂膜向内凹陷，故C正确，
ABD错误。
故选C。
18．（2021·江苏·高考真题）某种材料制成的半圆形透明砖平放在方格纸上，将激光束
垂直于 面射入，可以看到光束从圆弧面 出射，沿AC方向缓慢平移该砖，在
如图所示位置时，出射光束恰好消失，该材料的折射率为（ ）
A．1.2 B．1.4 C．1.6 D．1.8
【答案】A
【详解】画出激光束从玻璃砖射出时恰好发生全反射的入射角如图所示全反射的条件
由几何关系知
联立解得
故A正确，BCD错误.
故选A.
19．（2021·海南·高考真题）如图，长方体玻璃砖的横截面为矩形 ，
，其折射率为 。一束单色光在纸面内以 的入射角从空气射向
边的中点O，则该束单色光（ ）
A．在 边的折射角为
B．在 边的入射角为
C．不能从 边射出
D．不能从 边射出
【答案】C【详解】A．光线从O点入射，设折射角为 ，由折射定律有
解得
即该束单色光在 边的折射角为 ，故A错误；
B．设边长 ，则 ，作出光路图如图所示。
由几何关系可知光在 边的入射角为 ，故B错误；
C．设光在玻璃砖与空气界面发生全反射的临界角设为C，有
即 ，而光在MN边的入射角大于 ，所以光在MN边发生全反射，不能从
边射出，故C正确；
D．根据几何关系可知光在A点发生全反射后到达NP边的B点时的入射角为30°，小
于全反射临界角，所以光在B点折射出玻璃砖，故D错误。
故选C。
20．（2021·湖北·统考高考真题）如图所示，由波长为λ 和λ 的单色光组成的一束复
1 2
色光，经半反半透镜后分成透射光和反射光。透射光经扩束器后垂直照射到双缝上并
在屏上形成干涉条纹。O是两单色光中央亮条纹的中心位置，P 和P 分别是波长为λ
1 2 1
和λ 的光形成的距离O点最近的亮条纹中心位置。反射光入射到三棱镜一侧面上，从
2
另一侧面M和N位置出射，则（ ）
A．λ<λ，M是波长为λ 的光出射位置 B．λ<λ，N是波长为λ 的光出射位置
1 2 1 1 2 1C．λ>λ，M是波长为λ 的光出射位置 D．λ>λ，N是波长为λ 的光出射位置
1 2 1 1 2 1
【答案】D
【分析】本题考查折射定律以及双缝干涉实验。
【详解】由双缝干涉条纹间距的公式
可知，当两种色光通过同一双缝干涉装置时，波长越长条纹间距越宽，由屏上亮条纹
的位置可知
反射光经过三棱镜后分成两束色光，由图可知M光的折射角小，又由折射定律可知，
入射角相同时，折射率越大的色光折射角越大，由于
则
所以N是波长为λ 的光出射位置，故D正确，ABC错误。
1
故选D。
21．（2021·辽宁·统考高考真题）一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单
色光，光路如图所示，比较内芯中的a、b两束光，a光的（ ）
A．频率小，发生全反射的临界角小
B．频率大，发生全反射的临界角小
C．频率小，发生全反射的临界角大
D．频率大，发生全反射的临界角大
【答案】C
【详解】由光路图可知a光的偏折程度没有b光的大，因此a光的折射率小，频率小，
由全反射 可知折射率越小发生全反射的临界角越大。
故选C。
22．（2021·天津·高考真题）光刻机是制造芯片的核心装备，利用光源发出的紫外线，
将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机清晰投影最小图像的能力，在透镜组和硅片之间充有液体。紫外线进入液体后与其在真空中相比（ ）
A．波长变短 B．光子能量增加 C．频率降低 D．传播速度增大
【答案】A
【详解】紫外线进入液体后与真空相比，频率不变，传播速度减小，根据
可知波长变短；根据
可知，光子能量不变。
故选A。
23．（2021·北京·高考真题）北京高能光源是我国首个第四代同步辐射光源，计划于
2025年建成。同步辐射光具有光谱范围宽（从远红外到X光波段，波长范围约为10-
5m～10-11m，对应能量范围约为10-1eV～105eV）、光源亮度高、偏振性好等诸多特点，
在基础科学研究、应用科学和工艺学等领域已得到广泛应用。速度接近光速的电子在
磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个现象最初是在同步加速器上观
察到的，称为“同步辐射”。以接近光速运动的单个电子能量约为109eV，回旋一圈辐
射的总能量约为104eV。下列说法正确的是（ ）
A．同步辐射的机理与氢原子发光的机理一样
B．用同步辐射光照射氢原子，不能使氢原子电离
C．蛋白质分子的线度约为10-8 m，不能用同步辐射光得到其衍射图样
D．尽管向外辐射能量，但电子回旋一圈后能量不会明显减小
【答案】D
【详解】A．同步辐射是在磁场中圆周自发辐射光能的过程，氢原子发光是先吸收能
量到高能级，在回到基态时辐射光，两者的机理不同，故A错误；
B．用同步辐射光照射氢原子，总能量约为104eV大于电离能13.6eV，则氢原子可以电
离，故B错误；
C．同步辐射光的波长范围约为10-5m～10-11m，与蛋白质分子的线度约为10-8 m差不
多，故能发生明显的衍射，故C错误；
D．以接近光速运动的单个电子能量约为109eV，回旋一圈辐射的总能量约为104eV，
则电子回旋一圈后能量不会明显减小，故D正确；
故选D。
24．（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
【答案】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 < nb
