第十五章光学。
第一部分三年高考题荟萃。
2023年高考新题。
1(广东第18题).光电效应实验中，下列表述正确的是。
a.光照时间越长光电流越大。
b.入射光足够强就可以有光电流。
c.遏止电压与入射光的频率有关。
d.入射光频率大于极限频率才能产生光电子。
2（2011安徽第15题）．实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n随着波长的变化符合科西经验公式：，其中a、b、c是正的常量。太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如下图所示。则
a．屏上c处是紫光。
b．屏上d处是红光。
c．屏上b处是紫光。
d．屏上a处是红光。
答案：d解析：白色光经过三棱镜后产生色散现象，在光屏由上至下（a、b、c、d）依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。屏上a处为红光，屏上d处是紫光，d正确。
3（2011全国卷1第16题）雨后太阳光入射到水滴中发生
色散而形成彩虹。设水滴是球形的，图中的圆代表水滴。
过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、
d代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是
a.紫光、黄光、蓝光和红光
b.紫光、蓝光、黄光和红光。
c.红光、蓝光、黄光和紫光
d.红光、黄光、蓝光和紫光。
解析：按照偏折程度从小到大的排序为d、c、b、a、故：
折射率为：频率为：
选b4（2011全国卷1第21题）一列简谐横波沿x轴传播，波长为1.2m，振幅为a。当坐标为x=0处质元的位移为且向y轴负方向运动时．坐标为x=0.
4m处质元的位移为。当坐标为x=0.2m处的质元位于平衡位置且向y轴正方向运动时，x=0.
4m处质元的位移和运动方向分别为。
a．、延y轴正方向 b． ，延y轴负方向
c．、延y轴正方向 d．、延y轴负方向。
解析：选c5（2011海南18模块3-4试题）.（12分）
1）（4分）一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示。介质中x=2m处的质点p沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=10sin（5πt）cm。关于这列简谐波，下列说法正确的是___填入正确选项前的字母。
选对1个给2分，选对2个给4分；选错1个扣2分，最低得0分）。
a.周期为4.0sb.振幅为20cm
c.传播方向沿x轴正向 d.传播速度为10m/s
解析： 周期为：，由波的图像得：振幅、波长，故波速为，p点在t=0时振动方向为正y方向，波向正x方向传播。
（2）（8分）一赛艇停在平静的水面上，赛艇前端有一标记p离水面的高度为h1=0.6m，尾部下端q略高于水面；赛艇正前方离赛艇前端=0.8m处有一浮标，示意如图。
一潜水员在浮标前方=3.0m处下潜到深度为=4.0m时，看到标记刚好被浮标挡住，此处看不到船尾端q；继续下潜△h=4.
0m，恰好能看见q。求。
（i）水的折射率n；
（ii）赛艇的长度l。（可用根式表示）
解析：（i）设过p点光线，恰好被浮子挡住时，入射角、折射角分别为：α、则：
、②、由①②③得：
ii）潜水员和q点连线与水平方向夹角刚好为临界角c，则：
由④⑤得：6（2011全国理综第34题选修3-4）
1）运动周期为t，振幅为a，位于x=0点的被波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐运动，该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播，波速为，传播过程中无能量损失，一段时间后，该振动传播至某质点p，关于质点p振动的说法正确的是___
a振幅一定为a
b周期一定为t
c速度的最大值一定为
d开始振动的方向沿y轴向上或向下取决去他离波源的距离。
e若p点与波源距离s=t，则质点p的位移与波源的相同。
解析：由波的形成与传播可知，正确答案是abe。
2） 一半圆柱形透明物体横截面如图所示，地面aob镀银，o
表示半圆截面的圆心，一束光线在横截面内从m点入射，经过ab面反射后从n点射出。已知光线在m点的入射角为30， moa=60，nob=30。求（1）光线在m点的折射角（2）透明物体的折射率。
答案：（1）abe
7（2011天津第6题）． 甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为，若，则下列说法正确的是。
a．甲光能发生偏振现象，则乙光不能
b．真空中甲光的波长一定大于乙光的波长。
c．甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量
d．在同一种均匀介质中甲光的传播速度大于乙光。
解析】：考查光的综合应用。偏振现象是横波特有的现象，甲乙都可以有偏振现象发生，a错；由，可知甲光的波长大于乙光，b正确；光子能量取决于光子的频率，而光子频率与波长成反比，c错；波速与波长之间同步变化，d正确。
答案】：bd
8（2011天津第7题）．位于坐标原点处的波源a沿y轴做简谐运动，a刚好完成一次全振动时，在介质中形成的简谐横波的波形如图所示，b是沿波传播方向上介质的一个质点，则。
a．波源a开始振动时的运动方向沿y轴负方向。
b．此后周期内回复力对波源a一直做负功。
c．经半个周期时间质点b将向右迁移半个波长。
d．在一个周期时间内a所受回复力的冲量为零。
