高考物理总复习《光的波动性、相对论》专项检测卷及答案

第第页高考物理总复习《光的波动性、相对论》专项检测卷及答案学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________A级基础对点练对点练1光的干涉现象1.(2022·浙江6月选考，4)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2.歼－20是我国自主研制的第五代战斗机，其优秀的性能受到全世界的关注。歼－20光学着陆系统中用到了双缝干涉的知识，如图1甲所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在屏上观察到如图乙所示的条纹；仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图丙所示。改变的实验条件可能是()图1A.增大单缝和双缝间的距离B.减小双缝之间的距离C.减小双缝到光屏的距离D.将绿光换为紫光3.(多选)(2024·天津西青区模拟)图2甲是用光的干涉法检测物体表面平整程度的装置，其中M为标准板，N为水平放置的待检测物体，入射光竖直向下照射，图乙为观察到的干涉条纹，下列说法正确的是()图2A.入射光的波长越长，干涉条纹的条数越少B.M、N之间垫块的高度越高，干涉条纹的条数越少C.P点所对应待检测物的表面相对Q点所对应待检测物的表面是凸起的D.P点所对应待检测物的表面相对Q点所对应待检测物的表面是凹下的4.如图3实验装置，单色线光源S垂直纸面水平放置，平面镜水平放置在桌面上。单色线光源S发出的光有一部分直接入射到竖直放置的光屏上，一部分通过平面镜反射后再入射到光屏上，光屏上会出现明暗相间的条纹，下列说法正确的是()图3A.光屏上的条纹与水平面垂直，是光的干涉现象B.光屏上的条纹与水平面平行，是光的衍射现象C.将光屏沿水平方向远离线光源S，相邻条纹间距增大D.将线光源S沿竖直方向靠近平面镜，相邻条纹间距减小5.双缝干涉实验装置的截面图如图4所示。光源S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的波长为λ的光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，由S1到O点与由S2到O点，光传播的时间差为Δt。玻璃片厚度为10λ，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是()图4A.Δt＝eq\f(5λ,c) B.Δt＝eq\f(15λ,2c)C.Δt＝eq\f(10λ,c) D.Δt＝eq\f(15λ,c)对点练2光的衍射和偏振现象相对论6.物理光学主要研究光的本性以及光与物质相互作用的规律。下列关于物理光学知识的理解正确的是()A.泊松亮斑是光通过圆孔衍射时形成的B.光学镜头上的增透膜利用了光的干涉原理C.白光通过三棱镜后出现的彩色图样是光的衍射现象D.拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度7.(2023·天津卷，4)下列四幅图能说明光是横波的是()8.如图5所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)。在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是()图5A.红黄蓝紫 B.红紫蓝黄C.蓝紫红黄 D.蓝黄红紫对点练3几何光学与物理光学的综合9.(多选)《梦溪笔谈》是中国科学技术史上的重要文献，书中对彩虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨则有之”。如图6是彩虹成因的简化示意图，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是两种不同频率的单色光。下列说法正确的是()图6A.水滴对a光的临界角小于对b光的临界角B.在水滴中，a光的波长大于b光的波长C.在水滴中，a光的传播速度大于b光的传播速度D.a、b光分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距较小10.如图7所示，一束光由半圆形玻璃砖的右侧面沿半径射入，经AB界面折射后分为a、b两束光，则下列说法正确的是()图7A.b光的光子能量小于a光的光子能量B.现将入射光绕O点逆时针转动，则a光先消失C.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距D.在半圆形玻璃砖中，b光的传播时间小于a光的传播时间B级综合提升练11.(2024·广州大学附属中学校考)以下四幅图片是来自课本的插图，结合图片分析下列说法中正确的是()A.图甲是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后会在a界面发生全反射B.图乙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离Δx将减小C.图丙是针尖在灯光下发生的现象，这种现象反映了光的干涉现象D.图丁是自然光通过偏振片P、Q的实验结果，右边是光屏。当P固定不动缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是纵波C级培优加强练12.如图8所示，截面为等腰直角三角形ABC的玻璃砖，∠B＝90°，一束频率为f＝6×1014Hz的光线从AB面中点处垂直射入棱镜，在AC面发生全反射，从BC面射出后，进入双缝干涉装置。