C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 = 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。
故选C。
25．（2021·山东·高考真题）用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明
暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是
（ ）
A． B．C． D．
【答案】D
【详解】用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，从透明薄膜的上下表面分别反射的两
列光是相干光，发生干涉现象，出现条纹，所以此条纹是由上方玻璃板的下表面和下
方玻璃板的上表面反射光叠加后形成的，其光程差为透明薄膜厚度的2倍，当光程差
△x=nλ时此处表现为亮条纹，即当薄膜的厚度
时对应的条纹为亮条纹，在题目的干涉条纹中，从左向右条纹的间距逐渐增大，结合
干涉条纹公式对应的厚度公式可知从左向右薄膜厚度的变化率逐渐减小。
故选D。
26．（2021·浙江·高考真题）用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如
图所示。入射点O和两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四
条细光束分别为入射光束a、反射光束b、出射光束c和d、已知光束a和b间的夹角
为 ，则（ ）
A．光盘材料的折射率
B．光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二
C．光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度
D．光束c的强度小于O点处折射光束 的强度
【答案】D【详解】
A．如图所示由几何关系可得入射角为
折射角为
根据折射定律有
所以A错误；
B．根据
所以B错误；
C．光束在b、c和d的强度之和小于光束a的强度，因为在Q处光还有反射光线，所
以C错误；
D．光束c的强度与反射光线PQ强度之和等于折身光线OP的强度，所以D正确；
故选D。
27．（2021·浙江·高考真题）大功率微波对人和其他生物有一定的杀伤作用。实验表明，
当人体单位面积接收的微波功率达到 时会引起神经混乱，达到 时
会引起心肺功能衰竭。现有一微波武器，其发射功率 。若发射的微波可视
为球面波，则引起神经混乱和心肺功能衰竭的有效攻击的最远距离约为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【详解】设微波有效攻击范围为r时单位面积接收微波功率为解得
则引起神经混乱时有
引起心肺功能衰竭时有
所以B正确；ACD错误；
故选B。
28．（2020·海南·统考高考真题）下列说法正确的是（ ）
A．单色光在介质中传播时，介质的折射率越大，光的传播速度越小
B．观察者靠近声波波源的过程中，接收到的声波频率小于波源频率
C．同一个双缝干涉实验中，蓝光产生的干涉条纹间距比红光的大
D．两束频率不同的光，可以产生干涉现象
【答案】A
【详解】A．根据
可知单色光在介质中传播时，介质的折射率越大，光的传播速度越小，故A正确；
B．根据多普勒效应，若声波波源向观察者靠近，则观察者接收到的声波频率大于波源
频率，故B错误；
C．根据
同一个双缝干涉实验中，蓝光的波长小于红光的波长，故蓝光产生的干涉条纹间距比
红光的小，故C错误；
D．根据光的干涉的条件可知，两束频率不同的光不能产生干涉现象，故D错误。
故选A。
29．（2020·北京·统考高考真题）随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频
率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术(简称5G)意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社
会”。与4G相比，5G使用的电磁波（ ）
A．光子能量更大 B．衍射更明显
C．传播速度更大 D．波长更长
【答案】A
【详解】A．因为5G使用的电磁波频率比4G高，根据 可知5G使用的电磁波比
4G光子能量更大，故A正确；
B．发生明显衍射的条件是障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小；
因5G使用的电磁波频率更高，即波长更短，故5G越不容易发生明显衍射，故B错误；
C．光在真空中的传播速度都是相同的；光在介质中的传播速度为
5G的频率比4G高，而频率越大折射率越大，光在介质中的传播速度越小，故C错误；
D．因5G使用的电磁波频率更高，根据
可知波长更短，故D错误。
故选A。
30．（2020·北京·统考高考真题）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
【答案】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。
31．（2020·天津·统考高考真题）新冠肺炎疫情突发，中华儿女风雨同舟、守望相助，
筑起了抗击疫情的巍峨长城。志愿者用非接触式体温测量仪，通过人体辐射的红外线测量体温，防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒，为人民健康保驾护航。红
