2023年高考物理真题模拟试题专项汇编：（13）光学（含答案）

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1.【2023年全国甲卷】[物理——选修3-4]

（1）等腰三角形为一棱镜的横截面，；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

（2）分别沿x轴正向和负向传播的两列简谐横波的振动方向相同振幅均为5cm，波长均为8m，波速均为4m/s。时刻，P波刚好传播到坐标原点，该处的质点将自平衡位置向下振动；Q波刚好传到处，该处的质点将自平衡位置向上振动。经过一段时间后，两列波相遇。

（i）在答题卡给出的坐标图上分别画出两列波在时刻的波形图（P波用虚线，Q波用实线）；

（ii）求出图示范围内的介质中，因两列波干涉而振动振幅最大和振幅最小的平衡位置。

2.【2023年全国乙卷】[物理——选修3-4]

（1）一列简谐横波沿x轴传播，图（a）是时刻的波形图；P是介质中位于处的质点，其振动图像如图（b）所示。下列说法正确的是______。

A.波速为2m/s

B.波向左传播

C.波的振幅是10cm

D.处的质点在时位于平衡位置

E.质点P在0~7s时间内运动的路程为70cm

（2）如图，一折射率为的棱镜的横截面为等腰直角三角形边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC方向经AB边上的M点射入棱镜，若这束光被BC边反射后恰好射向顶点A，求M点到A点的距离。

3.【2023年湖南卷】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.当他以向水面发射微光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60°

4.【2023年江苏卷】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.

5.【2023年海南卷】如图所示，在用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖与光屏P平行放置，从另一侧用激光笔以一定角度照射，此时在屏上的处有激光点，移走玻璃砖，光点移到处，

（1）请在图中画出激光束经玻璃折射后完整的光路图；

（2）已经测出，，，则折射率_________（用表示）；

（3）若改用宽比ab更小的玻璃砖做实验，则间的距离会_________（填“变大”“变小”或“不变”）。

6.【2023年山东卷】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

7.【2023年山东卷】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，相距为d，直径均为，折射率为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。

（1）从M下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为θ，求θ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）。

8.【2023年湖北卷】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.dD.

答案以及解析

1.答案：(1)ACE

(2)见解析

解析：(1)光路图如图所示，在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光的比乙光的大，E正确；根据折射定律可知，故甲光的频率小于乙光的频率，BD错误；根据可知，，C正确；由于，根据频率越高，波长越短可知，A正确。

(2)(i)波传播的距离

波上各质点的振动周期，故波形图如图所示，P波为虚线，Q波为实线

(ii)两波源起振方向相反，故考察点到两波源的距离差为半波长的奇数倍的为加强点，在x轴上坐标为处，，为加强点，振幅最大

考察点到两波源的距离差为波长的整数倍的为减弱点，在x轴上坐标为处，，为减弱点，在x轴上坐标为处，，也为减弱点，振幅最小

2.答案：(1)ABE

(2)

解析：(1)由波的图像可知波的波长，由振动图像可知波的周期，所以波的传播速度，A正确；由振动图像可知质点P在时刻经平衡位置向方向运动，结合波形图由同侧法可知波向方向传播，即向左传播，B正确；振幅为质点离开平衡位置的最大距离，故由波的图像可知波的振幅，C错误；处的质点在时刻处于波谷位置，故经处的质点应位于波峰位置，D错误；质点P在时间内，即3.5个周期内通过的路程为，E正确。

(2)光束由M点射入后发生折射，经BC边反射后经过A点，作出M点关于BC的对称点，连接交BC于D，光路图如图所示

由几何关系可知入射角

设折射角为r，由折射定律可知

解得

设AM间的距离为d，由几何关系可知，则

在中，

又

则

3.答案：BC

解析：

4.答案：A

解析：

5.答案：(1)如图所示

(2)

(3)变小

解析：(1)光线穿过平行玻璃砖的出射光线和入射光线平行，过作的平行线，交