物理
第十四章 核心素养提升练
1．(2024·贵州高考)一种测量液体折射率的V形容器，由两块材质相同的直角棱镜粘合，并封闭其前后两端制作而成。容器中盛有某种液体，一激光束从左边棱镜水平射入，通过液体后从右边棱镜射出，其光路如图所示。设棱镜和液体的折射率分别为n0、n，光在棱镜和液体中的传播速度分别为v0、v，则( )
A．nv0 B．nC．n>n0，v>v0 D．n>n0，v2．(2025·八省联考内蒙古卷)增透膜被广泛应用于各种光学透镜。如图，入射光1以接近法线方向入射镀膜镜片，反射光2和3在P处相干减弱，则2和3在P处的光振动图像可能为( )
3．在光的双缝干涉实验中，在双缝后面各放置一个偏振片，若两个偏振片的透振方向相互垂直，则下列说法正确的是( )
A．光屏上仍有干涉条纹，但条纹的亮度减弱
B．光屏上仍有干涉条纹，但条纹的亮度增强
C．光屏上的干涉条纹消失，但仍有光射到光屏上
D．光屏上的干涉条纹消失，且光屏上一片黑暗
4．(2023·浙江1月选考)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AB以角度θ入射，依次经AC和BC两次反射，从直角边AC出射。出射光线相对于入射光线偏转了α角，则α( )
A．等于90° B．大于90°
C．小于90° D．与棱镜的折射率有关
5．如图1所示，某种油量计是由许多透明等厚、长度不等的薄塑料片叠合而成的，每个薄片的形状如图2所示，其底部为等腰直角三角形。原理可以解释为光竖直向下射入固定在容器中的油量计，当容器内有油时，光大部分折射进入油中，只有少部分反射回观察窗口，当容器内无油时，光在塑料和空气的界面发生全反射而返回油量计上端，这样就可以通过观察窗上的亮暗分布来判断油量的多少。下列说法正确的是( )
A．这款油量计对所有液体都适用
B．随着油量的减少，观察窗右边最先开始亮
C．观察窗亮的部分越长，说明剩余油量越多
D．可以用折射率为1．35的透明塑料来制作这款油量计
6．(2025·山东省潍坊市高三上开学调研监测)线膨胀系数是表征物体受热时长度增加程度的物理量。利用单缝衍射实验装置可以测量金属的线膨胀系数。如图是该实验的装置示意图，挡光片a固定，挡光片b放置在待测金属棒上端，让激光通过a、b间的平直狭缝后在光屏上形成衍射图样。已知中央亮条纹宽度D、单缝宽度d、光的波长λ、缝到屏的距离L满足关系式D＝λ。关于该实验，下列说法正确的是( )
A．激光通过狭缝后在光屏上可以形成明暗相间的等距条纹
B．其他实验条件不变，使用频率更大的激光，中央亮条纹宽度变大
C．其他实验条件不变，对金属棒加温，中央亮条纹宽度变大
D．其他实验条件不变，增大光屏到狭缝的距离，中央亮条纹宽度变小
7．(2024·广东高考)如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ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θ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．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C．θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射
D．θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
8．(多选)如图，一束单色光从空气中与某种材料表面成45°角入射，每次反射的光能量为入射光能量的k倍，0A．该材料折射率为
B．该材料折射率为
C．光在该材料中的传播速度为c
D．光从空气进入该材料，光的频率变小
9．(2021·山东高考)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( )
10．由于大气层的存在，太阳光线在大气中折射，使得太阳“落山”后我们仍然能看见它。某同学为研究这一现象，建立了一个简化模型。将折射率很小的不均匀大气等效成折射率为的均匀大气，并将大气层的厚度等效为地球半径R。根据此模型，一个住在赤道上的人在太阳“落山”后还能看到太阳的时间是(地球自转周期为24小时，地球上看到的太阳光可以看成平行光)( )
A．3小时 B．2小时
C．1．5小时 D．1小时
