精品解析：北京市中国人民大学附属中学2024-2025学年高二下学期3月月考物理试卷

人大附中2024-2025学年度第二学期高二物理练习 传感器、几何光学、波动光学 2025.03 一、单项选择题（共12题，每题3分，共36分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。） 1. 阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的（ ） A. 偏振现象 B. 衍射现象 C. 干涉现象 D. 全反射现象 2. 使用蓝牙耳机可以接听手机来电，蓝牙通信的电磁波波段为。已知可见光的波段为，则蓝牙通信的电磁波（　　） A. 是蓝光 B. 波长比可见光短 C. 比可见光更容易发生衍射现象 D. 在真空中的传播速度比可见光大 3. 用如图1所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图2所示，实验发现，光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围。下列说法正确的是（　　） A. 此实验说明了光沿直线传播 B. 圆孔变小，衍射图样的范围反而变大 C. 圆孔变小，中央亮斑和亮纹的亮度反而变大 D. 用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同 4. 如图所示、让太阳光（自然光）依次通过偏振片P和Q，并以光的传播方向为轴旋转P或Q，下列说法正确的是（　　） A. 太阳光是偏振光 B. 仅旋转P时光屏上的光强发生变化 C. 仅旋转Q时光屏上的光强不发生变化 D. 该实验可以说明光是纵波 5. 利用图1所示的装置（示意图），观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样．下列关于P处放置的光学元件说法正确的是 A. 甲对应单缝，乙对应双缝 B. 甲对应双缝，乙对应单缝 C. 都是单缝，甲对应的缝宽较大 D. 都是双缝，甲对应的双缝间距较大 6. 利用双缝干涉装置测红光波长时，得到红光的干涉图样；仅将红光换成蓝光，得到另一干涉图样。两图样如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 图甲为红光的干涉图样 B. 将光屏远离双缝，干涉条纹间距减小 C. 红光比蓝光更容易发生衍射现象 D. 蓝光的波长比红光的波长大 7. 劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图甲所示，将一块标准的平玻璃a放置在另一个被检查的物体b上，在一端夹入两张纸片，当黄光从上方入射后，从上往下可以观察到如图乙所示的干涉条纹。则下列说法中错误的是（　　） A. 干涉条纹是由入射光经a的下表面、b的上表面的反射光叠加而形成 B. 条纹出现弯曲现象，说明被检查物体表面不平整 C. 若抽去一张纸片，条纹变疏 D. 若换用蓝光从上方入射，条纹变疏 8. 如图所示是一种电容式键盘，键盘上每个键子下面都连有一块小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一块固定的小金属片，这样两块金属片就组成一个小电容器，该电容器的电容可用公式计算，其中为一常量，S表示金属片的正对面积，d表示两金属片间的距离。连接电源，设两金属片之间的电压不变，按下某个键时，与之相连的电子线路就给出与该键相关的信号，此时该电容器的（　　） A. 电容不变 B. 极板所带的电荷量变大 C. 极板间的电场强度变小 D. 极板间的场强不变 9. 图中阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料折射率为2，AC为一半径为R的四分之一圆弧，D为圆弧面圆心，ABCD构成正方形，在D处有一点光源，点光源发出的光向四面八方射出。若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线，从点光源射入圆弧AC的光中，有一部分不能从AB、BC面直接射出。则这部分光照射圆弧AC的弧长为（　　）。 A. B. C. D. 10. 光刻机利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体，提高分辨率，如图所示。若浸没液体的折射率为1.65，当不加液体时光刻胶的曝光波长为193nm，则加上液体后（　　） A. 紫外线进入液体后波长变短，频率增加 B. 传播相等的距离，在液体中所需的时间变为原来的 C. 紫外线在液体中比在空气中更容易发生衍射，能提高分辨率 D. 在液体中的曝光波长约为117nm 11. 凸透镜的弯曲表面是个球面，球面的半径叫做这个曲面的曲率半径．把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入，从上往下看凸透镜，可以看到亮暗相间的圆环状条纹，如图所示．这个现象是牛顿首先发现的，这些环状条纹叫做牛顿环，它是两个玻璃表面之间的空气膜引起的薄膜干涉造成的．从凸透镜中心向外，依次叫第1,2, 3,……级条纹．