2026年高考物理一轮综合训练(福建专用)第十四章光学电磁波相对论(综合训练)(学生版+解析)

第十四章光学电磁波相对论（考试时间：75分钟试卷满分：100分）注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。第Ⅰ卷(选择题，共40分)一、单项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意；选对的得4分，错选或不选的得0分)1．下列四幅图中，有两幅为红、蓝两种色光经过同一套双缝干涉演示仪得到的图样，有两幅为红、蓝两种色光经过同一套单缝衍射仪所得到的图样，其中由红光形成的单缝衍射图样是（）A． B．C． D．2．2025年6月11日，华为正式发布HUAWEIPura80系列旗舰手机正式发售。该款手机首次搭载HarmonyOS5.1操作系统，以突破性的AI能力和流畅性能重新定义智能手机体验，并支持5G网络，可以满足用户对于高速网络的需求。已知4G网络通信技术采用1880MHz~2635MHz频段的无线电波，5G网络通信技术采用3300MHz~5000MHz频段的无线电波。在真空中，下列说法正确的是（）A．在真空中，5G信号比4G信号频率更小B．在真空中，5G信号比4G信号传播速度快C．在真空中，5G信号比4G信号的波长更大D．在真空中，5G信号比4G信号更不容易发生明显衍射现象3．如图为“水流导光”实验装置。长直开口透明塑料瓶内装有适量清水，在其底侧开一小孔，水从小孔流出，形成弯曲不散开的水流，用细激光束透过塑料瓶水平射向该小孔，观察到激光束没有完全被限制在水流内传播。下列操作中，能使激光束完全被限制在水流内传播的是（）A．增大激光的强度B．改用频率更高的激光C．降低瓶内液面高度D．改用折射率更小的液体4.水晶球是用天然水晶加工而成的一种透明的球形物品。如图所示，一个质量分布均匀的透明水晶球，过球心的截面是半径为的圆。一单色细光束平行直径从点射入球内，折射光线与夹角为。已知光在真空中的传播速度为，则（）A．水晶球的折射率为B．光在水晶球中的传播速度为C．光在水晶球中的传播时间为D．若逐渐增大射向水晶球表面光的入射角，光可能因发生全反射而无法射出水晶球二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分。在每个小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意，全部选对的得6分，选对而不全的得3分，错选或不选的得0分)5．不久前，某移动公司与华为合作，成功实现该地商用手机下行速率达到5.4Gbps，创下业界最高记录，接近理论极限。产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（）A．线圈储存的磁场能正在减少B．电容器两极板间电场强度正在变大C．电容器正在放电D．线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相反6．如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半径方向入射到圆心O，当时，反射光b和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是（）A．该材料对红光的折射率为B．若，光线c消失C．若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直D．若入射光a变为白光，光线b为白光7如图，红绿两束单色光同时从空气中沿同一路径以角从面射入某长方体透明均匀介质，折射光束在面发生全反射后射向面。若逐渐增大，两束光在面上的全反射现象会先后消失，则（）A．在面上，绿光比红光更靠近点B．红光射入介质，频率增大，波长变长C．逐渐增大时，红光的全反射现象先消失D．逐渐增大时，入射光在面会发生全反射8．附有肥皂液膜的铁丝圈竖直放置，从上到下液膜厚度增加得越来越快，如图所示为液膜侧视图，用某单色光从左侧照射液膜，在左侧观察到明暗相间的干涉条纹，已知该单色光在液膜中的波长为λ，则下面说法正确的是（）A．干涉条纹的分布上下均匀B．干涉条纹的分布上疏下密C．相邻两亮条纹处对应的液膜厚度之差是D．