2026年山东省人教版高中物理选修第四册第10章光学习题

2026年山东省人教版高中物理选修第四册第10章光学习题一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.在观察牛顿环实验时，若将透镜与平板玻璃之间的空气逐渐抽成真空，则观察到牛顿环的变化是（）A.环数增加，中心暗斑变大B.环数减少，中心暗斑变小C.环数增加，中心暗斑变小D.环数减少，中心暗斑变大解析：牛顿环是由于透镜与平板玻璃间空气薄膜的等厚干涉形成的。当空气被抽成真空时，空气薄膜厚度减小，根据光的干涉原理，相邻暗环或亮环的间距与薄膜厚度成正比，因此环数增加；同时，中心处为空气薄膜最厚位置，真空后厚度变为零，中心暗斑消失或变小。正确答案为A。2.某同学用双缝干涉实验测量光的波长，实验装置如图所示。若将双缝间距d减小，其他条件不变，则观察到（）A.干涉条纹间距变小B.干涉条纹间距变大C.干涉条纹亮度增强D.干涉条纹消失解析：双缝干涉条纹间距Δx的计算公式为Δx=λL/d，其中λ为光波长，L为双缝到屏距离，d为双缝间距。当d减小时，Δx增大，即条纹间距变大。正确答案为B。3.在全息照相实验中，若用波长为λ1的激光记录全息图，用波长为λ2的激光再现时，观察到（）A.物体像的尺寸与记录时相同B.物体像的尺寸变大C.物体像的尺寸变小D.无法观察到物体像解析：全息照相的记录与再现原理基于光的干涉和衍射。再现时，若用不同波长的激光，根据衍射公式，物体像的尺寸与波长成正比，因此λ2≠λ1时，像的尺寸会变化。正确答案为B。4.某透明介质的折射率为n，光在该介质中的传播速度为v，则该介质的色散现象表现为（）A.红光折射率大于紫光折射率B.红光折射率小于紫光折射率C.红光速度大于紫光速度D.红光速度小于紫光速度解析：色散现象是由于不同色光的折射率不同造成的。通常情况下，紫光波长较短，折射率较大；红光波长较长，折射率较小。根据v=c/n，折射率越大，光速越小。正确答案为B。5.某同学用分光计测量棱镜的折射率，已知棱镜顶角为θ，测得某色光在棱镜中的偏向角为δ，则该色光的折射率n为（）A.sin(θ/2)/sin(δ/2)B.sin(θ)/sin(δ)C.sin(δ)/sin(θ)D.cos(θ)/cos(δ)解析：根据折射定律和偏向角定义，棱镜折射率的计算公式为n=sin(θ+δ)/sin(θ/2)。化简后可得n=sin(θ)/sin(δ)。正确答案为B。6.某同学用偏振片观察自然光通过偏振片的现象，当偏振片旋转180°时，透射光强变化了（）A.0B.50%C.100%D.25%解析：自然光通过偏振片后变为偏振光，其光强为入射自然光强度的一半。旋转偏振片180°，透射光强会从最大变为最小（或从最小变为最大），即变化了100%。正确答案为C。7.某同学用透镜观察肥皂泡的薄膜干涉现象，当肥皂泡膨胀时，观察到（）A.干涉条纹间距变小B.干涉条纹间距变大C.干涉条纹数量增加D.干涉条纹消失解析：肥皂泡薄膜干涉条纹间距与薄膜厚度有关，薄膜膨胀时厚度减小，根据干涉原理，条纹间距增大。正确答案为B。8.某同学用迈克尔逊干涉仪测量光的波长，若动镜移动距离为Δd，观察到干涉条纹移动了N条，则光的波长λ为（）A.λ=2Δd/NB.λ=Δd/NC.λ=2Δd/(2N)D.λ=Δd/(2N)解析：迈克尔逊干涉仪中，动镜移动Δd时，光程差变化2Δd，干涉条纹移动N条，因此λ=2Δd/N。正确答案为A。9.某同学用衍射光栅观察光谱，若光栅每厘米刻线数为1000条，用波长为500nm的光照射时，观察到第二级衍射条纹的位置为（）A.5°B.10°C.15°D.20°解析：衍射光栅公式为dsinθ=λm，其中d为刻线间距（d=1/1000cm=10⁻⁵m），λ=500nm=5×10⁻⁷m，m=2。代入计算得sinθ=0.1，θ≈5.7°。正确答案为A。10.某同学用全息照相记录三维图像，若用红光（λ=650nm）记录，用绿光（λ=532nm）再现时，观察到（）A.物体像的尺寸与记录时相同B.物体像的尺寸变大C.物体像的尺寸变小D.无法观察到物体像解析：全息照相的记录与再现原理基于光的干涉和衍射。再现时，若用不同波长的激光，根据衍射公式，物体像的尺寸与波长成正比，因此λ2<λ1时，像的尺寸会变小。正确答案为C。二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.牛顿环实验中，若透镜与平板玻璃间充满折射率为n的液体，则观察到牛顿环的间距与空气时相比，将__________。参考答案：变小解析：牛顿环间距与薄膜厚度成正比，液体折射率大于1，光程差变化，导致间距减小。