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专题13 光学
一、单选题
1．（2025·浙江·高考真题）测量透明溶液折射率的装置如图1所示。在转盘上共轴放置一圆柱形容器，容器被透明隔板平分为两部分，一半充满待测溶液，另一半是空气。一束激光从左侧沿直径方向入射，右侧放置足够大的观测屏。在某次实验中，容器从图2（俯视图）所示位置开始逆时针匀速旋转，此时观测屏上无亮点；随着继续转动，亮点突然出现，并开始计时，经后亮点消失。已知转盘转动角速度为，空气折射率为1，隔板折射率为n，则待测溶液折射率为（ ）（光从折射率的介质射入折射率的介质，入射角与折射角分别为与，有）
A． B．
C． D．
2．（2024·浙江·高考真题）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n =3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为、、 的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c。正确的是（ ）
A．频率为的光，其动量为
B．频率为和的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，其最大初动能之差为
C．频率为和的两种光分别射入双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为。
D．若原子n=3 跃迁至 n=4 能级，入射光的频率
3．（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
4．（2024·浙江·高考真题）氢原子光谱按频率展开的谱线如图所示，此四条谱线满足巴耳末公式，n=3、4、5、6用和光进行如下实验研究，则（ ）
A．照射同一单缝衍射装置，光的中央明条纹宽度宽
B．以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，光的侧移量小
C．以相同功率发射的细光束，真空中单位长度上光的平均光子数多
D．相同光强的光分别照射同一光电效应装置，光的饱和光电流小
5．（2023·浙江·高考真题）在水池底部水平放置三条细灯带构成的等腰直角三角形发光体，直角边的长度为0.9m，水的折射率，细灯带到水面的距离，则有光射出的水面形状（用阴影表示）为（ ）
A． B． C． D．
6．（2023·浙江·高考真题）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以角度入射，依次经和两次反射，从直角边出射。出射光线相对于入射光线偏转了角，则（ ）
A．等于 B．大于
C．小于 D．与棱镜的折射率有关
7．（2022·浙江·高考真题）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“亮纹”
8．（2022·浙江·高考真题）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
9．（2022·浙江·高考真题）如图所示，用激光笔照射半圆形玻璃砖圆心O点，发现有a、b、c、d四条细光束，其中d是光经折射和反射形成的。当入射光束a绕O点逆时针方向转过小角度时，b、c、d也会随之转动，则（ ）
A．光束b顺时针旋转角度小于
B．光束c逆时针旋转角度小于
C．光束d顺时针旋转角度大于
D．光束b、c之间的夹角减小了
10．（2021·浙江·高考真题）用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示。入射点O和两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四条细光束分别为入射光束a、反射光束b、出射光束c和d、已知光束a和b间的夹角为，则（ ）
A．光盘材料的折射率
B．光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二
C．光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度
D．光束c的强度小于O点处折射光束的强度
二、多选题
11．（2025·浙江·高考真题）氢原子从的能级向的能级跃迁时分别发出光P、Q。则（ ）
A．P、Q经过甲图装置时屏上谱线分别为2、1
B．若乙图玻璃棒能导出P光，则一定也能导出Q光
C．若丙图是P入射时的干涉条纹，则Q入射时条纹间距减小
D．P、Q照射某金属发生光电效应，丁图中的点1、2分别对应P、Q
12．（2024·浙江·高考真题）下列说法正确的是（ ）
A．相同温度下，黑体吸收能力最强，但辐射能力最弱
B．具有相同动能的中子和电子，其德布罗意波长相同
C．电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量
D．自然光经玻璃表面反射后，透过偏振片观察，转动偏振片时可观察到明暗变化
13．（2023·浙江·高考真题）有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为W0。当紫外光照射该材料时，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
14．（2023·浙江·高考真题）氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光I，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（ ）
A．图1中的对应的是Ⅰ
B．图2中的干涉条纹对应的是Ⅱ
C．Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量
D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大
15．（2021·浙江·高考真题）肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄。下列说法正确的是（ ）
A．过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形
B．肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹
C．肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化
D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动，条纹也会跟着转动
一、单选题
1．（2025·浙江·一模）内径为r、外径为、长为L的空心半圆玻璃柱的截面图如图所示，玻璃柱的折射率为。现有一平行对称轴的光束射向此半圆柱的右半外表面，部分光从圆柱内侧面射出，若用面积为S的水平遮光面板挡住相应的入射光，玻璃柱内侧恰好没有光射出。已知光在真空中的速度为c，忽略光在玻璃柱中的二次反射，下列说法正确的是（ ）