已知AC长度LAC＝0.3m，双缝间距d＝0.2mm，光屏与双缝间距离L＝1.0m，光在真空中的传播速度为c＝3.0×108m/s。求：图8(1)玻璃砖对该光线的折射率的最小值n；(2)光线在玻璃砖中传播的最短时间t；(3)光屏上相邻亮条纹的间距Δx。参考答案1.B[用复色光投射时同样能看到条纹，A错误；在双缝干涉实验中，明暗相间的条纹是两列光在屏上叠加形成的干涉条纹，B正确；由条纹间距公式Δx＝eq\f(L,d)λ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；因为λ蓝<λ红，由条纹间距公式Δx＝eq\f(L,d)λ知，蓝光干涉条纹的间距比红光的小，D错误。]2.B[根据乙图和丙图可知，丙图的条纹间距比乙图的条纹间距大，根据条纹间距公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知，条纹间距变大，可能是改用了波长较长的光，也有可能是增大了双缝到光屏的距离L，也有可能减小了双缝间的距离d，故B正确。]3.AC[根据光的干涉特点可知，入射光的波长越长，相邻干涉条纹的间距越大，即乙图观察到的条数越少，故A正确；发生薄膜干涉时，相邻明条纹间的空气层的厚度差为eq\f(λ,2)，M、N之间垫块的高度越高，空气层的夹角越大，所以相邻明条纹之间的距离变小，干涉条纹的条数越多，故B错误；薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相等，明条纹右偏说明P点所对应待检测物的表面相对Q点所对应待检测物的表面是凸起的，故C正确，D错误。]4.C[平面镜的反射光相当于从S的像点发出的光，所以该装置类似于双缝干涉装置，能在光屏上观察到与镜面平行的干涉条纹，不是光的衍射现象，A、B错误；将光屏沿水平方向远离线光源S，即L增大，则屏上的两个相邻条纹间的距离增大，C正确；若将线光源S沿竖直方向靠近平面镜平移，相当于减小了两束干涉光的间距d，则屏上的两个相邻条纹间的距离增大，D错误。]5.A[波长为λ的光在玻璃片中的传播速度v＝eq\f(c,n)，通过玻璃片厚度为10λ的距离，光传播的时间差Δt＝eq\f(10λn,c)－eq\f(10λ,c)＝eq\f(5λ,c)，选项A正确。]6.B[泊松亮斑是光通过不透明的小圆盘发生衍射时形成的，A错误；光学镜头上的增透膜利用了光的干涉原理，B正确；白光通过三棱镜呈现彩色图样是光的色散现象，C错误；在镜头前加装一个偏振片，以消除反射光的透射，D错误。]7.C[只有光的偏振现象能说明光的传播方向与振动方向垂直，即能说明光是横波，其他的现象均不能说明光是横波，如A项的全反射现象，说明光由光密介质进入光疏介质发生的现象，B项的干涉现象和D项的衍射现象说明光具有波动性，故C正确，A、B、D错误。]8.B[双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽、最亮之外，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此1、3为双缝干涉条纹，2、4为单缝衍射条纹。相邻亮条纹间距Δx＝eq\f(L,d)λ，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即1、3分别对应红光和蓝光。而在单缝衍射中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，黄光波长比紫光波长长，即2、4分别对应紫光和黄光。综上所述，1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是：红、紫、蓝、黄，B正确。]9.AD[第一次折射时，入射角相同，a光的折射角较小，根据n＝eq\f(sini,sinγ)可知，a光的折射率较大，根据siniC＝eq\f(1,n)可知，水滴对a光的临界角小于对b光的临界角，故A正确；因为a光的折射率较大，所以a光频率较大，波长较短，故B错误；a光的折射率较大，根据v＝eq\f(c,n)可知，在水滴中a光的传播速度小于b光的传播速度，故C错误；由Δx＝eq\f(L,d)λ知通过同一双缝干涉装置，双缝干涉条纹间距与波长成正比，a光波长较短，条纹间距较小，故D正确。]10.C[因为玻璃砖对b光的偏折程度大于对a光的偏折程度，所以玻璃砖对b光的折射率大于对a光的折射率，所以b光频率高，光子能量大，故A错误；根据siniC＝eq\f(1,n)可知，b光临界角小，现将入射光绕O点逆时针转动，增加光从玻璃砖射向空气的入射角，则b光先消失，故B错误；b光频率高，波长短，根据Δx＝eq\f(L,d)λ可知，分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，故C正确；根据v＝eq\f(c,n)，可知在半圆形玻璃砖中，b光的速度小，路程相同，则b光传播时间较长，故D错误。]11.B[图甲中，根据几何关系可知上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路的可逆性，无论怎么增大入射角i，下表面的入射角不会达到临界角，光线都不会在a界面发生全反射，故A错误；图乙中，根据双缝干涉相邻条纹间距公式Δx＝eq\f(L,d)λ，可知只减小屏到挡板间距离L，两相邻亮条纹间距离Δx将减小，故B正确；图丙是针尖在灯光下发生的现象，这种现象反映了光的衍射现象，故C错误；只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故D错误。]12.(1)eq\r(2)(2)1×10－9s(3)2.5mm解析(1)由几何关系知，光线在AC面发生全反