11．1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究光波的性质。菲涅耳利用双面镜同样得到了杨氏双缝干涉的结果，即菲涅耳双面镜干涉实验，实验装置及光路如图所示，将两块边缘磨光的平面镜M1和M2的边缘对齐，之后倾斜微小的角度θ，用单色光源S向它们照射，则在双面镜对面的光屏L上会出现干涉条纹(D为遮光板，使光源S发出的光不能直接照射到光屏上，S刚好位于M1与M2夹角的角平分线上)。根据实验装置及光路回答下列问题：若增大线光源S到O点的距离，其余条件不变，则屏上相邻两条亮纹(暗纹)中央的距离将________(填“增大”或“减小”)；若换用光子能量较小的单色光，则光屏上相邻两条亮纹(暗纹)中央的距离将________(填“增大”或“减小”)。
12．(2022·湖南高考)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θ的控制(可视角度θ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n＝2，屏障间隙L＝0．8 mm。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。
(1)若把发光像素单元视为点光源，要求可视角度θ控制为60°，求屏障的高度d；
(2)若屏障高度d＝1．0 mm，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θ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)。
第十四章 核心素养提升练
1．(2024·贵州高考)一种测量液体折射率的V形容器，由两块材质相同的直角棱镜粘合，并封闭其前后两端制作而成。容器中盛有某种液体，一激光束从左边棱镜水平射入，通过液体后从右边棱镜射出，其光路如图所示。设棱镜和液体的折射率分别为n0、n，光在棱镜和液体中的传播速度分别为v0、v，则( )
A．nv0 B．nC．n>n0，v>v0 D．n>n0，v答案：A
解析：由题图可知，光从棱镜进入液体中时，入射角小于折射角，则相对于液体，棱镜为光密介质，即nv0，故选A。
2．(2025·八省联考内蒙古卷)增透膜被广泛应用于各种光学透镜。如图，入射光1以接近法线方向入射镀膜镜片，反射光2和3在P处相干减弱，则2和3在P处的光振动图像可能为( )
答案：C
解析：2和3两束光在P处相干减弱，则两束光在P处振动方向时刻相反，可知C正确。
3．在光的双缝干涉实验中，在双缝后面各放置一个偏振片，若两个偏振片的透振方向相互垂直，则下列说法正确的是( )
A．光屏上仍有干涉条纹，但条纹的亮度减弱
B．光屏上仍有干涉条纹，但条纹的亮度增强
C．光屏上的干涉条纹消失，但仍有光射到光屏上
D．光屏上的干涉条纹消失，且光屏上一片黑暗
答案：C
解析：在双缝后面各放置一个偏振片，透过偏振片的光为偏振光，偏振片的透振方向相互垂直时，透过双缝后偏振片的两偏振光的振动方向相互垂直，不能发生干涉现象，因此光屏上没有干涉条纹，但仍有光射到光屏上，故C正确，A、B、D错误。
4．(2023·浙江1月选考)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AB以角度θ入射，依次经AC和BC两次反射，从直角边AC出射。出射光线相对于入射光线偏转了α角，则α( )
A．等于90° B．大于90°
C．小于90° D．与棱镜的折射率有关
答案：A
解析：如图所示，设光线在AB边的折射角为β，棱镜对黄光的折射率为n，根据折射定律可得n＝；设光线在BC边的入射角为φ，光线在AC边的入射角为γ，折射角为i，由反射定律和几何知识可知β＋φ＝45°，β＋2φ＋γ＝90°，联立解得γ＝β，根据折射定律可得＝n，结合前面分析可得i＝θ。过AB边上入射点作出射光线的平行线，则该平行线与AB的夹角为i＝θ，由几何知识可知，入射光线与出射光线的夹角α＝90°，故选A。
5．如图1所示，某种油量计是由许多透明等厚、长度不等的薄塑料片叠合而成的，每个薄片的形状如图2所示，其底部为等腰直角三角形。原理可以解释为光竖直向下射入固定在容器中的油量计，当容器内有油时，光大部分折射进入油中，只有少部分反射回观察窗口，当容器内无油时，光在塑料和空气的界面发生全反射而返回油量计上端，这样就可以通过观察窗上的亮暗分布来判断油量的多少。下列说法正确的是( )
A．这款油量计对所有液体都适用
B．随着油量的减少，观察窗右边最先开始亮
C．观察窗亮的部分越长，说明剩余油量越多
D．可以用折射率为1．35的透明塑料来制作这款油量计
答案：B