A．能穿过玻璃柱的光的最短时间为
B．从右侧入射的平行光也有可能经过O点
C．使光不能进入玻璃柱内侧的遮光面板面积
D．用此遮光面板遮挡内径相同外径更大的半圆玻璃柱，玻璃柱内侧有光线射出
2．（2025·浙江·一模）一半径为的球形薄壁玻璃鱼缸内充满水，水中有一条可视为质点的小鱼。玻璃和水的折射率都是。观察者在不同位置和不同角度对缸内的鱼进行观察。当鱼位于“某些位置”时，观察者在合适的位置能观察到缸里的鱼“消失”，求满足上述条件的“某些位置”所占鱼缸的体积（ ）
A． B． C． D．
3．（2025·浙江·一模）镀有反射膜的三棱镜常用在激光器中用来选择波长。如图，一束复色光以一定的入射角（）从点进入棱镜后，不同颜色的光以不同角度折射，只有折射后垂直入射到反射膜的光才能原路返回形成激光输出。某一含红、绿、蓝光的复色光入射到三棱镜时，激光器输出的是绿光，则（ ）
A．绿光在棱镜中的折射角大于红光的折射角
B．有可能通过调节入射角，使激光器同时输出红、绿、蓝光
C．若要调为红光输出，需将棱镜绕点逆时针转动一小角度
D．不管怎么调节，激光器都不可能输出红光
4．（2025·浙江·一模）某实验小组成员用双缝干涉实验装置测量光的波长，实验装置简化示意图如图甲所示，为单缝，、为双缝，屏上点处为一条亮条纹。随后又根据光的干涉原理设计了探究不同材料热膨胀程度的实验装置，如图乙所示。材料Ⅰ置于玻璃和平板之间，材料Ⅱ的上表面与上层玻璃下表面间形成空气劈尖。单色光垂直照射到玻璃上，就可以观察到干涉条纹。下列说法正确的是（ ）
A．如图甲，实验时单缝偏离光轴向下微微移动，原来点处的干涉条纹向下移动
B．如图乙，仅温度升高，若干涉条纹向右移动，则材料Ⅰ膨胀程度大
C．如图乙，仅换用频率更大的单色光，干涉条纹将向左移动
D．如图乙，材料Ⅱ的上表面可以与上层玻璃下表面平行
5．（2025·浙江·一模）如图所示，由某种新型材料制成的截面为半圆形的透明材料板。若用激光（光束a）从底面中心O点垂直底面射入材料板，将从Q点射出；若将该激光以与AP成37°角从P点射入材料板（光束b），恰好也从Q点射出。已知，光在真空中传播的速度为c，则以下说法正确的是（ ）
A．该材料对光束的折射率为
B．该材料对光束的折射率为
C．光束在材料板中的传播速度为
D．光束从点射出后的光线与光束平行
6．（2025·浙江金华·一模）如图所示，一装满水的长方体的容器，高度为，上下两个面为边长的正方形，底面中心点放有一单色点光源，可向各个方向发射单色光，已知水对该单色光的折射率为，不考虑容器对光的反射，水面上有单色点光源光线射出区域面积为（ ）
A． B． C． D．
7．（2025·浙江金华·一模）下列说法正确的是（ ）
A．放射性元素产生的射线可用于金属探伤
B．放射性元素形成化合物后，该元素仍会有放射性
C．康普顿效应说明电子具有波动性
D．泊松亮斑现象说明光具有粒子性
8．（2025·浙江嘉兴·一模）如图所示为某一光学元件部分结构示意图，玻璃件1和2之间的间隙距离d=0.2mm，玻璃件1中心位置O点处的样品等效为点光源，玻璃件1和2的厚度h均为2.0mm。为避免O点发出的光在玻璃件1上表面发生全反射，可在间隙间滴入某一透明油滴填充满，已知两玻璃件的折射率均为1.5，不考虑光在玻璃件中多次反射，取真空中光速，π取3.14，则（ ）
A．油滴的折射率可小于1.5
B．只要油滴的折射率大于1.5，从O点正上方观察到的像比实际位置高
C．未填充油滴时，O点发出的光在玻璃件1上表面透光面积为1.5×10-5m2
D．填充折射率为1.5的油滴后，光从O点传播到玻璃件2的最短时间比未填充时要长3.3×10-12s
9．（2025·浙江湖州·一模）反射式光纤位移传感器通过检测反射光信号的强度变化来测量物体位移，精度可达纳米级甚至更小。如图所示为一实验小组设计的双光纤结构的原理图。发射光纤和接收光纤均为直径为d的竖直圆柱状玻璃丝，下端面均与被测物体表面平行，两光纤的距离D=2d。激光在光纤内发生全反射，从光纤下端面射出时与竖直方向夹角为α，出射光线经被测物体反射后，射向接收光纤。当被测物体上下发生微小位移时，接收到的激光强度将发生变化，从而测量位移x。若光纤的折射率为n，不考虑光线在被测物体表面的多次反射，出射光线的能量均匀分布，被测物体不吸收光的能量。则（ ）
A．α的最大值
B．若被测物体与光纤下端面间距为x0，激光可以从各个角度入射，则出射光线能照到被测物体的区域面积为
C．若α为最大值，当接收到光强度为出射光强度的一半时，被测物体与光纤下端面间距
D．若α为最大值，从刚接收到反射光至接收到的反射光最强过程中，被测物体的位移为
10．（2025·浙江温州·一模）如图所示，水平桌面上放有一半球形透明砖，半径为为其圆心，为其一条直径。点有一红色点光源，只考虑第一次射向圆弧的光，当点光源从点沿直径向右缓慢移动时，恰好有光不能从圆弧上射出，下列说法正确的是（ ）
A．透明砖的折射率为
B．若点光源在点，从圆弧的正上方往下看，看到的像在点上方
C．将点光源移动时，与直径共面竖直圆弧上有弧长区域没有光射出
D．将红色点光源改为绿色点光源，移动时，也恰好有光不能从圆弧上射出
11．（2025·浙江宁波·模拟预测）某透明均匀介质的截面如图所示，在边长为的正三角形正中心挖去一边长为L的正三角形，三角形ABC和三角形DEF的边两两平行，一束蓝光从AB边中点以入射角射入介质，正好经过D点射向AC边，不考虑光的反射，除介质外其余部分均为真空，光在真空中的传播速度用c表示，则下列说法正确的是（ ）
A．该光在介质中的折射率为
B．该光在介质中的传播时间为
C．若用一束紫光照射，则与射入介质前相比，光线从AC边离开介质时的偏转角是0°
D．若用一束红光照射，则有可能不能从AC边射出
12．（2025·浙江温州·三模）如图1所示，将一圆形线状光源水平放置在足够大的平静水面下，线状光源可以发出红光。通过支架（图中未画出）可以调节光源到水面的距离h，随着h变化，在水面上会看到不同形状的发光区域。已知圆形线状光源的半径为，水对红光的折射率为，下列说法正确的是（ ）
A．h越大，水面上的发光区域面积越小
B．时，水面上的发光区域会呈现类似图2所示的圆环形状
C．当时，水面上的发光区域面积为
D．当时，水面上亮环与暗圆的面积之比为4:1
13．（2025·浙江·三模）如图所示，图中阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料折射率n=2。AC为一半径为R的圆弧，D为圆弧的圆心，ABCD构成正方形，在D处有一激光，激光在平面ABCD内以角速度ω匀速转动，P为激光在AB、BC两边上的亮斑，已知光在真空中的传播速度为c。若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线。当激光从沿DA方向顺时针转到DC方向的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．AB边上有激光射出的长度占AB边的
B．激光在平面ABCD内传播的最长时间为