相邻两亮条纹处对应的液膜厚度之差是第Ⅱ卷(非选择题，共60分)三、填空题(本题共3小题，共9分)9．(3分)光线P₁P₂对准半圆形玻璃砖的圆心O入射后，沿OP₃射出半圆形玻璃砖，图中A、B分别是入射光线延长线、折射光线上与O点等距的两点，A、B两点到法线的距离分别为4.25cm、2.80cm，则该玻璃砖的折射率n=；（结果保留三位有效数字）10．(3分)我国唐代对彩虹形成的原因已有记载，《礼记•月令•季春之月》中提到“日照雨滴则虹生”。一束太阳光射入球形雨滴形成彩虹的光路如图所示，则光线a的折射率（选填“大于”“等于”或“小于”）光线b的折射率，光线a的波长（选填“大于”“等于”或“小于”）光线b的波长。11.(3分)如图所示，小美在清澈的泳池沿直线游泳，已知泳池深度为2m，不考虑水面波动对视线的影响。某时刻她看到自己正下方的水底有一个小石块，向前游了2m时她恰好看不到小石块了，因为发生了光的（选填“全反射”或“折射”）现象，则池水的折射率是，若光在真空中的速度是c，则光在池水中的速度是（结果用“c”表示）。四、实验题(本题共2小题，共18分)12.(8分)如图甲所示为“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验装置。(1)在组装仪器时单缝和双缝应该相互放置。（选填“垂直”或“平行”），M、N、P三个光学元件依次为。A．滤光片、单缝片、双缝片

B．滤光片、双缝片、单缝片(2)已知双缝间距为d，单缝与双缝间距为L1，双缝与目镜的间距为L2，转动手轮，分划板的中心刻线与某一条亮条纹的中心对齐，（记为第m条亮条纹）记下手轮上的读数为x1，再转动手轮，分划板中心刻线移动到与第n条（n>m）亮条纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数如图乙所示为x2=mm，已知x2>x1，则被测光的波长表达式为λ=。（用m，n，d，x1，x2，L1，L2或其中的部分表示）13.(10分)某探究小组要测量一横截面为半圆形透明玻璃砖的折射率，准备的器材有玻璃砖、激光笔、刻度尺和白纸。如图是该小组设计的实验方案示意图，下面是该小组的探究步骤：①用刻度尺测量玻璃砖的直径；②把白纸固定在水平桌面上，在白纸上建立直角坐标系，将玻璃砖放在白纸上，使其底面圆心和直径分别与点和轴重合，再将刻度尺紧靠玻璃砖并垂直于轴放置；③打开激光笔开关，让激光笔发出的激光束始终指向圆心射向玻璃砖，从轴开始在平面内缓慢移动激光笔，在某一位置时，刻度尺上出现两个清晰的光点，通过刻度尺读取两光点与轴的距离分别为、（）；请回答下面问题：(1)甲同学利用步骤③测得数据计算该玻璃砖的折射率为（用测得的、、表示）；(2)乙同学在步骤③后继续改变激光笔的位置，直到刻度尺上恰好只有一个光点，读取该光点与轴的距离为，计算该玻璃砖的折射率为（用测得的、表示）；(3)比较甲、乙两同学测量折射率的方案，（选填“甲”或“乙”）同学的测量误差更小，理由是；(4)在操作步骤②中，刻度尺没有与轴严格垂直，而是逆时针偏离垂直轴位置，则甲同学测得的折射率较真实值是（填“偏大”“偏小”或“不变”）。五、计算题(本题共3小题，共33分。要有必要的文字说明和演算步骤。有数值计算的要注明单位)14．(9分)如图所示，光由空气射入某种介质时的折射情况，光在真空中传播速度为。求：(1)介质的折射率；(2)光在介质中的传播速度；(3)光从该介质射向空气，发生全反射的临界角正弦值。15．(11分)交通标志表面的反光膜是用具有回归反射结构的材料制成的，图甲是一种反光膜结构图，反光膜上表面平整，下表面凹凸不平呈锯齿状，与密封层相连形成多个完全相同的空气腔。如图乙是光线从C点垂直射入薄膜，恰好在反光膜下表面B点发生全反射，，，真空中光速，测得AB间距离，BC间距离，求：(1)反光膜的折射率；(2)光线在直角微棱镜型反光膜中运动的时间。16．(13分)(1)如图甲所示，横截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜，当光束垂直底边射入时，在OB和OC边恰好发生全反射，光路改变了180°，试求该玻璃棱镜的折射率。