解析】：由a刚好完成一次全振动时的图线可知波源a的起振方向沿y轴负方向，a选项正确；经过周期之后质点a将向负向最大位移运动，回复力做负功，b正确；质点不随波迁移，c选项错误；由简谐运动的对称性可知回复力在一个周期内的冲量为零，d选项正确。
答案】：abd
9（2011天津第9（3）题）某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率。开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针p1、p2与圆心o在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心o缓慢转动，同时在玻璃砖直径边一侧观察p1、p2的像，且p2的像挡住p1的像。如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失。
此时只需测量出玻璃砖直径边绕o点转过的角度，即可计算出玻璃砖的折射率。请用你的测量量表示出折射率。
解析】：由题意可知，当玻璃砖转过某一角度θ时，刚好发生全反射，在直径边一侧观察不到p1、p2的像，做出如图所示的光路图可知，当转过角度θ时有。
10(2011山东第37题3--4)
1）如图所示，一列简谐波延x轴传播，实线为—0时的波形图，此时p质点向y轴负方向运动，图为时的波形图。已知周期t＞0.01s。
波延x轴___填“正”或“负”）方向传播。
求波速。2）如图所示，扇形aob为透明柱状介质的横截面，圆心角∠aob=60°。一束平行于角平分线om的单色光由oa射入介质，经oa折射的光线恰平行于ob。
求介质的折射率。
折射光线中恰好射到m点的光线填“能”或“不能”）发生全反射。
11(上海第5题)．两个相同的单摆静止于平衡位置，使摆球分别以水平初速、 (在竖直平面内做小角度摆动，它们的频率与振幅分别为和，则。
ab) ，cd) ，12（201上海第10题）.两波源在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则。
(a)在两波相遇的区域中会产生干涉。
(b)在两波相遇的区域中不会产生干涉。
(c) 点的振动始终加强。
(d) 点的振动始终减弱。
答案：b13（2011上海第17题）.用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图像，则。
a)图像(a)表明光具有粒子性。
b)图像(c)表明光具有波动性。
c)用紫外光观察不到类似的图像。
d)实验表明光是一种概率波。
答案：abd
14 (2011上海第21题)．如图，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑。这是光的填“干涉”、“衍射”或“直线传播”)现象，这一实验支持了光的填“波动说"、“微粒说"或“光子说")。
答案：衍射，波动说
15 (2011上海第24题)．两列简谐波沿工轴相向而行，波速均为，两波源分别位于a、b处，时的波形如图所示。当时，m点的位移为 cm，n点的位移为 cm。
答案：2，0
16（201浙江第18题）.关于波动，下列说法正确的是。
a.各种波均会发生偏振现象。
b.用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可看到彩色条纹。
c.声波传播过程中，介质中质点的运动速度等于声波的传播速度。
d.已知**波得纵波速度大于横波速度，此性质可用于横波的预警。
答案：bd解析：只有横波才能发生偏振现象，故a错误；用白光做单缝衍射与双缝衍射，都可以观察到彩色条纹，故b正确；声波在传播过程中，介质中质点的速度并不等于声波的传播速度，故c错误；已知**波的纵波波速大于横波波速，此性质可用于横波的预警，故d正确。
17（2011北京第14题）．如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝s时，在光屏p上观察到干涉条纹。要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以
a．增大s1与s2的间距。
b．减小双缝屏到光屏的距离。
c．将绿光换为红光。
d．将绿光换为紫光。
答案：c18（2011北京第16题）．介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点，a．它的振动速度等于波的传播速度。
b．它的振动方向一定垂直于波的传播方向。
c．它在一个周期内走过的路程等于一个波长
d．它的振动频率等于波源的振动频率。
答案：d19(江苏第12题b3-4)(1)如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔a、b和c。假想有一列车沿ac方向以接近光速行驶，当铁塔b发出一个闪光，列车上的观测者测得a、c两铁塔被照亮的顺序是。
a)同时被照亮。
b)a先被照亮。
c)c先被照亮。
d)无法判断。
2)一束光从空气射向折射率为的某种介质，若反向光线与
折射光线垂直，则入射角为真空中的光速为c ，则光在该介质中的传播速度为。
3)将一劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂，下湍系上质量为m的物块，将物块向下拉离平衡位置后松开，物块上下做简谐运动，其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期。请由单摆周期公式推算出物块做简谐运动的周期t。
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