C．P点运动到AB边中点时速度大小为
D．P点在BC边上做匀变速运动
14．（2025·浙江金华·三模）甲、乙、丙、丁四幅图分别是回旋加速器、磁流体发电机、泊松亮斑、重核裂变的结构示意图，下列说法中正确的是（ ）
A．图甲中增大交变电压场的电压可增大粒子的最大动能
B．图乙中磁流体发电机产生的电动势大小与等离子体的浓度无关
C．图丙中的泊松亮斑支持了光的波动说，它是菲涅尔通过实验观察到的
D．图丁所示的核反应属于重核裂变，钡141的平均核子质量、比结合能都比铀235的小
15．（2025·浙江金华·三模）一束与水平面MN成θ角的平行红色光束射到半圆柱形玻璃砖的界面上，其横截面如图所示，经玻璃折射后，有部分光能从AC弧线中射出，经测定MA、AC、CN三段弧线的长度比为5∶6∶1，下列说法正确的是（ ）
A．红色光在这种玻璃中全反射的临界角是30°
B．红色光束与水平面MN成60°角
C．红色光在空气中的传播速度是这种玻璃中传播速度的倍
D．若改成绿色光束入射，相同条件下与出射弧线对应的角AOC将增大
16．（2025·浙江绍兴·二模）如图所示为特种材料制成的玻璃砖，它的厚度为，上下表面是边长为8R的正方形。玻璃砖上表面有一个以正方形中心O1为球心、半径为R的半球形凹坑，下表面正方形中心O2处有一单色点光源，从玻璃砖上表面有光射出的位置离球心O1的最大距离为3R。已知球冠表面积公式为（h为球冠的高），光在真空中的速度为c，不考虑发生二次折射的光。下列说法正确的是（ ）
A．玻璃砖对该单色光的折射率为
B．光在玻璃砖内传播的最短时间为
C．在半球面上有光射出部分的面积为
D．若点光源发出的是白光，则在凹坑上方可观察到最外层是紫色的彩色光环
17．（2025·浙江·二模）有一透明材料制成的C型半圆柱体，内径是R，外径是2R，其横截面如图所示，OO′是对称轴。圆柱体内部弧面上均涂有特殊材料，使光到达时全部被吸收。O′处有一可以旋转的单色激光发射器，使发出的光线绕O′以角速度ω在纸面内匀速转动。已知单色光在透明材料中的折射率为，真空中的光速为c，则下列说法正确的是（ ）
A．这束单色光可能在该材料右侧截面上发生全反射
B．光点在右侧截面移动的区域长度为
C．光点在右侧截面即将消失时的瞬时速率为2ωR
D．光在材料中传播的最长时间为
18．（2025·浙江·二模）老花镜可以看作厚度很薄的透镜，其前后表面可以看作半径分别为和的球面（），过两球面球心的连线称为主光轴，与主光轴距离为（）靠近光轴的光线为近轴光线。一束平行近轴光线通过透镜后与主光轴的交点到透镜（厚度不计）的距离称为焦距。则该老花镜（透镜）的焦距为（已知透镜折射率为n，当很小时，有，）（ ）
A． B．
C． D．
19．（2025·浙江·三模）半球体透明介质ABC和置于底部的发光管芯PQ组成照明装置。管芯是一个圆心与介质的球心O重合的圆面，装置的截面如图所示。已知半球体的半径为R，圆面的半径为，透明介质的折射率为，则（ ）
A．管芯射向半球面的所有光线都将从圆弧区域射出
B．圆弧区域有光线射出和没有光线射出的比例为
C．射向半球面的所有光线都能射出的相应管芯面积为
D．射向半球面的光线，所有光线都能射出圆弧面与部分光线能射出圆弧面的相应管芯长度之比为2：1
20．（2025·浙江·二模）下列关于光的现象中，说法正确的是（ ）
A．图甲，潜水员看岸上的景物都出现在一个倒立的圆锥里，是因为光的折射
B．图乙，将玻璃板之间的垫片向左移动，条纹会向右移
C．图丙，增加透射光栅狭缝个数，衍射条纹的宽度将变宽，亮度将增加
D．图丁，3D电影的原理是光的干涉
21．（2025·浙江绍兴·三模）如图1是一细长圆柱体光纤的横截面，一束单色光从光纤左端中心点进入光纤，内层介质折射率（最大值为）随离中心轴的距离而变化，外层介质折射率为大于空气折射率，但小于内层介质折射率，三者的折射率情况如图2所示。已知光从折射率的介质射入折射率的介质，入射角与折射角分别为与，满足。为了使单色光仅在光纤内层介质中传播而不进入到外层介质中，则从点进入到光纤时入射角的正弦最大值是（ ）
A． B．
C． D．
试卷第20页，共20页
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专题13 光学
一、单选题
1．（2025·浙江·高考真题）测量透明溶液折射率的装置如图1所示。在转盘上共轴放置一圆柱形容器，容器被透明隔板平分为两部分，一半充满待测溶液，另一半是空气。一束激光从左侧沿直径方向入射，右侧放置足够大的观测屏。在某次实验中，容器从图2（俯视图）所示位置开始逆时针匀速旋转，此时观测屏上无亮点；随着继续转动，亮点突然出现，并开始计时，经后亮点消失。已知转盘转动角速度为，空气折射率为1，隔板折射率为n，则待测溶液折射率为（ ）（光从折射率的介质射入折射率的介质，入射角与折射角分别为与，有）
A． B．
C． D．
【答案】A
【详解】由题意可知当屏上无光点时，光线从隔板射到空气上时发生了全发射，出现亮点时，光线从溶液射到隔板再射到空气时发生了折射，可知从出现亮点到亮点消失，容器旋转满足
光线能透过液体和隔板从空气中射出时，即出现亮点时，可知光线的在空气中的入射角为θ时，光线在隔板和空气界面发生全反射,在隔板和液体界面，有
在隔板和空气界面
解得
故选A。
2．（2024·浙江·高考真题）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n =3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为、、 的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c。正确的是（ ）
A．频率为的光，其动量为
B．频率为和的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，其最大初动能之差为
C．频率为和的两种光分别射入双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为。
D．若原子n=3 跃迁至 n=4 能级，入射光的频率
【答案】B
【详解】A．根据玻尔理论可知
则频率为的光，其动量为
选项A错误；
B．频率为和的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，其最大初动能分别为
最大初动能之差为
选项B正确；
C．频率为和的两种光分别射入双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，根据条纹间距表达式
产生的干涉条纹间距之差为
选项C错误；
D．若原子n=3 跃迁至 n=4 能级，则
可得入射光的频率
选项D错误；
故选B。
3．（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
【答案】B
【详解】A．光在介质中的速度为，故激光在水中的传播速度小于在空气中的传播速度，故A错误；
B．水流导光的原理为光在水中射到水与空气分界面时入射角大于临界角，发生了全反射，故B正确；