(2)图乙是用上述玻璃制成横截面是等腰梯形的棱镜，底角为45°，BC边长为a，现有一单色光平行于BC边从AB边中点E射入棱镜，恰好射到C点，光在真空中的传播速度为c，求：①该棱镜的高（已知）；②光在棱镜中的传播时间。第十四章光学电磁波相对论（考试时间：75分钟试卷满分：100分）注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。第Ⅰ卷(选择题，共40分)一、单项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意；选对的得4分，错选或不选的得0分)1．下列四幅图中，有两幅为红、蓝两种色光经过同一套双缝干涉演示仪得到的图样，有两幅为红、蓝两种色光经过同一套单缝衍射仪所得到的图样，其中由红光形成的单缝衍射图样是（）A． B．C． D．【答案】C【详解】AB．从图像中可以看出，这两幅图的条纹间距是相等的，应该是双缝干涉图样，不是单缝衍射图样，故AB错误；CD．从图像中可以看出，这两幅图的条纹间距特点是：中间亮条纹最宽、最亮，往两边条纹宽度逐渐减小，是单缝衍射图样，且由于红光波长比蓝光长，在单缝衍射中红光的条纹间距更大，所以C应该是红光单缝衍射的图样，D应该是蓝光单缝衍射的图样。故C正确，D错误。故选C。2．2025年6月11日，华为正式发布HUAWEIPura80系列旗舰手机正式发售。该款手机首次搭载HarmonyOS5.1操作系统，以突破性的AI能力和流畅性能重新定义智能手机体验，并支持5G网络，可以满足用户对于高速网络的需求。已知4G网络通信技术采用1880MHz~2635MHz频段的无线电波，5G网络通信技术采用3300MHz~5000MHz频段的无线电波。在真空中，下列说法正确的是（）A．在真空中，5G信号比4G信号频率更小B．在真空中，5G信号比4G信号传播速度快C．在真空中，5G信号比4G信号的波长更大D．在真空中，5G信号比4G信号更不容易发生明显衍射现象【答案】D【详解】A．由题干信息可知，真空中5G信号的频率更大，故A错误；B．真空中，不同频率的电磁波速度都为光速，故B错误；C．由公式c=λf，真空中的电磁波频率越大的波长越短，所以5G信号波长更短，故C错误；D．波长越短的衍射现象越不明显，故D正确。故选D。3．如图为“水流导光”实验装置。长直开口透明塑料瓶内装有适量清水，在其底侧开一小孔，水从小孔流出，形成弯曲不散开的水流，用细激光束透过塑料瓶水平射向该小孔，观察到激光束没有完全被限制在水流内传播。下列操作中，能使激光束完全被限制在水流内传播的是（）A．增大激光的强度B．改用频率更高的激光C．降低瓶内液面高度D．改用折射率更小的液体【答案】B【详解】A．增大激光的强度，不会改变激光在水流中的入射角，激光在水流中不会发生全反射，故A错误；BD．水从小孔流出形成弯曲的水束，激光没有完全被限制在水束内，是因为光从水射向空气的入射角小于临界角，出现折射现象，当换用频率更高的激光、改用折射率更大的液体，均能使临界角变小，更容易发生全反射，能使激光束完全被限制在水流内传播，故B正确，D错误；C．降低瓶内液面高度，则从孔中射出的水流速度会减小，水流轨迹弯曲度会更大，激光在水和空气界面处的入射角减小，使激光更不容易发生全反射，故C错误。故选B。4.水晶球是用天然水晶加工而成的一种透明的球形物品。如图所示，一个质量分布均匀的透明水晶球，过球心的截面是半径为的圆。一单色细光束平行直径从点射入球内，折射光线与夹角为。已知光在真空中的传播速度为，则（）A．水晶球的折射率为B．光在水晶球中的传播速度为C．光在水晶球中的传播时间为D．若逐渐增大射向水晶球表面光的入射角，光可能因发生全反射而无法射出水晶球【答案】B【详解】A．作出A点的法线如图所示由几何关系可知，光线射入时的入射角则折射率为故A错误；B．光在水晶球中的传播速度为故B正确；C．由几何关系可知光在水晶球中的传播时间为故C错误；D．由几何关系可知若逐渐增大射向水晶球表面光的入射角，光不会因为全反射而无法射出水晶球，故D错误。故选B。二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分。在每个小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意，全部选对的得6分，选对而不全的得3分，错选或不选的得0分)5．