外线和紫外线相比较（ ）
A．红外线的光子能量比紫外线的大
B．真空中红外线的波长比紫外线的长
C．真空中红外线的传播速度比紫外线的大
D．红外线能发生偏振现象，而紫外线不能
【答案】B
【详解】A．因为红外线的频率小于紫外线，根据
可知红外线的光子能量比紫外线的低，故A错误；
B．根据
可知红外线的波长比紫外线的波长长，故B正确；
C．真空中红外线和紫外线的传播速度是一样的，故C错误；
D．光都具有偏振现象，故D错误。
故选B。
32．（2020·天津·统考高考真题）在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实
验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下列图示的实验中导致发现原子具有核
式结构的是（ ）
A． B．
C． D．【答案】D
【详解】A．双缝干涉实验说明了光具有波动性，故A错误；
B．光电效应实验，说明了光具有粒子性，故B错误；
C．实验是有关电磁波的发射与接收，与原子核无关，故C错误；
D．卢瑟福的α粒子散射实验导致发现了原子具有核式结构，故D正确；
故选D。
33．（2020·山东·统考高考真题）双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源S到S、
1
S 的距离相等，O点为S、S 连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的波长为 的光，
2 1 2
经S 出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S 出射后直接传播到O点，由S 到O点
1 2 1
与由S 到O点，光传播的时间差为 。玻璃片厚度为10 ，玻璃对该波长光的折射
2
率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【详解】光在玻璃中的传播速度为
可知时间差
故选A。
34．（2020·浙江·统考高考真题）如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于
水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入
射角 时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为c，则（ ）
A．玻璃砖的折射率为1.5
B． 之间的距离为
C．光在玻璃砖内的传播速度为
D．光从玻璃到空气的临界角为30°
【答案】C
【详解】AB．作出两种情况下的光路图，如图所示
设 ，在A处发生全反射故有
由于出射光平行可知，在B处射出，故
由于
联立可得 ， ，故AB错误；C．由
可得 ，故C正确；
D．由于
所以临界角不为30°，故D错误。
故选C。
35．（2020·浙江·统考高考真题）在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测
量体温，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．当体温超过37.3℃时人体才辐射红外线
B．当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线
C．红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的
D．红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的
【答案】D
【详解】AB．凡是温度高于绝对零度的物体都能产生红外辐射，故人体一直都会辐射
红外线，故A错误，B错误；
CD．人身体各个部位体温是有变化的，所以辐射的红外线强度就会不一样，温度越高
红外线强度越高，温度越低辐射的红外线强度就越低，所以通过辐射出来的红外线的
强度就会辐射出个各部位的温度；红外体温计并不是靠体温计发射红外线来测体温的，
故C错误，D正确。
故选D。
36．（2020·浙江·高考真题）如图所示，一束光与某材料表面成45°角入射，每次反射
的光能量为入射光能量的k倍 。若这束光最终进入材料的能量为入射光能量的 倍，则该材料折射率至少为（ ）
A． B． C．1.5 D．2
【答案】A
【详解】设入射光能量为E，如果光能够折射进入某材料，则一部分能量发生反射
（kE），一部分能量进入该材料。根据题意，最终进入材料的能量为 ，说明
光只经过两次界面的反射与折射，第三次发生全反射，画出光路图如图所示
则有
，
联列可得
解得
则有
故选A。
37．（2020·浙江·高考真题）如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。
时开关S打到b端， 时 回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则（ ）
A． 回路的周期为0.02s
B． 回路的电流最大时电容器中电场能最大
C． 时线圈中磁场能最大
D． 时回路中电流沿顺时针方向
【答案】C
【详解】A．以顺时针电流为正方向，LC电路中电流和电荷量变化的图像如下：
时电容器下极板带正电荷且最大，根据图像可知周期为 ，故A错误；
B．根据图像可知电流最大时，电容器中电荷量为0，电场能最小为0，故B错误；
CD． 时，经过 ，根据图像可知此时电流最大，电流沿逆时针方向，说明电