同一级亮（或暗）条纹对应的空气膜厚度相同，并且两个相邻的亮（或暗）条纹对应的空气膜厚度差相同。理论和实验均表明：光从折射率小的介质射向折射率大的介质时，反射光与入射光相比，有一个相位为π突变（相当于反射光比入射光多走了半个波长）。因而，某一级亮条纹对应的空气膜厚度应该满足:2d= (2k+1)/2，其中k=0，1，2……。根据以上信息，结合光的干涉规律，判断下列说法中，正确的是（） A. 凸透镜中心点应该是亮点 B. 从凸透镜中心向外，圆环半径均匀增大 C. 如果换一个表面曲率半径更大的凸透镜，观察到的同一级条纹半径变大 D. 如果改用波长更短的单色光照射，观察到的同一级条纹半径变大 12. 利用霍尔传感器可测量自行车的运动速率，如图所示，一块磁铁安装在前轮上，霍尔传感器固定在前叉上，离轮轴距离为r，轮子每转一圈，磁铁就靠近霍尔传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压。当磁铁距离霍尔元件最近时，通过元件的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度为B，在导体前后表面间出现电势差U。已知霍尔元件沿磁场方向的厚度为d，载流子的电荷量为，电流I向左。下列说法正确的是（　　） A. 前表面的电势高于后表面的电势 B. 若车速越大，则霍尔电势差U越大 C. 元件内单位体积中的载流子数为 D. 若单位时间内霍尔元件检测到n个脉冲，则自行车行驶的速度大小为 二、不定项选择题（本部分共5题，每题5分，共25分。在每题列出的四个选项中，至少有一个选项正确。全部选对得5分，只要有选错得0分，其余得3分。） 13. 在玻璃元件表面涂上氟化镁透明薄膜，当入射光垂直照射时，（　　） A. 薄膜厚度等于入射光在薄膜中波长的一半时，能起增透作用 B. 薄膜厚度等于入射光在真空中波长的1/4时，能起增透作用 C. 薄膜厚度等于入射光在薄膜中波长的1/4时，能起增透作用 D. 增透膜是因为反射光干涉相消，透射光增强而起了增透作用 14. 一束可见光a由3种单色光m、p和q组成，光束a通过三棱镜后的传播情况如图所示。关于3种单色光m、p和q，下列说法正确的是（　　） A. 在真空中，单色光p的传播速度最大 B. 在三棱镜中，单色光m的传播速度最大 C. 从三棱镜射向空气时，单色光m发生全反射的临界角最大 D. 三棱镜对单色光q的折射率最小 15. 一束激光照在一个很小的圆盘上，在远处的光屏上观察到如图所示的图样，在影的中心有一个亮斑，即著名的“泊松亮斑”。下列说法正确的是（　　） A. 圆盘中心是不透光的，这是光的干涉现象 B. 圆盘中心是不透光的，这是光的衍射现象 C. 圆盘中心有个小孔，这是光的干涉现象 D. 该现象说明光具有波动性 16. 小刚同学用玻璃砖和贴纸搭建了一个魔术装置，如图（a）所示在透明玻璃砖左侧贴上贴纸，已知贴纸与玻璃砖之间有一层很薄的空气膜。小刚同学让小松同学只能在虚线上进行观察，小松同学发现在A点观察时看不到贴纸（在之间观察时可以看到贴纸）。上述情境可简化为图（b）所示，光线沿四面八方从O点入射玻璃砖，由于光线不能从玻璃的上、下侧面射出，所以不能在及区域得到从O点射入玻璃砖的光线。则小刚同学所用玻璃砖的折射率可能为（　　） A. 1.3 B. 1.5 C. 1.7 D. 1.9 17. 如图所示为一种体重秤的原理图，它主要构成有：压力杠杆、固定在正中间的水平踏板、压力传感器R（一个阻值可随压力大小而变化的电阻）、显示体重的仪表G（其实质是电流表，内阻）。已知压力传感器的电阻R与其所受压力F的关系为（均为国际单位），踏板和杠杆的质量不计，已知电源的电动势为6.0V，不计电源内阻，取，可知（　　） A. 体重越大，电流表显示的电流值越大 B. 该体重秤的零刻度线应标在仪表G刻度盘的20mA处 C. 仪表G的示数为25mA时，静止在踏板上的人体重为48kg D. 由于传感器的电阻R与F是线性关系，所以若将仪表G的刻度盘换成体重的刻度盘，刻度是均匀的 三、实验题（其中选择每小题均为3分，选不全得2分，有选错的不得分，其它每空均为2，共24分） 18. 如图所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，平行玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和。O为直线与的交点。在直线上竖直地插上，两枚大头针。 （1）该同学接下来要完成的两个必要步骤是________。 A. 插上大头针，使仅挡住的像 B. 插上大头针，使挡住的像和的像 C. 插上大头针，使仅挡住 D. 插上大头针，使挡住和、的像 （2）过、作直线交于，连接，过O作垂直于的直线，测量图中角α和β的大小。则玻璃砖的折射率________。 （3）对实验中的一些具体问题，下列说法中正确的是________。 A. 入射角越小，折射率的测量越准确 B. 为了减小作图误差，和的距离应适当取大些 C. 如果在界面光的入射角大于临界角，光将不会进入玻璃传 D. 不论光以什么角度从射入，经一次折射后达到界面都能射出 E. 如图所示，如果误将玻璃砖的边画到（与平行），折射率的测量值将偏大 F. 