C．水在空中只受到重力作用，做匀变速曲线运动，速度在增大，故C错误；
D．水在水平方向做匀速直线运动，故D错误。
故选B。
4．（2024·浙江·高考真题）氢原子光谱按频率展开的谱线如图所示，此四条谱线满足巴耳末公式，n=3、4、5、6用和光进行如下实验研究，则（ ）
A．照射同一单缝衍射装置，光的中央明条纹宽度宽
B．以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，光的侧移量小
C．以相同功率发射的细光束，真空中单位长度上光的平均光子数多
D．相同光强的光分别照射同一光电效应装置，光的饱和光电流小
【答案】C
【详解】A．根据巴耳末公式可知，光的波长较长。波长越长，越容易发生明显的衍射现象，故照射同一单缝衍射装置，光的中央明条纹宽度宽，故A错误；
B．光的波长较长，根据
可知光的频率较小，则光的折射率较小，在平行玻璃砖的偏折较小，光的侧移量小，故B错误；
C．光的频率较小，光的光子能量较小，以相同功率发射的细光束，光的光子数较多，真空中单位长度上光的平均光子数多，故C正确；
D．若、光均能发生光电效应，相同光强的光分别照射同一光电效应装置，光的频率较小，光的光子能量较小，光的光子数较多，则光的饱和光电流大，光的饱和光电流小，故D错误。
故选C。
5．（2023·浙江·高考真题）在水池底部水平放置三条细灯带构成的等腰直角三角形发光体，直角边的长度为0.9m，水的折射率，细灯带到水面的距离，则有光射出的水面形状（用阴影表示）为（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【详解】灯带发出的光从水面射出时发生全反射临界角的正弦值
则
灯带上的一个点发出的光发生全反射的临界角如图所示
根据几何关系可得
则一个点发出的光在水面上能看到的的圆，光射出的水面形状边缘为弧形，如图所示
等腰直角三角形发光体的内切圆半径满足
解得
故中间无空缺。
故选C。
6．（2023·浙江·高考真题）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以角度入射，依次经和两次反射，从直角边出射。出射光线相对于入射光线偏转了角，则（ ）
A．等于 B．大于
C．小于 D．与棱镜的折射率有关
【答案】A
【详解】如图所示
设光线在AB边的折射角为，根据折射定律可得
设光线在BC边的入射角为，光线在AC边的入射角为，折射角为；由反射定律和几何知识可知
联立解得
根据折射定律可得
可得
过D点做出射光的平行线，则该平行线与AB的夹角为，由几何知识可知，入射光与出射光的夹角为。
故选A。
7．（2022·浙江·高考真题）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“亮纹”
【答案】C
【详解】当光从水中射到空气泡的界面处时，一部分光的入射角大于或等于临界角，发生了全反射现象；还有一部分光折射到内壁然后再折射出去，所以水中的空气泡看起来比较亮。
故选C。
8．（2022·浙江·高考真题）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
【答案】B
【详解】A．用复色光投射同样能看到条纹，A错误；
B．双缝干涉实验中，明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果，B正确；
C．由条纹间知，把光屏前移或后移，改变了L，从而改变了条纹间距，但还可能看到明暗相间条纹，C错误；
D．由条纹间知，且λ蓝 < λ红，则蓝光干涉条纹的间距比红光的小，D错误。
故选B。
9．（2022·浙江·高考真题）如图所示，用激光笔照射半圆形玻璃砖圆心O点，发现有a、b、c、d四条细光束，其中d是光经折射和反射形成的。当入射光束a绕O点逆时针方向转过小角度时，b、c、d也会随之转动，则（ ）
A．光束b顺时针旋转角度小于
B．光束c逆时针旋转角度小于
C．光束d顺时针旋转角度大于
D．光束b、c之间的夹角减小了
【答案】B
【详解】A．设入射光线a的入射角为，则反射角为，光束c的折射角为，光束d的反射角也为，入射光束a绕O点逆时针方向转过小角度时，入射角变为
由反射定律可知反射角等于入射角，则光束b顺时针旋转角度等于，故A错误；
B．由折射定律有
，
可得
即光束c逆时针旋转角度小于，故B正确；
C．光束d的反射角变化与光束c的折射角变化相等，则光束d顺时针旋转角度小于，故C错误；
D．光束b顺时针旋转角度等于，光束c逆时针旋转角度小于，则光速b、c之间的夹角减小的角度小于，故D错误；
故选B。
10．（2021·浙江·高考真题）用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示。入射点O和两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四条细光束分别为入射光束a、反射光束b、出射光束c和d、已知光束a和b间的夹角为，则（ ）
A．光盘材料的折射率
B．光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二
C．光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度
D．光束c的强度小于O点处折射光束的强度
【答案】D
【详解】
A．如图所示由几何关系可得入射角为
折射角为
根据折射定律有
所以A错误；
B．根据
所以B错误；
C．光束在b、c和d的强度之和小于光束a的强度，因为在Q处光还有反射光线，所以C错误；
D．光束c的强度与反射光线PQ强度之和等于折身光线OP的强度，所以D正确；
故选D。
二、多选题
11．（2025·浙江·高考真题）氢原子从的能级向的能级跃迁时分别发出光P、Q。则（ ）
A．P、Q经过甲图装置时屏上谱线分别为2、1
B．若乙图玻璃棒能导出P光，则一定也能导出Q光
C．若丙图是P入射时的干涉条纹，则Q入射时条纹间距减小
D．P、Q照射某金属发生光电效应，丁图中的点1、2分别对应P、Q
【答案】BC
【详解】A．氢原子从的能级向的能级跃迁时分别发出光P、Q。则P光对应的光子能量较小，光子的频率较小，P光的折射率较小，则经过甲图装置时P光的偏折程度较小，则P、Q在屏上谱线分别为1、2，A错误；
B．根据可知，P光折射率较小，则发生全反射的临界角较大，若乙图玻璃棒能导出P光，则一定也能导出Q光，B正确；
C．若丙图是P入射时的干涉条纹，因P光波长大于Q光，则Q入射时条纹间距减小，C正确；
D．根据可知因P光频率小于Q光，可知丁图中的点1、2分别对应Q、P光，D错误。
故选BC。
12．（2024·浙江·高考真题）下列说法正确的是（ ）
A．相同温度下，黑体吸收能力最强，但辐射能力最弱
B．具有相同动能的中子和电子，其德布罗意波长相同
C．电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量
D．自然光经玻璃表面反射后，透过偏振片观察，转动偏振片时可观察到明暗变化
【答案】CD