不久前，某移动公司与华为合作，成功实现该地商用手机下行速率达到5.4Gbps，创下业界最高记录，接近理论极限。产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（）A．线圈储存的磁场能正在减少B．电容器两极板间电场强度正在变大C．电容器正在放电D．线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相反【答案】AB【详解】A．根据图示可知，电容器下极板带正电，下极板失电子，则电容器极板所带电荷量增大，即电容器处于充电状态，电场能增大，则线圈储存的磁场能正在减少，故A正确；B．结合上述，电容器电荷量增大，根据，可知，电容器两极板间电场强度正在变大，故B正确；C．结合上述可知，电容器正在充电，故C错误；D．结合上述，线圈储存的磁场能正在减少，则线路中的电流正在减小，根据楞次定律可知，线路中的电流方向与线圈中感应电流的方向相同，故D错误。故选AB。6．如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半径方向入射到圆心O，当时，反射光b和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是（）A．该材料对红光的折射率为B．若，光线c消失C．若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直D．若入射光a变为白光，光线b为白光【答案】BD【详解】A．根据题干，可知当时，折射光线c与法线的夹角为60°，根据折射率公式，有，故A错误；B．全反射的临界角为C，有经比较有所以在界面上会发生全反射，折射光c消失，故B正确；C．若入射光变为紫光，紫光比红光的频率大，在介质中的折射率更大，此时折射光c与法线的夹角会增大，光线b与c角度变小，不垂直，故C错误；D．光的入射角等于反射角，故光线b仍为白光，故D正确。故选BD。7如图，红绿两束单色光同时从空气中沿同一路径以角从面射入某长方体透明均匀介质，折射光束在面发生全反射后射向面。若逐渐增大，两束光在面上的全反射现象会先后消失，则（）A．在面上，绿光比红光更靠近点B．红光射入介质，频率增大，波长变长C．逐渐增大时，红光的全反射现象先消失D．逐渐增大时，入射光在面会发生全反射【答案】AC【详解】A．红光的频率比绿光的频率小，则红光的折射率小于绿光的折射率，在MN面，入射角相同，根据折射定律可知绿光在MN面的折射角较小，根据几何关系可知绿光比红光更靠近P点，故A正确；B．红光射入介质，频率不变，波长变短，故B错误；C．根据全反射发生的条件可知红光发生全反射的临界角较大，逐渐增大时，折射光线与NP面的交点左移过程中，在NP面的入射角先小于红光发生全反射的临界角，所以红光的全反射现象先消失，故C正确；D．根据几何关系可知光线在MN面的折射角等于光线从介质PQ面到空气中的入射角，根据光路可逆可知红绿两束单色光都不可能在PQ面发生全反射，故D错误。故选AC。8．附有肥皂液膜的铁丝圈竖直放置，从上到下液膜厚度增加得越来越快，如图所示为液膜侧视图，用某单色光从左侧照射液膜，在左侧观察到明暗相间的干涉条纹，已知该单色光在液膜中的波长为λ，则下面说法正确的是（）A．干涉条纹的分布上下均匀B．干涉条纹的分布上疏下密C．相邻两亮条纹处对应的液膜厚度之差是D．相邻两亮条纹处对应的液膜厚度之差是【答案】BC【详解】AB．由题意可知，液膜自上而下厚度增长速度越来越快，因此对应相邻干涉级数所需的厚度增量在下部会在更短的垂直距离内实现，故观察到的干涉条纹呈“上疏下密”的分布，故A错误，B正确；CD．从薄膜的前后表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为2d，当光程差时，表现为亮条纹，故相邻两亮条纹处对应的液膜厚度之差是，故C正确，D错误。故选BC。第Ⅱ卷(非选择题，共60分)三、填空题(本题共3小题，共9分)9．(3分)光线P₁P₂对准半圆形玻璃砖的圆心O入射后，沿OP₃射出半圆形玻璃砖，图中A、B分别是入射光线延长线、折射光线上与O点等距的两点，A、B两点到法线的距离分别为4.25cm、2.80cm，则该玻璃砖的折射率n=；（结果保留三位有效数字）【答案】1.52【详解】设半圆形玻璃砖的半径为Rcm，根据几何关系可得入射角的正弦值折射角的正弦值则玻璃砖的折射率10．