如图所示，如果画线正确，也就是，与玻璃砖的宽度相同且平行，但做实验时不小心玻璃与所画的线，向上平行错位了，则折射率的测量值将偏小。 19. 物理实验一般涉及实验目的、实验原理、实验器材、实验操作、数据分析、实验评价与反思等。 如图所示是双缝干涉测光的波长的实验装置图。某次实验选用的双缝间距为d，毛玻璃屏与双缝间的距离为L，接通电源使光源正常工作。 （1）实验目的与器材：根据已标明的实验器材，可判断出滤光片与双缝之间的M处的实验器材是________，在组装仪器时M处实验器材和双缝应该相互________（选填“垂直”或“平行”）放置。 （2）实验原理与数据：已知测量头上主尺的最小刻度是毫米，游标尺上有20分度。某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹（如图甲所示），此时测量头上游标卡尺的读数为3.90mm；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第5条亮纹中心对齐（如图乙所示），此时测量头上游标卡尺的示数如图丙所示（其中对齐刻度线已用虚线标出），则读数为________mm。计算这种色光波长的表达式为________（用题中给出的字母，、、表示）。 （3）实验操作：某同学使用绿色的滤光片，在目镜中观察到了一定数量的绿色条纹。现仅改变一个实验条件，关于实验的操作和光屏上出现的现象的叙述，下列说法正确的是________。 A. 仅增大M到双缝的距离，从目镜视野中观察到的条纹数目增加（即减小条纹间距） B. 仅换用红色的滤光片，从目镜视野中观察到的条纹数目增加 C. 仅换用更长的遮光筒，从目镜视野中观察到的条纹数目增加 D. 仅换用间距更大的双缝，从目镜视野中观察到的条纹数目增加 E. 仅去掉滤光片，从目镜视野中观察不到干涉现象 （4）托马斯·杨当时做双缝干涉实验时，用了单缝与双缝。但在我们的课堂上老师演示该实验时并没有用到单缝，而是用激光直接照射双缝，得到干涉条纹。这是由于激光是一种________、相位、偏振以及传播方向等性质都十分确定的“纯净”的光。 （5）1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源，M为一平面镜。S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个一样的相干光源。但做实验时不小心就会出现偏差，其中一个偏差是由于平面镜的位置发生微小变化而引起的，如图所示平面镜沿放置，但操作实验时，平面镜意外倾斜了某微小角度θ，如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是（　　） A. 沿向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动 B. 沿向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小 C. 若，沿向右略微平移平面镜，干涉条纹向处移动 D. 若，沿向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变 四、解答题（本部分共2题，19分。写出必要的文字说明、重要的方程式及关键的演算步骤，有数值计算的题，答案必须写出数值和单位。） 20. 下图是演示折射、反射及全反射的实验，用到的是一个半圆型的玻璃砖。让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上，在这个边与空气的界面上会发生反射和折射。逐渐增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化。 （1）一次做实验时，光路如图，光路已用黑色描出，光路对应的角度也能在背景板上得到。由图中可得到，此玻璃砖的折射率n为多大？ （2）设真空中的光速为，则光在玻璃砖中的速度为多大？ （3）试说明，在（1）问的基础上，逐渐增大入射角，折射光与反射光强度如何变化。 （4）自然光在介质界面上反射和折射时，一般情况下反射光和折射光都是部分偏振光。改变入射角的大小，当折射光线与反射光相互垂直时，折射光为部分偏振光，而反射光变成线偏振光。此时的入射角被称为“布儒斯特角”。这一光的特点，可应用在偏振片的制造、激光谐振腔、光学镀膜、摄影成像等领域。试求出上图中，光从玻璃射向空气时的布儒斯特角大小。 21. （1）已知水的折射率为1.33，在潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，试通过画出从空气入射到水中的光路，并计算得到这个圆锥的顶角是多大？（用反三角来表示） （2）我们知道光是电磁波，而声波是机械波，但它们都有波所具有的特征。超声波由介质Ⅰ向介质Ⅱ中传播时，满足折射定律（其中、分别为超声波在介质Ⅰ中的入射角和介质Ⅱ中的折射角，v1、v2分别为超声波在介质Ⅰ中和介质Ⅱ中的传播速度）。当时，会发生类似于光由光密介质向光疏介质传播的折射及全反射现象。 已知超声波在钢板中的传播速度为水中传播速度的n倍（）。 a．试判断，声音从钢板传播到水中，是否能发生全反射； b．现在在水中有一块面积很大的水平平面钢板，在钢板正下方的水中，到钢板的距离为H处有一个点声源，其发出的超声波会向钢板传播，则在钢板上多大面积的区域内有该点声源发出的超声波穿透钢板继续传播。