【详解】A．相同温度下，黑体吸收和辐射能力最强，故A错误；
B．根据
具有相同动能的中子和电子，电子质量较小，德布罗意波长较长，故B错误；
C．电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量，故C正确；
D．自然光在玻璃、水面等表面反射时，反射光可视为偏振光，透过偏振片观察，转动偏振片时能观察到明暗变化，故D正确。
故选CD。
13．（2023·浙江·高考真题）有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为W0。当紫外光照射该材料时，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
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。
14．（2023·浙江·高考真题）氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光I，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（ ）
A．图1中的对应的是Ⅰ
B．图2中的干涉条纹对应的是Ⅱ
C．Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量
D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大
【答案】CD
【详解】根据题意可知。氢原子发生能级跃迁时，由公式可得
可知，可见光I的频率大，波长小，可见光Ⅱ的频率小，波长大。
A．可知，图1中的对应的是可见光Ⅱ，故A错误；
B．由公式有，干涉条纹间距为
由图可知，图2中间距较小，则波长较小，对应的是可见光I，故B错误；
C．根据题意，由公式可得，光子动量为
可知，Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量，故C正确；
D．根据光电效应方程及动能定理可得
可知，频率越大，遏止电压越大，则P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大，故D正确。
故选CD。
15．（2021·浙江·高考真题）肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄。下列说法正确的是（ ）
A．过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形
B．肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹
C．肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化
D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动，条纹也会跟着转动
【答案】AB
【详解】A．肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚，因表面张力的原因其截面应是一个圆滑的曲面而不是梯形，A正确；
B．薄膜干涉是等厚干涉，其原因为肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹，B正确；
C．形成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点和振动减弱点，形成到破裂的过程上面越来越薄，下面越来越厚，因此出现加强点和减弱点的位置发生了变化，条纹宽度和间距发生变化，C错误；
D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动，由于重力，表面张力和粘滞力等的作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此并不会跟着旋转90°；D错误。
故选AB。
一、单选题
1．（2025·浙江·一模）内径为r、外径为、长为L的空心半圆玻璃柱的截面图如图所示，玻璃柱的折射率为。现有一平行对称轴的光束射向此半圆柱的右半外表面，部分光从圆柱内侧面射出，若用面积为S的水平遮光面板挡住相应的入射光，玻璃柱内侧恰好没有光射出。已知光在真空中的速度为c，忽略光在玻璃柱中的二次反射，下列说法正确的是（ ）
A．能穿过玻璃柱的光的最短时间为
B．从右侧入射的平行光也有可能经过O点
C．使光不能进入玻璃柱内侧的遮光面板面积
D．用此遮光面板遮挡内径相同外径更大的半圆玻璃柱，玻璃柱内侧有光线射出
【答案】D
【详解】A．从最高点射入的光线在玻璃柱中传播的距离最小，最小值为
最短时间为
故A错误；
B．从右侧入射的平行光若能经过O点，则射到外表面的光线折射后沿着半径方向，则此时折射角为零，则不可能发生，故B错误；
C．如图
设到A点的光线折射后射到内层的B点恰好发生全反射，因
，C=45°
在三角形AOB中由正弦定理
解得
在A点时由折射定律
解得
则
则使光不能进入玻璃柱内侧的遮光面板面积
故C错误；
D．用此遮光面板遮挡内径相同外径更大的半圆玻璃柱，则入射点在E点，折射角将小于，光线射到内层的入射角将小于临界角C，此时玻璃柱内侧有光线射出，故D正确。
故选D。
2．（2025·浙江·一模）一半径为的球形薄壁玻璃鱼缸内充满水，水中有一条可视为质点的小鱼。玻璃和水的折射率都是。观察者在不同位置和不同角度对缸内的鱼进行观察。当鱼位于“某些位置”时，观察者在合适的位置能观察到缸里的鱼“消失”，求满足上述条件的“某些位置”所占鱼缸的体积（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【详解】如图所示
设与鱼缸球心O距离为a处有一小鱼M。从M点发出任一光线MB与的延长线的夹角为，从M点发出的另一光线MA与垂直，光线MA、MB在玻璃球壳上的入射点分别为A、B，入射角分别为、。在三角形OBM中，由正弦定理有
在直角三角形OAM中有
又
联立，解得
为了保证从M点发出的光线有发生全反射的可能，至少要求
式中C是水的全反射临界角
联立，解得
则根据对称关系可知，满足“某些位置”鱼的位置如图所示
所以，所占鱼缸的体积为
故选A。
3．（2025·浙江·一模）镀有反射膜的三棱镜常用在激光器中用来选择波长。如图，一束复色光以一定的入射角（）从点进入棱镜后，不同颜色的光以不同角度折射，只有折射后垂直入射到反射膜的光才能原路返回形成激光输出。某一含红、绿、蓝光的复色光入射到三棱镜时，激光器输出的是绿光，则（ ）
A．绿光在棱镜中的折射角大于红光的折射角
B．有可能通过调节入射角，使激光器同时输出红、绿、蓝光
C．若要调为红光输出，需将棱镜绕点逆时针转动一小角度
D．不管怎么调节，激光器都不可能输出红光
【答案】C
【详解】A．由于棱镜对绿光的折射率大于红光，根据光的折射定律可知，当入射角相同时，棱镜中绿光的折射角小于红光的折射角，故A错误；
B．因为红、绿、蓝光的折射率不同，它们的折射情况不同，所以不可能通过调节入射角使激光器同时输出红、绿、蓝光，故B错误；