解析：若换做其他液体，则光线在塑料和液体的界面可能发生全反射，即这款油量计不是对所有液体都适用，A错误；当油面下降，塑料片露出油面时，如图所示，光竖直向下射入塑料片中，在直角部分发生全反射时从油量计上端看起来才会明亮，因为右边塑料片最短，可知随着油量的减少，观察窗右边最先开始亮，B正确；观察窗亮的部分越长，说明油面越低，剩余油量越少，C错误；光在从透明塑料射向空气时发生全反射的条件是透明塑料的折射率n>＝，D错误。
6．(2025·山东省潍坊市高三上开学调研监测)线膨胀系数是表征物体受热时长度增加程度的物理量。利用单缝衍射实验装置可以测量金属的线膨胀系数。如图是该实验的装置示意图，挡光片a固定，挡光片b放置在待测金属棒上端，让激光通过a、b间的平直狭缝后在光屏上形成衍射图样。已知中央亮条纹宽度D、单缝宽度d、光的波长λ、缝到屏的距离L满足关系式D＝λ。关于该实验，下列说法正确的是( )
A．激光通过狭缝后在光屏上可以形成明暗相间的等距条纹
B．其他实验条件不变，使用频率更大的激光，中央亮条纹宽度变大
C．其他实验条件不变，对金属棒加温，中央亮条纹宽度变大
D．其他实验条件不变，增大光屏到狭缝的距离，中央亮条纹宽度变小
答案：C
解析：由光的衍射现象可知，激光通过狭缝后在光屏上得到的是中间宽、两侧窄的明暗相间的条纹，故A错误；根据D＝λ，其他实验条件不变，使用频率更大的激光，则激光的波长λ变小，中央亮条纹宽度D变小，故B错误；根据D＝λ，其他实验条件不变，对金属棒加温，则单缝宽度d变小，中央亮条纹宽度D变大，故C正确；根据D＝λ，其他实验条件不变，增大光屏到狭缝的距离L，则中央亮条纹宽度D变大，故D错误。
7．(2024·广东高考)如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ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θ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．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C．θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射
D．θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
答案：B
解析：由题意可知，在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率，在MN面，两光的入射角相同，设折射角为α，根据折射定律有n＝，可知绿光在MN面的折射角较小，根据光路图可知，绿光比红光更靠近P点，故A错误；根据全反射临界角C与折射率n的关系sinC＝，可知红光发生全反射的临界角较大，由几何关系可知，θ逐渐增大时，在MN面红光的折射光线射向NP面的入射角恒小于绿光的折射光线射向NP面的入射角，所以红光的全反射现象先消失，故B正确；在MN面，光是从光疏介质射入光密介质，无论θ多大，在MN面都不可能发生全反射，故C错误；根据折射定律可知，当入射角θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐减小，故D错误。
8．(多选)如图，一束单色光从空气中与某种材料表面成45°角入射，每次反射的光能量为入射光能量的k倍，0A．该材料折射率为
B．该材料折射率为
C．光在该材料中的传播速度为c
D．光从空气进入该材料，光的频率变小
答案：BC
解析：这束光最终进入材料的能量恰好为入射光能量的(1－k2)倍，说明光在材料外表面会经过两次反射，进入材料后从材料射向空气时恰好会发生全反射，光路图如图所示，设该材料的折射率为n，光在B点的折射角为θ，由折射定律可得n＝，在C点恰好发生全反射，则全反射的临界角为C＝90°－θ，又sinC＝，联立解得n＝，A错误，B正确；光在该材料中的传播速度为v＝＝c，C正确；光从空气进入该材料，光的频率不变，D错误。
9．(2021·山东高考)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( )
答案：D
解析：来自薄膜前后表面的反射光是相干光，其光的路程差为Δx＝2d，当光的路程差Δx＝nλ时，出现亮条纹，故相邻亮条纹之间的薄膜厚度差为λ；由图可知，随坐标x变大，相邻亮条纹之间的距离变大，则在d x图像中，随x的变大，d每变化λ，对应的Δx逐渐变大，即d x图线的斜率逐渐变小，故选D。