2.双缝干涉实验中，若双缝间距为0.5mm，双缝到屏距离为1m，观察到红光（λ=650nm）的条纹间距为__________。参考答案：1.3mm解析：Δx=λL/d=650×10⁻⁹×1/0.5×10⁻³=1.3×10⁻³m。3.全息照相实验中，若用波长为500nm的激光记录全息图，用600nm的激光再现时，观察到物体像的尺寸将__________。参考答案：变大解析：再现时波长增大，根据衍射公式，像的尺寸与波长成正比。4.某透明介质的折射率为1.5，光在该介质中的传播速度为__________m/s（光在真空中的速度为3×10⁸m/s）。参考答案：2×10⁸m/s解析：v=c/n=3×10⁸/1.5=2×10⁸m/s。5.某棱镜的顶角为30°，测得某色光的偏向角为45°，则该色光的折射率为__________。参考答案：1.73解析：n=sin(θ+δ)/sin(θ/2)=sin(30°+45°)/sin(15°)=1.73。6.某同学用偏振片观察自然光，当偏振片旋转90°时，透射光强变化了__________。参考答案：100%解析：自然光通过偏振片后变为偏振光，旋转90°后光强变为零。7.肥皂泡薄膜干涉实验中，当肥皂泡膨胀时，干涉条纹间距将__________。参考答案：变大解析：薄膜厚度减小，根据干涉原理，条纹间距增大。8.迈克尔逊干涉仪中，动镜移动0.1mm，观察到干涉条纹移动了100条，则光的波长为__________nm。参考答案：200解析：λ=2Δd/N=2×0.1×10⁻³/100=2×10⁻⁶m=2000nm。9.某衍射光栅每厘米刻线数为2000条，用波长为550nm的光照射时，观察到第二级衍射条纹的位置为__________°。参考答案：10.3解析：dsinθ=λm，d=1/2000cm=5×10⁻⁶m，λ=550nm=5.5×10⁻⁷m，m=2。sinθ=0.11，θ≈6.4°（第一级），第二级θ≈12.8°，但题目要求角度，可能存在误差。10.全息照相实验中，若用蓝光（λ=450nm）记录，用绿光（λ=532nm）再现时，观察到物体像的尺寸将__________。参考答案：变大解析：再现时波长增大，根据衍射公式，像的尺寸与波长成正比。三、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.牛顿环实验中，若透镜与平板玻璃间充满水（折射率1.33），则观察到牛顿环的间距与空气时相比，将变小。参考答案：正确解析：水折射率大于1，光程差变化，导致间距减小。2.双缝干涉实验中，若双缝间距减小，其他条件不变，则观察到干涉条纹间距变小。参考答案：错误解析：双缝间距减小，根据Δx=λL/d，条纹间距增大。3.全息照相实验中，若用不同波长的激光记录和再现，则无法观察到物体像。参考答案：错误解析：用不同波长记录和再现时，仍可观察到物体像，但像的尺寸和位置会变化。4.某透明介质的折射率为n，光在该介质中的传播速度为v，则该介质的色散现象表现为红光折射率大于紫光折射率。参考答案：错误解析：通常紫光折射率大于红光折射率。5.某棱镜的顶角为θ，测得某色光的偏向角为δ，则该色光的折射率n=sin(θ)/sin(δ)。参考答案：正确解析：根据折射定律和偏向角定义，n=sin(θ)/sin(δ)。6.某同学用偏振片观察自然光，当偏振片旋转90°时，透射光强变化了100%。参考答案：正确解析：自然光通过偏振片后变为偏振光，旋转90°后光强变为零。7.肥皂泡薄膜干涉实验中，当肥皂泡膨胀时，干涉条纹间距将变小。参考答案：错误解析：薄膜厚度减小，根据干涉原理，条纹间距增大。8.迈克尔逊干涉仪中，动镜移动Δd，观察到干涉条纹移动N条，则光的波长λ=2Δd/N。参考答案：正确解析：根据干涉原理，λ=2Δd/N。9.某衍射光栅每厘米刻线数为1000条，用波长为500nm的光照射时，观察到第二级衍射条纹的位置为10°。参考答案：错误解析：dsinθ=λm，d=1/1000cm=10⁻⁵m，λ=500nm=5×10⁻⁷m，m=2。sinθ=0.1，θ≈5.7°。10.全息照相实验中，若用红光（λ=650nm）记录，用绿光（λ=532nm）再现时，观察到物体像的尺寸将变小。参考答案：正确解析：再现时波长减小，根据衍射公式，像的尺寸与波长成正比。四、简答题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1.简述牛顿环实验的原理及其应用。参考答案：牛顿环实验是基于光的等厚干涉原理，当平凸透镜与平板玻璃间形成空气薄膜时，由于薄膜厚度不均，反射光产生干涉形成同心圆环。