CD．由于红光的折射率小，折射角较大，若要调为红光输出，需将棱镜绕点逆时针转动一小角度，这样才有可能让红光折射后垂直入射到反射膜上，从而返回形成激光输出，故C正确，D错误。
故选C。
4．（2025·浙江·一模）某实验小组成员用双缝干涉实验装置测量光的波长，实验装置简化示意图如图甲所示，为单缝，、为双缝，屏上点处为一条亮条纹。随后又根据光的干涉原理设计了探究不同材料热膨胀程度的实验装置，如图乙所示。材料Ⅰ置于玻璃和平板之间，材料Ⅱ的上表面与上层玻璃下表面间形成空气劈尖。单色光垂直照射到玻璃上，就可以观察到干涉条纹。下列说法正确的是（ ）
A．如图甲，实验时单缝偏离光轴向下微微移动，原来点处的干涉条纹向下移动
B．如图乙，仅温度升高，若干涉条纹向右移动，则材料Ⅰ膨胀程度大
C．如图乙，仅换用频率更大的单色光，干涉条纹将向左移动
D．如图乙，材料Ⅱ的上表面可以与上层玻璃下表面平行
【答案】C
【详解】A．实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，通过双缝S1、S2的光仍是相干光，仍可产生干涉条纹，如图所示：
对于中央亮纹来说，从单缝S经过S1、S2到中央亮纹的路程差仍等于0；说明 SS1＞SS2，SS1+S1P=SS2+S2P，那么S1P＜S2P，则中央亮纹O的位置略向上移动，A错误；
B．若温度升高，干涉条纹向右移动，则上层玻璃下表面与材料Ⅱ上表面之间的空气膜厚度减小，即材料Ⅰ膨胀程度小，故B错误；
C．根据条纹间距公式可知，若换用频率更大的单色光，则波长变短，干涉条纹间距减小，对应空气膜厚度符合条件的位置向左移动，故C正确；
D．该条纹是由上层玻璃下表面与材料Ⅱ上表面的反射光发生干涉形成的，由空气尖劈原理可知，若上层玻璃下表面与材料Ⅱ上表面平行，则两表面的反射光之间的光程差始终恒定，则不会形成明暗相间的条纹，故D错误。
故选C。
5．（2025·浙江·一模）如图所示，由某种新型材料制成的截面为半圆形的透明材料板。若用激光（光束a）从底面中心O点垂直底面射入材料板，将从Q点射出；若将该激光以与AP成37°角从P点射入材料板（光束b），恰好也从Q点射出。已知，光在真空中传播的速度为c，则以下说法正确的是（ ）
A．该材料对光束的折射率为
B．该材料对光束的折射率为
C．光束在材料板中的传播速度为
D．光束从点射出后的光线与光束平行
【答案】D
【详解】AB．材料对光的折射率由材料和光的频率决定，材料和入射光相同，折射率相同，材料板对激光的折射率，AB错误；
C．光束在材料板中的传播速度为，C错误；
D．出射点Q所在的切线与AB平行，由几何关系和折射定律可得，出射光线与光束b平行，D正确。
故选D。
6．（2025·浙江金华·一模）如图所示，一装满水的长方体的容器，高度为，上下两个面为边长的正方形，底面中心点放有一单色点光源，可向各个方向发射单色光，已知水对该单色光的折射率为，不考虑容器对光的反射，水面上有单色点光源光线射出区域面积为（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【详解】ABCD．当入射角为临界角时，在上表面能折射出光线的最大半径为，光路图如图所示
由折射定律
由几何关系
联立可得
区域面积，故选C。
7．（2025·浙江金华·一模）下列说法正确的是（ ）
A．放射性元素产生的射线可用于金属探伤
B．放射性元素形成化合物后，该元素仍会有放射性
C．康普顿效应说明电子具有波动性
D．泊松亮斑现象说明光具有粒子性
【答案】B
【详解】A．α射线是氦核流，穿透能力弱，无法用于金属探伤（需γ射线或X射线），故A错误；
B．放射性由原子核决定，与化学状态无关，故B正确；
C．康普顿效应体现光子与电子碰撞，说明光具有粒子性，故C错误；
D．泊松亮斑是光的衍射现象，说明光具有波动性，故D错误。
故选B。
8．（2025·浙江嘉兴·一模）如图所示为某一光学元件部分结构示意图，玻璃件1和2之间的间隙距离d=0.2mm，玻璃件1中心位置O点处的样品等效为点光源，玻璃件1和2的厚度h均为2.0mm。为避免O点发出的光在玻璃件1上表面发生全反射，可在间隙间滴入某一透明油滴填充满，已知两玻璃件的折射率均为1.5，不考虑光在玻璃件中多次反射，取真空中光速，π取3.14，则（ ）
A．油滴的折射率可小于1.5
B．只要油滴的折射率大于1.5，从O点正上方观察到的像比实际位置高
C．未填充油滴时，O点发出的光在玻璃件1上表面透光面积为1.5×10-5m2
D．填充折射率为1.5的油滴后，光从O点传播到玻璃件2的最短时间比未填充时要长3.3×10-12s
【答案】B
【详解】A．由于发生全反射时，首先要满足从光密介质进入到光疏介质，因此要使光在玻璃件1上表面界面不发生全反射，油滴的折射率必须大于玻璃件1的折射率，即油滴的折射率应大于1.5，故A错误；
B．只要油滴的折射率大于1.5，则光从玻璃件1进入到油滴中时，折射角小于入射角，此时逆着折射光线看上去，O点的位置比其实际位置要高些，故B正确；
C．光线在玻璃件1中发生全反射的临界角
设未填充滴油时，O点发出的光在玻璃件1上表面透光圆的半径为r，由几何关系
联立解得
故未填充油滴时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积为，故C错误；
D．当光从O点垂直于盖玻片的上表面入射时，传播的时间最短，则未滴油滴时，光从O点传播到玻璃件2的最短时间为
填充油滴后，光从O点传播到玻璃件2的最短时间为
填充油滴后，光从O点传播到玻璃件2的最短时间比未填充时要长的时间为，故D错误。
故选B。
9．（2025·浙江湖州·一模）反射式光纤位移传感器通过检测反射光信号的强度变化来测量物体位移，精度可达纳米级甚至更小。如图所示为一实验小组设计的双光纤结构的原理图。发射光纤和接收光纤均为直径为d的竖直圆柱状玻璃丝，下端面均与被测物体表面平行，两光纤的距离D=2d。激光在光纤内发生全反射，从光纤下端面射出时与竖直方向夹角为α，出射光线经被测物体反射后，射向接收光纤。当被测物体上下发生微小位移时，接收到的激光强度将发生变化，从而测量位移x。若光纤的折射率为n，不考虑光线在被测物体表面的多次反射，出射光线的能量均匀分布，被测物体不吸收光的能量。则（ ）
A．α的最大值
B．若被测物体与光纤下端面间距为x0，激光可以从各个角度入射，则出射光线能照到被测物体的区域面积为
C．若α为最大值，当接收到光强度为出射光强度的一半时，被测物体与光纤下端面间距
D．若α为最大值，从刚接收到反射光至接收到的反射光最强过程中，被测物体的位移为
【答案】D
【详解】A．在A点的入射角β越小，反射角β越小，在B点的入射角i越大，α越大。当β小于全反射临界角C时，在A点不能发生全反射，射出光纤端面的光的强度急剧减小，达不到设计要求，所以β不能小于临界角C。当β=C时，在A点恰好发生全反射，光线在B点射出时强度最大，α最大。
在A点根据全反射公式
在B点根据折射定律
根据直角三角形
解得
解得，故A错误；
B．出射光线照到被测物体的区域是个圆，α越大，圆的半径Δr越大，当α角最大时，圆的半径Δr最大。