10．由于大气层的存在，太阳光线在大气中折射，使得太阳“落山”后我们仍然能看见它。某同学为研究这一现象，建立了一个简化模型。将折射率很小的不均匀大气等效成折射率为的均匀大气，并将大气层的厚度等效为地球半径R。根据此模型，一个住在赤道上的人在太阳“落山”后还能看到太阳的时间是(地球自转周期为24小时，地球上看到的太阳光可以看成平行光)( )
A．3小时 B．2小时
C．1．5小时 D．1小时
答案：D
解析：太阳“落山”后，住在赤道上的人恰好能看到太阳的临界光路图如图所示，由几何关系可得临界光线的折射角r满足sinr＝＝，可知临界光线的折射角为r＝30°；根据折射定律有n＝＝，可得临界光线的入射角i＝45°。设太阳“落山”后地球多转α角度时住在赤道上的人恰好看不见太阳，由几何关系，有α＝i－r＝15°，则一个住在赤道上的人在太阳“落山”后还能看到太阳的时间为t＝×24 h＝1 h，故选D。
11．1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究光波的性质。菲涅耳利用双面镜同样得到了杨氏双缝干涉的结果，即菲涅耳双面镜干涉实验，实验装置及光路如图所示，将两块边缘磨光的平面镜M1和M2的边缘对齐，之后倾斜微小的角度θ，用单色光源S向它们照射，则在双面镜对面的光屏L上会出现干涉条纹(D为遮光板，使光源S发出的光不能直接照射到光屏上，S刚好位于M1与M2夹角的角平分线上)。根据实验装置及光路回答下列问题：若增大线光源S到O点的距离，其余条件不变，则屏上相邻两条亮纹(暗纹)中央的距离将________(填“增大”或“减小”)；若换用光子能量较小的单色光，则光屏上相邻两条亮纹(暗纹)中央的距离将________(填“增大”或“减小”)。
答案：减小 增大
解析：光源S在平面镜M1和M2中成虚像S1和S2，S发出的光经M1反射后的光线可看作是从虚像S1发出的；S发出的光经M2反射后的光线可看作是从虚像S2发出的。这两束反射光在光屏上叠加可形成干涉条纹，而S1和S2等效于两个相干光源，因此S1和S2间的距离相当于双缝间距d。当平面镜倾斜θ角后，根据光的反射定律知，同一入射光线的反射光线转过2θ角，则题图中S1O、S2O与水平轴线的夹角均为2θ。设光源S到O点距离为a，根据几何关系可得S1、S2间距d＝2asin2θ，设线段OO1长为L，则双缝到屏的距离l＝L＋acos2θ。因此相邻两条亮纹(暗纹)中央的间距Δx的表达式为Δx＝。由上式可知，当a增大时，屏上相邻两条亮纹(暗纹)中央的间距将减小；当换用光子能量较小的单色光时，波长变长，所以屏上相邻两条亮纹(暗纹)中央的间距将增大。
12．(2022·湖南高考)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θ的控制(可视角度θ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n＝2，屏障间隙L＝0．8 mm。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。
(1)若把发光像素单元视为点光源，要求可视角度θ控制为60°，求屏障的高度d；
(2)若屏障高度d＝1．0 mm，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θ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)。
答案：(1) mm (2) mm
解析：(1)发光像素单元射到屏障上的光被完全吸收，则经过屏障顶端的光线折射到空气后的折射角最大，设为r，由题意可知θ＝60°，则最大折射角r＝＝30°
设对应的入射角为i，则n＝
由几何关系知sini＝
联立并代入数据解得d＝ mm。
(2)若可视角度θ刚好被扩为180°，则最大折射角r′＝＝90°，即此时光线恰好在界面发生全反射，光线在界面处的入射角为临界角C，有sinC＝
画出此时的临界光路图如图，其中xmin为发光像素单元宽度x的最小值。
由几何关系知sinC＝
联立并代入数据解得xmin＝ mm。
8(共23张PPT)
第十四章
核心素养提升练
1．(2024·贵州高考)一种测量液体折射率的V形容器，由两块材质相同的直角棱镜粘合，并封闭其前后两端制作而成。容器中盛有某种液体，一激光束从左边棱镜水平射入，通过液体后从右边棱镜射出，其光路如图所示。设棱镜和液体的折射率分别为n0、n，光在棱镜和液体中的传播速度分别为v0、v，则( )