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 人大附中2024-2025学年度第二学期高二物理练习 传感器、几何光学、波动光学 2025.03 一、单项选择题（共12题，每题3分，共36分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。） 1. 阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的（ ） A. 偏振现象 B. 衍射现象 C. 干涉现象 D. 全反射现象 【答案】C 【解析】 【详解】阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的薄膜干涉现象。 故选C。 2. 使用蓝牙耳机可以接听手机来电，蓝牙通信的电磁波波段为。已知可见光的波段为，则蓝牙通信的电磁波（　　） A. 是蓝光 B. 波长比可见光短 C. 比可见光更容易发生衍射现象 D. 在真空中的传播速度比可见光大 【答案】C 【解析】 【详解】A．蓝光是可见光，可见光的频率大于蓝牙通信的电磁波频率，故蓝牙通信的电磁波不是蓝光，故A错误； B．根据 可见光的频率大于蓝牙通信的电磁波频率，则蓝牙通信的电磁波的波长比可见光长，故B错误； C．波长越长，越容易发生明显的衍射现象，故蓝牙通信的电磁波比可见光更容易发生衍射现象，故C正确； D．蓝牙通信的电磁波、可见光在真空中的传播速度相同，为光速，故D错误。 故选C。 3. 用如图1所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图2所示，实验发现，光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围。下列说法正确的是（　　） A. 此实验说明了光沿直线传播 B. 圆孔变小，衍射图样的范围反而变大 C. 圆孔变小，中央亮斑和亮纹的亮度反而变大 D. 用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．此实验说明了光的衍射现象，故A错误； B．圆孔变小，衍射现象更明显，衍射图样的范围反而变大，故B正确； C．圆孔变小，透光强度变小，中央亮斑和亮纹的亮度变弱，故C错误； D．用不同波长的光做实验，衍射图样并不相同，因为波长越长，对同一圆孔而言，衍射现象越明显，故D错误。 故选B。 4. 如图所示、让太阳光（自然光）依次通过偏振片P和Q，并以光的传播方向为轴旋转P或Q，下列说法正确的是（　　） A. 太阳光是偏振光 B. 仅旋转P时光屏上的光强发生变化 C. 仅旋转Q时光屏上的光强不发生变化 D. 该实验可以说明光是纵波 【答案】B 【解析】 【详解】AD．太阳光是非偏振光，偏振现象说明了光是一种横波，故AD错误； BC．P是起偏器，Q是检偏器，仅旋转P或Q时，光屏上的光强会发生变化，故B正确，C错误。 故选B。 5. 利用图1所示的装置（示意图），观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样．下列关于P处放置的光学元件说法正确的是 A. 甲对应单缝，乙对应双缝 B. 甲对应双缝，乙对应单缝 C. 都是单缝，甲对应的缝宽较大 D. 都是双缝，甲对应的双缝间距较大 【答案】A 【解析】 【详解】根据单缝衍射图样和双缝干涉图样特点判断． 单缝衍射图样为中央亮条纹最宽最亮，往两边变窄，双缝干涉图样是明暗相间的条纹，条纹间距相等，条纹宽度相等，结合图甲，乙可知，甲对应单缝，乙对应双缝，故A正确，BCD错误． 6. 利用双缝干涉装置测红光波长时，得到红光的干涉图样；仅将红光换成蓝光，得到另一干涉图样。两图样如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 图甲为红光的干涉图样 B. 将光屏远离双缝，干涉条纹间距减小 C. 红光比蓝光更容易发生衍射现象 D. 蓝光的波长比红光的波长大 【答案】C 【解析】 【详解】AD．红光的波长比蓝光的波长长，根据 可知图甲为蓝光的干涉图样，图乙为红光的干涉图样，故AD错误， B．将光屏远离双缝，则L增大，则干涉条纹间距增大，故B错误； C．红光比蓝光波长长，故红光更容易发生衍射现象，故C正确。 故选C。 7. 劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图甲所示，将一块标准的平玻璃a放置在另一个被检查的物体b上，在一端夹入两张纸片，当黄光从上方入射后，从上往下可以观察到如图乙所示的干涉条纹。则下列说法中错误的是（　　） A. 干涉条纹是由入射光经a的下表面、b的上表面的反射光叠加而形成 B. 条纹出现弯曲现象，说明被检查物体表面不平整 C. 若抽去一张纸片，条纹变疏 D. 若换用蓝光从上方入射，条纹变疏 【答案】D 【解析】 【详解】A．干涉条纹是由两玻璃与空气薄膜接触的两个面反射的光叠加而成，由入射光经a的下表面、b的上表面的反射光叠加而形成，故A正确，不符合题意； B．条纹出现弯曲现象，说明被检查物体表面不平整，故B正确，不符合题意； C．