因为，所以
圆的最大半径为Δ
圆的最大面积为，故B错误；
C．当时，出射光线经过被测物体反射后照射到接收光纤下端面的最远距离为
反射光线最远照射到接收光纤下端面的圆心处
被测物体上圆的半径为
当时，接收光纤下端面接收到光强度小于出射光强度的一半，如下图所示，故C错误；
D．接收光纤刚接收到反射光时，接收光纤的端面到被测物体之间的距离x1为
解得
接收光纤接收到反射光最强时，接收光纤的端面到被测物体之间的距离x2为
解得
被测物体的位移为，故D正确。
故选D。
10．（2025·浙江温州·一模）如图所示，水平桌面上放有一半球形透明砖，半径为为其圆心，为其一条直径。点有一红色点光源，只考虑第一次射向圆弧的光，当点光源从点沿直径向右缓慢移动时，恰好有光不能从圆弧上射出，下列说法正确的是（ ）
A．透明砖的折射率为
B．若点光源在点，从圆弧的正上方往下看，看到的像在点上方
C．将点光源移动时，与直径共面竖直圆弧上有弧长区域没有光射出
D．将红色点光源改为绿色点光源，移动时，也恰好有光不能从圆弧上射出
【答案】C
【详解】A．当点光源从点沿直径向右缓慢移动时，恰好有光不能从圆弧上射出，说明此时光在圆弧面上发生全反射，作出光路图如图所示
设透明砖的折射率为，全反射临界角为，根据几何关系有
根据全反射临界角公式
解得透明砖的折射率为，故A错误；
B．当点光源在O点时，光源发出的光都沿半径方向射出，光的传播方向不变，根据光路可逆性可知，光源的像依然在圆心O处，故看到的像和光源距离圆弧的距离都一样，故B错误；
C．当点光源往B移动时，画出临界状态图像，如图所示
由正弦定理有，
解得，
由几何关系可得
即不能有光射出的弧长区域对应的圆心角为，而整个圆弧对应的圆心角是，所以不能有光射出的弧长区域占整个与AB直径共面竖直圆弧长的，故C正确；
D．绿色光的折射率比红色光大，根据
绿色光的全反射临界角更小；当红色点光源移动时恰好有光不能射出，换成绿色点光源，移动时，会有更多的光发生全反射，不是恰好有光不能从圆弧上射出，故D错误。
故选C。
11．（2025·浙江宁波·模拟预测）某透明均匀介质的截面如图所示，在边长为的正三角形正中心挖去一边长为L的正三角形，三角形ABC和三角形DEF的边两两平行，一束蓝光从AB边中点以入射角射入介质，正好经过D点射向AC边，不考虑光的反射，除介质外其余部分均为真空，光在真空中的传播速度用c表示，则下列说法正确的是（ ）
A．该光在介质中的折射率为
B．该光在介质中的传播时间为
C．若用一束紫光照射，则与射入介质前相比，光线从AC边离开介质时的偏转角是0°
D．若用一束红光照射，则有可能不能从AC边射出
【答案】C
【详解】A．设入射点为G，法线与DE交点为H，光路如图
题意知
几何关系可知
则
解得
所以折射率
故A错误；
B．由正弦定律有
其中
解得
因为
光在介质中的传播时间
联立解得
故B错误；
C．紫光的频率比蓝光高，在同一种介质中，紫光的折射率比蓝光大，即紫光偏折更大，则紫光会从D点下方穿过，如图
由于介质的两个界面平行，则光线1平行光线3，根据几何关系可知光线3垂直DF，则光线垂直AC边射出，所以紫光从AC边离开介质时的偏转角是，故C 正确；
D．几何关系可知蓝光到达AC边时入射角为，因为
则蓝光会从AC边射出，由于红光的频率比蓝光低，在同一种介质中，红光的折射率比蓝光小，红光临界角比蓝光大，且红光会从D点上方穿过，因蓝光能从AC边射出，所以红光一定能从AC边射出，故D错误。
故选C。
12．（2025·浙江温州·三模）如图1所示，将一圆形线状光源水平放置在足够大的平静水面下，线状光源可以发出红光。通过支架（图中未画出）可以调节光源到水面的距离h，随着h变化，在水面上会看到不同形状的发光区域。已知圆形线状光源的半径为，水对红光的折射率为，下列说法正确的是（ ）
A．h越大，水面上的发光区域面积越小
B．时，水面上的发光区域会呈现类似图2所示的圆环形状
C．当时，水面上的发光区域面积为
D．当时，水面上亮环与暗圆的面积之比为4:1
【答案】C
【详解】A．设亮环最外圈的半径为，暗圆的半径为，其光路图如图所示
发光面积为
临界角为
根据几何关系可知，
联立，解得
所以，h越大，水面上的发光区域面积越大，故A错误；
B．当时，
即此时中心区域全部被照亮，不存在暗圆，故B错误；
C．当时，
所以，中心不存在暗圆，其中
水面上的发光区域面积为
故C正确；
D．当时，
暗圆面积
亮环面积
水面上亮环与暗圆的面积之比为
故D错误。
故选C。
13．（2025·浙江·三模）如图所示，图中阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料折射率n=2。AC为一半径为R的圆弧，D为圆弧的圆心，ABCD构成正方形，在D处有一激光，激光在平面ABCD内以角速度ω匀速转动，P为激光在AB、BC两边上的亮斑，已知光在真空中的传播速度为c。若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线。当激光从沿DA方向顺时针转到DC方向的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．AB边上有激光射出的长度占AB边的
B．激光在平面ABCD内传播的最长时间为
C．P点运动到AB边中点时速度大小为
D．P点在BC边上做匀变速运动
【答案】C
【详解】A．根据临界角与折射率的关系有
解得
激光从沿DA方向顺时针过程，在AB边的入射角逐渐变大，即开始有光射出，若光在AB边恰好发生全反射，令此时AP长度为x0，根据几何关系有
则AB边上有激光射出的长度占AB边的
故A错误；
B．由于只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线，可知，直接射向B点的光路程最大，最大路程为
根据光速与折射率的关系有
则激光在平面ABCD内传播的最长时间为
解得
故B错误；
C．令P点运动到AB边中点时AP长度为x2，根据几何关系有
激光在平面ABCD内以角速度ω匀速转动，P点运动到AB边中点时速度大小为v1，根据速度分解有
其中
解得
故C正确；
D．结合上述，根据速度分解有
解得
令P点在BC边运动的位移为，根据几何关系有
解得
在匀变速直线运动中，速度与位移的关系表达式为
将P点速度与位移表达式与上述速度与位移的关系式减小对比可知，P点在BC边上做的不是匀变速运动，故D错误。
故选C。
14．（2025·浙江金华·三模）甲、乙、丙、丁四幅图分别是回旋加速器、磁流体发电机、泊松亮斑、重核裂变的结构示意图，下列说法中正确的是（ ）
A．图甲中增大交变电压场的电压可增大粒子的最大动能
B．图乙中磁流体发电机产生的电动势大小与等离子体的浓度无关
C．图丙中的泊松亮斑支持了光的波动说，它是菲涅尔通过实验观察到的
D．图丁所示的核反应属于重核裂变，钡141的平均核子质量、比结合能都比铀235的小
【答案】B
【详解】A．图甲中粒子达到最大动能时，
可知增大交变电压场的电压，粒子的最大动能不变，选项A错误；
B．图乙中磁流体发电机当稳定时满足
可得E=Bdv
可知产生的电动势大小与等离子体的浓度无关，选项B正确；
