2022年全国高考物理真题汇编：光学

更新时间：2022-07-07 浏览次数：161 类型：二轮复习

一、单选题

1. (2022·辽宁) 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

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2. (2022·浙江) 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”

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3. (2022·浙江) 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

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4. (2022·山东) 柱状光学器件横截面如图所示， $\text{[math]}$ 右侧是以O为圆心、半经为R的 $\text{[math]}$ 圆，左则是直角梯形， $\text{[math]}$ 长为R， $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 夹角 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 中点为B。a、b两种频率的细激光束，垂直 $\text{[math]}$ 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 $\text{[math]}$ 面全反射后，从 $\text{[math]}$ 面出射的光是（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

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二、多选题

5. (2022·山东) 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 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 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 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 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

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三、综合题

6. (2022·河北)
1. （1）一列简谐横波沿x轴正方向传播。波速为10m/s。在传播方向上有P、Q两质点，坐标分别为xP = 1m，xQ = 6m。波传播到P点开始计时，该点的振动图像如图所示，则简谐波的波长为m，经过s，Q点第一次到达正向最大位移处。
2. （2）如图，一个半径为R的玻璃球，O点为球心。球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射出，出射光线AB与球直径SC平行，θ = 30°。光在真空中的传播速度为c。求：
  
  （i）玻璃的折射率；
  
  （ii）从S发出的光线经多次全反射回到S点的最短时间。
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7. (2024高三上·相城期末) 如图所示，水族馆训练员在训练海豚时，将一发光小球高举在水面上方的A位置，海豚的眼睛在B位置，A位置和B位置的水平距离为d，A位置离水面的高度为 $\text{[math]}$ d。训练员将小球向左水平抛出，入水点在B位置的正上方，入水前瞬间速度方向与水面夹角为θ。小球在A位置发出的一束光线经水面折射后到达B位置，折射光线与水平方向的夹角也为θ。
已知水的折射率n= $\text{[math]}$ ，求：
1. （1） tanθ的值；
2. （2） B位置到水面的距离H。
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8. (2022·湖南)
1. （1）下端附着重物的粗细均匀木棒，竖直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿竖直方向做频率为 $\text{[math]}$ 的简谐运动：与此同时，木棒在水平方向上随河水做匀速直线运动，如图（a）所示。以木棒所受浮力F为纵轴，木棒水平位移x为横轴建立直角坐标系，浮力F随水平位移x的变化如图（b）所示。已知河水密度为ρ，木棒横截面积为S，重力加速度大小为g。下列说法正确的是________
  
  A . x从 $\text{[math]}$ 到 $\text{[math]}$ 的过程中，木棒的动能先增大后减小 B . x从 $\text{[math]}$ 到 $\text{[math]}$ 的过程中，木棒加速度方向竖直向下，大小逐渐变小 C . $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 时，木棒的速度大小相等，方向相反 D . 木棒在竖直方向做简谱运动的振幅为 $\text{[math]}$ E . 木棒的运动为向x轴正方向传播的机械横波，波速为 $\text{[math]}$
2. （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 $\text{[math]}$ 的控制（可视角度 $\text{[math]}$ 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 $\text{[math]}$ ，屏障间隙 $\text{[math]}$ 。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。
  
  （i）若把发光像素单元视为点光源，要求可视角度 $\text{[math]}$ 控制为60°，求屏障的高度d；
  
  （ⅱ）若屏障高度 $\text{[math]}$ ，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 $\text{[math]}$ 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）。
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9. (2022·广东)
1. （1）如图所示，某同学握住软绳的一端周期性上下抖动，在绳上激发了一列简谐波。从图示时刻开始计时，经过半个周期，绳上M处的质点将运动至（选填“N”“P”或“Q”）处。加快抖动，波的频率增大，波速（选填“增大”“减小”或“不变”）。
2. （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16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 $\text{[math]}$ 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。
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10. (2022·全国甲卷)
1. （1）一平面简谐横波以速度 $\text{[math]}$ 沿x轴正方向传播， $\text{[math]}$ 时刻的波形图如图所示．介质中平衡位置在坐标原点的质点A在 $\text{[math]}$ 时刻的位移 $\text{[math]}$ ，该波的波长为m，频率为 $\text{[math]}$ ﹒ $\text{[math]}$ 时刻，质点A（填“向上运动”“速度为零”或“向下运动”）。
2. （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。
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11. (2022·全国乙卷)
1. （1）介质中平衡位置在同一水平面上的两个点波源 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，二者做简谐运动的振幅相等，周期均为 $\text{[math]}$ 。当 $\text{[math]}$ 过平衡位置向上运动时， $\text{[math]}$ 也过平衡位置向上运动．若波速为 $\text{[math]}$ ，则由 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 发出的简谐横波的波长均为m。P为波源平齿位置所在水平面上的一点，与 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 平衡位置的距离均为 $\text{[math]}$ ，则两波在P点引起的振动总是相互（填“加强”或“削弱”）的；当 $\text{[math]}$ 恰好在平衡位置向上运动时，平衡位置在P处的质点（填“向上”或“向下”）运动。
2. （2）一细束单色光在三棱镜 $\text{[math]}$ 的侧面 $\text{[math]}$ 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 $\text{[math]}$ 边的E点，如图所示，逐渐减小i，E点向B点移动，当 $\text{[math]}$ 时，恰好没有光线从 $\text{[math]}$ 边射出棱镜，且 $\text{[math]}$ 。求棱镜的折射率。
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