设劈尖倾角为，根据劈尖干涉条纹间距公式可得相邻条纹间距为 若抽去一张纸片，减小，减小，变大，即条纹变疏，故C正确，不符合题意； D．蓝光波长小于黄光，结合C选项可知，若换用蓝光从上方入射，条纹变密，故D错误，符合题意。 故选D。 8. 如图所示是一种电容式键盘，键盘上每个键子下面都连有一块小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一块固定的小金属片，这样两块金属片就组成一个小电容器，该电容器的电容可用公式计算，其中为一常量，S表示金属片的正对面积，d表示两金属片间的距离。连接电源，设两金属片之间的电压不变，按下某个键时，与之相连的电子线路就给出与该键相关的信号，此时该电容器的（　　） A. 电容不变 B. 极板所带的电荷量变大 C. 极板间的电场强度变小 D. 极板间的场强不变 【答案】B 【解析】 【详解】A．按下某个键时，d减小，根据可知，C增大，故A错误； B．根据可知，电容C增大，U不变，则极板所带的电荷量变大，故B正确； CD．根据可知，电压U不变，d减小，则极板间的电场强度变大，故CD错误。 故选B。 9. 图中阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料折射率为2，AC为一半径为R的四分之一圆弧，D为圆弧面圆心，ABCD构成正方形，在D处有一点光源，点光源发出的光向四面八方射出。若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线，从点光源射入圆弧AC的光中，有一部分不能从AB、BC面直接射出。则这部分光照射圆弧AC的弧长为（　　）。 A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】设该种材料的临界角为C，则 解得 如图所示 若沿DE方向射到AB面上的光线刚好发生全反射，则 同理，若沿DG方向射到BC面上的光线刚好发生全反射，则 根据几何关系可得 这部分光照射圆弧AC的弧长为 故选B。 10. 光刻机利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体，提高分辨率，如图所示。若浸没液体的折射率为1.65，当不加液体时光刻胶的曝光波长为193nm，则加上液体后（　　） A. 紫外线进入液体后波长变短，频率增加 B. 传播相等的距离，在液体中所需的时间变为原来的 C. 紫外线在液体中比在空气中更容易发生衍射，能提高分辨率 D. 在液体中的曝光波长约为117nm 【答案】D 【解析】 【详解】AD.紫外线进入液体频率不变，根据 可知波长变短，故A错误，D正确； B．设传播L距离，在真空中的时间 在液体中所需的时间 故B错误； C．由A选项分析可知紫外线在液体中波长变短，更不容易发生衍射，故C错误。 故选D。 11. 凸透镜的弯曲表面是个球面，球面的半径叫做这个曲面的曲率半径．把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入，从上往下看凸透镜，可以看到亮暗相间的圆环状条纹，如图所示．这个现象是牛顿首先发现的，这些环状条纹叫做牛顿环，它是两个玻璃表面之间的空气膜引起的薄膜干涉造成的．从凸透镜中心向外，依次叫第1,2, 3,……级条纹．同一级亮（或暗）条纹对应的空气膜厚度相同，并且两个相邻的亮（或暗）条纹对应的空气膜厚度差相同。理论和实验均表明：光从折射率小的介质射向折射率大的介质时，反射光与入射光相比，有一个相位为π突变（相当于反射光比入射光多走了半个波长）。因而，某一级亮条纹对应的空气膜厚度应该满足:2d= (2k+1)/2，其中k=0，1，2……。根据以上信息，结合光的干涉规律，判断下列说法中，正确的是（） A. 凸透镜中心点应该是亮点 B. 从凸透镜中心向外，圆环半径均匀增大 C. 如果换一个表面曲率半径更大的凸透镜，观察到的同一级条纹半径变大 D. 如果改用波长更短的单色光照射，观察到的同一级条纹半径变大 【答案】C 【解析】 【详解】A．凸透镜中心点处的光对应的路程差为零，不是半波长的奇数倍，故不应该是亮点，选项A错误； B．因圆面是曲线而不是直线，则路程差不是均匀增加的，故从凸透镜中心向外，圆环半径不是均匀增大，而表现为越来越密集，选项B错误； C．换一个表面曲率半径更大的凸透镜，出现亮条纹的这一厚度偏移中心，知观察到的同一级圆环的半径变大，选项C正确； D．用波长更短的光照射，则出现亮条纹的这一厚度需向靠近中心，则圆环的半径变小，选项D错误； 故选C。 12. 利用霍尔传感器可测量自行车的运动速率，如图所示，一块磁铁安装在前轮上，霍尔传感器固定在前叉上，离轮轴距离为r，轮子每转一圈，磁铁就靠近霍尔传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压。当磁铁距离霍尔元件最近时，通过元件的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度为B，在导体前后表面间出现电势差U。已知霍尔元件沿磁场方向的厚度为d，载流子的电荷量为，电流I向左。下列说法正确的是（　　） A. 前表面的电势高于后表面的电势 B. 