容器放电完毕，电能全部转化为磁场能，此时磁场能最大，故C正确，D错误。
故选C．
38．（2019·北京·高考真题）利用图1所示的装置（示意图），观察光的干涉、衍射现
象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样．下列关于P处放置的光学元件说法正确
的是A．甲对应单缝，乙对应双缝
B．甲对应双缝，乙对应单缝
C．都是单缝，甲对应的缝宽较大
D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大
【答案】A
【详解】根据单缝衍射图样和双缝干涉图样特点判断．
单缝衍射图样为中央亮条纹最宽最亮，往两边变窄，双缝干涉图样是明暗相间的条纹，
条纹间距相等，条纹宽度相等，结合图甲，乙可知，甲对应单缝，乙对应双缝，故A
正确，BCD错误．
39．（2019·天津·高考真题）如图为 、 、 三种光在同一光电效应装置中测的光电
流和电压的关系．由 、 、 组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是
（ ）
A． B．C． D．
【答案】C
【详解】由光电效应的方程 ，动能定理 ，两式联立可得
，故截止电压越大说明光的频率越大，则有三种光的频率 ，则
可知三种光的折射率的关系为 ，因此光穿过三棱镜时b光偏折最大，c光次
之，a光最小，故选C，ABD错误．
二、多选题
40．（2023·辽宁·统考高考真题）“球鼻艏”是位于远洋轮船船头水面下方的装置，当
轮船以设计的标准速度航行时，球鼻艏推起的波与船首推起的波如图所示，两列波的
叠加可以大幅度减小水对轮船的阻力。下列现象的物理原理与之相同的是（ ）
A．插入水中的筷子、看起来折断了
B．阳光下的肥皂膜，呈现彩色条纹
C．驶近站台的火车，汽笛音调变高
D．振动音叉的周围，声音忽高忽低【答案】BD
【详解】该现象属于波的叠加原理；插入水中的筷子看起来折断了是光的折射造成的，
与该问题的物理原理不相符；阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，是由于光从薄膜上下表
面的反射光叠加造成的干涉现象，与该问题的物理原理相符；驶近站台的火车汽笛音
调变高是多普勒现象造成的，与该问题的物理原理不相符；振动音叉的周围声音忽高
忽低，是声音的叠加造成的干涉现象，与该问题的物理原理相符。
故选BD。
41．（2023·湖南·统考高考真题）一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救
援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当α大于
41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是（ ）
A．水的折射率为
B．水的折射率为
C．当他以α = 60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面
夹角小于60°
D．当他以α = 60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面
夹角大于60°
【答案】BC
【详解】AB．他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，
则说明α = 41°时激光恰好发生全反射，则
则
A错误、B正确；
CD．当他以α = 60°向水面发射激光时，入射角i = 30°，则根据折射定律有
1nsini = sini
1 2
折射角i 大于30 ，则岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°，C正确、
2
D错误。 °
故选BC。
42．（2023·全国·统考高考真题）等腰三角形△abc为一棱镜的横截面，ab = ac；一
平行于bc边的细光束从ab边射入棱镜，在bc边反射后从ac边射出，出射光分成了不
同颜色的两束，甲光的出射点在乙光的下方，如图所示。不考虑多次反射。下列说法
正确的是（ ）
A．甲光的波长比乙光的长
B．甲光的频率比乙光的高
C．在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大
D．该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率
E．在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大
【答案】ACE
【详解】ABD．根据折射定律和反射定律作出光路图如图所示
由图可知，乙光的折射角较小，根据折射定律可知乙光的折射率大，则乙光的频率大，
根据c = fλ可知，乙光的波长短，A正确、BD错误；
C．根据 可知在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大，C正确；
E．根据几何关系可知光在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大，E正确。
故选ACE。
43．（2023·浙江·高考真题）氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见
光，其光谱如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光I，从能级3跃迁到
