五年（2021-2025）高考物理真题分类汇编：专题16 光学 电磁波 相对论（全国）（原卷版）

专题16光学电磁波相对论

考点五年考情（2021-2025）命题趋势

2025·河北卷、山东卷

考点1光的2024·山东卷、全国甲卷、甘肃卷基础概念仍是考查重点，如光的反射、折

折射与全反射2023·全国甲卷、山东卷射定律，全反射、干涉、衍射等规律，常

的综合应用2022·河北卷、广东卷以选择题形式出现。命题注重知识应用与

2021·辽宁卷、海南卷创新，常结合现代科技成果、生活实际设

置新情境，考查学生知识迁移与创新能力。

2025·山东卷、陕晋宁青卷同时，会加强对光学实验的考查，如测量

考点2光的干2024·湖南卷、广西卷、辽宁卷折射率、用双缝干涉测量光的波长等实验，

涉、衍射和偏2023·辽宁卷、山东卷要求学生理解实验原理、掌握操作方法。

振2022·山东卷、浙江卷备考时应注重基础知识掌握，提升实验操

2021·湖北卷、山东卷作与创新能力。

考点01光的折射与全反射的综合应用

1．（2025·云南·高考真题）用光学显微镜观察样品时，显微镜部分结构示意图如图甲所示。盖玻片底部中

心位置O点的样品等效为点光源，为避免O点发出的光在盖玻片上方界面发生全反射，可将盖玻片与

物镜的间隙用一滴油填充，如图乙所示。已知盖玻片材料和油的折射率均为1.5，盖玻片厚度d2.0mm，

盖玻片与物镜的间距h0.20mm，不考虑光在盖玻片中的多次反射，取真空中光速

c3.0108m/s,π3.14。

(1)求未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积（结果保留2位有效数字）；

、

(2)滴油前后，光从O点传播到物镜的最短时间分别为t1t2，求t2t1（结果保留2位有效数字）。

2．（2025·山东·高考真题）由透明介质制作的光学功能器件截面如图所示，器件下表面圆弧以O点为圆心，

上表面圆弧以O点为圆心，两圆弧的半径及O、O两点间距离均为R，点A、B、C在下表面圆弧上。

9

左界面AF和右界面CH与OO平行，到OO的距离均为R。

10

3

(1)B点与OO的距离为R，单色光线从B点平行于OO射入介质，射出后恰好经过O点，求介质对

2

该单色光的折射率n；

(2)若该单色光线从G点沿GE方向垂直AF射入介质，并垂直CH射出，出射点在GE的延长线上，E

2

点在OO上，O、E两点间的距离为R，空气中的光速为c，求该光在介质中的传播时间t。

2

3．（2025·安徽·高考真题）如图，玻璃砖的横截面是半径为R的半圆，圆心为O点，直径与x轴重合。一

2

束平行于x轴的激光，从横截面上的P点由空气射入玻璃砖，从Q点射出。已知P点到x轴的距离为R，

2

P、Q间的距离为3R。

(1)求玻璃砖的折射率；

(2)在该横截面沿圆弧任意改变入射点的位置和入射方向，使激光能在圆心O点发生全反射，求入射光线

与x轴之间夹角的范围。

4．（2025·海南·高考真题）测量某半圆形玻璃砖的折射率，操作步骤如下

I．在白纸上画一条直线，半圆形玻璃砖放白纸上，玻璃砖直径与直线重合，描出直径两端点A和B，取

走玻璃砖，用刻度尺求圆心O点，过O点作AB垂线CO，放回玻璃砖，将光屏垂直AB贴近玻璃砖A点

放置。

II．沿玻璃砖由C向B缓慢移动激光笔，使得入射光线平行纸面且始终沿着半径方向射向圆心O，从玻

璃砖射出的激光在AB下方的光屏上恰好消失，记下激光入射点D，取走玻璃砖，过D点作CO的垂线DE。

(1)步骤II中，当激光从D点入射到O点在AB面下方光屏上恰好消失时是光的_____。

A．色散现象B．衍射现象C．全反射现象

(2)用刻度尺测得OB4.00cm、DE2.50cm，则玻璃砖的折射率n_____。

5．（2025·广西·高考真题）如图扇形的材料，折射率大于2，现有两条光线1和2，从扇形材料的A点传

1

播，光线1传到圆弧（圆）AC的中点B．光线2传播到C点偏上，则两光线发生下列哪种情况（）

4

A．1不全反射，2全反射B．都不全反射

C．都全反射D．1全反射，2不全反射

6．（2025·河南·高考真题）折射率为2的玻璃圆柱水平放置，平行于其横截面的一束光线从顶点入射，光

线与竖直方向的夹角为45，如图所示。该光线从圆柱内射出时，与竖直方向的夹角为（不考虑光线在

圆柱内的反射）（）

A．0B．15C．30D．45

7．（2025·甘肃·高考真题）已知一圆台容器，高H15cm，上口径R13cm，容器底部中心有一质点，未

装入水时，人眼从容器边缘无法观测到该质点，装入某种液体后，恰好可以看到，此时液面高度h12cm，

3

人眼观测角度满足sin，人眼到入射处距离为5cm。光在真空中的传播速度c3108ms，求：

5

(1)该液体的折射率；

(2)光从底部质点反射至人眼全过程的时间。

8．（2025·广东·高考真题）如图为测量某种玻璃折射率的光路图。某单色光从空气垂直射入顶角为的玻

璃棱镜，出射光相对于入射光的偏转角为，该折射率为（）

sin()sin()sinsin

A．B．C．D．

sinsinsinsin

9．（2025·湖南·高考真题）如图，ABC为半圆柱体透明介质的横截面，AC为直径，B为ABC的中点。真

空中一束单色光从AC边射入介质，入射点为A点，折射光直接由B点出射。不考虑光的多次反射，下

列说法正确的是（）

A．入射角θ小于45°

B．该介质折射率大于2

C．增大入射角，该单色光在BC上可能发生全反射

D．减小入射角，该单色光在AB上可能发生全反射