若车速越大，则霍尔电势差U越大 C. 元件内单位体积中的载流子数为 D. 若单位时间内霍尔元件检测到n个脉冲，则自行车行驶的速度大小为 【答案】A 【解析】 【详解】A．电流I向左，由左手定则可知，正电荷向前表面聚集，则前表面的电势高于后表面的电势，故A正确； B．设前后两表面的距离为a，由与电流的微观表达式 可得电势差，与车速无关，故B错误； C．由得元件内单位体积中的载流子数为 故C错误； D．根据题意可知，则自行车行驶的速度大小为 故D错误。 故选A。 二、不定项选择题（本部分共5题，每题5分，共25分。在每题列出的四个选项中，至少有一个选项正确。全部选对得5分，只要有选错得0分，其余得3分。） 13. 在玻璃元件表面涂上氟化镁透明薄膜，当入射光垂直照射时，（　　） A. 薄膜厚度等于入射光在薄膜中波长的一半时，能起增透作用 B. 薄膜厚度等于入射光在真空中波长的1/4时，能起增透作用 C. 薄膜厚度等于入射光在薄膜中波长的1/4时，能起增透作用 D. 增透膜是因为反射光干涉相消，透射光增强而起了增透作用 【答案】CD 【解析】 【详解】当膜层的厚度为光在这种介质的波长的时，两束反射光的光程差恰好是，则相遇时波峰与波谷相叠加，实现干涉相消，即反射光的总强度接近于零，因而大大减少了光的反射损失，透射光的强度就大为增加，从而达到增透的效果。 故CD正确。 14. 一束可见光a由3种单色光m、p和q组成，光束a通过三棱镜后的传播情况如图所示。关于3种单色光m、p和q，下列说法正确的是（　　） A. 在真空中，单色光p的传播速度最大 B. 在三棱镜中，单色光m的传播速度最大 C. 从三棱镜射向空气时，单色光m发生全反射的临界角最大 D. 三棱镜对单色光q的折射率最小 【答案】BC 【解析】 【详解】A．光线在真空中的传播速度都相等，为c，故A错误； BD．根据可知，在左侧面，入射角相同，m折射角最大，折射率最小，q折射率最大，根据可知，单色光m的传播速度最大，故B正确D错误； C．根据，光线m在介质的折射率最小，所以单色光m发生全反射的临界角最大，故C正确； 故选BC。 15. 一束激光照在一个很小的圆盘上，在远处的光屏上观察到如图所示的图样，在影的中心有一个亮斑，即著名的“泊松亮斑”。下列说法正确的是（　　） A. 圆盘中心是不透光的，这是光的干涉现象 B. 圆盘中心是不透光的，这是光的衍射现象 C. 圆盘中心有个小孔，这是光的干涉现象 D. 该现象说明光具有波动性 【答案】BD 【解析】 【详解】ABC．小圆盘中心没有孔且不透光，是光线绕过小圆盘传播到了阴影区域，属于光的衍射，在屏上形成的是衍射图样，图样中心有一个亮斑，即著名的“泊松亮斑”，故AC错误，B正确； D．光的衍射是光特有的现象，“泊松亮斑” 说明光具有波动性，故D正确。 故选BD。 16. 小刚同学用玻璃砖和贴纸搭建了一个魔术装置，如图（a）所示在透明玻璃砖左侧贴上贴纸，已知贴纸与玻璃砖之间有一层很薄的空气膜。小刚同学让小松同学只能在虚线上进行观察，小松同学发现在A点观察时看不到贴纸（在之间观察时可以看到贴纸）。上述情境可简化为图（b）所示，光线沿四面八方从O点入射玻璃砖，由于光线不能从玻璃的上、下侧面射出，所以不能在及区域得到从O点射入玻璃砖的光线。则小刚同学所用玻璃砖的折射率可能为（　　） A. 1.3 B. 1.5 C. 1.7 D. 1.9 【答案】BCD 【解析】 【详解】临界情况下，在A点观察时恰好看到贴纸，则光线贴着玻璃砖入射时，光线刚好到达A点，设折射角为，根据折射定律有 到达上表面恰好发生全反射，根据全反射临界角公式有 根据几何关系 解得 则 当在空气中的入射角小于时，玻璃左侧的折射角小于，则玻璃上侧的入射角大于，上侧依然能产生全反射，此情况下折射率。 故选BCD。 17. 如图所示为一种体重秤的原理图，它主要构成有：压力杠杆、固定在正中间的水平踏板、压力传感器R（一个阻值可随压力大小而变化的电阻）、显示体重的仪表G（其实质是电流表，内阻）。已知压力传感器的电阻R与其所受压力F的关系为（均为国际单位），踏板和杠杆的质量不计，已知电源的电动势为6.0V，不计电源内阻，取，可知（　　） A. 体重越大，电流表显示的电流值越大 B. 该体重秤的零刻度线应标在仪表G刻度盘的20mA处 C. 仪表G的示数为25mA时，静止在踏板上的人体重为48kg D. 由于传感器的电阻R与F是线性关系，所以若将仪表G的刻度盘换成体重的刻度盘，刻度是均匀的 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．体重越大则压力F也越大，则总电阻越小，电流越大，故A正确； B．体重为0时压力也为0，则 电流，故B正确； C．此时，则压力 由杠杆知识，重力，则人体重为，故C正确； D．体重的仪表G的实质是电流表，电流与总电阻成反比，若将仪表G的刻度盘换成体重的刻度盘，刻度是不均匀的，故D错误。 故选ABC。 三、实验题（其中选择每小题均为3分，选不全得2分，有选错的不得分，其它每空均为2，共24分） 18. 如图所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，平行玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和。