C．图丙中的泊松亮斑支持了光的波动说，而菲涅尔通过实验观察到的是圆孔衍射得到的图样，选项C错误；
D．图丁所示的核反应属于重核裂变，该核反应的过程中释放大量的能量，存在质量亏损而质量数不变，生成物的平均核子质量更小；因生成物更加稳定，比结合能更大，则钡141的平均核子质量比铀235小、比结合能都比铀235的大，选项D错误。
故选B。
15．（2025·浙江金华·三模）一束与水平面MN成θ角的平行红色光束射到半圆柱形玻璃砖的界面上，其横截面如图所示，经玻璃折射后，有部分光能从AC弧线中射出，经测定MA、AC、CN三段弧线的长度比为5∶6∶1，下列说法正确的是（ ）
A．红色光在这种玻璃中全反射的临界角是30°
B．红色光束与水平面MN成60°角
C．红色光在空气中的传播速度是这种玻璃中传播速度的倍
D．若改成绿色光束入射，相同条件下与出射弧线对应的角AOC将增大
【答案】C
【详解】A．MA、AC、CN三段弧线的长度比为5∶6∶1，由数学知识可得
，，
半圆周上只有弧 AC 范围内光线从玻璃射出，弧 MA 和弧 CN 对应全反射。如图所示
设从上的点和点入射的光线经折射射到点和点，从O点入射的光线射到点，则有光线
对于从玻璃向空气的临界角 ，由几何关系可知，则圆弧AC对应的圆心角
解得
故A错误；
C．由
得
故C正确；
B．由几何关系可知
由折射定律
解得
即红色光束与水平面MN成45°角，故B错误；
D．同一种玻璃，绿光的折射率大于红光，则绿光的临界角小于红光，若改成绿色光束入射，相同条件下与出射弧线对应的角AOC等于两倍的临界角，故角AOC将减小，故D错误。
故选C。
16．（2025·浙江绍兴·二模）如图所示为特种材料制成的玻璃砖，它的厚度为，上下表面是边长为8R的正方形。玻璃砖上表面有一个以正方形中心O1为球心、半径为R的半球形凹坑，下表面正方形中心O2处有一单色点光源，从玻璃砖上表面有光射出的位置离球心O1的最大距离为3R。已知球冠表面积公式为（h为球冠的高），光在真空中的速度为c，不考虑发生二次折射的光。下列说法正确的是（ ）
A．玻璃砖对该单色光的折射率为
B．光在玻璃砖内传播的最短时间为
C．在半球面上有光射出部分的面积为
D．若点光源发出的是白光，则在凹坑上方可观察到最外层是紫色的彩色光环
【答案】C
【详解】A．如图所示，在最远点刚好发生全反射：
由全反射定律得：
解得 ，
A错误；
B．竖直向上传播时间最短
B错误；
C．从O2点发出的光在球面上B点恰好发生全反射，则
由正弦定律得：
解得：
由几何关系得：
所以从半球面上有折射光线射出的区域面积为：
C正确；
D．红光的折射率最小，根据，红光的临界角最大，则在凹坑上方可观察到最外层是红色的彩色光环，D错误。
故选C。
17．（2025·浙江·二模）有一透明材料制成的C型半圆柱体，内径是R，外径是2R，其横截面如图所示，OO′是对称轴。圆柱体内部弧面上均涂有特殊材料，使光到达时全部被吸收。O′处有一可以旋转的单色激光发射器，使发出的光线绕O′以角速度ω在纸面内匀速转动。已知单色光在透明材料中的折射率为，真空中的光速为c，则下列说法正确的是（ ）
A．这束单色光可能在该材料右侧截面上发生全反射
B．光点在右侧截面移动的区域长度为
C．光点在右侧截面即将消失时的瞬时速率为2ωR
D．光在材料中传播的最长时间为
【答案】B
【详解】A．发生全反射的临界角为
即C=45°
由几何关系当光线射到右侧界面上最下端时的入射角为45°，但此时光线在O＇点的入射角为90°，可知这束单色光不可能在该材料右侧截面上发生全反射，故A错误；
B．当光线与内侧圆弧相切时与OO＇夹角为30°，此时光点距离O点的距离为
可知光点在右侧截面移动的区域长度为
故B正确；
C．光点在右侧截面即将消失时的瞬时速率为
其中的是射到介质中的折射光线绕O＇点旋转的角速度，
即
故C错误；
D．光在材料中射到最低端的光线传播时间最长，则传播的最长时间为
故D错误。
故选B。
18．（2025·浙江·二模）老花镜可以看作厚度很薄的透镜，其前后表面可以看作半径分别为和的球面（），过两球面球心的连线称为主光轴，与主光轴距离为（）靠近光轴的光线为近轴光线。一束平行近轴光线通过透镜后与主光轴的交点到透镜（厚度不计）的距离称为焦距。则该老花镜（透镜）的焦距为（已知透镜折射率为n，当很小时，有，）（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【详解】因，厚度又可不计，对近轴光线，可将视为无限大，即左边近似为平面
根据几何关系有、
可知
解得
故选D。
19．（2025·浙江·三模）半球体透明介质ABC和置于底部的发光管芯PQ组成照明装置。管芯是一个圆心与介质的球心O重合的圆面，装置的截面如图所示。已知半球体的半径为R，圆面的半径为，透明介质的折射率为，则（ ）
A．管芯射向半球面的所有光线都将从圆弧区域射出
B．圆弧区域有光线射出和没有光线射出的比例为
C．射向半球面的所有光线都能射出的相应管芯面积为
D．射向半球面的光线，所有光线都能射出圆弧面与部分光线能射出圆弧面的相应管芯长度之比为2：1
【答案】D
【详解】A．管芯射向半球面的某些光线可能在圆弧区域发生全反射，A错误；
B．因为从圆心O处发出的光线均可从球面射出，可知半球面所有区域均有光线射出，B错误；
C．根据可得临界角
最难射出的是平行于竖直边OB的边界，知
解得
相应的面积
故C错误；
D．射向半球面的光线，所有光线都能射出圆弧面与部分光线能射出圆弧面的相应管芯长度之比为
故D正确。
故选D。
20．（2025·浙江·二模）下列关于光的现象中，说法正确的是（ ）
A．图甲，潜水员看岸上的景物都出现在一个倒立的圆锥里，是因为光的折射
B．图乙，将玻璃板之间的垫片向左移动，条纹会向右移
C．图丙，增加透射光栅狭缝个数，衍射条纹的宽度将变宽，亮度将增加
D．图丁，3D电影的原理是光的干涉
【答案】A
【详解】A．潜水员看岸上的景物都出现在一个倒立的圆锥里是光的折射现象，故A正确；
B．垫片向左移动后，空气薄膜夹角增大，由可知条纹间距变小，条纹要向左移动，故B错误；
C．发生单缝衍射时当狭缝个数增加，衍射条纹的宽度将变窄，亮度将增加，故C错误；
D．3D电影的原理是利用光的偏振现象，故D错误。
故选A。
21．（2025·浙江绍兴·三模）如图1是一细长圆柱体光纤的横截面，一束单色光从光纤左端中心点进入光纤，内层介质折射率（最大值为）随离中心轴的距离而变化，外层介质折射率为大于空气折射率，但小于内层介质折射率，三者的折射率情况如图2所示。已知光从折射率的介质射入折射率的介质，入射角与折射角分别为与，满足。为了使单色光仅在光纤内层介质中传播而不进入到外层介质中，则从点进入到光纤时入射角的正弦最大值是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【详解】设光以最大的入射角射入内层的折射角为，根据题意可知
单色光不进入外层时满足
根据几何关系可知
解得
故选B。
试卷第20页，共20页
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