(3分)我国唐代对彩虹形成的原因已有记载，《礼记•月令•季春之月》中提到“日照雨滴则虹生”。一束太阳光射入球形雨滴形成彩虹的光路如图所示，则光线a的折射率（选填“大于”“等于”或“小于”）光线b的折射率，光线a的波长（选填“大于”“等于”或“小于”）光线b的波长。【答案】大于小于【详解】[1]根据折射率公式图像中太阳光射入球形雨滴时，光线a的折射角更小，计算得到的折射率更大。[2]不同频率的光射入介质时，频率大的光在介质中的折射率大，所以有设在介质中光的传播速度为v，根据波动的公式a光的波长会小于b光的波长。11.(3分)如图所示，小美在清澈的泳池沿直线游泳，已知泳池深度为2m，不考虑水面波动对视线的影响。某时刻她看到自己正下方的水底有一个小石块，向前游了2m时她恰好看不到小石块了，因为发生了光的（选填“全反射”或“折射”）现象，则池水的折射率是，若光在真空中的速度是c，则光在池水中的速度是（结果用“c”表示）。【答案】全反射【详解】[1]小美向前游了2m时她恰好看不到小石块了，可知光线恰好发生了全反射；[2]设入射角等于临界角C，作出光路图如图所示根据几何关系可得解得根据全反射临界角公式有解得[3]若光在真空中的速度是c，则光在池水中的速度为四、实验题(本题共2小题，共18分)12.(8分)如图甲所示为“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验装置。(1)在组装仪器时单缝和双缝应该相互放置。（选填“垂直”或“平行”），M、N、P三个光学元件依次为。A．滤光片、单缝片、双缝片

B．滤光片、双缝片、单缝片(2)已知双缝间距为d，单缝与双缝间距为L1，双缝与目镜的间距为L2，转动手轮，分划板的中心刻线与某一条亮条纹的中心对齐，（记为第m条亮条纹）记下手轮上的读数为x1，再转动手轮，分划板中心刻线移动到与第n条（n>m）亮条纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数如图乙所示为x2=mm，已知x2>x1，则被测光的波长表达式为λ=。（用m，n，d，x1，x2，L1，L2或其中的部分表示）【答案】(1)平行A(2)9.761/9.762/9.763/9.764【详解】（1）[1]在组装仪器时单缝和双缝应该相互平行放置。[2]M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝片、双缝片，故选A。（2）[1]如图所示为x2=9.5mm+0.01mm×26.2=9.762mm[2]条纹间距根据可得13.(10分)某探究小组要测量一横截面为半圆形透明玻璃砖的折射率，准备的器材有玻璃砖、激光笔、刻度尺和白纸。如图是该小组设计的实验方案示意图，下面是该小组的探究步骤：①用刻度尺测量玻璃砖的直径；②把白纸固定在水平桌面上，在白纸上建立直角坐标系，将玻璃砖放在白纸上，使其底面圆心和直径分别与点和轴重合，再将刻度尺紧靠玻璃砖并垂直于轴放置；③打开激光笔开关，让激光笔发出的激光束始终指向圆心射向玻璃砖，从轴开始在平面内缓慢移动激光笔，在某一位置时，刻度尺上出现两个清晰的光点，通过刻度尺读取两光点与轴的距离分别为、（）；请回答下面问题：(1)甲同学利用步骤③测得数据计算该玻璃砖的折射率为（用测得的、、表示）；(2)乙同学在步骤③后继续改变激光笔的位置，直到刻度尺上恰好只有一个光点，读取该光点与轴的距离为，计算该玻璃砖的折射率为（用测得的、表示）；(3)比较甲、乙两同学测量折射率的方案，（选填“甲”或“乙”）同学的测量误差更小，理由是；(4)在操作步骤②中，刻度尺没有与轴严格垂直，而是逆时针偏离垂直轴位置，则甲同学测得的折射率较真实值是（填“偏大”“偏小”或“不变”）。【答案】(1)(2)(3)甲见解析(4)偏大【详解】（1）刻度尺上出现两个清晰的光点，一个点为反射光与刻度尺交点，另一个为折射光与刻度尺的交点，令入射角与折射角分别为、，由于可知，为反射光对应交点距离x轴的间距，为折射光对应交点距离x轴的间距，根据几何关系有，甲同学利用步骤③测得数据计算该玻璃砖的折射率解得（2）刻度尺上恰好只有一个光点，表明恰好发生全反射，此时入射角等于临界角，根据几