O为直线与的交点。在直线上竖直地插上，两枚大头针。 （1）该同学接下来要完成的两个必要步骤是________。 A. 插上大头针，使仅挡住的像 B. 插上大头针，使挡住的像和的像 C. 插上大头针，使仅挡住 D. 插上大头针，使挡住和、的像 （2）过、作直线交于，连接，过O作垂直于的直线，测量图中角α和β的大小。则玻璃砖的折射率________。 （3）对实验中的一些具体问题，下列说法中正确的是________。 A. 入射角越小，折射率的测量越准确 B. 为了减小作图误差，和的距离应适当取大些 C. 如果在界面光的入射角大于临界角，光将不会进入玻璃传 D. 不论光以什么角度从射入，经一次折射后达到界面都能射出 E. 如图所示，如果误将玻璃砖的边画到（与平行），折射率的测量值将偏大 F. 如图所示，如果画线正确，也就是，与玻璃砖的宽度相同且平行，但做实验时不小心玻璃与所画的线，向上平行错位了，则折射率的测量值将偏小。 【答案】（1）BD （2）; （3）BD 【解析】 【小问1详解】 利用插针法测定玻璃的折射率时，插上大头针，要使挡住的像和的像，插上大头针，要使挡住和、的像，使得四个大头针在同一条光路上。 故选BD。 【小问2详解】 由折射定律可知，玻璃砖的折射率为 【小问3详解】 A．为使折射率测量准确，入射角不能太小，应该适当大一些，故A错误； B．和的距离应适当取大些能减小作图误差，故B正确； C．临界角是在光密介质中射入光疏介质时发生全反射的临界角度，而从光疏介质射入光密介质时不会发生全反射，故C错误； D．只要光能射进玻璃砖，经一次折射后达到界面都能射出，故D正确； E．此时折射角β偏大，则折射率测量值偏小，故E错误； F．此时入射角和折射角均不变，则折射率测量值不变，故F错误。 故选BD。 19. 物理实验一般涉及实验目的、实验原理、实验器材、实验操作、数据分析、实验评价与反思等。 如图所示是双缝干涉测光的波长的实验装置图。某次实验选用的双缝间距为d，毛玻璃屏与双缝间的距离为L，接通电源使光源正常工作。 （1）实验目的与器材：根据已标明的实验器材，可判断出滤光片与双缝之间的M处的实验器材是________，在组装仪器时M处实验器材和双缝应该相互________（选填“垂直”或“平行”）放置。 （2）实验原理与数据：已知测量头上主尺的最小刻度是毫米，游标尺上有20分度。某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹（如图甲所示），此时测量头上游标卡尺的读数为3.90mm；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第5条亮纹中心对齐（如图乙所示），此时测量头上游标卡尺的示数如图丙所示（其中对齐刻度线已用虚线标出），则读数为________mm。计算这种色光波长的表达式为________（用题中给出的字母，、、表示）。 （3）实验操作：某同学使用绿色的滤光片，在目镜中观察到了一定数量的绿色条纹。现仅改变一个实验条件，关于实验的操作和光屏上出现的现象的叙述，下列说法正确的是________。 A. 仅增大M到双缝的距离，从目镜视野中观察到的条纹数目增加（即减小条纹间距） B. 仅换用红色的滤光片，从目镜视野中观察到的条纹数目增加 C. 仅换用更长的遮光筒，从目镜视野中观察到的条纹数目增加 D. 仅换用间距更大的双缝，从目镜视野中观察到的条纹数目增加 E. 仅去掉滤光片，从目镜视野中观察不到干涉现象 （4）托马斯·杨当时做双缝干涉实验时，用了单缝与双缝。但在我们的课堂上老师演示该实验时并没有用到单缝，而是用激光直接照射双缝，得到干涉条纹。这是由于激光是一种________、相位、偏振以及传播方向等性质都十分确定的“纯净”的光。 （5）1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源，M为一平面镜。S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个一样的相干光源。但做实验时不小心就会出现偏差，其中一个偏差是由于平面镜的位置发生微小变化而引起的，如图所示平面镜沿放置，但操作实验时，平面镜意外倾斜了某微小角度θ，如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是（　　） A. 沿向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动 B. 沿向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小 C. 若，沿向右略微平移平面镜，干涉条纹向处移动 D. 若，沿向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变 【答案】（1） ①. 单缝 ②. 平行 （2） ①. 15.25 ②. （3）D （4）单色性好 （5）BD 【解析】 【小问1详解】 [1]为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝，然后让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样，M处的实验器材是单缝； [2]只有单缝和双缝互相平行，这样才能在屏上出现明暗相间的条纹，故在组装仪器时单缝和双缝应该相互平行放置。 