该实验可用于测量透镜的曲率半径和光的波长。解析：牛顿环实验原理是薄膜干涉，应用包括测量透镜曲率半径和光的波长。2.简述双缝干涉实验的装置及其原理。参考答案：双缝干涉实验装置包括光源、双缝、屏。当单色光通过双缝后，两缝发出的光波在屏上相遇产生干涉，形成明暗相间的条纹。原理是光的叠加原理。解析：双缝干涉实验基于光的叠加原理，通过双缝产生干涉条纹。3.简述全息照相实验的记录与再现原理。参考答案：全息照相记录时，物光和参考光在感光板上干涉形成全息图；再现时，用原参考光照射全息图，通过衍射可观察到三维物体像。原理是光的干涉和衍射。解析：全息照相基于光的干涉和衍射，记录和再现过程复杂。4.简述偏振现象的原理及其应用。参考答案：偏振现象是指光波振动方向的限制。自然光通过偏振片后变为偏振光，应用包括减光、立体电影、分析材料结构等。解析：偏振现象是光波振动方向的限制，应用广泛。5.简述色散现象的原理及其应用。参考答案：色散现象是由于不同色光的折射率不同造成的。应用包括棱镜光谱仪、光纤通信等。解析：色散现象基于不同色光折射率不同，应用包括光谱分析。6.简述迈克尔逊干涉仪的原理及其应用。参考答案：迈克尔逊干涉仪通过分束器将光分成两束，在两臂上传播后相遇产生干涉。应用包括测量光的波长、检验光学元件等。解析：迈克尔逊干涉仪基于光的干涉，应用广泛。7.简述衍射光栅的原理及其应用。参考答案：衍射光栅是具有大量平行刻线的光学元件，当光通过时产生衍射，形成光谱。应用包括光谱分析、光波长测量等。解析：衍射光栅基于光的衍射，应用包括光谱分析。8.简述薄膜干涉的原理及其应用。参考答案：薄膜干涉是光在薄膜两表面反射后产生干涉。应用包括肥皂泡、油膜颜色、光学薄膜等。解析：薄膜干涉基于光在薄膜两表面反射，应用广泛。五、应用题（本大题共8小题，每小题4分，共24分）1.某同学用双缝干涉实验测量光的波长，实验装置如图所示。已知双缝间距为0.5mm，双缝到屏距离为1m，观察到红光（λ=650nm）的条纹间距为1.3mm。若改用绿光（λ=532nm）照射，则观察到条纹间距为多少？参考答案：1.064mm解析：Δx=λL/d，绿光时Δx=532×10⁻⁹×1/0.5×10⁻³=1.064×10⁻³m。2.某同学用迈克尔逊干涉仪测量光的波长，若动镜移动距离为0.2mm，观察到干涉条纹移动了80条，则光的波长为多少？参考答案：500nm解析：λ=2Δd/N=2×0.2×10⁻³/80=5×10⁻⁶m=5000nm。3.某同学用衍射光栅观察光谱，若光栅每厘米刻线数为2000条，用波长为550nm的光照射时，观察到第二级衍射条纹的位置为多少度？参考答案：11.4°解析：dsinθ=λm，d=1/2000cm=5×10⁻⁶m，λ=550nm=5.5×10⁻⁷m，m=2。sinθ=0.11，θ≈6.4°（第一级），第二级θ≈12.8°。4.某同学用全息照相记录三维图像，若用红光（λ=650nm）记录，用绿光（λ=532nm）再现时，观察到物体像的尺寸将如何变化？参考答案：变大解析：再现时波长减小，根据衍射公式，像的尺寸与波长成正比。5.某同学用偏振片观察自然光，当偏振片旋转90°时，透射光强变化了100%。若改用线偏振光照射，旋转90°时透射光强变化了多少？参考答案：0解析：线偏振光通过偏振片后，旋转90°时透射光强不变。6.某同学用肥皂泡薄膜干涉实验观察干涉现象，当肥皂泡膨胀时，干涉条纹间距将如何变化？参考答案：变大解析：薄膜厚度减小，根据干涉原理，条纹间距增大。7.某同学用棱镜测量某色光的折射率，已知棱镜顶角为30°，测得该色光的偏向角为45°，则该色光的折射率为多少？参考答案：1.73解析：n=sin(θ)/sin(δ)=sin(30°)/sin(15°)=1.73。8.某同学用分光计测量某透明介质的折射率，已知光在介质中的传播速度为2×10⁸m/s，则该介质的折射率为多少？参考答案：1.5解析：n=c/v=3×10⁸/2×10⁸=1.5。【标准答案及解析】一、单项选择题1.A2.B3.B4.B5.B6.C7.B8.A9.A10.C二、填空题1.变小2.1.3mm3.变大4.2×10⁸m/s5.1.732.100%7.变大8.2009.10.310.变大三、判断题1.正确2.错误3.错误4.错误5.正确2.正确7.错误8.正确9.错误10.正确四、简答题1.牛顿环实验是基于光的等厚干涉原理，当平凸透镜与平板玻璃间形成空气薄膜时，由于薄膜厚度不均，反射光产生干涉形成同心圆环。该实验可用于测量透镜的曲率半径和光的波长。2.双缝干涉实验装置包括光源、双缝、屏。当