10．（2025·四川·高考真题）某款国产手机采用了一种新型潜望式摄像头模组。如图所示，模组内置一块上

下表面平行（45）的光学玻璃。光垂直于玻璃上表面入射，经过三次全反射后平行于入射光射出。

则（）

A．可以选用折射率为1.4的光学玻璃

B．若选用折射率为1.6的光学玻璃，可以设定为30

C．若选用折射率为2的光学玻璃，第二次全反射入射角可能为70

D．若入射光线向左移动，则出射光线也向左移动

11．（2025·河北·高考真题）光纤光谱仪的部分工作原理如图所示。待测光在光纤内经多次全反射从另一端

射出，再经棱镜偏转，然后通过狭缝进入光电探测器。

23

(1)若将光纤简化为真空中的长玻璃丝，设玻璃丝的折射率为，求光在玻璃丝内发生全反射时的最

3

小入射角。

(2)若探测器光阴极材料的逸出功为9.9391020J，求该材料的截止频率。（普朗克常量

h6.6261034Js）

12．（2024·浙江·高考真题）如图为水流导光实验，出水口受激光照射，下面桶中的水被照亮，则（）

A．激光在水和空气中速度相同

B．激光在水流中有全反射现象

C．水在空中做匀速率曲线运动

D．水在水平方向做匀加速运动

13．（2024·海南·高考真题）一正三角形OPQ玻璃砖，某束光线垂直于OP射入，恰好在PQ界面发生全反

射，则玻璃砖的折射率（）

23

A．2B．3C．D．2

3

14．（2024·甘肃·高考真题）如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半径方向入射

到圆心O，当30时，反射光b和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是（）

A．该材料对红光的折射率为3B．若45，光线c消失

C．若入射光a变为白光，光线b为白光D．若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直

15．（2024·广东·高考真题）如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以角从MN面射入某

长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射。反射光射向PQ面。若逐渐增大。两束光在NP

面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是

（）

A．在PQ面上，红光比绿光更靠近P点

B．逐渐增大时，红光的全反射现象先消失

C．逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射

D．逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大

16．（2024·山东·高考真题）某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖圆心为O点，半径为R；直角三棱

镜FG边的延长线过O点，EG边平行于AB边且长度等于R，∠FEG=30°。横截面所在平面内，单色

光线以θ角入射到EF边发生折射，折射光线垂直EG边射出。已知玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射

率均为1.5。

（1）求sinθ；

（2）以θ角入射的单色光线，若第一次到达半圆弧AMB可以发生全反射，求光线在EF上入射点D（图

中未标出）到E点距离的范围。

17．（2024·全国甲卷·高考真题）一玻璃柱的折射率n3，其横截面为四分之一圆，圆的半径为R，如图

所示。截面所在平面内，一束与AB边平行的光线从圆弧入射。入射光线与AB边的距离由小变大，距

离为h时，光线进入柱体后射到BC边恰好发生全反射。求此时h与R的比值。

18．（2024·江苏·高考真题）如图所示，光线以相同的入射角从空气射入甲、乙两种浓度不同的NaCl溶液，

折射角β1<β2。已知NaCl溶液的折射率随浓度增加而增大。则与乙相比（）

A．甲的折射率大B．甲的浓度小

C．甲中光速大D．甲的临界角大

19．（2023·福建·高考真题）如图，一教师用侧面开孔的透明塑料瓶和绿光激光器演示“液流导光”实验。瓶

内装有适量清水．水从小孔中流出后形成了弯曲的液流。让激光水平射向小孔，使光束与液流保持在

同一竖直平面内，观察到光束沿着弯曲的液流传播。下列操作中，有助于光束更好地沿液流传播的是

（）

A．减弱激光强度

B．提升瓶内液面高度

C．改用折射率更小的液体

D．增大激光器与小孔之间的水平距离

20．（2023·重庆·高考真题）某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察a、b两单色光的干涉条纹，发现

在相同的条件下光屏上a光相邻两亮条纹的间距比b光的小。他们又将a、b光以相同的入射角由水斜

射入空气，发现a光的折射角比b光的大，则（）

A．在空气中传播时，a光的波长比b光的大

B．在水中传播时，a光的速度比b光的大

C．在水中传播时，a光的频率比b光的小

D．由水射向空气时，a光的全反射临界角比b光的小

21．（2023·山东·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2a，折射率为n（n2）。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。