A．nv0 B．nC．n>n0，v>v0 D．n>n0，v2．(2025·八省联考内蒙古卷)增透膜被广泛应用于各种光学透镜。如图，入射光1以接近法线方向入射镀膜镜片，反射光2和3在P处相干减弱，则2和3在P处的光振动图像可能为( )
解析：2和3两束光在P处相干减弱，则两束光在P处振动方向时刻相反，可知C正确。
3．在光的双缝干涉实验中，在双缝后面各放置一个偏振片，若两个偏振片的透振方向相互垂直，则下列说法正确的是( )
A．光屏上仍有干涉条纹，但条纹的亮度减弱
B．光屏上仍有干涉条纹，但条纹的亮度增强
C．光屏上的干涉条纹消失，但仍有光射到光屏上
D．光屏上的干涉条纹消失，且光屏上一片黑暗
解析：在双缝后面各放置一个偏振片，透过偏振片的光为偏振光，偏振片的透振方向相互垂直时，透过双缝后偏振片的两偏振光的振动方向相互垂直，不能发生干涉现象，因此光屏上没有干涉条纹，但仍有光射到光屏上，故C正确，A、B、D错误。
4．(2023·浙江1月选考)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AB以角度θ入射，依次经AC和BC两次反射，从直角边AC出射。出射光线相对于入射光线偏转了α角，则α( )
A．等于90° B．大于90°
C．小于90° D．与棱镜的折射率有关
光大部分折射进入油中，只有少部分反射回观察窗口，当容器内无油时，光在塑料和空气的界面发生全反射而返回油量计上端，这样就可以通过观察窗上的亮暗分布来判断油量的多少。下列说法正确的是( )
A．这款油量计对所有液体都适用
B．随着油量的减少，观察窗右边最先开始亮
C．观察窗亮的部分越长，说明剩余油量越多
D．可以用折射率为1．35的透明塑料来制作这款油量计
5．如图1所示，某种油量计是由许多透明等厚、长度不等的薄塑料片叠合而成的，每个薄片的形状如图2所示，其底部为等腰直角三角形。原理可以解释为光竖直向下射入固定在容器中的油量计，当容器内有油时，
7．(2024·广东高考)如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ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θ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．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C．θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射
D．θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
9．(2021·山东高考)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( )
11．1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究光波的性质。
菲涅耳利用双面镜同样得到了杨氏双缝干涉的结果，即菲涅耳
双面镜干涉实验，实验装置及光路如图所示，将两块边缘磨光
的平面镜M1和M2的边缘对齐，之后倾斜微小的角度θ，用单色
光源S向它们照射，则在双面镜对面的光屏L上会出现干涉条纹
(D为遮光板，使光源S发出的光不能直接照射到光屏上，S刚好位于M1与M2夹角的角平分线上)。根据实验装置及光路回答下列问题：若增大线光源S到O点的距离，其余条件不变，则屏上相邻两条亮纹(暗纹)中央的距离将_____ (填“增大”或“减小”)；若换用光子能量较小的单色光，则光屏上相邻两条亮纹(暗纹)中央的距离将______ (填“增大”或“减小”)。
减小
增大
12．(2022·湖南高考)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θ的控制(可视角度θ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n＝2，屏障间隙L＝0．8 mm。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。
(1)若把发光像素单元视为点光源，要求可视角度θ控制为60°，求屏障的高度d；
(2)若屏障高度d＝1．0 mm，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θ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)。