能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3
所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下
列说法正确的是（ ）A．图1中的 对应的是Ⅰ
B．图2中的干涉条纹对应的是Ⅱ
C．Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量
D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大
【答案】CD
【详解】根据题意可知。氢原子发生能级跃迁时，由公式可得
可知，可见光I的频率大，波长小，可见光Ⅱ的频率小，波长大。
A．可知，图1中的 对应的是可见光Ⅱ，故A错误；
B．由公式有，干涉条纹间距为
由图可知，图2中间距较小，则波长较小，对应的是可见光I，故B错误；
C．根据题意，由公式可得，光子动量为
可知，Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量，故C正确；
D．根据光电效应方程及动能定理可得
可知，频率越大，遏止电压越大，则P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表
示数比Ⅱ的大，故D正确。
故选CD。
44．（2022·天津·高考真题）不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活
中有广泛的应用。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（）
A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大
B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显
C．若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压高
D．若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a光的干涉条纹间距大
【答案】BD
【详解】由图中a、b两单色光在电磁波谱中的位置，判断出a光的波长 大于b光的
波长 ，a光的频率 小于b光的频率 。
A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，根据玻尔原子理论的频率条件
可知产生a光的能级能量差小，故A错误；
B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，根据发生明显衍射现象的条件，a光的衍
射现象更明显，故B正确；
C．在分别照射同一光电管发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程
可知a光的遏止电压低，故C错误；
D．a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，相邻两条亮纹或暗纹的中心间距
可知a光的干涉条纹间距大，故D正确。
故选BD。
45．（2022·山东·统考高考真题）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 ， 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 、 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
【详解】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 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 、 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。
46．（2021·福建·统考高考真题）以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离通信的
主要手段。2020年11月10日，中国载人潜水器“奋斗者”号创造了10909米深潜纪
录。此次深潜作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行指令传输或数据交
换，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．“奋斗者”号与“探索一号”通信的信息载体属于横波B．“奋斗者”号与“沧海”号通信的信息载体属于横波
C．“探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现
D．“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程
【答案】BD
【详解】A．由题知，“奋斗者”号与“探索一号”通信是通过水声音通信，由下而
上，故信息载体属于纵波，故A错误；
B．由题知，“奋斗者”号与“沧海”号通信是通过水声音通信，由左向右，故信息载
体属于横波，故B正确；
C．因为太空中没有介质，故机械波无法传播，所以“探索一号”与通信卫星的实时通
信只能通过电磁通信来实现，故C错误；
D．在传递信息的过程也是传递能量的过程，故“探索一号”与“探索二号”的通信
过程也是能量传播的过程，故D正确。
故选BD。