【小问2详解】 [1]题意可知游标卡尺精度为0.05mm，图丙可知 [2]因为条纹间距 则光波长的表达式 【小问3详解】 A．根据条纹间距 可知仅增大M到双缝的距离，没有改变干涉条纹宽度的条件，则干涉条纹间距不变，从目镜视野中观察到的条纹数目不变，故A错误； B．由于红色波长比绿光波长长，仅换用红色的滤光片，条纹间距变大，从目镜视野中观察到的条纹数目减少，故B错误； C．仅换用更长的遮光筒，则L增大，条纹间距变大，从目镜视野中观察到的条纹数目减少，故C错误； D．换一个两缝之间距离较大的双缝，则d增大，条纹间距变小，从目镜视野中观察到的条纹数目增多，故D正确； E．去掉滤光片，通过双缝和单缝的光为白光，白光仍然能发生干涉现象，在光屏上出现彩色干涉条纹，故E错误。 故选D。 【小问4详解】 激光是一种单色性好、相位、偏振以及传播方向等性质都十分确定的“纯净”的光。 【小问5详解】 A．作出S关于平面镜对称的点，如图1所示 则S和相当于双缝干涉实验中的双缝，若沿AO向左略微 平移平面镜，则双缝间距减小，双缝到屏的距离增大，根据干涉条纹间距公式 可知干涉条纹间距d增大，干涉条纹移动，故A错误； B．若沿OA向右略微平移平面镜，则双缝间距d增大，双缝到屏的距离L减小，结合双缝干涉条纹间距公式 可知干涉条纹间距减小，故B正确； CD．若，作出S关于平面镜对称的点，如图2所示 可知无论是沿OA向右略微平移平面镜，还是沿AO向左略微平移平面镜，S和的位置均不变， 则干涉条纹不移动，干涉条纹间距不变，故C错误，D正确。 故选BD。 四、解答题（本部分共2题，19分。写出必要的文字说明、重要的方程式及关键的演算步骤，有数值计算的题，答案必须写出数值和单位。） 20. 下图是演示折射、反射及全反射的实验，用到的是一个半圆型的玻璃砖。让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上，在这个边与空气的界面上会发生反射和折射。逐渐增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化。 （1）一次做实验时，光路如图，光路已用黑色描出，光路对应的角度也能在背景板上得到。由图中可得到，此玻璃砖的折射率n为多大？ （2）设真空中的光速为，则光在玻璃砖中的速度为多大？ （3）试说明，在（1）问的基础上，逐渐增大入射角，折射光与反射光强度如何变化。 （4）自然光在介质界面上反射和折射时，一般情况下反射光和折射光都是部分偏振光。改变入射角的大小，当折射光线与反射光相互垂直时，折射光为部分偏振光，而反射光变成线偏振光。此时的入射角被称为“布儒斯特角”。这一光的特点，可应用在偏振片的制造、激光谐振腔、光学镀膜、摄影成像等领域。试求出上图中，光从玻璃射向空气时的布儒斯特角大小。 【答案】（1） （2） （3）见解析 （4） 【解析】 【小问1详解】 由图可知，光线由玻璃射向空气时，入射角为，折射角为，故此玻璃砖的折射率为 【小问2详解】 光在玻璃砖中的速度为 【小问3详解】 逐渐增大入射角，折射光线的强度越来越小，反射光线的强度越来越大，当入射角增大到某一值后，折射光线完全消失，只剩下反射光线，随着入射角的增大，反射光线强度不再变化。 【小问4详解】 设光从玻璃射向空气时的布儒斯特角大小为，折射角为，则反射角也为，有， 解得 即 21. （1）已知水的折射率为1.33，在潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，试通过画出从空气入射到水中的光路，并计算得到这个圆锥的顶角是多大？（用反三角来表示） （2）我们知道光是电磁波，而声波是机械波，但它们都有波所具有的特征。超声波由介质Ⅰ向介质Ⅱ中传播时，满足折射定律（其中、分别为超声波在介质Ⅰ中的入射角和介质Ⅱ中的折射角，v1、v2分别为超声波在介质Ⅰ中和介质Ⅱ中的传播速度）。当时，会发生类似于光由光密介质向光疏介质传播的折射及全反射现象。 已知超声波在钢板中的传播速度为水中传播速度的n倍（）。 a．试判断，声音从钢板传播到水中，是否能发生全反射； b．现在在水中有一块面积很大的水平平面钢板，在钢板正下方的水中，到钢板的距离为H处有一个点声源，其发出的超声波会向钢板传播，则在钢板上多大面积的区域内有该点声源发出的超声波穿透钢板继续传播。 【答案】（1） （2）a.不能；b. 【解析】 【小问1详解】 几乎贴着水面射入水里的光线，在潜水员看来是从折射角为C的方向射来的，水面上其他方向射来的光线，折射角都小于C，因此潜水员认为水面上所有的景物都出现在顶角为2C的圆锥里，如图所示 根据临界角与折射率的关系可得 设圆锥的顶角为α，则 联立可得 【小问2详解】 a.由于超声波在钢板中的传播速度为水中传播速度的n倍，即 所以声音从钢板传播到水中，即由光疏介质射入光密介质，不能发生全反射； b.超声波全反射的声路图如图所示 根据全反射的原理可知 根据几何关系可得 所以 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $