文档内容
阶段性检测：《光学》
（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如
需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。
3．回答第Ⅱ卷时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题（本题共8个小题，共48分，下列各题的四个选项中，第1-5题只有一项是符
合题意，第6-8题有多个答案符合要求，全部选对得5分，选不全得3分，有错选得0
分。）1．（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。
2．（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。
3．（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
试卷第1页，共3页
学科网（北京）股份有限公司顶点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。
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
（ ）
试卷第2页，共3页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·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，画出光路图如下
下 上 下
试卷第3页，共3页
学科网（北京）股份有限公司则从高到低θ 逐渐减小，则光线应逐渐趋于竖直方向。
下
故选A。
6．（2023·浙江·统考高考真题）有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为W。当紫外光照射该材料时，
0
只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照射间距为d的双缝，在与缝相距为L的观测屏上形
成干涉条纹，测得条纹间距为∆x。已知电子质量为m，普朗克常量为h，光速为c，则（ ）
A．电子的动量 B．电子的动能
C．光子的能量 D．光子的动量
【答案】AD
【详解】根据条纹间距公式
可得
A．根据
可得
故A正确；
B．根据动能和动量的关系
结合A选项可得
试卷第4页，共3页故B错误；
C．光子的能量
故C错误；
D．光子的动量
光子的能量
联立可得
则光子的动量
故D正确。
故选AD。
7．（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
试卷第5页，共3页
学科网（北京）股份有限公司【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。
8．（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
1
nsini = 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、D错误。
2
故选BC。 °
二、非选择题（本题共5个小题，共52分）
试卷第6页，共3页9．（2023·广东·广州市第二中学校联考三模）电流传感器可以在电脑端记录电流随时间变化的图线，探
究实验小组设计了如图甲所示的实验电路，探究电容器在不同电路中的充放电现象。
（1）第一次探究中先将开关接1，待电路稳定后再接2。探究电容器充电及通过电阻放电的电流规律。
①已知电流从右向左流过电流传感器时，电流为正，则与本次实验相符的I‒t图像是 。
A． B．
C． D．
②从I‒t图像的面积可以计算得出电容器电荷量的大小。关于本次实验探究，下列判断正确的是 。
A．若只增大电阻箱R的阻值，电容器放电的时间将变短
B．若只增大电阻箱R的阻值，I‒t图像的面积将增大
C．在误差允许的范围内，放电和充电图像的面积应大致相等
（2）第二次探究中，该同学先将开关接1给电容器充电，待电路稳定后再接3，探究LC振荡电路的电流
变化规律。
③探究实验小组得到的振荡电路电流波形图像，选取了开关接3之后的LC振荡电流的部分图像，如图乙
所示，根据图像中记录的坐标信息可知，振荡电路的周期T= s（结果保留两位有效数字）。
试卷第7页，共3页
学科网（北京）股份有限公司④如果使用电动势更大的电源给电容器充电，则LC振荡电路的频率将 （填“增大”、“减小”或
“不变”）。
⑤已知电源电动势E，测得充电过程I‒t图像的面积为S，以及振荡电路的周期T，可以得到电感线圈的电
感表达式L= 。（以上物理量的单位均为国际单位制单位）
【答案】 A C 9.2×10-3 不变
【详解】（1）①[1]第一次探究过程为先给电容器充电，后电容器通过R放电，给电容器充电过程中电流
从右向左流过传感器，即为正，由于充电后电容器上极板带正电，电容器通过R放电时，电流从左向右
流过传感器，即为负。
故选A。
②[2]I‒t图像的面积可以计算得出电容器电荷量的大小，则放电和充电图像的面积应大致相等，若只增大
电阻箱R的阻值，电容器的电荷量不变，I‒t图像的面积不变，若只增大电阻箱R的阻值，对电流的阻碍
作用变大，电容器放电的时间将变长
故选C。
（2）③[3]由图乙可知
④[4]由振荡周期 可知，如果使用电动势更大的电源给电容器充电，则LC振荡电路的周期不变，
则频率也不变；
⑤[5]充电过程I‒t图像的面积为S，则
得
试卷第8页，共3页由 得
10．（2023·广东广州·广州市第二中学校考三模）现在许多汽车的雨刮器都具有自动感应功能，通常在挡
风玻璃中间上方安装红外反射式雨量传感器。其示意图如图a所示，由右侧发光二极管发射红外线，射向
挡风玻璃并全部发生全反射，红外线被光电二极管接收。下雨时，光电二极管接收到的红外线与不下雨
时存在差异，从而让雨刮器工作。试回答以下问题：
（1）下雨时，光电二极管接收到的红外线与不下雨时存在差异，原因是有雨时，部分光线发生了
（填“折射”或“全反射”）；
（2）雨量越大时，光电传感器电阻越小，则雨刮器越快，若雨刮器内部电路结构简化成图甲和图乙，其
中A为光电传感器模块，B为电动机模块，则能够实现雨量越大雨刮越快的是 （填“甲”或
“乙”）；
（3）小明同学从废旧汽车拆下一个雨刮器电动机，铭牌上标有额定电压12V，额定功率30W，通过测量
发现电动机电压达到6V才能转动。为保护电动机，不转动时，电流不能超过1A。
小明同学打算测量电动机内阻。
①他首先用多用电表的欧姆挡进行粗测，他选择了×1挡后，先进行 ，再进行测量，读数如图b
所示，则读数为 Ω；
试卷第9页，共3页
学科网（北京）股份有限公司②为精确测量，实验室提供了如下器材：恒压电源U（12V），电压表V（8V，约1kΩ）电流表A（1A，
约1Ω），滑动变阻器R（0~10Ω），定值电阻 ，导线、开关。他设计了如图c所示的电路图。
请回答以下问题：
（ⅰ）为了多测几组数据，图c中的电路图，电压表应该接在 端（填a或b）。
（ⅱ）若某次测量，电压表读数为U，电流表为I，则电动机内阻为 （用题中符号表示）。
0 0
【答案】 折射 乙 欧姆调零 4.0
【详解】（1）[1] 下雨时，光电二极管接收到的红外线与不下雨时存在差异，原因是有雨时，玻璃之外
是雨水，雨水的折射率大于空气，故有一部分光线通过界面发生折射。
（2）[2] 雨量越大时，光电传感器电阻越小，则雨刮器越快，由此可知雨量越大时通过电动机的电流越
大，由闭合电路欧姆定律可知，能够实现雨量越大雨刮越快的是图乙的电路。
（3）[3][4] 欧姆表选择了×1挡后，先进行欧姆调零，再进行测量，读数如图b所示，则读数为4.0Ω；
[5] 为了多测几组数据，要求电压表的测量时的变化范围更大一些，故电压表应该接在 端。
[6]由欧姆定律可知，电动机内阻为
11．（2023·山东·统考高考真题）一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量，其部分原理简化如
图所示。两光纤可等效为圆柱状玻璃丝M、N，相距为d，直径均为 ，折射率为n（ ）。M、N
下端横截面平齐且与被测物体表面平行。激光在M内多次全反射后从下端面射向被测物体，经被测物体
表面镜面反射至N下端面，N下端面被照亮的面积与玻璃丝下端面到被测物体距离有关。
试卷第10页，共3页（1）从M下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为 ，求 的正弦值；
（2）被测物体自上而下微小移动，使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃丝下端面
到被测物体距离b的相应范围（只考虑在被测物体表面反射一次的光线）。
【答案】（1） ；（2）
【详解】（1）由题意可知当光在两侧刚好发生全反射时从M下端面出射的光与竖直方向夹角最大，设光
在M下端与竖直方向的偏角为α，此时
可得
又因为
所以
（2）根据题意要使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，光路图如图所示
试卷第11页，共3页
学科网（北京）股份有限公司则玻璃丝下端面到被测物体距离b的相应范围应该为
当距离最近时有
当距离最远时有
根据（1）可知
联立可得
所以满足条件的范围为
12．（2023·河南开封·统考一模）有一放在空气中的透明介质球，其折射率 、半径 ，在
玻璃球内有一与球心距离 的点光源S可向各个方向发光，如图所示。
（1）通过计算说明点光源发出的所有光都能够射出玻璃球；
试卷第12页，共3页（2）求射出玻璃球的光线的折射角的最大值和最小值。
【答案】（1）答案见解析；（2） ，
【详解】（1）如图所示
点光源S发出的一条光线射到球面上的P点，由正弦定理得
可得
故对于位置已固定的光源，当 越大时， 越大，即光线射出玻璃球的入射角 就越大，所以
全反射临界角C的正弦值为
因为 ，所以所有光线都不会发生全反射，即点光源发出的所有光都能够射出玻璃球；
（2）当入射角 ，折射角有最小值，为
当入射角 ，此时折射角最大，设为 ，根据折射定律得
试卷第13页，共3页
学科网（北京）股份有限公司解得
13．（2023·陕西宝鸡·统考二模）如图所示为某种透明介质材料制成的截面为直角梯形的柱体，其中
和 均为直角， 。一细光束由 的左侧与 边成 由 点斜射入介质，该细光束在
边的 发生反射，最后从 边的 射出，且出射光线与 边垂直， 两位置图中均末标出．已
知 ，光在空气中的传播速度 。求：
（1）该透明介质的折射率；
（2）该光束由 经 到 所需的总时间。（结果可保留根号）
【答案】（1） ；（2）
【详解】（1）作出细光束在透明介质中的光路图，如图所示
由几何关系知入射角 ，折射角
由折射定律
解得
（2）由 得
由几何关系可知
试卷第14页，共3页则
光束由 经 到 的路程为
则上述过程所用的时间
试卷第15页，共3页
学科网（北京）股份有限公司