47．（2021·浙江·高考真题）肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄。
下列说法正确的是（ ）
A．过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形
B．肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹
C．肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化
D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动 ，条纹也会跟着转动
【答案】AB
【详解】A．肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚，因表面张力的原因其截面应是一个
圆滑的曲面而不是梯形，A正确；
B．薄膜干涉是等厚干涉，其原因为肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹，
B正确；
C．形成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点和振动减弱点，形成到
破裂的过程上面越来越薄，下面越来越厚，因此出现加强点和减弱点的位置发生了变
化，条纹宽度和间距发生变化，C错误；
D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动 ，由于重力，表面张力和粘滞力等的作
用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此并不会跟着旋转90°；D错误。
故选AB。48．（2020·江苏·统考高考真题）电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于电磁波应用
的医用器械有（ ）
A．杀菌用的紫外灯 B．拍胸片的X光机
C．治疗咽喉炎的超声波雾化器 D．检查血流情况的“彩超”机
【答案】AB
【详解】A．紫外灯的频率高，能量强，所以用于杀菌，属于电磁波的应用，A正确；
B．X光的穿透能力较强，所以用于拍胸片，属于电磁波的应用，B正确；
C．超声波雾化器是超声波的应用，与电磁波无关，C错误；
D．彩超属于超声波的应用，与电磁波无关，D错误。
故选AB。
49．（2020·山东·统考高考真题）截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE为
嵌在三棱镜内部紧贴BB'C'C面的线状单色可见光光源，DE与三棱镜的ABC面垂直，
D位于线段BC的中点。图乙为图甲中ABC面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率
为 ，只考虑由DE直接射向侧面AA'CC的光线。下列说法正确的是（ ）
A．光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的
B．光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的
C．若DE发出的单色光频率变小，AA'C'C面有光出射的区域面积将增大
D．若DE发出的单色光频率变小，AA'C'C面有光出射的区域面积将减小
【答案】AC
【详解】AB．由题可知
可知临界角为45o，因此从D点发出的光，竖直向上从M点射出的光线恰好是出射光
线的边缘，同时C点也恰好是出射光线的边缘，如图所示，因此光线只能从MC段射
出，根据几何关系可知，M恰好为AC的中点，因此在 平面上有一半的面积有
光线射出，A正确，B错误；C．由于频率越高，折射率越大，当光源发出的光的频率变小，，折射率也会变小，导
致临界角会增大，这时M点上方也会有光线出射，因此出射光线区域的面积将增大，
C正确，D错误。
故选AC。
50．（2020·浙江·高考真题）如图所示，波长为 和 的两种单色光射入三棱镜，经
折射后射出两束单色光a和b，则这两束光（ ）
A．照射同一种金属均有光电子逸出，光电子最大初动能
B．射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距
C．在水中的传播速度
D．光子动量
【答案】BD
【详解】A．根据光路图可知三棱镜对b光的偏折程度更大，所以b光折射率大，频率
高，波长短。根据光电效应方程：
因为 ，所以 ，故A错误；
B．根据双缝干涉条纹间距公式：因为 ，所以 ，故B正确；
C．介质中传播速度：
因为 ，所以 ，故C错误；
D．根据光子动量的公式：
因为 ，所以 ，故D正确。
故选BD．
51．（2019·浙江·高考真题）【加试题】波长为λ 和λ 的两束可见光入射到双缝，在
1 2
光屏上观察到干涉条纹，其中波长为λ 的光的条纹间距大于波长为λ 的条纹间距．则
1 2
（下列表述中，脚标“1”和“2”分别代表波长为λ 和λ 的光所对应的物理量）
1 2
A．这两束光的光子的动量p＞p
1 2
B．这两束光从玻璃射向真空时，其临界角C ＞C
1 2
C．这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压U＞U
1 2
D．这两束光由氢原子从不同激发态跃迁到n＝2能级时产生，则相应激发态的电
离能△E＞△E
1 2
【答案】BD
【详解】A．根据双峰干涉的条纹间距的表达式 可知λ>λ ，由 可知
1 2
p
