高考物理全国甲、乙卷3年（2021-2023）真题汇编-06光学、近代物理

高考物理全国甲、乙卷3年（2021-2023）真题汇编-06光学、近代物理

一、单选题

1．（2022·全国·统考高考真题）一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6 × 10 - 7m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3 × 1014个。普朗克常量为h = 6.63 × 10 - 34Js。R约为（   ）

A．1 × 102m B．3 × 102m C．6 × 102m D．9 × 102m

2．（2023·全国·统考高考真题）在下列两个核反应方程中、，X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量数，则（    ）

A．， B．， C．， D．，

3．（2023·全国·统考高考真题）2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献。由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为 。假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为（光速为）

A． B． C． D．

4．（2022·全国·统考高考真题）两种放射性元素的半衰期分别为和，在时刻这两种元素的原子核总数为N，在时刻，尚未衰变的原子核总数为，则在时刻，尚未衰变的原子核总数为（　　）

A． B． C． D．

5．（2021·全国·高考真题）医学治疗中常用放射性核素产生射线，而是由半衰期相对较长的衰变产生的。对于质量为的，经过时间t后剩余的质量为m，其图线如图所示。从图中可以得到的半衰期为（　　）

A． B． C． D．

6．（2021·全国·高考真题）如图，一个原子核X经图中所示的一系列、衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为（　　）

A．6 B．8 C．10 D．14

二、多选题

7．（2023·全国·统考高考真题）等腰三角形△abc为一棱镜的横截面，ab = ac；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

三、填空题

8．（2021·全国·高考真题）如图，单色光从折射率n=1.5、厚度d=10.0cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速为m/s，则该单色光在玻璃板内传播的速度为___________m/s；对于所有可能的入射角，该单色光通过玻璃板所用时间t的取值范围是___________s≤t<___________s（不考虑反射）。

四、解答题

9．（2023·全国·统考高考真题）如图，一折射率为的棱镜的横截面为等腰直角三角形，，BC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。

10．（2022·全国·统考高考真题）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。

11．（2022·全国·统考高考真题）光点式检流计是一种可以测量微小电流的仪器，其简化的工作原理示意图如图所示。图中A为轻质绝缘弹簧，C为位于纸面上的线圈，虚线框内有与纸面垂直的匀强磁场；M为置于平台上的轻质小平面反射镜，轻质刚性细杆D的一端与M固连且与镜面垂直、另一端与弹簧下端相连，为圆弧形的、带有均匀刻度的透明读数条，的圆心位于M的中心。使用前需调零:使线圈内没有电流通过时，M竖直且与纸面垂直；入射细光束沿水平方向经上的O点射到M上后沿原路反射。线圈通入电流后弹簧长度改变，使M发生倾斜，入射光束在M上的入射点仍近似处于的圆心，通过读取反射光射到上的位置，可以测得电流的大小。已知弹簧的劲度系数为k，磁场磁感应强度大小为B，线圈C的匝数为N。沿水平方向的长度为l，细杆D的长度为d，圆弧的半径为r﹐，d远大于弹簧长度改变量的绝对值。

（1）若在线圈中通入的微小电流为I，求平衡后弹簧长度改变量的绝对值及上反射光点与O点间的弧长s；

（2）某同学用此装置测一微小电流，测量前未调零，将电流通入线圈后，上反射光点出现在O点上方，与O点间的弧长为、保持其它条件不变，只将该电流反向接入，则反射光点出现在О点下方，与O点间的弧长为。求待测电流的大小。

12．（2022·全国·统考高考真题）一细束单色光在三棱镜的侧面上以大角度由D点入射（入射面在棱镜的横截面内），入射角为i，经折射后射至边的E点，如图所示，逐渐减小i，E点向B点移动，当时，恰好没有光线从边射出棱镜，且。求棱镜的折射率。

参考答案：

1．B

【详解】一个光子的能量为

E = hν

ν为光的频率，光的波长与频率有以下关系

c = λν

光源每秒发出的光子的个数为

P为光源的功率，光子以球面波的形式传播，那么以光源为原点的球面上的光子数相同，此时距光源的距离为R处，每秒垂直通过每平方米的光子数为3 × 1014个，那么此处的球面的表面积为

S = 4πR2

则

联立以上各式解得

R ≈ 3 × 102m

故选B。

2．D

【详解】设Y电荷数和质量数分别为m和n，根据核反应方程质量数和电荷数守恒可知第一个核反应方程的核电荷数和质量数满足

，

第二个核反应方程的核电荷数和质量数满足

，

联立解得

，

故选D。

3．C

【详解】根据质能方程可知，则每秒钟平均减少的质量为

则每秒钟平均减少的质量量级为。

故选C。

4．C

【详解】根据题意设半衰期为t0的元素原子核数为x，另一种元素原子核数为y，依题意有

经历2t0后有

联立可得

，

在时，原子核数为x的元素经历了4个半衰期，原子核数为y的元素经历了2个半衰期，则此时未衰变的原子核总数为

故选C。

5．C

【详解】由图可知从到恰好衰变了一半，根据半衰期的定义可知半衰期为

故选C。

6．A

【详解】由图分析可知，核反应方程为

设经过次衰变，次衰变。由电荷数与质量数守恒可得

；

解得

，

故放出6个电子。

故选A。

7．ACE

【详解】ABD．根据折射定律和反射定律作出光路图如图所示

由图可知，乙光的折射角较小，根据折射定律可知乙光的折射率大，则乙光的频率大，根据c = fλ可知，乙光的波长短，A正确、BD错误；

C．根据可知在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大，C正确；

E．根据几何关系可知光在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大，E正确。

故选ACE。

8．              

【详解】[1] 该单色光在玻璃板内传播的速度为

[2]当光垂直玻璃板射入时，光不发生偏折，该单色光通过玻璃板所用时间最短，最短时间

[3]当光的入射角是90°时，该单色光通过玻璃板所用时间最长。由折射定律可知

最长时间

9．

【详解】由题意可知做出光路图如图所示

光线垂直于BC方向射入，根据几何关系可知入射角为45°；由于棱镜折射率为，根据

有

则折射角为30°；，因为，所以光在BC面的入射角为

根据反射定律可知

根据几何关系可知，即为等腰三角形，则

又因为与相似，故有

由题知

联立可得

所以M到A点的距离为

10．，

【详解】光线在M点发生折射有

sin60° = nsinθ

由题知，光线经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，则

C = 90° - θ

联立有

根据几何关系有

解得

再由

解得

11．（1），；（2）

【详解】（1）由题意当线圈中通入微小电流I时，线圈中的安培力为

F = NBIl

根据胡克定律有

F = NBIl = k│x│

如图所示

设此时细杆转过的弧度为θ，则可知反射光线转过的弧度为2θ，又因为

d >> x，r >> d

则

sinθ ≈ θ，sin2θ ≈ 2θ

所以有

x = dθ

s = r2θ

联立可得

（2）因为测量前未调零，设没有通电流时偏移的弧长为s′，当初始时反射光点在O点上方，通电流I′后根据前面的结论可知有

当电流反向后有

联立可得

同理可得初始时反射光点在O点下方结果也相同，故待测电流的大小为

12．1.5

【详解】

因为当时，恰好没有光线从AB边射出，可知光线在E点发生全反射，设临界角为C，则

由几何关系可知，光线在D点的折射角为

则

联立可得

n=1.5