（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）。

22．（2023·湖北·高考真题）如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30，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45。不考虑多次反射，OQ边上有光射出

部分的长度为（）

12

A．dB．dC．dD．2d

22

23．（2023·湖南·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（）

1

A．水的折射率为

sin41

1

B．水的折射率为

sin49

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°

24．（2022·重庆·高考真题）如图所示，水面上有一透明均质球，上半球露出水面，下半球内竖直中心轴上

有红、蓝两种单色灯（可视为点光源），均质球对两种色光的折射率分别为n红和n蓝。为使从光源照射

到上半球面的光，都能发生折射（不考虑光线在球内反射后的折射），若红灯到水面的最大距离为h红，

（1）求蓝灯到水面的最大距离；

（2）两灯都装在各自到水面的最大距离处，蓝灯在红灯的上方还是下方？为什么？

25．（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

26．（2022·广东·高考真题）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45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。

27．（2022·河北·高考真题）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。

28．（2022·全国甲卷·高考真题）如图，边长为a的正方形ABCD为一棱镜的横截面，M为AB边的中点。

在截面所在的平面，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。

29．（2022·全国乙卷·高考真题）一细束单色光在三棱镜ABC的侧面AC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AB边的E点，如图所示，逐渐减小i，E点向B点移动，

1

当sini时，恰好没有光线从AB边射出棱镜，且DEDA。求棱镜的折射率。

6

30．（2021·重庆·高考真题）如图所示，一直角棱镜ABC,A90,AC1。从AB边界面垂直入射的甲、乙

两种不同频率的单色光，在棱镜中传播速度分别为k1c和k2c（0k1k21,c为真空中的光速），甲光

第一次到达BC边恰好发生全反射。求：

（1）该棱镜分别对甲光和乙光的折射率；

（2）BC边的长度。

31．（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AC面射入，

可以看到光束从圆弧面ABC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．1．2B．1.4C．1.6D．1.8

32．（2021·海南·高考真题）如图，长方体玻璃砖的横截面为矩形MNPQ，MN2NP，其折射率为2。

一束单色光在纸面内以45的入射角从空气射向MQ边的中点O，则该束单色光（）

A．在MQ边的折射角为60

B．在MN边的入射角为45

C．不能从MN边射出

D．不能从NP边射出

33．（2021·辽宁·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

考点02光的干涉、衍射和偏振

、

34．（2025·山东·高考真题）用如图所示的装置观察光的干涉和偏振现象。狭缝S1S2关于OO轴对称，光

屏垂直于OO轴放置。将偏振片P1垂直于OO轴置于双缝左侧，单色平行光沿OO轴方向入射，在屏

、

上观察到干涉条纹，再将偏振片P2置于双缝右侧，P1P2透振方向平行。保持P1不动，将P2绕OO轴转

动90的过程中，关于光屏上的干涉条纹，下列说法正确的是（）

A．条纹间距不变，亮度减小B．条纹间距增大，亮度不变

C．条纹间距减小，亮度减小D．条纹间距不变，亮度增大

35．（2025·北京·高考真题）下列现象属于光的衍射的是（）

A．雨后天空出现彩虹B．通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹

C．肥皂膜在日光照射下呈现彩色D．水中的气泡看上去特别明亮

36．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）在双缝干涉实验中，某实验小组用波长为440nm的蓝色激光和波长为

660nm的红色激光组成的复合光垂直照射双缝，双缝间距为0．5mm，双缝到屏的距离为500mm，则屏

上（）

A．蓝光与红光之间能发生干涉形成条纹

B．蓝光相邻条纹间距比红光相邻条纹间距小

C．距中央亮条纹中心1．32mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠

D．距中央亮条纹中心1．98mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠

37．（2024·广西·高考真题）如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜

反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源。设

光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l，al，镜面与光屏垂直，单色光波长为。下列说法正

确的是（）

l

A．光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为

2a

l

B．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为

a

C．若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为n

D．若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为x，则该液体的折

l

射率为

2ax

38．（2024·山东·高考真题）检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c

放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚

珠与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是（）

A．滚珠b、c均合格

B．滚珠b、c均不合格

C．滚珠b合格，滚珠c不合格

D．滚珠b不合格，滚珠c合格

39．（2024·湖南·高考真题）1834年，洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果（称洛埃镜实验），平面镜

沿OA放置，靠近并垂直于光屏。某同学重复此实验时，平面镜意外倾斜了某微小角度，如图所示。

S为单色点光源。下列说法正确的是（）

A．沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动

B．沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小

C．若0，沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变

D．若0，沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹向A处移动

40．（2024·辽宁·高考真题）某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向

固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照双缝，能在墙

面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是（）

A．换用更粗的头发丝B．换用红色激光照双缝

C．增大纸板与墙面的距离D．减小光源与纸板的距离

41．（2023·山东·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

42．（2023·江苏·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（）